城市化对干旱环境下植物多样性的影响

李 苗 吉文利

(1.西北农林科技大学，陕西 杨凌 712100； 2.西安市雁塔区绿化队，陕西 西安 710000)



城市化对干旱环境下植物多样性的影响

李 苗1,2吉文利1

(1.西北农林科技大学，陕西 杨凌 712100； 2.西安市雁塔区绿化队，陕西 西安 710000)

结合甘肃环县的地理环境，分析了城区—城郊—乡村三个圈层在东西南北上的植物种类、数量及分布情况，探讨了城市化对干旱环境下植物多样性的影响，提出了一些城区的绿化建议。

城市化，干旱环境，植物物种，生物多样性

生物多样性作为生态城市建设的重要指标，关系着人和自然的和谐发展。它是人类赖以生存的基础，和城市的可持续发展也密切相关[1,2]。同时它也受到人类活动的不断干扰，如土地利用、资源开发等都在一定程度上对生物多样性产生威胁[3]。生物多样性分为物种多样性、遗传多样性、生态系统多样性和景观多样性[4]，它与人类和生态系统的平衡密切相关，很好地保护和利用，有利于改善小气候，维持生态平衡，促进城市的更好发展。近年来很多学者以环境条件相对良好的地域研究居多，对恶劣环境下的地域研究很少[5]。本文以恶劣环境—环县为例，通过比较分析城区、城郊和乡村的植物多样性，揭示了城市化和植物多样性的变化关系，为进一步加强城市植物多样性的保护和利用提供参考，同时也为今后恶劣环境下的植物多样性保护提供理论借鉴。

1 研究地点和方法

1.1 研究区域概况

甘肃环县西北高、东南低，总面积9 249 km2，地处毛乌素沙漠边缘的丘陵沟壑区，山大沟深，地形复杂，为温带大陆性半干旱气候，多风干燥，旱、雹、风、冻、虫五灾俱全，尤以旱灾为重。年平均温度8.7 ℃，7月平均气温22.2 ℃，极端最高38.6 ℃；1月平均气温-6.3 ℃，极端最低-25.1 ℃。年均降水量300.7 mm，蒸发量高达2 000 mm，年无霜期平均133 d，占总天数45%，年日照2 600 h；全县人口35.3万人，其中农业人口32.7万人，非农人口2.6万人，城区人口4.1万人。

1.2 研究方法

1)样地选择和设置。以环县城区为中心，城区公路为分界线，将环县大致划分为城区、城郊、乡村三个圈层，沿东西南北四个方向进行物种调查，在城区共选取15个样地，主要包括公园、居住区、陵园、道路绿化等；城郊和乡村各选取8个样地，涉及到农田，道路等，样地大小选取10 m×10 m。城区、城郊和乡村的划分依据是：选择人口聚集，人、车流量均大的繁华地段作为城区的样方地点；选择没有受到任何工业和城区影响的，以农田为主的为乡村样方地点；选择在城区和乡村之间，受到一定工业影响的作为城郊的样方地点，样地设置如图1所示。2)调查和分析方法。主要调查各样方群落的植物组成、群落中不同植物的数量和种类，采用物种丰富度指数(S)和Jaccard(J)指数分别反映物种的丰富程度和相似性[6]，Shannon-Weiner指数来反映样地物种多样性的高低[7]。

物种丰富度指数(S)：S=出现在样地中的物种数；相似性指数Jaccard(J)：J=c/(a+b-c)；Shannon-Weiner指数(H):Pi=ni/N。

其中,c为A样地和B样地中共有物种；a为A样地中的物种数；b为B样地中的物种数；Pi为第i个物种的株数占所有株数的比例;S为总的物种数。

2 结果和分析

2.1 植物物种组成分析

根据调查由城区到乡村的样地中植物种类统计，区域内共有植物44科86属135种，乔木52种，占38.5%，灌木40种，占29.6%，草本43种，占31.9%。被调查中，蔷薇科最多，有26种植物；其次是豆科、杨柳科、柏科、木犀科、禾本科、松科、菊科、十字花科、卫矛科、无患子科、槭树科、毛茛科和唇形科，有3种以上植物；锦葵科、榆科、鸢尾科等其余植物仅有1种～2种。

在调查中发现，在城区中所见的乔木有国槐、旱柳、白蜡、侧柏、白皮松、元宝枫、榆树等。灌木主要有紫叶小檗、沙地柏、小叶黄杨、紫叶矮樱、贴梗海棠、多花蔷薇等，野生草本物种较少，常见的有蜀葵、马蔺、芍药、高羊茅、早熟禾等。

2.2 各圈层植物多样性的差异分析

城区—城郊—乡村3个圈层因为不同强度的人类干扰方式，植物多样性也受到了不同的影响，也显示出它们不同的生态功能。

表1 各圈层的相似性指数

表2 环县城区—城郊—乡村植物多样性的差异

由表1可知，各圈层的相似性指数以作物为最高，灌木层相似性指数均最低，且在乔木、灌木、草本层均以城郊与乡村的相似性指数较高，乔木层以城郊与乡村的相似性指数为最高，说明城区在乔木应用上城区引用了一些外来观赏物种。

由表2可知，城区物种最为丰富，为70种；乡村的物种又相对高于城郊地区，分别为53种和37种。其差异主要体现在乔木和灌木上，城区远高于城郊和乡村，而城郊与乡村之间差别不大，主要取决于城郊和乡村在外来物种的引用上几乎没有，主要停留在乡土树种的自然生长上。

在草本的数目上，城区和城郊接近，而乡村的明显高于城区和城郊，原因是乡村自然生长的野生草种丰富，而在城区和城郊地区由于城市化对土壤和气候的影响导致有些草种生长不好或者无法生长。但作物则城区少于城郊和乡村，这主要取决于在城区种植的作物品种相对单一，而在城郊地区种植着较多的蔬菜和经济作物。

城区—城郊(15)的共有物种少于城郊—乡村(17)。存在的差异主要来源于城区外来的乔灌木的引种；在植物多样性指数上，草本的以乡村为最大，乔木和灌木的均以城区为最大，作物的则以城郊为最大，以城区为最小，草本植物以本地的草种为主，在市区应用较少；城区的乔木和灌木在人均活动的影响下，复杂程度最大，相对异质性高，多样性也大。

2.3 东西南北方向上植物多样性的差异分析

表3 环县东西南北4个方向的相似性指数

表4 环县东西南北4个方向植物多样性的差异

由表3可知，西部和南部方向的乔木和草本的相似性程度为最高，东部和西部的灌木相似度为最高，作物则北部和西部、南部的相似程度为最高；东部和北部的作物相似程度最低，草本和灌木的东部和南部相似程度均最低，北部和东部的乔木的相似程度为最低。

由表4可知，西与南、北与西、北与南的共有物种数多于北与东、东与南、东与西，其相似性指数也显示出同样的规律，而东部和各个方向的相似性均很低，也可看出东部和西北南的植物多样性明显不同，西部的物种丰富度高于其他方向，而东部最低，主要表现在草本植物和作物上。

3 结论与讨论

经过调查分析可得，环县植物群落结构简单，多样性程度低，其灌木最为明显；植物的多样性在不同圈层差异显著，乔灌草三层结构的圈层相似性指数均不大于0.5；相同圈层中，除城郊与乡村的乔木相似性指数外，其余圈层的相似性指数最高则均为作物；同一圈层的多样性指数，城区以乔木为最高，城郊以作物为最高，而乡村以草本植物为最高，但灌木均为最低；在不同区域，物种多样性也存在较大差异，相似性指数均处于0.1～0.6之间，除西部与南部的乔木以外。

由于城市化的影响，使得城区的乔木多样性得以提高，但丰富度还是显现不足，同时对于草本植物也造成很大的影响，大量的人类活动影响了野生草种的正常生长，使得城区的草本多样性下降，丰富度不够，不能形成稳定的群落结构。而对于干旱环境的胁迫，更需要提高绿化植物的多样性，增加物种的种类和数量，多选择一些当地的乡土树种，避免单一结构引起的各种灾害，保护生态环境。

4 建议

通过分析，建议对于城区的绿化应该尽可能将野生草种应用到其中，注意保护；对于灌木可通过引用一些抗逆性良好的外来物种，同时保护当地的优良灌木品种，促进绿地的自然化，增加物种多样性；在干旱环境的胁迫下，增加群落的稳定性和物种多样性对于保护生态环境有着不可替代的作用。

现在对于城市化对生物多样性的影响，只停留在发展环境良好的区域，而缺乏对一些恶劣环境下区域生物多样性的研究，并且研究只仅仅以定性和定量描述为主，故今后可以在分子水平上倡导研究，深入分析城市化对植物所产生的生理和生化上的影响，为以后从分子水平甚至基因水平上来改善城市化对生物多样性的影响以及对保护区域生物多样性提供理论依据。

[1] 贺善安，夏 冰，钱俊秋.植物园与城市生物多样性保护和利用[J].植物资源与环境，1999,8(4):47-51.

[2] 沈 波，苗国丽，江晓东，等.宁波城市园林植物多样性调查研究[J].福建林业科技,2011,38(4):134-138.

[3] 马克明，傅伯杰，郭旭东.农业区城市化对植物多样性的影响：遵化的研究[J].应用生态学报,2001,12(6):837-840.

[4] 张 楠.榆林市城区绿化植物多样性调查研究[J].安徽农业科学,2008,36(8):3287-3288.

[5] 李新荣,张景光,刘立超,等.我国干旱沙漠地区人工植被与环境演变过程中植物多样性的研究[J].植物生态学报,2000,24(3):257-261.

[6] 唐 强，闫红伟，赵彦博，等.西安镇道路绿地植物多样性分析[J].西北林学院学报,2012,27(2):226-229.

[7] 李 明，王树香，冯大领.城市化影响下植物多样性研究——以保定市为例[J].湖北农业科学,2011,50(9):1781-1783.

The influence of urbanization to plant diversity in arid environment

Li Miao1,2Ji Wenli1

(1.Northwest Agriculture and Forestry University, Yangling 712100, China;2.Xi’an Yanta District Greening Team, Xi’an 710000, China)

Combining with the geographical environment of Gansu Huan country, this paper analyzed the plant species, quantity and distribution situation of urban-suburban-rural three ring layers in the four corners of the world, discussed the influence of urbanization to plant diversity in arid environment, put forward the greening suggestions of some urban.

urbanization, arid environment, plant specie, biodiversity

1009-6825(2017)12-0203-03

2017-02-18

李 苗(1987- )，女，在职工程硕士，助理工程师

TU986.1

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