河南农业大学文化路校区校园植物调查与分析

李培坤， 牛 帅， 王雪颖， 曹若凡， 叶永忠， 袁志良

(河南农业大学生命科学学院，河南 郑州 450002)

河南农业大学文化路校区校园植物调查与分析

李培坤， 牛 帅， 王雪颖， 曹若凡， 叶永忠， 袁志良

(河南农业大学生命科学学院，河南 郑州 450002)

对河南农业大学文化路校区校园植物进行了普查以及样方调查，分析了校园内物种的多样性、优势种和稀有种,胸径、树高结构和物种生物量。结果表明：(1)河南农业大学文化路校区共有维管束植物81种，其中乔木植物43种，灌木植物20种，草本植物18种；(2)悬铃木(Platanusorientalis)，梧桐(Firmianaplatanifolia)和刺楸(Kalopanaxseptemlobus)在校园植物群落中占有优势地位；(3)胸径大于10 cm的个体有690棵，径级呈钟形格局，其平均胸径为27.40 cm，平均树高为12.36 m；(4)悬铃木，梧桐和毛白杨(Populustomentosa)生物量较大，固碳能力较强。

校园植物；重要值；径级结构；胸径；生物量

随着郑州市城市建设步伐的加快，面临的环境问题也日益严峻，城市生态系统受到越来越多的关注，尤其是在园林植物搭配等方面。但是,在城市园林设计中重景观、轻生态，重效果、轻过程的思想较为明显，群落自身的特点和规律往往在绿地的设计和建设中被忽视[1]。高校植被群落是城市绿地的重要组成部分，是城区的物种库，影响着城市生态系统的发展[2]。高校植被在物种配置方面同样具有更加优化观赏植物多样性、景观多样性以及学生植物学实习便利性等方面的功能。由于受到人为选择和调控的影响，高校植被群落结构简单、生物多样性小、系统不稳定、养护管理精细，容易导致群落抗逆性差等问题，影响城市绿化和美化的可持续发展。研究高校校园内植物群落对维持城市生态系统和保护发展本地物种资源具有重要意义[3]。

一直以来一些学者对校园植物进行了大量的研究，丁圣彦等[4]研究了河南大学校园植物区系的组成成分和分布区类型，杨琴军等[5]研究了武汉大学校园植物绿化配置的基本原则。目前有关校园植被的研究主要集中在植被类型[6]、物种丰富度[7]、区系[8-9]和园林功能设计评价[10-12]等方面，而从生态学角度对其生物多样性和群落结构分析的较少。与此同时，在近几年碳汇储备研究的大背景之下，生物量的研究已经成为热点[13-14]，地上生物量的分布格局对碳的收支平衡具有重要影响[15-16]。对校园植物地上生物量的研究，不仅有助于了解城市生态系统的物质循环和能量流动，而且能为城市生态系统的规划和物种的保护提供重要的理论基础[17-18]。因而，本研究通过普查和样方调查，详细记录了河南农业大学文化路校区内的植物种类，并且测量了所有乔木的胸径和树高，分析了校园植物的径级结构和树高结构，同时计算了物种重要值和生物量，从而加深对文化路校区植物群落结构和演替阶段的了解和认识，以期为文化路校区校园植物的管理和配置提供参考。

1 材料与方法

1.1校园概况

河南农业大学坐落于河南省郑州市，始建于1902年，是中原地区历史最悠久的大学之一。文化路校区始建于20世纪50年代，教学区占地26.4 hm2，总建筑面积196 161 m2。建校伊始，校园内便依照不同景观和功能的需要种植了种类、数量丰富的植物，并定期进行景观上的修剪和养护。河南农业大学所处的郑州市气候属北温带大陆性季风气候，冷暖适中、四季分明，春季干旱少雨，夏季炎热多雨，秋季晴朗日照长，冬季寒冷少雪。年平均降雨量640.9 mm，无霜期220 d，全年日照时间约2 400 h[19]。

1.2植物调查

校园内3号教学楼前4个小花园物种多样性较高，是校园内具有代表性的群落。校区植物调查分为2个时间段进行：2015-08在4个小花园分别随机设置1个5 m×5 m的灌木样方，面积总计100 m2；分别随机设置4个1 m×1 m的草本样方，面积总计16 m2。调查并记录样方内灌木和草本的物种。

2015-12，调查校区内所有的乔木物种，记录物种名。对于胸径大于10 cm的物种，用胸径尺记录树干1.3 m处胸径，并且采用激光测高仪测量树高。

1.3数据处理

重要值是反映种群在群落中的地位和作用的相对数量指标[20]。计算校园内胸径大于10 cm乔木的重要值，重要值计算公式为：

重要值=(相对多度+相对频度+相对显著度)/3

其中，相对多度是指某种植物种的个体数所占群落种类总个体数的比率，其公式为：相对多度=(某种植物的个体数/全部植物的个体数)×100%；相对频度是某种植物出现的次数与样方总数的百分比，其公式为：相对频度=(该种的频度/所有种的频度总和)×100%；相对显著度是指单位面积中某种植物显著度与全部树种显著度的百分比，其公式为：相对显著度=(某树种显著度/全部树种显著度总和)×100%。

植物的生物量，采用广义异速生长方程计算，生物量计算公式[21]为：

AGB=0.09 459×(D2H)×0.87 (R2= 0.91)

式中：H表示树高；D表示胸径；AGB表示地上总生物量；R2表示相关系数。

本研究所有数据处理通过R语言程序实现，其中重要值和生物量通过编写程序实现；胸径结构通过R语言中hist函数实现；胸径与树高的方程拟合通过R语言中“car”程序包实现。

2 结果与分析

2.1河南农业大学文化路校区校园物种种类及名录

河南农业大学文化路校区共有维管束植物81种，隶属于46科73属，其中乔木植物43种(表1)，灌木植物20种(表2)，草本植物18种(表2)。乔木以悬铃木科(Platanaceae)、锦葵科(Malvaceae)、紫葳科(Bignoniaceae)、杉科(Taxodiaceae)为主；灌木以木犀科(Oleaceae)、蔷薇科(Rosaceae) 、豆科(Leguminosae)为主；草本植物以禾本科(Gramineae)、菊科(Compositaesae)，酢浆草科(Oxalidaceae)为主。

表1 河南农业大学文化路校区校园乔木物种名录Table 1 The list of arbor species in Wenhua Road Campus of HAU

表2 河南农业大学文化路校区校园灌木和草本物种名录Table 2 The list of shrub and herb species in Wenhua Road Campus of HAU

2.2河南农业大学文化路校区校园乔木重要值及生物量分析

校园内乔木胸径大于10 cm的物种有36种，重要值如表3所示。悬铃木(Platanusorientalis)，梧桐(Firmianaplatanifolia)，楸树(Kalopanaxseptemlobus)，棕榈(Trachycarpusfortunei)，毛白杨(Populustomentosa)，雪松(Cedrusdeodara)，水杉(Metasequoiaglyptostroboides)，银杏(Ginkgobiloba)，黄山栾(Koelreuteriapaniculata)的重要值处于前9位，悬铃木，梧桐和楸树在校园植物群落中占有优势地位。校园内乔木单种个体数少于3种的稀有种有20个，占41.86%，比例较大。从平均胸径来看(表3)文化路校区校园乔木平均胸径27.40 cm。其中，平均胸径最大的乔木是毛白杨，达66.5 cm，其余较大的是梧桐、毛白杨、雪松、泡桐(Paulowniafortunei)和悬铃木。校园乔木物种的总胸高断面积为35.2 m2，其中胸高断面积大于1 m2的物种从高到低依次为悬铃木、梧桐、女贞(Ligustrumlucidum)、重阳木(Bischofiapolycarpa)和刺槐(Robiniapseudoacacia)。

表3 河南农业大学文化路校区校园乔木重要值以及生物量Table 3 The importance value and biomass analysis of the tree in Wenhua Road Campus of HAU

利用广义异速生长方程对校园物种生物量进行了计算(表3)，校园中81 种维管植物的生物量差别较大。从表3可知，校园植物中生物量最大的物种是悬铃木，其次是梧桐和毛白杨，表明校园中悬铃木，梧桐，毛白杨等物种有较高的固碳能力。

综上所述,一些物种有较大的平均胸径、较大的重要值以及生物量，这些树种就是校园群落中的优势种，如悬铃木、梧桐、毛白杨、雪松和水杉等；有一些物种平均胸径大，但是个体数很少，胸高断面积小，这些物种属于校园群落中的偶见种，如重阳木。

2.3河南农业大学文化路校区校园植物的径级结构

本研究调查胸径大于10 cm的个体共690棵，径级呈钟形格局(图1)，中等径级(10 cm

图1 河南农业大学校文化路校区园内胸径大于10 cm物种的径级结构Fig.1 The species’ diameter class structure of the DBH larger than 10 cm in Wenhua Road Campus of HAU

30 cm)个体数最多，占总个体数的68.12%。树高结构分布如图2所示，平均树高为12.36 m，最大树高为29.9 m(重阳木)，中等树高(10 m

图2 河南农业大学文化路校区校园内胸径大于10 cm物种的树高结构Fig.2 The species’ stand height structure of the DBH larger than 10 cm in Wenhua Road Campus of HAU

图3 河南农业大学文化路校区校园乔木重要值前9位乔木的径级结构Fig.3 The diameter class structure of the importance value of the top nine in Wenhua Road Campus of HAU

2.4河南农业大学文化路校区植物胸径和树高的拟合

重要值前9位乔木的胸径和树高方程拟合如图4所示。棕榈树(p=0.201)和白杨(p=0.305)拟合效果较差，没能达到显著水平。

3 结论与讨论

河南农业大学文化路校区内植物种类较多。从重要值和径级结构来看，悬铃木，梧桐和楸树不仅重要值大，而且大、中径级所占比例较高，是校园植物中的优势种。而43种乔木中，稀有种(个体数小于3的，如构树、朴树、白杜、喜树、杜仲等)占41.86%，比例较大，对校园物种多样性贡献较大。校园植物中，泡桐、榆树、栓皮栎等本地物种较少，而丝绵木、喜树、水杉等引进物种较多。河南省郑州市主要群落类型为落叶阔叶林，校园乔木物种中，25.58%为常绿树种，74.42%为落叶树种。

校园中乔木的胸径和树高结构呈单峰型，即中等胸径的个体数最多，表明校园中乔木植物群落为远期衰退种群，校园植物生长速度缓慢，因此校园内乔木物种群落可以相对稳定地维持较长年限。悬铃木、梧桐、楸树、棕榈、毛白杨、雪松、水杉、银杏、黄山栾在校园植物群落中占有优势地位，通过它们的胸径和树高的拟合方程，能较准确预测树木的生长高度，这为校园植物的配置和管理提供了参考。校园种乔木植物中悬铃木、梧桐和杨树的生物量最大，其固碳能力最强，在城市碳循环的作用较大。而喜树、文冠果、木瓜乔木生物量较小，甚至不足0.1 t·hm-2，校园内大多数植物属于校园稀有种，所以要对生物量小的这些植物加以保护。

图4 河南农业大学文化路校区校园乔木重要值前9位胸径与树高拟合结果图Fig.4 DBH and tree high fitting results of the importance value of the top nine in Wenhua Road Campus of HAU

河南农业大学文化路校区校园植物物种多样性较高，群落稳定，但也存在着许多问题。有研究表明，乔灌草群落的合理指标是1∶6∶20，即在20 m2的绿地面积上，应该种1 株乔木，6 株灌木和20 m2的草坪或其他地被植物[22]。在文化路校区植物群落中，灌木与乔木的种类和数量明显不足，这与本研究中灌木草本的取样方式有一定关系，但是根据文化路校区情况，校园地面进行了大面积的硬化处理，导致灌草植物群落减少。要在有限的校园空间内使校园植物群落发挥最大的生态效益，必须大力增加常绿树种和灌木的种类和数量，特别是耐阴灌木的种类和数量。

通过对校园植物群落的分析，校园植物在管理的过程中，需要注意以下几点：(1)注意乔木、灌木和草本的合理配置，增加常绿树种和灌木的种类和数量；(2)校园中稀有种较多(如:构树、朴树、白杜、喜树、杜仲等)，要有针对性地保护；(3)注意本土物种与引进物种之间，常绿物种与落叶物种之间，大树与小树之间的合理搭配。通过本研究，了解了河南农业大学文化路校区的校园植物组成、优势种和稀有种以及胸径结构，同时拟合了校园中重要物种的胸径和树高方程，希望能为校园植物的管理提供一定的参考。

另外，本研究是基于自然生态系统的研究方法和理论对文化路校区植物群落组成的特点进行研究。校园中的植物绝大多数都是人为设计的，人类的主观性直接影响到群落植物配置方式及种类组成。传统的调查研究方法是否适合校园植物群落以及灌木、草本的取样方式,还需要进一步的探讨。

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(责任编辑：朱秀英)

InvestigationandanalysisofcampusplantsinWenhuaRoadCampusofHenanAgriculturalUniversity

LI Peikun， NIU Shuai， WANG Xueying， CAO Ruofan， YE Yongzhong， YUAN Zhiliang

(College of Life Sciences, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China)

Based on the investigation of campus plants in Wenhua Road campus of Henan Agricultural University, the paper analyzed the species diversity, dominant species and rare species, structure of DBH, tree height and biomass of species in Wenhua Road Campus of Henan Agricultural University. The results showed that: (1) there are a total of 81 kinds of vascular plants in the campus, among which 43 kinds belong to macrophanerophytes, 20 kinds belong to shrubs and 18 kinds belong to herbs; (2)Platanusorientalis,FirmianaplatanifoliaandKalopanaxseptemlobusoccupy a dominant position in the campus plants communities. (3) There are 690 trees whose DBH is more than 10cm, and its diameter class presents the bell-shaped pattern, with an average diameter of 27.40 cm and the average tree height of 12.36 m. (4)PlatanusFirmianaplatanifoliaandPopulustomentosahave greater biomass, with strong carbon sequestration.

campus plants; importance value; diameter class structure; diameter at breast height; biomass

S688

：A

2016-07-15

河南省教育厅科学技术研究重点项目(14A180013);河南农业大学科技创新基金(KJCX2015C04)

李培坤(1994-)，男，河南周口人，硕士研究生，主要从事森林生态方面的研究。

袁志良(1976-)，男，河南信阳人，副教授，博士。

1000-2340(2017)02-0243-07