兰州市古树名木资源特征及其时空分布特征

杨秀秀，吴永华，田青,黄蓉,

(1.甘肃农业大学林学院，甘肃 兰州 730070；2.兰州市园林科学研究所，甘肃 兰州 730070)

古树名木是森林资源的重要组成部分，被誉为“活化石”，见证着历史人文变迁和自然环境更替[1]，在文物考古、物候探讨、林史资料和林业技术的科学研究等方面均发挥重要的作用[2]。作为重要的城市生态资源，古树名木和古桥、古城一样，都是前人留给我们的重要遗产[3]，是生态文明的重要继承。古树名木的资源数量、种类、分布现状、动态变化情况能够为城市园林生态建设提供重要的数据参考，对城市生态建设和维护生物多样性有着不可代替的作用[4]。随着生态文明建设的推进，古树名木保护与研究也日益受到关注[5]。目前国内古树名木研究主要集中在3个方面：1)古树名木健康状况调查的生长状况与环境因子关系[李程[6]、吴嘉琳[7]等]；2)对古树名木货币化、资产化评估等经济价值的探索[杨娱[8]、林思平[9]等]；3)对古树名木资源特征、保护措施和树龄估算的分析[张艳丽[10]、肖沙沙[11]等]。目前的研究主要集中在第3方面，然而对古树名木资源动态变化趋势及植物区系发生发展规律分析研究较少。

兰州市地处我国西北，是丝绸之路的历史文化重镇，具有悠久厚重的历史人文景观和较为丰富的古树名木资源。近30年来，随着兰州市经济的快速发展，城市生态建设，特别是作为城市生态建设至关重要的古树名木保护和利用也应不断推进，为现代城市生态建设增添光彩。目前有关兰州市古树名木研究多集中于某年古树名木调查资料并对当年古树名木资源特征、保护现状、存在问题等方面，但是对于古树名木两个年份调查资料的时空特征和植物区系特征对比较少。为此，本文基于兰州市1990年和2018年2次古树名木普查资料，对28年间古树名木的数量特征、空间分布等方面进行研究分析，以期为兰州市古树名木和物种多样性保护、管理、规划提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 研究区概况

甘肃省兰州市(E 102°36′～104°34′，N 35°34′～37°07′)位于黄土高原的西北部边缘，属陇中北部黄土丘陵、河谷盆地类型区[12]，属中温带大陆性气候，温差大，降水少，冬无严寒、夏无酷暑，气候温和，年均降水量393.2 mm，年均气温8.3 ℃，全年日照时数平均2 446 h，无霜期180 d以上。主要土壤类型为黄绵土、灰钙土、栗钙土、灰褐土、草甸土[12-13]。现辖城关、七里河、安宁、西固、红古5个区和榆中、皋兰、永登3个县，城市绿地面积10 003.6 hm2，全市绿地率29.15%，公共绿地面积3 693.27 hm2，建成区绿化覆盖率33.14%，人均拥有公共绿地面积13.06 km2[14]。

1.2 数据获取与处理

本研究数据主要来源于《兰州市志·园林绿化志》[15]中1990年古树名木登记造册资料及兰州市园林科学研究所2018年古树名木普查资料。资料显示，2次调查中古树名木概念界定略有不同，其中1990年普查标准为《兰州市古树名木保护管理办法》，该《办法》将树龄300年以上和特别珍贵稀有、或具有重要历史价值和纪念意义的古树名木定为一级古树，其余树龄100～299年的古树名木定为二级古树[15]；2018年普查标准为《古树名木鉴定规范》[16]，该《规范》将树龄500年以上的树木定为一级古树，树龄300～499年的树木定为二级古树，树龄100～299年的树木定为三级古树。本研究以《古树名木鉴定规范》为标准，对普查数据进行归一化处理分析。

此外，本研究中种子植物科、属的分布区类型均按《世界种子植物科的分布区类型系统》[17]及《中国被子植物3097属分布类型》划分。数据处理采用Excel 2016软件，分布图绘制采用ArcGIS 10.2软件。

2 结果与分析

2.1 兰州市古树名木数量

1990年兰州市共登记造册古树名木265株，分属11科13属18种，主要为旱柳、国槐、侧柏、白榆、云杉、臭椿、垂柳、银白杨、榆树、沙枣等18种(表1)。其中株数最多的为旱柳(119株)，占总株数的45.08%、其次为国槐(34株)和侧柏(34株)，分别占总株数的12.88%和12.88%。

表1 1990年兰州市部分古树名木资源

2018年调查资料显示，兰州市共有古树名木447株，分属18科25属31种，有旱柳、国槐、青杄、白榆、侧柏、千头柏、云杉、软儿梨、冬果梨等31种(表2)。其中株数最多的为旱柳(125株)，占总株数的27.96%，其次为国槐(69株)和青杄(48株)，分别占总株数的15.44%和10.74%。

表2 2018年兰州市部分古树名木资源

1990年兰州市古树名木调查发现裸子植物有3科3属5种(表3)，分别为侧柏、千头柏、云杉、青杄、银杏(Ginkgobiloba)，占总科、属、种的百分比分别为27.27%、23.08%、27.78%；双子叶植物有8科10属13种，占总科、属、种的百分比分别为72.73%、76.92%、72.22%。

2018年调查发现兰州市古树名木中裸子植物有4科7属9种(表3)，分别为侧柏、千头柏、圆柏(Sabinachinensis)、云杉、青杄、雪松(Cedrusdeodara)、油松(Pinustabuliformis)、银杏，占总科、属、种的百分比分别为22.22%、28.00%、29.03%；双子叶植物有14科18属22种，占总科、属、种的百分比分别为77.78%、72.00%、70.97%。

表3 兰州市古树名木的物种组成

2.2 兰州市古树名木区系分布情况分析

按照吴征镒等对种子植物科、属的分布区类型划分标准，可将1990年、2018年兰州市古树名木科、属的分布区类型分别划分8个类型(表4)。从植物科的分布区类型看，北温带和南温带间断分布型科的数量最多(7科)，占总科数的38.89%，包括柏科、杉科(Taxodiaceae)、壳斗科(Fagaceae)、胡桃科(Juglandaceae)、杨柳科等；其次为世界广布型(6科)，占总科数的33.33%，包括榆科、桑科(Moraceae)、蔷薇科、蝶形花科等；泛热带型有3科，为无患子科(Sapindaceae)、苦木科(Simaroubaceae)、楝科(Meliaceae)；北温带分布型和中国特有分布型各有1科，分别为松科和银杏科(Ginkgoaceae)。从植物属的分布区类型看，北温带分布型属的数量最多(8属)，占总属数的32.00%，包括侧柏属、榆属、雪松属(Cedrus)、山楂属(Crataegus)等；其次为北温带和南温带间断分布型属(6属)，占总属数的24.00%，包括胡颓子属(Elaeagnus)、柳属、胡桃属(Juglans)、杨属(Populus)等；热带亚洲至热带大洋洲分布型属、东亚及北美间断分布型属、旧世界温带分布属、中国特有分布型属各有2属，分别占总属数的8.00%；世界广布型属和泛热带分布型属各有1属，分别占总属数的4.00%。

表4 兰州市古树名木科、属、种数及分布区类型

2.3 兰州市古树名木资源分布情况分析

兰州市古树名木资源分布情况显示：1990年和2018年城关区古树名木资源数量居首位，分别为147株和200株；其次为七里河区，分别为92株和83株。1990年安宁区、西固区、红古区均有少量古树名木分布，分别为12株、7株和4株；皋兰县数量最少，仅为1株。2018年榆中县和永登县古树名木的数量居中，分别为59株和41株；皋兰县和西固区有少量分布，分别为21株和20株；红古区数量最少，为5株(表5)。

表5 1990年、2018年兰州市各区县古树名木资源分布

具体分布情况为1990年一级古树主要分布在城关区(5株)；二级古树主要分布在七里河区(31株)；三级古树和名木主要分布在城关区，分别为129株和14株。2018年一级古树主要分布在永登县(12株)；二级古树主要分布在皋兰县(17株)；三级古树和名木主要分布在城关区，分别为177株和18株(图1，图2)。

图1 1990年兰州市各区县古树名木资源分布图

图2 2018年兰州市各县区古树名木资源分布

2.4 兰州市古树名木对比分析

2.4.1 科属种对比分析 相比于1990年，2018年普查显示兰州市古树名木数量和种类均有所增加，古树名木总株数增加182株；新增植物科为鼠李科(Rhamnaceae)、杉科、桑科、蔷薇科、槭树科(Aceraceae)、木犀科(Oleaceae)、壳斗科；新增植物属为水杉属(Metasequoia)、丁香属(Syringa)、枣属(Ziziphus)、雪松属、槭属(Acer)、山楂属、栎属(Quercus)、梨属、苹果属(Malus)、桑属(Morus)、圆柏属(Sabina)、松属(Pinus)；新增树种为水杉(Metasequoiaglyptostroboides)、暴马丁香(Syringareticulata)、枣树、雪松、五角枫(Acermono)、野山楂(Crataeguscuneata)、海棠(Malusspectabilis)、辽东栎(Quercusliaotungensis)、冬果梨、软儿梨、杜梨(Pyrusbetulaefolia)、山荆子(Malusbaccata)、桑树(Morusalba)、圆柏、油松。两次普查均为优势科的有杨柳科、蝶形花科、柏科、榆科、松科；优势树种为旱柳、国槐、侧柏、白榆、千头柏(图3)。

图3 1990年与2018年兰州市古树名木资源植物科、属、种对比图

2.4.2 等级变化分析 古树名木等级结果显示：1990年和2018年兰州市古树名木中三级古树最多，分别占76.43%和76.68%；二级古树次之，分别占12.93%和12.33%。树龄结构等级结果显示：与1990年相比，2018年兰州市古树名木树龄中，100-299年的古树增加了141株，300-499年的古树增加了21株，500年以上的古树增加了22株。其中增长最快的是100-299年古树，增长最慢的是300-499年古树；最高树龄树种是1 300多年的金天观(现兰州市第一工人文化宫)唐槐，大多数古树名木树龄在100-299年；树龄结构呈金字塔型，即随着树龄的增大，古树数量逐渐减少，古树后续资源丰富(图4)。

图4 1990年与2018年兰州市古树名木资源树龄结构对比

2.4.3 区域变化分析 空间分布状况方面，兰州市古树名木资源分布行政区划范围有所增加，其中1990年仅在兰州市城关、安宁、七里河、西固、红古5区和皋兰县分布，而2018年在兰州市5区3县均有分布(表5)。数量方面，除七里河区古树名木资源数量减少外，其余诸区县数量皆有所增加，其中榆中县增加最多，其次是城关区。此外，超过40%的兰州市古树名木分布于主城区中明清寺观庙宇、衙署园林遗址等古典园林，超过25%存在于街道(图5)。兰州市古典园林中古树名木数量上升最快，其次为街道，这与兰州市城市街道绿化建设和古典园林中发现古树名木数量增加有关。

图5 兰州市古树名木分布地点

3 讨论

3.1 古树名木植物区系特征

植物区系地理学(Floristic Geography)是植物地理学或生物地理学的重要分支学科，是一门主要研究全球或某一地区所有植物种类的组成、现代和过去分布规律以及起源进化和演变历史的科学[18]。植物区系以种群方式存在，组成各地植被的实体，是自然地理环境的反映及环境变迁的鉴证或依据[19]。以吴征镒为代表的植物学家对中国植物区系地理进行了系统分类，用此可以研究兰州古树名木的原种起源、分布规律、生态适应，也可以反映出兰州市的古树名木历史的演变特点及其自然环境的特殊性。

本研究通过古树名木所属植物区系分析可以发现，北温带型及北温带和南温带间断分布型(全温型)的种子植物在兰州市古树名木遗存中占绝对优势，取决于兰州市所处的地理位置的植物区系属性[20]；热带分布类型的种子植物引种到兰州市可以经过长期驯化增加对兰州生态环境的适应性从而成为古树名木资源。据此可以推测，随着历史的变迁该区域的气温有所上升，使部分热带植物能够在此良好生长，可能是由于兰州市早第三纪时期气候较为炎热导致的结果[21]。而且热带亚洲和热带大洋洲分布类型和东亚及北美间断分布类型在兰州市均有少量分布，说明该地区的植物区系与美洲和大洋洲有一定交流，且与美洲交流较多[22]。总体来讲兰州市古树名木的分布表现出明显的温带性质和温带向亚热带、热带过渡的特点，此结果与兰州市南北两山种子植物区系特征[23]研究结果一致。

3.2 古树名木资源时空特征

空间分布类型分析可以反映兰州市各级古树之间的空间分布相关性和空间集聚特征[24]。兰州市古树名木在空间上呈现出一定的聚集性，这与兰州市的历史风俗文化和自然地域气候有关，这与黄蓉[13]等研究结果一致。

通过区域分布空间分析可以发现，兰州市的古树名木主要分布于城关区和七里河区，究其原因是城关区在古代是兰州市的政治中心、经济中心、文化中心，在兰州市拥有超然的历史地位和丰富的历史人文景观，而七里河区在明清时代位于兰州市城郊，拥有众多的寺观园林和文物古迹，所以两区古树名木遗存较多。2018年一级古树在永登县分布最多，这是由于主城区一级古树因各种原因逐渐死亡、古树名木调查范围扩大和掌握古树名木信息增加[25]，永登县的鲁土司衙门和海德寺中8株栽于明清时期的古树名木被发现，兰州市一级古树资料能够得到补充和完善。在统计分析中还可以发现，兰州市明清寺观庙宇、衙署园林等古典园林遗址中有大量古树名木，这是由于兰州市现存的古典园林中大多为明清时期修建且有一定的文化底蕴，在如今有专门的文物管理机构给予古树名木专门的管理保护致使古树名木保存良好；而街道、居民院内也存有较多古树名木，但分布较为零散，且植物生长空间较为狭窄，以主城区较多，这是由于在兰州市政府从清末左宗棠时期开始对街道绿化建设给予重视[26]，大量植树造林，但是在近现代时期城市规划建设快速发展，土地开发利用与古树名木保护未能得到较好协调，导致街道和居民区古树名木遭到破坏，分布零散且生长受限[27]。

4 结论

本研究基于1990年、2018年兰州市古树名木调查结果及传统分析方法(科属种分析、植物区系分析、空间分布类型分析)，对兰州市古树名木资源特征及其空间分布特征进行分析，得出以下结论：

1)兰州市主要适宜生长北温带型及北温带和南温带间断分布型(全温型)的种子植物，此由兰州市的地理位置植物区系属性决定，兰州市的乡土树种大部分来自于这类种子植物。

2)兰州市古树名木在空间上呈现出一定的聚集性，这与兰州历史风俗文化和自然地域气候有关，并且兰州市古树名木资源主要分布在城关区和七里河区。

古树名木是优秀的物种生物基因库，是我们培育新品种的重要来源[28]。古树名木也是一部活的史书，蕴含着千百年来兰州市进行城市园林建设和营造历史人文景观的传统生态智慧。深入挖掘古树名木的价值，有助于古树名木后续资源的评估与利用、旅游资源的开发、园林城市的建设和历史景观的恢复。