（园林植物与观赏园艺专业论文）武汉城市乡村聚落植物物种组成与多样性研究.pdf

华中农业大学学位论文独创性声明及使用授权书 学位论文 是否保密否 如需保密，解密时间年月 日 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已 经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华中农业大学或其他教育机构的学位 或证书而使用过的材料指导教师对此进行了审定与我一同工作的同志对本研究 所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明，并表示了谢意 研究生签名：司芯7 7 乙时问：加i d 年6 月7 9 日 学位论文使用授权书 本人完全了解华中农业大学关于保存使用学位论文的规定，印学生必须按照 学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存提交论文的印刷版和电 子版，并提供目录检索和阅览服务，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存， 汇编学位论文本人同意华中农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表，传播学 位论文的全部或部分内容，同时本人保留在其他媒体发表论文的权力 注：保密学位论文( 即涉及技术秘密、商业秘密或申请专利等潜在需要提交保密的 论文) 在解密后适用于本授权书 学位论文作者签名：诫砑疋导师签名：主励 签名日期：o 加年易月d 日签名日期：劲如年莎月7 d 日 注：请将本表直接装订在学位论文的扉页和目录之间 武汉城市乡村聚落植物物种组成与多样性研究 目录 摘要i a b s t r a c t 1 i l 前言1 1 1 城市植物多样性及其研究进展1 1 1 1 城市植物多样性的概念以及研究内容1 1 1 2 城市化对植物多样性的研究综述。1 1 1 2 1 城市化进程影响植物多样性的机制研究2 1 1 2 2 乡村到城市植物多样性分布格局研究综述4 1 1 3 城市植物多样性测度研究进展。5 1 2 城市乡村聚落概述6 1 2 1 城市乡村聚落的界定6 1 2 2 城市乡村聚落的积极作用。7 1 2 3 城市乡村聚落对城市的发展的负面影响7 1 3 研究目的与意义8 2 研究方法1 0 2 1 研究地区概况1 0 2 1 1 武汉市自然地理1 0 2 1 2 气候条件1 0 2 1 3 土壤条件1 0 2 1 4 植被状况1 1 2 2 调查和研究方法。1 l 2 2 1 调查样点选择1 1 2 2 2 调查方法13 2 2 3 数据处理1 4 2 2 3 1a 多样性指数计算1 4 2 2 3 2b 多样性相关计算1 5 2 2 3 3 群落系统发育多样性1 6 2 2 4 数据分析方法1 6 2 2 5 研究技术路线18 3 武汉城市乡村聚落植物多样性分析1 9 3 1 物种组成1 9 3 1 1 植物物种科属组成科属分析1 9 华中农业大学2 0 1 0 届硕士研究生学位论文 3 1 2 本地植物栽培植物分析一1 9 3 1 3 乔灌草及出现频度分析2 0 3 2a 多样性分析2 2 3 2 1 群落类型对乔、灌、草各层多样性的影响2 2 3 2 2 生境类型对乔、灌、草各层多样性的影响2 2 3 2 3 人为影响方式对乔、灌、草各层多样性的影响2 3 3 31 3 多样性分析2 4 3 3 1 调查样地间地理距离的计算2 4 3 3 2 样地间物种距离的计算2 4 3 3 3 随地理距离的变化b e t a 多样性的响应2 4 3 4 植物群落系统发育多样性分析2 5 3 4 1 群落系统发育多样性与群落物种数的相关性分析2 6 3 4 2 群落系统发育结构与群落物种数的相关性分析2 7 3 5 处于不同区域的乡村聚落物种组成分析2 8 3 5 1 各区域物种科属种组成分析2 8 3 5 2 共有物种和独有物种组成分析2 9 3 5 2 1 区域间共有物种分析2 9 3 5 2 2 各区域间独有物种分析2 9 3 5 3 区域物种科属种组成差异性分析31 3 5 4 城中心一近郊区一远郊区各类型植物物种所占比例趋势分析3 3 4 结论与讨论3 4 4 1 主要结论3 4 4 2 讨论与建议。3 6 4 2 1 本研究中的发现的问题3 6 4 2 2 对乡村聚落改造中植物多样性保护的几点建议3 6 4 2 2 1 提高本土植物利用率，建造稳定城市植物群落3 6 4 2 2 2 优先使用灌木类植物营造地被景观3 7 4 2 2 3 合理配置各种植物营造复层景观3 7 4 2 2 4 建议保护和推广应用的植物3 7 参考文献3 9 附勇之4 5 致 射5 7 武汉城市乡村聚落植物物种组成与多样性研究 摘要 城市化是不可避免的趋势，其对生态环境的影响也受到前所未有的关注。在武 汉市，主城区面积的不断扩大并向郊区迅速扩张导致乡村聚落逐渐消失。由于城市 乡村聚落内部规划管理与整个城市的状况格格不入，使得更多人关注的是其改造程 度，研究角度也多是从其社会问题和改造模式。从生态学的角度，特别是从生态系 统的角度进行研究还不多。对其生态价值进行挖掘，对城市的植物物种多样性方面 的贡献进行深入研究，可以为整个城市的植物物种保护和规划提供建议。 本研究对武汉市域范围内的3 2 个乡村聚落的物种组成进行了调查分析。研究 结果如下： ( 1 ) 3 2 个乡村聚落2 7 9 个植物群落中，共出现1 3 3 科3 2 1 属4 7 7 种植物，以 禾本科、菊科、豆科植物种类最多。其中调查所有植物中，属湖北省本土植物共3 5 6 种，栽培植物8 3 种，入侵植物3 8 种。其中，本土植物属9 6 科2 4 4 属，出现物 种种类最多的科是禾本科，共4 3 种，栽培植物3 9 科7 0 属，出现物种种类最多的 科是豆科，共9 种；入侵植物1 6 科3 2 属，出现物种种类最多的科是菊科。 ( 2 ) 乔灌草各层植物( i t 多样性在不同群落类型、生境类型、人为影响方式间 的差异。在两种群落类型间，草本层植物各项指数均呈现极显著差异，乔木层只有 p a t r i c k 丰富度指数呈现极显著差异，灌木层各项指数差异均不显著；五种生境类型 对各层植物物种丰富度影响均为极显著，对灌木层和草本层s h a n n o n w i e n e r 指数s i m p s o n 指数影响极显著，而对乔木层影响不明显，对乔木层和草本层均匀度影响显 著，对灌木层影响不显著。几种人为影响方式对乔木层和草本层丰富度指数影响显 著，对灌木层影响不显著。 ( 3 ) 利用r 软件的v e g a n 程序包计算所有样方两两之间地理距离，用j a c c a r d 指数计算样地间的物种距离，对地理距离和物种距离进行回归分析，基于j a c c a r d 指数分析样地间的b e t a 多样性的变化。结果表明，随着地理距离的变化，样地间物 种距离即b e t a 多样性变化虽有一定的增加但变化不明显。 ( 4 ) 基于样地内被子植物的信息研究群落内部植物的系统发育多样性和系统 发育结构，并用p h y l o c o m 软件计算p d 、n r i 以及n t i 指数。n t i 与植物物种数相 关性不显著，即随着群落中物种数的增多，亲缘关系较近的植物物种聚集程度不明 显。n r i 与植物物种数呈显著相关性，随着群落中物种数的增多，总体上物种间亲 缘关系与随机的亲缘关系相比倾向于聚集；n t i 与本地植物物种数关系不明显，随 华中农业大学2 0 1 0 届硕士研究生学位论文 着样方中本地物种数的增加，n r i 呈现出微弱的上升趋势。n r i 、n t i 与栽培植物 物种数的相关性均不显著；n r i 、n t i 与入侵植物的物种数均呈显著正相关，随着 入侵植物物种数的增加，近亲缘的物种间的谱系距离与随机的亲缘关系相比倾向于 聚集。 ( 5 ) 在城中心近郊区一远郊区梯度上，远郊区乡村聚落的物种丰富度最高， 近郊区次之，城中心最低。对各区域植物群落中科数、属数和种数进行方差分析， 结果表明在不同各区域中，植物群落的科数、属数、和种数均存在极显著性差异， 城市的扩张造成了这样的差异。 对三个区域中每一样方内本地植物、栽培植物以及入侵植物出现的频率进行分 析在城中心一近郊区一远郊区梯度上，各类型植物物种数在样方中所有植物种数中 所占比例呈现以下规律；本土植物所占比例在此梯度上递增的趋势这是因为本地栽 培植物在远郊区的物种数明显大于其他两个区域；在从城中心一近郊区，入侵植物 所占比例上升，近郊区一远郊区，入侵植物所占比例下降，这是由于入侵现象比较 严重的植物在城市化比较严重的城中心以及近郊，人工去除杂草的活动比较频繁所 致；栽培植物所占比例城中心到远郊区，一直呈现递减的趋势，在远郊区达到最低， 这是城市中心区和近郊区为了城市绿化美化增加观赏植物种类的原因。 最后，建议在城市乡村聚落改造建设中，植物应用方面应该着力于提高本土植 物利用率，建造稳定的植物群落，同时优先使用灌木类植物营造地被景观，并总结 了可推广应用的植物。 关键词：城市乡村聚落；植物物种组成；物种多样性 武汉城市乡村聚落植物物种组成与多样性研究 a b s t r a c t t o d a y ，u r b a n i z a t i o nh a sb e c o m i n ga l li n e v i t a b l et e n d e n c yi nm o s to ft h ea r e a sn e a r b i gc i t i e s t h ee f f e c t so fu r b a n i z a t i o nh a da l s ob e e nf o c u s e du n p r e c e d e n t l y t h er a p i d e x p a n s i o no ft h em a i nu r b a na r e af a c i l i t a t e st h ed i s a p p e a r a n c eo fr u r a ls e t t l e m e n t s p e o p l ep a i dm o r ea n dm o r ea t t e n t i o nt ot h ec o m p l e t e n e s so ft h et r a n s f o r m a t i o no fr u r a l s e t t l e m e n t s ，s i n c et h em a n a g e m e n to fr u r a la r e a sc o u l d n tm e e tt h es t a n d a r d so ft h e m o d e mc i t i e s s o m eo ft h es t u d i e sf o c u so nt h es o c i a lp r o b l e m sa n dt h em o d eo f t r a n s f o r m a t i o no ft h er u r a ls e t t l e m e n t s h o w e v e r ，t h e r ea r es t i l lf e ws t u d i e so nt h er u r a l e c o s y s t e m si nc h i n a ，e s p e c i a l l yi na ne c o l o g i c a lp e r s p e c t i v e e v a l u a t i n gt h ee c o l o g i c a l v a l u e so fu r b a np l a n tc o m m u n i t i e sw o u l dp r o v i d ei n v a l u a b l ei n f o r m a t i o nf o rp l a n t c o n s e r v a t i o np l a n s i nt h i ss t u d y ，t h es p e c i e sc o m p o s i t i o nw e r ee x a m i n e da t3 2v i l l a g e si nw u h a n t h e r e w e r e4 7 7s p e c i e s ( v a r i e t i e so rf o r m s ) f a l l i n gi n3 21g e n e r a ，13 3f a m i l i e s ，i n2 7 9p l o t s s c a t t e di n3 2r u r a ls e t t l e m e n t sa r e s s p e i c e si np o a c e a e ，c o m p o s i t a ea n df a g a c e a ea r e a m o n gt h em o s tf r e q u e n t a m o n gw h i c h ，3 5 6s p e c i e sa r en a t i v e ，8 3s p e c i e sc u l t i v a t e d a n d3 8s p e c i e si n v a s i v e n a t i v ep l a n t sb e l o n g e dt o9 6f a m i l i e s ，2 4 4g e n e r a p o a c e a ei s t h et o pt h a th a sn a t i v es p e c i e s ，w h i c hi n c l u d e4 3s p e c i e s t h e r ea r e7 0g e n e r a ，3 9f a m i l i e s ， w i t ht h e9s p e c i e si nf a g a c e a ea st h er i c h e s tf a m i l y t h ei n v a s i v es p e c i e sf a i l e di n t o3 2 g e n e r aa n d16f a m i l i e s ，w i t ht h ed o m i n a n tf a m i l yc o m p o s i t a e t h em e a nv a l u eo fa l p h ad i v e r s i t yb e t w e e nd i f f e r e n tt y p e so fc o m m u n i t i e s ，s o i l t y p e s ，h a b i t a t s ，a n dt h et y p e so fh u m a nd i s t u r b a n c ew a sc o m p a r e d t h e r ea r es i g n i f i c a n t d i f f e r e n c eh a sb e e nf o u n db e t w e e nt h ed i v e r s i t yo ft r e e sa n dh e r b si ns e m i n a t u r a la n d a r t i f i c i a lc o m m u n i t i e s ，b u tn o tf o u n df r o ms h r u b s s p e c i e sr i c h n e s sa r es i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n ta m o n gt h eh a b i t a tt y p e s ，e s p e c i a l l yf o rt h eh e r b s a d d i t i o n a l l y ，d i f f e r e n c e so f r i c h n e s si nt r e ea n dh e r b s p e c i e sw e r es i g n i f i c a n ta m o n gt h e 6t y p e so fh u m a n d i s t u r b a l i c e t h ep a c k a g e sf o s s i la n dv e g a ni nrw e r ee m p l o y e dt oc a l c u l a t et h ep a i r w i s e d d i s t a n c e sa m o n gt h eg e o g r a p h i c a ld i s t a n c e sa n ds p e c i e sr e l a t e d n e s sf o re a c hp a i r eo f p l o t s al i n e a rm o d e lh a sb e e nb u i l dt oe x a m i n et h er e l a t i o n s h i pb e t w e e ng e o g r a p h i c a l i i i 华中农业大学2 0 1 0 届硕士研究生学位论文 d i s t a n c ea n ds p e c i e sr e l a t e d n e s si nad i s t a n c ed e c a yc o n t e x t t h es p e c i e sd i s s i m i l a r i t y i n c r e a s e dw h i l et h eg e o g r a p h i c a ld i s t a n c ei n c r e a s e d a p h y l o g e n e t i ct r e ef o re a c hs p e c i e sa p p e a r e di nt h e2 7 9p l o t sw a sb u i l tu s i n go n l i n e s o f t w a r ep h y l o m a t i c t h ep h y l o g e n e t i cd i v e r s i t y ( p d ) ，n e tr e l a t e di n d e x ( n r i ) a n d n e a r e s tt a x o ni n d e xw a sc a l c u l a t e du s i n gp h y l o c o m i ti sf o u n dt h a tn o n es i g n i f i c a n t l i n e a rr e l a t i o n s h i pb e t w e e nn t ia n ds p e c i e sr i c h n e s s h o w e v e rt h en r ii n d e xw a s p o s i t i v e l yr e l a t e dw i t hs p e c i e sr i c h n e s s t h es p e c i e sc o - o c c u r r e di no n ep l o tt e n dt ob e d i s t a n t l yr e l a t e d w h i l et h e p l o th a so n l yaf e ws p e c i e s a st h e n u m b e ro fs p e c i e s c o o c c u r r e di no n ep l o ti n c r e a s e s ，t h er e l a t i o n s h i po fs p e c i e st e n dt ob em o r en e a r e rt h a n r a n d o m n r ia n dn t ia r en o ta f f e c t e db yt h er i c h n e s so fc u l t i v a t e ds p e c i e s h o w e v e r ， n r ia n dn t iw a sp o s i t i v e l yc o r r e l a t e dw i t ht h er i c h n e s si fi n v a s i v es p e c i e s t h es p e c i e s t e n dt ob en e a r e rt h a nr a n d o ma st h en u m b e ro fi n v a s i v es p e c i e si n c r e a s e s r e m o t er u r a ls e t t l e m e n t sh a r b o rt h er i c h e s ts p e c i e sr i c h n e s s ，t h a ni nc e n t r a lc i t ya n d u r b a na r e a s ，w h i l et h ec e n t r a lc i t yh a st h ep o o r e s ts p e c i e sr i c h n e s s t h e r ea l es i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e sb e t w e e nt h et h r e er e g i o n s ( c e n t r a lc i t y ，u r b a na r e a sa n dr e m o t er u r a l s e t t l e m e n t s ) f o rn u m b e ro ff a m i l i e s ，g e n e r aa n ds p e c i e s i ti sc o n c l u d e dt h a tt h ep r o c e s s o fu r b a n i z a t i o nh a sn e g a t i v ee f f e c t so nt h ep l a n tc o m m u n i t i e s t h er e l a t i v ef r e q u e n c yo fe a c hs p e c i e sw e r ec a l c u l a t e da n dw e r ed i v i d e di n t ot h r e e g r o u p s ：t h e n a t i v es p e c i e s ，c u l t i v a t e ds p e c i e sa n di n v a s i v es p e c i e s n a t i v es p e c i e s b e c a m em o r ed o m i n a n tf r o mc e n t r a lc i t yt or e m o t er u r a ls e t t l e m e n t s ，p o s s i b l yb e c a u s eo f t h ei n c r e a s i n gn u m b e ro fs p e c i e s t h eu r b a na r e ah a r b o r st h er i c h e s tn u m b e ro fi n v a s i v e s p e c i e s ，p o s s i b l yd u et op e r i o d i c w e e de l i m i n a t i o n t h er a t i oo fc u l t i v a t e ds p e c i e s c o n s t a n t l yd e c r e a s e da st h ef r o mt h ec e n t r a lc i t yt or e m o t eu r b a na r e a s l a r g en u m b e ro f o r n a m e n t a ls p e c i e sc u l t i v a t e di nc e n t r a lc i t ya n du r b a na r e a sh a sl e dt h i sh i g hr a t i o i t i s s u g g e s t e dt h a tt h en a t i v ep l a n ts p e c i e s s h o u l db ef i r s tc o n s i d e r e di nt h e t r a n s f o r m a t i o np r o c e s so fr u r a ls e t t l e m e n t s s oa ss t a b l ep l a n tc o m m u n i t i e sc o u l db e r e c o n s t r u c t e d t h es h r u b ss h o u l d b ec o n s i d e r e da s g r o u n d c o v e ri n p r i o r i t y a n c o m p r e h e n s i v ec h e c k l i s to fp l a n t sw e r eg i v e nf o rf u r t h e ra p p l i c a t i o n k e yw o r d s ：r u r a ls e t t l e m e n t ；s p e c i e sc o m p o s i t i o n ；s p e c i e sd i v e r s i t y 武汉城市乡村聚落植物物种组成与多样性研究 】_ l - ! 。 l 刖吾 1 1 城市植物多样性及其研究进展 1 1 1 城市植物多样性的概念以及研究内容 生物多样性最初是用来用来描述物种丰富度( s p e c i e sr i c h n e s s ) 。1 9 9 2 年，在 巴西里约热内卢签订的生物多样性公约对生物多样性的定义_ 所有来源的 活的生物体中的变异性，这些来源除其他外包括陆地、海洋和其他水生生态系统及 其所构成的生态综合体；这包括物种内、物种之间和生态系统的多样性”就明确了 生物多样性的三个层次一遗传、物种和生态系统( 王光美，2 0 0 6 ) 。 作为生物多样性研究和保护的主要内容，植物多样性研究也基于这三个层次， 是生物多样性中以植物为主体，由植物、植物与环境形成的复合体及与此相关的生 态过程的总和。城市植物多样性，是指在城市范围内，以植物为主体，由植物、植 物与环境形成的复合体及与此相关的生态过程的总和。城市植物多样性是城市生物 多样性研究的基础和保护的主要内容。对城市范围内的植物多样性进行研究，目的 是掌握植物的生物学、生态学特性与城市多样化环境的相互关系( 马克平，1 9 9 3 ) 。 研究城市植物多样性，主要从遗传基因、植物物种、生态系统三个方面进行， 研究的理论基础包括主要以植物分类学、植物区系地理学、植物群落学、植物生理 学、植物生态学、景观生态学、恢复生态学、园林树木学、城市森林理论与岛屿生 态学理论( 侯碧清，2 0 0 6 ) 。具体研究内容包括植物遗传研究、植物种类研究和植 物生态系统研究( 冷冰等，2 0 0 8 ) 。目前，国内外关于城市植物多样性的研究主要 集中在植物物种构成和生态系统这两方面，而城市化对植物遗传的影响研究较少。 具体来说，当前研究集中于植物数量变化、物种组成在城市空间的分布情况、以及 植物物种更替状况、植物对城市环境的响应等问题( 彭羽，2 0 0 7 ) 。 1 1 2 城市化对植物多样性的研究综述 2 0 1 0 年2 5 日联合国发布的关于城市化方面的报告指出，中国的城市化进程极 为迅速，目前全球超过5 0 万人口的城市中，有四分之一都在中国。中国在过去3 0 年中的城市化速度极快，超过了世界其他国家。中国的城市化水平从1 9 8 0 年的1 9 跃升至2 0 1 0 年的4 7 ，预计至2 0 2 5 年将达到5 9 。 华中农业大学2 0 1 0 届硕士研究生学位论文 中国新闻网2 0 1 0 年3 月报道：目前世界城市人口已经超过全球总人口的一半， 达到3 5 亿，农村人口目前为3 4 亿。随着城市化的推进，世界各国的农村人口还将 继续减少。 在一些西方发达国家，人们已经认识到了高速城市化对植物多样性的负面影 响，城市植物多样性水平已经成为衡量一个城市生态环境建设的重要标志，同时将 保护生物多样性的理论与实践贯穿于城市建设和发展的各方面，英国在针对英格 兰东南部地区规划和发展部门的生物多样性指南中提出把生物多样性与城市发展 对立起来的做法是极其错误的，城市建设者应该努力去协调两者之间现有的矛盾。 1 1 2 1 城市化进程影响植物多样性的机制研究 城市化是一个社会、经济、文化等多种因素综合发展的过程，其内涵包括以下 几个方面：人口城市化，即人口向城市集中，一些农业人口转向非农业人口；空间 城市化，表现为城市地域范围的扩展和城市总数目的增加；经济城市化，人们从事 的活动从农业活动向非农业活动的转换，经济结构得到了优化和升级；社会城市化， 表现为城市生活方式、价值观念以及城市文化等向农村地区的渗透、影响、扩散和 传播等( 郭娅琦，2 0 0 7 ) 。城市化的一系列过程，会对生态环境产生很大的影响， 从目前的研究来看，主要是以下几个方面。 第一，城市化影响城市生态环境的改变植物生境。 土地利用的驱动常常引起的土地覆盖变化对环境造成影响，而土地覆盖变化会 对气候、水文、生物地球化学循环及生物多样性等产生重大影响。一些研究结果表 明，城市化可能间接的导致城市水灾损失上升、环境效益损失趋于无穷大，城市经 济效益锐减等恶果( 袁艺，2 0 0 3 ) 。一些对城市植被的特点与土地利用的关系进行 的一些研究表明城区与非城区的植被特点有明显不同，城市土地利用类型对生境和 植物群落特征的影响明显( 赵海霞等，2 0 0 2 ) 。 城市化进程也会对整个城市的气候产生影响从而影响植物生境。国外的一些研 究表明，城市不透水地面增加而城市绿地的大量减少、能源消耗的大幅度上升可能 是导致城市热岛的主要原因( b o h m ，1 9 9 8 ) 。陈云浩等( 2 0 0 2 ) 研究了上海城市 热场结构，发现热岛中心并非位于市区中心，而是位于能耗大、热源强度高的工业 区，因此提出发展地下交通来改善城市热环境的对策；程晓陶等( 1 9 9 4 ) 对比了日 本和深圳地区的城市化现象及其引起的水灾害特征的变化，认为城市化必将导致水 灾模式的变化的严重问题。z h o u 等( 2 0 0 4 ) 认为比起许多国家和地区，由于中国城 2 武汉城市乡村聚落植物物种组成与多样性研究 市的人口密度更大、绿化更少，因而我国的城市热岛尤为显著。还有结果表明城市 化因子与北京市气温指数的变化规律之间有良好对应关系( w e n g ，2 0 0 4 ) 。 城市化引起的大气污染、水污染以及土壤污染等生态问题也会影响植物生长。 中国气象科学研究院的徐祥德于2 0 0 2 年从影响城市环境大气污染的各个角度研究， 初步描述了城市环境大气多尺度相互作用；任春艳等于2 0 0 6 年研究了5 0 年来城市 化对西北地区五个省会城市气候环境的影响，证明了城市发展对西北地区气候的影 响不完全符合库次涅茨曲线特征。 第二，应城市建设的需要，人为地引入增加了外来物种的数量。 在进行城市绿化建设时，为了丰富城市植物景观多样性，一些城市以引入外来 植物作为一种时尚来追求。比如一些城市为了营造南国风光，盲目的选择了棕榈类 的植物，如椰子、加纳利海枣等，还有一些观花观果地热带植物，试图提高城市景 观的品质。更有甚者，一些房地产公司，以引进的外来植物形成的异地景观作为卖 点。部分外来种已成为建成区绿地的优势植物，外来种比例最高的绿地类型是观赏 性要求较高的公共设施绿地。外来植物属的区系地理分布很广泛，与北京建成区 的乡土植物相比，热带成分的比例增加而温带成分的比例降低。北京建成区外来 植物的种类构成特点反映了城市建成区为了增加观赏植物种类而人为引入大量外 来植物所造成的影响( 赵娟娟，2 0 1 0 ) 。纽约市在增加了4 4 1 种外来种的同时本地 物种消失了5 7 8 种( d e c a n d i d o ，2 0 0 4 ) 。比利时弗兰德斯地区由于引入外来观赏植 物种类，植物种类丰富度由远郊农区、郊区到城区呈现梯度递增的趋势( h o n n a y ， 2 0 0 3 ) 。 曾有学者对美国西南部亚利桑那州的植物多样性进行了研究，受人为干扰小的 沙漠在样方尺度上的物种丰富度高于城市，而总的物种库在城市生态系统中要高于 沙漠，这是由于苗木交易导致引入物种的增加( w a l k e re ta l ，2 0 0 9 ) 。 第三，城市建设对景观异质性的景观格局变化的影响。 景观格局变化也是影响植物多样性分布的一个重要因素。研究发现，景观异质 性与植物多样性呈正相关，与隔离度呈现负相关( 彭羽等，2 0 0 7 ) 。这主要是由于 在城市建设中，一些不透水的建筑、水泥铺地、以及其它基础设施将得原来连续的 景观要素隔离成不连续的斑块镶嵌体，斑块单体面积缩小而数量增加，原来的一些 生态廊道也被截断。具体的影响机制主要有以下三个方面： 对遗传多样性产生影响。景观异质性增强，使得植物种群的近交的几率增大， 同时种间的隔离度增大，阻碍种群间的基因交流。这很有可能导致种群退化。 3 华中农业大学2 0 1 0 届硕士研究生学位论文 对物种多样性的影响。致使植物生存空间割裂和缩小。研究发现，鸟类的丰富 度和景观的破碎程度有很大关系，其对植物的丰富度的影响目前还没有类似的结果 研究。同时也会增加了边缘效应，由于斑块面积减小，人类的控制和天敌的活动就 会受到限制，更容易形成入侵排挤本土物种，影响物种多样性。 对生态系统多样性的影响。景观异质性也会影响生态系统的的水分循环以及能 量流动( 地表辐射、风等) 。水分循环的改变也会影响枯落物分解速度和土壤动物 的活动等。这样就会植物生存带来一系列的影响，如影响种群的大小、种群扩散、 迁入率和灭绝率、种群的存活力等；也使得植物与其所在生态系统中的其他要素间 的关系发生，比如与微生物的寄生关系、与动物捕食的关系以及与昆虫传粉距离的 变化等( h a r r i s ，1 9 8 4 ) 。 河北省承德市在1 7 0 3 年避暑山庄修建以前，森林覆盖率达8 5 ，在避暑山庄 建立以后，人口激增，到解放初期森林覆盖率下降到6 ( 蒋高明，1 9 9 4 ) 。广东 和深圳特区的发展，对当地的红树林破坏也相当严重( 王献溥，1 9 9 6 ) 。大片茂密 的植被，或代之以混凝土地面和楼群，或被人工廊道分割得支离破碎，不可避免地 导致大量的物种消失。 1 1 2 2 乡村到城市植物多样性分布格局研究综述 有关城乡梯度上植物多样性的分布格局，目前存在以下观点：一种观点认为植 物物种的分布格局总体上呈不平衡的单峰型曲线分布，市郊是植物多样性最丰富的 区域，城市建成区和乡村的植物物种丰富度均较低。其原理类似于边缘效应，市郊 ( 也就是城乡结合部) 是受人为干扰较大的城市中心区与相对干扰较小的乡村的交 错地带，属于中度干扰，形成了多样化的生态环境，为植物生长提供了不同的生境 类型。大多数对植物的研究( 约6 5 ) 表明中等城市化增加物种丰富度( m a c k i ne t a l ，1 9 8 8 ；m c k i n n e y ，2 0 0 2 ) 。 第二种观点则认为随着人为干扰强度由中心城区、城市周边郊区向远郊乡村逐 渐降低，植物物种多样性分布上呈现逐渐增加的趋势。这种情况仅仅是针对本土植 物而言，如果将外来植物计算在内，则会产生第二种结果，城区的植物多样性比 周围远郊农区的高。物种丰富度由乡村或城市周边向市中心区呈单调减少的分布方 式。 项研究以山西省晋中流域为例，对地区城市化发展对植物种类多样性的影 响，本地区中随机抽取了5 4 个村，3 8 个镇，8 个县和4 个市形成了i ， 4 武汉城市乡村聚落植物物种组成与多样性研究 四个样本作为研究对象，结果表明乡土植物的物种丰富度在城市最低而在乡村最 高，新引进的植物的丰富度在城市最高而乡村最低，总的物种丰富度在城市中心最 高而乡镇最低( w a n g ，2 0 0 9 ) 。 也有人以北京为例，研究了维管束植物在整个北京辖区的三个圈层分布，结果 说明远郊区具有最高的植物多样性而且包含的涉及保护内容的植物是最多的，市中 心不仅是数目还是出现比例上，具有了最高的外来植物多样性近郊区则具有最低的 多样性( w a n g ，2 0 0 7 ) 。 综上所述，随着城市化的发展，城市范围内由远郊区近郊区一市中心这个梯 度上，人为干扰的强度呈现递增的趋势。而本地植物尤其是野生植物出现递减的趋 势，而引入的外来植物种类及数量呈现递增的趋势。而总的植物多样性增加或者降 低，取决于研究中一些变量的影响如城市面积的大小、分析的空间尺度以及城市化 的程度。 1 1 3 城市植物多样性测度研究进展 植物多样性以至生物多样性保护面临两个基本问题：如何确定生物多样性测度 以及如何保护生物多样性。 当前植物多样性主要还是从物种多样性、生态系统多样性和遗传多样性三个层 次上进行测度，已提出了很多的数学公式，使用较多的是仅多样性、1 3 多样性以及 t 多样性。这些称作传统的生物多样性测度，是以物种为基本单位，来计算各种生 物多样性指数。 在无限总体的情况下，a 多样性，指某个群落或生境内部的种的多样性。1 3 多 样性，即在一个梯度上从一个生境到另一个生境所发生的种的多样性变化的速率和 范围。它是研究群落之间的种多度关系。在植被生态学中，1 3 多样性受到较多学者 的重视。 城市生态研究领域在进行城市植物多样性研究时也大多使用这种传统的测度 方法。但近来的研究发现，这些方法具有一定的局限性：不仅有依赖于样方面积以 及需要良好的分类学基础来确定物种数这两方面的局限性，在保护时间中遇到的最 大问题是所有的物种在分类上同等对待。比如，在物种多样性保护实践中，濒危种、 重要的经济种以及稀有种应该受到较高的重视。再者，在本研究中，关注的是植物 多样性在城乡梯度上的变化，并试图得出城市化对其的影响，这样的根本目标是保 护物种多样性的同时保持最大的生物多样性。城市乡村聚落的植物所在的生态系统 华中农业大学2 0 1 0 届硕士研究生学位论文 比较复杂，生境为农田的植物群落草本层物种丰富度大于群落处于林缘的物种丰富 度，显然，物种多样性越大的地方，越值得保护。这样就能得出更应该保护农田生 态系统这样的结论，很显然是不合理的。所以，保护最大的物种多样性并不总是等 于保护了一个生态系统中最有价值的部分。此外，植物多样性研究中而物种的丰富 度相同的两个群落，珙桐和樟树是不能同等对待的。 胁i e w s k i ( 1 9 9 1 ) 认为，分类特征和遗传多样性间的关系可用系统发育树表达出 来。如果每个物种的遗