西藏林芝市城区植物种类构成及其分布特征

2019-09-21 02:29张丽罗建
生态科学 2019年4期
关键词:林芝城区绿地

张丽, 罗建,2*

西藏林芝市城区植物种类构成及其分布特征

张丽1, 罗建1,2*

1. 西藏农牧学院高原生态研究所, 林芝 860000 2. 西藏农牧特色资源研发协同创新中心, 林芝 860000

随着林芝市城市化进程的加快和对内外交流的通畅, 给外来植物的引入和扩散提供了更便利的途径, 大量外来植物用于城市绿化建设、小区景观配置, 外来植物进入的速度不断加快。为了了解外来植物对市区植物多样性的构成造成的影响, 野外采用随机抽取样地的方法, 近期内对林芝市城区的6种不同城市生态系统类型中进行了调查, 共记录了77科199属319种, 其中外来植物63科136属185种。分析结果显示: 林芝市城区的外来植物比例高达58.13%, 其中66.67%的国外外来种来自美洲和亚洲; 不同生活型植物中以二年生草本的外来种比例最高, 分别高达82.35%。部分国外外来种已对林芝市城区形成了入侵。外来种比例最高的城市生态系统类型是观赏性要求较高的居住区绿地。外来植物属的地理区系分布广泛, 其中北温带分布所占比例较大。在快速城市化的进程中, 植物物种的生存和在城市环境中建立自我维持种群的生物多样性保护的能力越来越重要。外来植物由更能够适应本地独特条件或更能利用在城市环境中发现机会的物种组成, 对城市生态系统可能存在潜在的生物安全风险。

城市植物; 外来植物; 生态安全; 城市生态系统类型; 种类构成; 区系地理分布

0 前言

在城市化过程中, 随着城市多元化发展和建设[1]等方面人类活动对景观的干扰加剧, 为外来植物的引入和传播提供了更多样的城市生境条件, 使更多来自不同原生生境的外来物种找到适合生长定居的空间, 使得外来植物更快地、更多样化地进行扩散。部分外来植物作为城市绿化建设、小区景观配置、园艺作物和观赏果树等栽培材料[2]而被引入城区人工植被, 外来植物在城市中的引入和传播的机会较多, 从而使城市中外来植物物种种类和数量大增[3]。在城市建设进程中, 环境因子也和人类活动干扰共同影响着外来植物的种类组成、分布情况和可能的扩散、入侵[4-8]。伴随着外来植物进入速度的不断加快, 在城市人工环境中经过一段时间的定植适应和潜伏[9], 外来植物是否会繁殖建群、扩散逃逸进入自然环境?对城市生态系统是有益还是有害?是否进而影响本地植物的自然生态系统多样性结构?是否会在一定程度、时期形成种群暴发, 成为入侵性外来植物?外来植物的进入城市生态系统应引起我们更多的关注, 并尝试通过分析林芝市城区外来植物的组成分布, 为城市规划、建设和管理提供参考依据, 保护城市生态环境[10]。

1 研究地区概况

西藏林芝市城区位于青藏高原东南部, 29°35′ 48.93′′—29°42′51.49′′N、94°18′56.77′′—94°23′3.83′′E, 地处雅鲁藏布江中下游的支流尼洋河河谷, 海拔2970 m, 由于念青唐古拉山向南延伸的余脉, 与喜马拉雅山东部向北发展的山系相连, 环绕于林芝市的西、北、东三方, 地形呈北高南低的走势, 东南低处的雅鲁藏布江大峡谷与印度洋相对, 使其成为西南季风通向青藏高原的必经路线, 季风性暖湿气流可顺峡谷从东南进入, 并与西北方高原面的寒冷空气交汇, 受此影响冬春少雨, 夏秋雨丰, 形成了该地的湿润与半湿润气候。年平均温度8.6℃, 气温≥10℃的日数为160 d左右, 有效积温1800—2200℃, 无霜期为 160—180 d, 年平均降水量650—750mm, 降水集中在6—9月份, 平均相对湿度为63%, 年日照时数1988.6—2000.4 h, 日照百分率 46%[11]。城市周边原生植被类型隶属于雅鲁藏布江中游山地温湿针叶林区尼洋曲流域针叶林亚区[12], 自然植被类型较为丰富。针叶林主要以林芝云杉(var. linzhiensisW. C. Cheng & L. K. Fu)、藏红杉(J. D. Hooker)、高山松(Masters)等树种为主, 阔叶林则以山杨(Dode)、白桦(Sukaczev)、川滇高山栎(Rehd. et Wils.)等树种为主[12]。

2 调查方法

2.1 林芝市城区植物调查

城市中不同类型的生态系统, 由于人为干扰程度不同, 对不同类型植物物种多样性的维持作用是不一样的[13]。根据中国国家住房和城乡建设部的分类标准, 林芝城市生态系统可分为6个类型[14-15], 分别是:Ⅰ: 公园绿地、Ⅱ: 防护绿地、Ⅲ: 公共设施绿地、Ⅳ: 居住区绿地、Ⅴ: 道路绿地、Ⅵ: 荒地。在不同城市生态系统类型中, 采用随机抽样结合线路的方法进行调查, 覆盖整个市区, 共调查样点38个, 每个样点设置3个以上的重复样地, 共调查样地104个。对草本层随机设置1 m×1 m的样方, 对样方内的植物进行记录, 再以该样方为基础, 扩大到10 m×10 m进行灌木层的调查, 扩大到20 m×20 m进行乔木层的调查[15]。草本层和灌木层的记录指标包括: 种名、高度、盖度和频度; 乔木层的记录指标包括: 种名、高度、冠幅、胸径、盖度和频度。

2.2 数据分析

2.2.1 优势植物种类的确定

外来植物中的优势种类用各植物种的重要值作参数来确定:

乔木和灌木重要值的计算公式[16]:

=(++)/3(1)

草本植物重要值的计算公式[16]:=(+)/2 (2)

式中:为第种植物的重要值;为第种植物的相对密度;为第种植物的相对频度;为第种植物的相对盖度。

2.2.2 不同来源植物的判断方法

根据系统调查、采样和植物物种鉴定, 整理出林芝市城区植物名录, 通过查阅相关文献、引种栽培记载及植物志等记载其在国内外的分布情况, 结合访问调查, 将调查的植物分为乡土植物种、国内外来植物种和国外外来植物种[17-18], 进而通过调查外来种的繁殖扩散, 并结合相关文献判断是否为入侵植物[19-20]。

3 结果与分析

3.1 外来植物种的来源组成

此次调查共记录林芝市城区范围内植物319种199属77科, 其中记录外来植物185种136属63科。其中, 逸为野生的外来植物有44种, 占外来植物的23.78%。这些外来植物中源于国内的外来种114种, 隶属于47科83属; 源于国外的外来种71种, 隶属于31科64属。而国外外来种主要来自美洲, 占47.22%。

外来种种数最多的科有蔷薇科(Rosaceae)、菊科(Compositae)、豆科(Leguminosae)和禾本科(Gramineae)。菊科是国外外来种最多的科, 包含19种; 其次是豆科有7种。国内外来种最主要的科是蔷薇科, 包含23种; 其次是杨柳科(Salicaceae)有9种, 禾本科有8种。外来种种数多的属很少, 对国外外来种来说, 白酒草属(Less.)、万寿菊属(L.)、向日葵属(L.)、刺槐属(Linn.)、松属(Linn)、月见草属(L.)和凤仙花属(L.), 各自包含2个种。而国内外来种的种数则以柳属(L.)最多, 包含7个种; 其次是蔷薇属(L.), 包含5个种; 苹果属(Mill.)和槭属(Linn.), 各自包含3个种。

3.2 不同城市生态系统类型的植物外来种比例

国外外来植物种的比例(见图1), 乔木植物的国外外来种的比例以公共设施绿地为最高,达到了20.51%。灌木和草本植物的国外外来种比例均以居住区绿地最高, 分别达到了13.33%和44.44%。公共设施绿地中最重要的国外外来乔木种为日本晚樱((Lindl.) G. Don ex London var. lannesiana (Carr.) Makino)和雪松((Roxb.) G. Don)等, 重要值分别是13.08和11.37; 居住区绿地中最重要的国外外来灌木种有冬青卫矛(Thunb.)、金叶女贞(Hort.)等; 居住区中最重要的国外外来草本植物种有欧洲千里光(L.)、牛膝菊(Cav.)和紫苜蓿(L.)等。

国内外来植物种的比例(见图1), 乔木植物的国内外来种比例以居住区绿地最高, 占62.50%(图1); 灌木植物国内外来种比例以道路绿地最高, 占68.00%; 草本植物国内外来种比例以防护绿地最高, 占25.49%。其中典型的国内外来乔木种有白柳(L.)、紫叶李(Ehrhar f.(Jacq.) Rehd.)和银白杨(L.)等; 典型的国内外来灌木种有月季(Jacq.)、锦带花((Bunge) A. DC.)和榆叶梅((Lindl.) Ricker)等; 典型的国内外来草本种有多花黑麦草(Lamk.)、高羊茅(Keng ex E. Alexeev)和白花草木犀(Medic. ex Desr.)等。

总体而言, 外来种比例最低的是防护绿地, 草本、灌木和乔木植物的乡土植物比例均在50%以上。防护绿地中比较重要的国外外来种有冬青卫矛、白车轴草(L.)和紫苜蓿等。

3.3 外来植物中的优势种类

各种城市生态系统的乔木、灌木和草本外来植物优势种如表1所示。草本样地中的各种人工生态系统, 优势外来草本种类不尽相同, 总体来说, 以加拿大早熟禾(L.)、高羊茅、白车轴草和欧洲千里光等均为优势外来草本植物。其中, 高羊茅属于国内外来种, 产于广西、四川、贵州。生于路旁、山坡和林下[18]。此种被大量种植用于各个城市生态系统类型的草坪, 对其他草本植物已经形成一定程度干扰。各种城市生态系统类型中乔木优势种为雪松、日本晚樱、紫叶李等。灌木优势种主要有冬青卫矛、红叶石楠和千头柏((L.) Franco 'Sieboldii')。

注: Ⅰ.公园绿地; Ⅱ.防护绿地; Ⅲ.公共设施绿地; Ⅳ.居住区绿地; Ⅴ.道路绿地; Ⅵ.荒地。

Figure 1 Origin composition of plant species in various types of urban ecosystem in the urban area of Nyingchi.

表1 林芝市城区外来植物在不同城市生态系统类型中的优势种类

3.4 不同生活型植物的外来植物种类构成

外来植物种比例最高的是二年生草本植物, 占本生活型的82.35%(图2), 二年生草本的国外外来种主要有苦苣菜(L.)、黑心金光菊(L.)和荠菜((Linn.) Medic.)等。外来种比例比较高的生活型还有落叶乔木, 占本生活型的72.22%, 落叶乔木的国外外来种主要有日本晚樱、刺槐(Linn.)和日本落叶松((Lamb.) Carr.)等。国内外来种所占比例以落叶乔木、常绿灌木最高, 分别占本生活型的61.11%和53.57%。国内外来落叶乔木主要有白柳、紫叶李和银白杨等, 常绿灌木主要有红叶石楠、毛叶杜鹃(W. P. Fang)和黄杨叶栒子(Lindl.)等。藤本植物整体比例较少, 常见的外来种有葡萄(L.)和紫藤((Sims) Sweet)等, 基本上以西藏乡土植物为主, 例如西藏铁线莲(Royle)、卵叶忍冬(W. W. Smith)和拉拉藤(Linn. var.(Wallr.) Cuf.)等。

3.5 外来植物属的区系构成

根据吴征镒[21]的种子植物分布区类型划分, 对外来植物属的区系构成进行了分析(表2), 结果显示林芝市城区国内外来种以北温带分布的属有28个, 比例最高, 达到33.73%, 这与林芝市及周边原生植物区系以温带性质为主的有关。其次是东亚和北美洲间断分布的属有8个, 达到9.64%; 国外外来种同样以北温带分布的属比例最高, 有12个, 比例达到18.75%, 其次是世界分布的属有9个、热带亚洲和热带美洲间断分布的属也为9个, 比例皆达到14.06%。另外, 国外外来属的比例比乡土植物高的区系成分有泛热带分布、热带亚洲至热带非洲、欧亚和南美洲温带间断、东亚和北美间断以及欧亚和南非洲(有时也在大洋洲)间断分布; 国内外来属的比例比乡土植物高的区系成分有东亚和北美间断, 旧世界温带, 地中海区、西亚(或中亚)和东亚间断, 中国特有分布。

注: Ⅰ.一年生草本; Ⅱ.二年生草本; Ⅲ.多年生草本; Ⅳ.常绿灌木; Ⅴ.落叶灌木; Ⅵ.常绿乔木; Ⅶ.落叶乔木; Ⅷ.草质藤本; Ⅸ.木质藤本。

Figure 2 Percentage of alien plant species for various life forms in the urban area of Nyingchi.

表2 林芝市城区外来植物原产地的分布区类型

3.6 外来入侵种

本次林芝市城区的植物调查共记录到[20]记载的林芝市入侵植物36种(表3)。其中草本植物欧洲千里光、牛膝菊和白车轴草在本次调查中的出现重要值分别达到29.37、27.55和23.67, 它们的重要值居草本植物的前3位, 已经成为林芝市城区的优势植物。另外, 入侵种鹅肠菜和白车轴草在各常见的城市生态系统类型中已经广泛分布。就来源而言, 入侵植物中有60.9%来自美洲。入侵植物以草本植物为主。入侵种秋英、万寿菊作为观赏植物普遍用于人工栽培, 大量的人工种植也加大了外来种入侵的风险程度。

表3 在林芝市城区记录到的入侵种

4 结论与讨论

调查数据结果看, 林芝市城区的外来植物所占比例为58.13%。相较于中欧国家54个城市的外来植物的平均比例40.3%[17], 比例偏高; 相较于美国东部和中西部8个城市外来植物的比例19.3—45.7%, 也相对偏高[22]。分析出现此种城区外来植物比例过半现象的原因, 应该与对外来植物的利用有关, 部分外来植物具有极强的观赏性, 可以用于城市绿化[23]。因此在包括道路绿化、园林景观、人工栽培等方面, 对外来植物相对比较依赖。林芝市城区中不同城市生态系统类型的植物种类、不同生活型所占比例以及原产地的区系结构都可以看出植物组成结构受到人为选择的影响。不同城市生态系统类型中, 国外外来植物灌木的比例相对较低。不同生活型中, 藤本植物所占比例最小, 种类最少。

林芝市城区国外外来植物主要来自于亚洲和美洲, 与国内其他城市相关方面的研究具有相同的结论。分析主要来自亚洲的原因, 是由于距离近、气候条件等相似, 利于植物的存活和繁殖[24]; 而美洲的来源是由于, 根据大陆漂移学说, 北美和东亚分离前作为同一板块, 分离后两方植物仍然保留着与对方区域较好的适应性[25]。

外来植物对环境的适应能力强, 同时也可能会比乡土植物更加适应城市中的各种干扰[17,26]。就本次调查结果分析, 林芝市城区植物中的外来植物已对本地造成了群落结构上的影响。在本次记录外来植物种统计出现有36个外来入侵植物, 如欧洲千里光、牛膝菊、白车轴草等草本植物已经在各种城市生态系统类型中较为常见, 表现出了对该地区极强的适应性, 成为了优势植物种。部分外来入侵植物由于适应环境、缺少竞争, 进而大量繁殖[27-28], 已对该地区的原生生态环境造成了一定的影响, 产生了一定的生态安全隐患。应引起注意, 对入侵植物做深入研究后, 制定有效措施, 加以控制。

而乡土植物的比例较低, 且主要来自城市中野生半野生的环境中, 反映出该地区对乡土植物的利用和开发还比较欠缺。乡土植物对当地生态系统的结构与功能起着至关重要的作用, 可以维持生态系统的稳定, 保障其服务功能的正常运行[29]。在控制入侵植物的繁殖过程中, 应该注意对乡土植物的管理和应用[30], 对适应力强又具有观赏性但目前尚未开发的乡土植物引起足够的重视[31], 加强乡土植物在维持生态安全中起到的作用[32]。

Kowarik等学者[13]对德国柏林市的研究发现, 引入的外来物种中有29%的突破了传播障碍, 从城市人工生态系统进入了自然生态系统, 而这类被外来植物侵入的新系统可能会对保护的本地种和稀有种产生不利的影响。整体看来, 在城市的快速发展过程中, 植物的组成种类和群落结构也随之发生着改变, 对整个城市的生态系统必然产生一定的影响。通常认为完整的自然生境对外来物种入侵的抵抗能力更强[33], 因此, 提高城市生境的自然性, 可以更多更好地保护本地物种和稀有物种。建立外来植物、本地资源植物和稀有保护植物等一系列数据库, 在未来城市规划物种配置时, 尽量多用乡土植物, 慎用外来植物, 避免使用有入侵风险的植物。在此基础上, 组织协调各部门间的管理工作, 严格引种的审核、批准与检疫程序。城市发展进程中, 对各类型生态系统自然性以及植物组成多样性的影响, 需要做更多的研究, 为城市植被的管理和保护提供科学依据。

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Species composition and distribution characteristic of plants in the urban area of Nyingchi, Xizang

ZHANG Li1, LUO Jian1,2*

1. Research Institute of Tibet Plateau Ecology, Tibet Agriculture and Animal Husbandry University, Nyingchi 860000, China 2. Collaborative Innovation Center Construction of Research and Development on Tibetan characteristic, Nyingchi 860000, China

Population flow and commercial trade communicationprovide faster and more diversified approach for alien plants. A great many of plants have been used to urban greening and landscape pattern. Alien plants have a fast speed to cause the invasion. To understand the influence of alien plants to the plant diversity of urban area, random sample selection was adopted in six typesurban ecosystem. In this study, we recorded 319 plant species from 199 genera and 77 families, among which 185 alien plant species from 136 genera and 63families.The results showed that the percentage of alien plants in the urban area of Nyingchi was as high as 58.13%, and66.67% of the alien species originated from America and Asia; the source area was largely comprised of America; herbs biennialhad a high percentage of alien species among the various life forms present, to 82.35%. Some of alien species became the invasive plant species in the urban ecosystem of the study area. The kind of alien plant species in residential green space was higher than the other urban ecosystem. The highest proportion of herb and shrub was in residential green space; the highest proportion of arbor was in institutional green space. The floristic geographical distribution of the alien plant genera was wide range. The major source was composed of North temperate, no matter on native genera, national alien genera or abroad alien genera. Cosmopolitan and Pantropic had a high proportion as well. In a rapidly urbanization process, the ability of plant species to survive and build self-sustaining populations in urban environments was increasingly important for biodiversity conservation. Alien plants are comprised of species that can adjust the unique conditions or capitalize on the opportunities found in urban environments.It is possible for urban ecosystem has a potential risk.

urban plants; alien plants; ecological safety; urban ecosystem; species composition; floristic geographical distribution.

10.14108/j.cnki.1008-8873.2019.04.014

Q948

A

1008-8873(2019)04-091-08

2018-08-26;

2018-09-20

西藏自治区科技重大专项(2015XZ01G7201-01); 西藏自治区大学生创新性实验计划项目(2017)

张丽(1996—), 女, 山东泰安人, 在读本科, 主要从事植物生态学研究, E-mail: zhangli150908@163.com

罗建, 男, 硕士, 研究员, 主要从事植物分类学和植物生态学研究, E-mail: luojian-sh@sohu.com

张丽, 罗建. 西藏林芝市城区植物种类构成及其分布特征[J]. 生态科学, 2019, 38(4): 91-98.

ZHANG Li, LUO Jian. Species composition and distribution characteristic of plants in the urban area of Nyingchi, Xizang[J]. Ecological Science, 2019, 38(4): 91-98.

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