山西运城绿地草本植物组成沿面积变化规律及其与环境特征的相关性

王松 王君 薄伟 康红梅 王晋

摘要：为了了解运城绿地园林草本植物的组成、沿面积变化规律及其与环境因子的相关关系，用实地调查法分析草本种间关联性及种类随绿地面积的变化规律，用CCA分析法测得植物分布和环境特征间关系数据。结果表明：样地共记录草本植物22种12科19属，几乎全部种对都存在一定程度的相关关系；优势科为百合科（Liliaceae）；优势属为鸢尾属（Iris）和萱草属（Hemerocallis）；优势种为萱草（Hemerocallis fulva）、蓝蝴蝶（Iris tectorum）等，其中蓝蝴蝶重要值最高；绿地草本植物种数随面积增加呈“低—高—低”的抛物线型分布模式，在面积16.40 hm2样地种数最大，而样地面积和景观类型则对芦苇、大丽花等草本植物的分布影响较大。调查样方面积应设置在20 hm2以上。在4个环境特征中，周边环境、景观类型与草本植物分布存在较强的相关性。

关键词：运城市；草本植物；绿地面积；环境特征；相关性

中图分类号：S688文献标志码：A论文编号：cjas2020-0096

The Variation Regularity of Composition of Herbaceous Plants Along Green Space and Its Correlation with Environmental Characteristics in Yuncheng City Wang Song1， Wang Jun2， Bo Wei1， Kang Hongmei1， Wang Jin1

（1College of Horticulture， Shanxi Agricultural University （Institute of Horticulture， Shanxi Academy of Agricultural Sciences， Taiyuan 030031， Shanxi， China；2Taiyuan Zoo， Taiyuan 030009， Shanxi， China）

Abstract： The study aims to understand the composition and the variation of composition of herbaceous plants along green space and their correlation with environmental impact factors in Yuncheng City. The interspecific correlation and variation rule of the composition of herbaceous plants along green space were analyzed on the basis of field investigation， and data of the relationship between plant distribution and environmental characteristics were studied by canonical correspondence analysis. The results showed that 22 herbaceous plants were found， belonging to 12 families and 19 genera. Almost all species pairs had a certain degree of correlation. Liliaceae was the dominant family， and Iris and Hemerocallis were the dominant genus. Hemerocallis fulva and Iris tectorum， etc. were the dominant species， especially Iris tectorum had the highest important value. The number of herbaceous plant species showed a para-curve distribution mode of“low-highlow”with the increase of green space， and was the highest at green space of 16.40 hm2. The area and landscape type of sample plots had great influence on the distribution of Phragmites communis and Dahlia pinnata. The sample area should be set at least 20 hm2. At last， it was found that among the four environmental characteristics， the surrounding environment and the landscape type were strongly correlated with the distribution of herbaceous plants.

Keywords：YunchengCity；HerbaceousPlants；GreenSpace；EnvironmentalCharacteristics；CorrelationAnalysis

0引言

隨着城镇化进程的快速推进，加快生态建设，拓展绿色宜人的生态空间已成为各个城市绿化建设的新目标，草本植物作为有效覆盖地面的低矮植物，因其具有生长速度快、繁殖能力强、种植范围广、养护管理粗放等特点[1-3]，已成为塑造园林景观、建设生态城市的重要植物素材之一。

自然群落中，植物的生存、分布与环境息息相关，不同生境（温度、水分、海拔和光照等）植物聚生的种类可能不同[4-7]。而在城市绿地建设中，设计师通常会根据绿地特征，以人工群落代替自然群落来营造园林景观，使植物物种多样性还易受到样地面积、景观类型等因素的影响。现今，有关草本植物与环境特征之间关系的研究已开展较多。葛兆轩等[8]研究表明，土壤含水量、土壤有机质和坡向对草本植物物种多样性的影响较大。任斌斌等[9]通过分析绿道特征与植物物种多样性的相关关系，发现绿道类型和绿道宽度是对北京城市绿道草本植物多样性最具影响力的环境特征。

运城市作为山西省十佳魅力城市，在园林绿地规划中已开始借鉴一线城市的绿化模式，绿地面积大幅增加，这在一定程度上促进了城市人与自然的和谐发展。近年来，运城市正处于积极向国家园林城市迈进的关键时期，开展草本植物应用现状分析，对运城创建国家园林城市、打造生态宜居家园具有重要意义。目前，关于运城绿地的植物调查研究已有一些报道，主要集中在彩叶植物、行道树[10-12]以及盐湖周边植物[13]，国道、省道景观植物[14]亦有评价分析。但对运城市盐湖区园林绿地所应用的草本组成、种间关联性及其与环境因子的相关关系等问题很少涉及。

为此，本研究在对运城市15个绿地的园林草本植物实地调查的基础上，分析该地区草本种间关联性及种类随绿地面积的变化规律，并对其与环境特征的相互关系进行研究，以期了解运城绿地草本植物的组成、找到影响植物分布的主要环境特征，为改善运城市生态园林景观提供参考依据。

1材料和方法

1.1研究区概况

运城位于东经110°15′—112°04′，北纬34°35′—35°49′，总面积13968 km2，海拔350～400 m，地处暖温带大陆性半干旱季风气候区，年均降水量约530 mm，全年雨量集中在夏秋季，约占全年的70%左右。全年最低、最高温分别出现在1月（均温-2.2℃）和7月（均温27.4℃），为冬季干燥、寒冷，夏季炎热，光能丰富的城市[15]。

1.2研究方法

于2019年5—6月，在运城盐湖区，按样地面积划分样地，并对居住区、医院、学校、公园等不同样地类型分别编号为A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N和O，调查面积共计177.33 hm2（表1）。采用实地面积调查，对15个样地中的所有园林草本植物进行调查分析[16]。记录数据包括：样地面积、位置、草本植物种类、数量和盖度等。

1.3数据分析

采用Microsoft Excel 2010和SigmaPlot 12.5软件对调研数据进行统计分析、作图。种间Spearman相关分析采用李军玲[17]的方法。依据文献[18]计算草本重要值，具体公式为：

参照文献[19]对科属种-面积曲线进行拟合。在CANOCO 5.0中運用典范对应分析方法（CCA）对草本植物分布与环境特征（样地面积、位置、景观类型和周边环境）（表2）间的关系进行数据处理分析。

2结果与分析

2.1运城市草本植物资源组成

通过实地调查，运城市园林绿地共有草本植物22种，隶属12科19属（表3）。其中，菊科（Asteraceae）、鸢尾科（Iridaceae）以及鸢尾属（Iris）、景天属（Sedum）包含种类较多，分别为4种、3种和3种、2种；石竹科（Caryophyllaceae）、芍药科（Paeoniaceae）、美人蕉科（Cannaceae）等单种科亦有5科，占总科数的41.67%。

由表4可知：在草本植物相对盖度排名前4位的科中，鸢尾科（Iridaceae）的相对盖度最大，其后依次为百合科（Liliaceae）、禾本科（Gramineae），这3科的相对盖度共计45.46%。由表4还可以看出：在草本植物相对盖度排名前4位的属中，最重要的为鸢尾属（Iris）和萱草属（Hemerocallis），这2属的相对盖度总计31.50%，其中鸢尾属的相对盖度最高，达到20.03%。

由表5可见：在草本植物中，优势种包括萱草（Hemerocallis fulva）、八宝景天（Sedum spectabile）、蓝蝴蝶（Iris tectorum）和蜀葵（Althaea rosea）等，其中蓝蝴蝶的重要值最高（0.153），在群落中具有明显的优势地位。

2.2运城市草本植物种间关联分析

从图1可知，运城地区草本植物间有着一定的相关关系。Spearman相关分析结果中有10个种对呈极显著相关，21个种对呈显著相关，它们占所有种对的13.4%，200个种对为不显著相关，占到总对数的86.6%。

2.3运城市草本植物种类与面积的相关性

对运城不同样地中草本植物科数、属数和种数与面积的相关性进行分析，结果见图2。结果显示：运城面积30 hm2以下样地的草本植物科数、属数和种数随面积升高均呈“低—高—低”的分布趋势，在面积 16.40 hm2样地数值最大，当面积大于20 hm2时，种数略有降低且趋于稳定。从相关系数来看，科数、属数与面积相关性较小（P>0.05，r=0.486），种数与面积表现为显著相关（P<0.05，r=0.518*），表明面积对运城草本种类分布影响显著。

2.4运城市草本植物分布与环境特征的相关性

对15个样地环境特征和22种草本植物分布进行典范对应分析（CCA），得到样地物种和环境特征间的关系（图3）。其中前2个排序轴特征值、相关系数分别为：0.534、0.410和0.942、0.939，表明排序可以较好地反映草本种类分布与环境间的关系。在植物与环境特征之间的关系中，第1轴由左到右表示景观类型、城市干道宽度和样地面积减小的变化趋势。第2轴从下到上表示周边生活类场所增加的变化趋势。其中，样地周边环境、景观类型对草本植物的分布都有显著影响。

3讨论

调查结果表明，运城园林绿地草本植物共计12科、19属、22种。群落中优势科为百合科、禾本科、鸢尾科和锦葵科，占有重要地位的属为鸢尾属和萱草属。这一研究结果与高志英等[20]前期调查运城园林草本植物得出的研究结论相似，即禾本科在园林草本中占据比例较高，锦葵科、鸢尾科也有较多应用。重要值体现了群落中不同物种的相对重要性，其数值大小可反映植物在群落中的地位[21]。蓝蝴蝶作为群落中应用面积最大的宿根草本，被广泛应用于花坛、花境，片植、丛植点缀于大片绿地草坪中，以较大的重要值成为样方内的绝对优势种，但有关交通绿地、广场绿地和防护绿地植物多样性及其优势植物种类仍有待进一步研究。

从种间关联分析结果看，虽然样地中多数草本种对的关联性并未达到显著水平（P>0.05），但几乎全部种对均具有不同程度的关联关系，原因是植物群落是城市生物多样性的基本保障[22-23]，因此，在园林造景中，设计师为丰富植物群落层次，确保创造的植物景观更加立体饱满，植物群落的生态效益更加明显，通常将形态色调搭配协调、生态功能互补的草本种类成片栽植，使植物群落关系相对稳定和生境丰度相对完善[24-29]。这一结果与李军玲等[14]对草本植物优势种种间关联性的报道相似，后者研究中所有种对都表现出了一定的相关关系，其中有122个种对呈显著相关，占所有种对的25%。关联结果较高的种对为美人蕉和大丽花、卧茎景天和玉簪，表明种对中的2种植物被高频率搭配于各样地的植物景观，意味着它们相比其他草本组合更能营造出具有层次感、观赏性的空间效果，这在太原[13]、大同[30]等山西省内主要城市的绿地建设中也有体现。由此可见，在城市绿地群落中，草本植物的关联性越强，其相互搭配构成的景观效果越好。

种-面积关系是生物多样性尺度转换的重要依据，常被用于反映某一范围内的物种多样性[31]。有学者认为，利用种-面积曲线来预测实际的物种数似乎不具备可行性，但预估值仍能作为反映植物种类数量的相对指标[16]。本研究中，种与面积呈显著相关（P<0.01），但从该群落拟合的种-面积曲线方程得到的预期值和实测值仍有一定差距，这是由于个别小面积绿地也配置了较多植物种类所致，因此计算得到的数值仅可为预测草本应用种数提供参考。这與要元媛关于种-面积模型不能准确预估实际物种数的观点一致[16]。还有研究表明，通过计算种-面积关系曲线拐点处的样方面积可确定调查样方的大小[32]。本研究结果显示：在运城绿地草本植物群落中，随样方面积的增大，物种数量呈“低-高-低”的分布趋势，样方面积达到20 hm2后，物种数量略有下降且趋于平稳。由此可见，在调查运城绿地草本植物时，样方面积至少应设置在20 hm2以上，以确保得到的数据较为准确。但在调查样方面积低于20 hm2园林绿地时，能够代表样地植物多样性的面积选择，仍值得进一步研究。

典范对应分析（CCA）作为分析植物群落生态关系的重要手段，能够解释植物分布与环境特征的因果关系[33]。本文的研究结果表明，样地面积和景观类型对芦苇（Phragmites communis，13）的分布影响较大，原因主要是作为水生或湿生高大禾草，芦苇多见于景观类型丰富的大型园林绿地。而卧茎景天（Sedum sarmentosum，14）、玉簪（Hosta plantaginea，15）、香蒲（Typha orientalis，16）和美人蕉（Canna indica，11）、松果菊（Echinacea purpure，19）、石竹（Dianthus chinensis，20）、鼠尾草（Salvia japonica，21）、菊花（Dendranthema morifolium，22）的位置相近，甚至存在重合，说明这几种植物常在样地中搭配使用，这与草本种间关联分析结果一致，相互印证也证实了结论的可靠性。

4结论

运城绿地共记录草本植物22种12科19属，优势科、优势属分别为百合科（Liliaceae）、鸢尾属（Iris）和萱草属（Hemerocallis）。其中，蓝蝴蝶（Iris tectorum）作为样方内的绝对优势种，被广泛应用于园林绿地草坪当中。在城市绿地群落中，草本植物的关联性与其搭配构成的景观效果成正相关。在4个环境特征中，周边环境、景观类型与草本植物分布存在较强的相关性，而样地面积和景观类型对芦苇、大丽花等草本植物的分布影响较大。由于样方面积达到20 hm2后，调查植物种类趋于平稳。因此，为了得到较为准确的调查数据，样方面积应设置在20 hm2以上。

参考文献

[1]何桂芳.西宁地区野生地被植物应用现状调查[J].北方园艺，2010（8）：52-55.

[2]窦剑，周双云，许再富.滇南乡土地被植物资源及在园林中的应用[J].浙江林学院学报，2004，21（1）：56-62.

[3]刘永金，叶自慧，李许文，等.深圳市野生观赏地被植物资源调查与评价[J].中国园林，2013（11）：115-119.

[4]Waide R B， Willig M R， Steiner C F， et al. The Relationship between productivity and species richness [J]. Annual Review of Ecology and Systematics，1999，30（1）：257-300.

[5]刘晖，王晶懋，吴小辉.生境营造的实验性研究[J].中国园林，2017， 33（3）：19-23.

[6]杨晓燕，张世雄，徐满厚，等.吕梁山森林群落草本层植物物种多样性的空间格局及其对模拟增温的响应[J].生态学报，2018，38（18）： 6642-6654.

[7]赵鸣飞，邢开雄，王宇航，等.芦芽山寒温性针叶林冠层下植被beta多样性格局及其成因[J].生态学报，2017，37（10）：3327-3334

[8]葛兆轩，孙国龙，袁业，等.河北省森林草原区草本植物物种多样性和功能多样性[J].草业学报，2017，26（7）：35-44.

[9]任斌斌，李薇薇，刘兴，等.北京城市绿道植物多样性特征研究[J].中国园林，2015，31（8）：10-14.

[10]贾生平，王惠利.运城市园林绿化中彩叶植物的配置与应用[J].现代园艺，2013（11）：72-73.

[11]刘冰珍.山西运城市生态园林绿化工程中的植物配置[J].中国园艺文摘，2013（11）：75-76.

[12]师守国，任佳佳.运城城区行道树调查及发展建议[J].运城学院学报，2011，29（5）：53-56.

[13]陈晓梅.运城市盐湖区绿色通道景观化建设评析[J].山西林业， 2017（2）：10-11.

[14]崔东亚，杨美玲，裴广仁.山西省运城盐湖植物资源调查[J].安徽农业科学，2010，38（22）：11877-11879.

[15]张海燕，李琪，单玉蓉，等.运城盐湖群落生物生态学特征研究[J].植物研究，2003，23（4）：449-452.

[16]付宝春，李志娟，刘琛彬，等.太原市城区园林植物应用现状调查与分析[J].山西农业科学，2013，41（6）：594-598，649.

[17]李軍玲，张金屯.太行山中段植物群落草本植物优势种种间联结性分析[J].草业科学，2010，27（9）：119-123.

[18]徐珊.川西林盘植物多样性调查研究[D].雅安：四川农业大学， 2010.

[19]要元媛，闫明，毕润成.山西霍山植物群落种-面积曲线与物种多样性的关系[J].生态学杂志，2013，32（1）：39-44.

[20]高志英，吕云英，樊蕾，等.运城地区常见园林杂草调查[J].辽宁农业职业技术学院学报，2018，20（1）：9-11.

[21]庄树宏，王克明，陈礼学.昆嵛山老杨坟阳坡与阴坡半天然植被植物群落生态学特性的初步研究[J].植物生态学报，1999，23（3）： 47-58.

[22]Mitchell M G E， Wu D， Johansen K， et al. Landscape Structure Influences Urban Vegetation Vertical Structure[J]. Journal of Applied Ecology， 2016， 53（5）： 1477-1488.

[23]Dobbs C， Nitschke C， Kendal D. Assessing the Drivers Shaping Global Patterns of Urban Vegetation Landscape Structure[J]. Science of the Total Environment，2017，592（15）：171-177.

[24]克劳迪娅·韦斯特，吴竑，王鑫.下一次绿色革命：基于植物群落设计重塑城市生境丰度[J].风景园林，2020（4）：8-24.

[25]Hitchmough J. Sowing Beauty： Designing Flowering Meadows from Seed[M]. Portland： Timber Press， 2017.

[26]Hansen R， Stahl F. Perennials and Their Garden Habitats[M]. Portland： Timber Press， 1993.

[27]Grime J P. The C-S-R Model of Primary Plant Strategies-Origins， Implications and Tests[M]// Gottlieb L D， Jain S K. Plant Evolutionary Biology. Dordrecht： Springer， 1988.

[28]Khn N. Neue Staudenverwendung[M]. Stuttgart： Ulmer Eugen Verlag， 2011.

[29]Luz H. Stauden im Technologiepark West. Less is More im Oval[J]. grünFORUM.LA， 2005： 10.

[30]薄伟，王松，付宝春，等.山西大同城区观赏地被植物应用调查与评价分析[J].山西农业科学，2019，47（7）：1222-1226.

[31]Sarr D A， Hibbs D E， Huston M A. A hierarchical perspective of plant diversity [J].The Quarterly Review of Biology，2005，80（2）：187-212.

[32]杨青，丁晖，方炎明，等.武夷山大安源甜槠常绿阔叶林群落物种组成及多样性分析[J].植物资源与环境学报，2014，23（1）：44-50.

[33]胡俊，龚成，夏纬，等.天鹅洲长江段浮游植物群落季节演替及环境因子研究[J].海洋与湖沼，2018，49（1）：70-77.