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城市森林是城市地区各类树木与有关植物的总和[1],由于受到人类活动的剧烈影响,使得城市森林结构与自然森林具有很大的不同。研究城市森林结构对城市森林有重要意义,城市森林的结构影响着城市森林的面貌和生态价值,是城市森林建设规划和生态功能效益评价等内容的基础。本文以南充市主城区建城区145 km2范围内的城市绿地作为研究对象,通过对公园绿地、防护绿地、广场绿地、附属绿地进行抽样调查,分析南充市主城区的城市森林结构差异,找出存在的问题及其空间规律,为南充市主城区城市森林的规划建设提供科学依据和基础资料。
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南充市位于四川盆地东北部、嘉陵江中游,东邻四川省达州市,南抵广安市,西接绵阳市和遂宁市,北连广元市和巴中市,南充市地理范围介于东经105°27′—106°58′、北纬30°35′—31°51′之间,南北跨度165 km,东西跨度143 km,面积12 482.05 km2。南充市地貌主要以丘陵和低山为主,兼有少量平坝分布在嘉陵江沿岸,其土壤类型属亚热带气候红黄壤带,气候属于中亚热带湿润季风气候区,年平均气温17.5℃,年平均降水量1 012 mm,常年气候温和、四季分明。南充市主城区辖3区,分别为顺庆区、嘉陵区和高坪区,根据《CJJ/T 85-2017城市绿地分类标准》对城市森林进行分类,其主城区的建成区城市森林主要包括公园绿地、防护绿地、广场绿地、附属绿地,区域绿地涉及很少。
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根据南充市城市规划现状,利用经过几何精校正和正射校正的分辨率为0.5 m的World View2(2019年7月)遥感影像,目视解译形成南充市主城区建城区145 km2范围内的各区森林矢量图,根据不同绿地类型对矢量图分层随机抽样,随机抽样调查总数量的3%,对抽取样地设置20 m×20 m标准样方进行植物调查(见图1),若斑块面积不足以设置方形样方,则根据斑块形状设置面积不小于400 m2 样方。样方内调查乔木、灌木、藤本的各项指标,调查内容包括乔木层以及灌木层树种的名称、数量、胸径(地径)、树高、冠幅(东西、南北两个方向)、生长情况等;以及藤本物种名称、地径等。2020年4月共调查各绿地类型样方274个,调查乔木6322株(见表1)。
图 1 南充市主城区各类城市森林样方分布图
Figure 1. Distribution map of various urban forest quadrats in the main urban area of Nanchong City
表 1 南充市主城区各绿地类型抽样调查统计
Table 1. Sampling survey statistics of various green space types in the main urban area of Nanchong City
类 型
Green space type调查数量/个
Number of Investigation样方数/个
Number of quadrats乔木株数/株
Tree species number公园绿地 19 51 2205 防护绿地 14 22 273 广场绿地 7 13 359 附属绿地 80 188 3485 总计 120 274 6322 -
物种多样性指标采用物种丰富度指数(R)、Shannon指数(H)、Simpson指数(D)和Pielou均匀度指数(J),计算公式如下:
(1)物种丰富度指数( R): R=S
(2)Shannon 指数( H):
$$ H=-\sum _{i=1}^{S}{P}_{i}\mathrm{ln}{P}_{i} $$ (3)Simpson 指数( D):
$$ D=1-\sum _{i=1}^{S}{P}_{i}^{2} $$ (4)Pielou均匀度指数(J):
$$ J=H/\mathrm{ln}S $$ 式中,S 为群落中的总物种数,Pi为样方中 i 种所占的比例;
乔木胸径及冠幅的等级划分参考吴泽明(2002)对城市森林结构的分级标准[2],以及i- trees的划分方法,将胸径、冠幅划分为6级,为了便于比较,对分级标准取整,并根据生物特性采用零作为划分起点[3](见表2)。
表 2 南充市主城区城市森林乔木胸径、冠幅分级标准
Table 2. Classification standard of arbor DBH and crown breadth of urban forest trees in the main urban area of Nanchong City
级别 胸径/cm 冠幅/m I <10 <2 II 10~20 2~4 III 20~30 4~6 IV 30~40 6~8 V 40~50 8~10 VI ≥50 ≥10 本研究对南充市主城区所辖3区的各类型城市森林采用了卫片资料分析、地图勾绘与实地抽样调查相结合的方法,基于Excel软件对实地调查数据进行了定量计算及统计分析,得到所需结果及图件。
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经调查,南充市主城区城市森林的木本植物共有84科、164属、252种。其中乔木136种,灌木106种,藤本10种。这些木本植物中,物种最丰富的科为蔷薇科(Rosaceae),有32种,其次为豆科(Leguminosae)、棕榈科(Palmae)和木兰科(Magnoliaceae)。分别为21种、11种和11种。此外,梧桐科(Sterculiaceae)、毛茛科(Ranunculaceae)、银杏科(Ginkgoaceae)等30科仅包含1种。
南充市主城区不同绿地类型的木本植物种类组成特征见图2。公园绿地的木本植物有205种,其中乔木110种、灌木90种、藤本5种,防护绿地的木本植物有65种,其中乔木38种、灌木27种、藤本0种,广场绿地的木本植物有80种,其中乔木48种、灌木31种、藤本1种,附属绿地的木本植物有178种,其中乔木94种、灌木76种、藤本8种。就总物种数而言,公园绿地的物种组成最丰富,其次为附属绿地,广场绿地和防护绿地最少,公园绿地的乔木、灌木物种数均大于其他绿地类型,附属绿地的藤本物种数最多,且占总物种数的88.89%。
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乔木是城市生态效益的主要贡献者,也是森林城市的主体,加之灌木和藤本的株数难以统计,故本研究的应用频度以及下文的空间结构仅对乔木进行分析[4]。
南充市主城区乔木应用频度排名前五名的树种依次为桂花(Osmanthus spp.)(13.19%)、黄葛树(Ficus virens Aiton)(10.55%)、银杏(Ginkgo biloba L.)(10.55%)、天竺桂(Cinnamomum japonicum Sieb.)(9.50%)、香樟(Cinnamomum camphora (L.) Presl.)(8.18%);
不同绿地类型乔木应用频度排名前五位的树种如表3所示,频度在各绿地类型中均排在前五名的有黄葛树和桂花,此外,天竺桂、香樟、银杏在各绿地类型的应用频度也较高。桂花在防护绿地和附属绿地中的应用频度均排在首位。各绿地类型乔木应用频度排名前五位的树种总数占各个绿地类型调查样本的比例由大到小依次为广场绿地(35.93%)>防护绿地(34.80%)>附属绿地(28.86%)>公园绿地(16.32%)。说明优势树种在广场绿地和防护绿地占比较大。
表 3 南充市主城区不同绿地类型乔木应用频度排名前五位的树种
Table 3. The top five tree species in the application frequency of trees in different green space types in the main urban area of Nanchong City
绿地类型
Green space type序号
Number树种名
Name of tree species频度(次数)
Frequency (number of times)所占比例/%
Proportion/%公园绿地
Park green space1 黄葛树(Ficus virens) 81 3.67 2 桂花(Osmanthus spp.) 75 3.40 3 香樟(Cinnamomum camphora ) 70 3.17 4 朴树(Celtis sinensis) 69 3.13 5 栾树(Koelreuteria paniculata ) 65 2.95 防护绿地
Protective green space1 桂花(Osmanthusspp.) 27 9.89 2 黄葛树(Ficus virens) 21 7.69 3 银杏(Ginkgo biloba Linn.) 19 6.96 4 罗汉松(Podocarpus macrophyllus) 17 6.23 5 天竺桂(Cinnamomum japonicum) 11 4.03 广场绿地
Square green space1 银杏(Ginkgo biloba) 31 8.64 2 桂花(Osmanthusspp.) 28 7.80 3 天竺桂(Cinnamomum japonicum) 27 7.52 4 香樟(Cinnamomum camphora ) 25 6.96 5 黄葛树(Ficus virens Aiton var. sublanceolata) 18 5.01 附属绿地
Attached green space1 桂花(Osmanthusspp.) 266 7.63 2 黄葛树(Ficus virens Aiton var. sublanceolata) 205 5.88 3 银杏(Ginkgo biloba) 201 5.77 4 天竺桂(Cinnamomum japonicum) 190 5.45 5 香樟(Cinnamomum camphora) 144 4.13 -
南充市主城区城市森林物种R、H、D分别为7.38、1.53、0.70,在各绿地类型中,公园绿地的R、H、D、J值最高,标准差系数最小,R值低于总体平均值的绿地类型有防护绿地和广场绿地;H、D值低于总体平均值的绿地类型仅有防护绿地;J值低于总体平均值的绿地类型有防护绿地和附属绿地。防护绿地的R、H、D、J值最小,且四项指标均低于总体平均值。
由此可以看出,在各绿地类型中,公园绿地的物种多样性水平最高,且分布均匀,防护绿地的物种多样性水平最低,并且样方间的差异性较大(见表4)。
表 4 南充市主城区城市森林植物多样性
Table 4. Diversity of urban forest in the main urban area of Nanchong City
区域/类型
Area/type丰富度指数(R)
Richness indexShannon 指数 ( H) Simpson 指数 ( D) Pielou 均匀度指数 (J) 平均值
Mean标准差系数
Standard deviation coefficient平均值
Mean标准差系数
Standard deviation coefficient平均值
Mean标准差系数
Standard deviation coefficient平均值
Mean标准差系数
Standard deviation coefficient公园绿地
Green space type13.25 0.14 2.18 0.04 0.85 0.02 0.85 0.04 防护绿地
Protective green space3.60 0.62 0.94 0.54 0.51 0.39 0.79 0.14 广场绿地
Square green space6.33 0.27 1.56 0.12 0.75 0.05 0.87 0.06 附属绿地
Attached green space7.42 0.41 1.55 0.25 0.72 0.17 0.82 0.09 总计 7.38 0.51 1.53 0.35 0.70 0.24 0.83 0.10 -
南充市主城区森林城市乔木平均胸径为22.88cm,不同绿地类型间的平均胸径由大到小依次为广场绿地>公园绿地>附属绿地>防护绿地(见图3)。
对乔木进行胸径分级后,南充市主城区城市森林乔木总体处于Ⅱ级10~20 cm的数量最多,占总数的41.43%,胸径大于50cm的Ⅵ级乔木数量占比最低(2.85%)。在各绿地类型中Ⅱ级(10~20)、Ⅲ级(20~30cm)胸径乔木数量均占多数,其中Ⅱ级占比数量最多,Ⅱ级胸径乔木数量占比最高的是防护绿地(42.58%)。Ⅵ级(≥50 cm)胸径乔木数量均占比少,其中防护绿地占比为0(见图4)。
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南充市主城区森林城市乔木平均冠幅为5.90m,不同绿地类型间的平均冠幅由大到小依次为广场绿地>公园绿地>附属绿地>防护绿地(见图5)。
对南充市主城区森林城市乔木进行冠幅分级后,乔木总体处于Ⅲ级4~6 m的占比最多,占总数的45.00%,其次为Ⅳ级6~8 m(20%),冠幅小于2 m的Ⅰ级乔木数量占比最低(2.14%)。在各绿地类型中Ⅲ级(4~6 m)、Ⅳ级(6~8 m)冠幅乔木数量均占多数,其中Ⅲ级占比数量最多,Ⅲ级冠幅乔木数量占比最高的是防护绿地(64.00%)。Ⅰ级(<2 m)冠幅乔木数量均占比少,其中公园绿地和广场绿地占比为0(见图6)。
Analysis on the Characteristics of Urban Forest Structure in the Main Urban Area of Nanchong City
More Information-
摘要: 本文对南充市主城区建成区范围内的城市森林按照绿地类型进行抽样调查,研究其植被种类多样性及乔木规格,并根据南充市主城区城市森林结构的现状,分析存在的问题,为森林城市的规划和城市森林的建设提供参考依据。通过对各绿地类型中的274个标准样方的调查,共记录木本植物84科、164属、252种;主城区乔木应用频度排名前五名的树种依次为桂花(Osmanthus spp.)(13.19%)、黄葛树(Ficus virens Aiton)(10.55%)、银杏(Ginkgo biloba L.)(10.55%)、天竺桂(Cinnamomum japonicum Sieb.)(9.50%)、香樟(Cinnamomum camphora (L.) Presl.)(8.18%);乔木平均胸径为22.88cm,平均冠幅5.90m;南充市主城区各绿地类型中,防护绿地的物种组成、多样性及乔木规格均低于其他绿地。在今后的城市森林建设中,应加强防护绿地的建设,优先选择具有滞尘、杀菌等功能的乡土乔木树种,并搭配相应的灌木草本,丰富其植物配置模式,提高城市森林的安全性和稳定性。Abstract: In this paper, the urban forest within the built-up area of the main urban area of Nanchong city was sampled according to the green space types, the diversity of vegetation species and tree specifications were studied. According to the current situation of urban forest structure in the main urban areas of Nanchong city, the existing problems were analyzed, which could provide reference basis for the planning of forest cities and the construction of urban forests. A total of 84 families, 164 genera, and 252 species of woody plants were recorded through the survey of 274 standard plots in each type of green space. In terms of frequency of arbor, the top five tree species in the main urban area use were Osmanthus sp. (13.19%) and Ficus virens Aiton (10.55%)、Ginkgo biloba L. (10.55%)、Cinnamomum japonicum Sieb. (9.50%)、Cinnamomum camphora (L.) Presl. (8.18%).The average DBH of the tree was 22.88cm, and the average crown width was 5.90m. Among the types of green spaces in the main urban area of Nanchong, the species composition, diversity and tree specifications of the protective green spaces were lower than that of other green spaces. In the future urban forest construction, the construction of protective green space should be strengthened, and the local tree species with dust retention, sterilization and other functions were preferred. Corresponding shrubs and herbs and other plants should be matched, which could enrich plant configuration models and improve the safety and stability of urban forests.
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Key words:
- Nanchong city;
- Urban forest;
- Species diversity;
- Specification
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表 1 南充市主城区各绿地类型抽样调查统计
Tab. 1 Sampling survey statistics of various green space types in the main urban area of Nanchong City
类 型
Green space type调查数量/个
Number of Investigation样方数/个
Number of quadrats乔木株数/株
Tree species number公园绿地 19 51 2205 防护绿地 14 22 273 广场绿地 7 13 359 附属绿地 80 188 3485 总计 120 274 6322 表 2 南充市主城区城市森林乔木胸径、冠幅分级标准
Tab. 2 Classification standard of arbor DBH and crown breadth of urban forest trees in the main urban area of Nanchong City
级别 胸径/cm 冠幅/m I <10 <2 II 10~20 2~4 III 20~30 4~6 IV 30~40 6~8 V 40~50 8~10 VI ≥50 ≥10 表 3 南充市主城区不同绿地类型乔木应用频度排名前五位的树种
Tab. 3 The top five tree species in the application frequency of trees in different green space types in the main urban area of Nanchong City
绿地类型
Green space type序号
Number树种名
Name of tree species频度(次数)
Frequency (number of times)所占比例/%
Proportion/%公园绿地
Park green space1 黄葛树(Ficus virens) 81 3.67 2 桂花(Osmanthus spp.) 75 3.40 3 香樟(Cinnamomum camphora ) 70 3.17 4 朴树(Celtis sinensis) 69 3.13 5 栾树(Koelreuteria paniculata ) 65 2.95 防护绿地
Protective green space1 桂花(Osmanthusspp.) 27 9.89 2 黄葛树(Ficus virens) 21 7.69 3 银杏(Ginkgo biloba Linn.) 19 6.96 4 罗汉松(Podocarpus macrophyllus) 17 6.23 5 天竺桂(Cinnamomum japonicum) 11 4.03 广场绿地
Square green space1 银杏(Ginkgo biloba) 31 8.64 2 桂花(Osmanthusspp.) 28 7.80 3 天竺桂(Cinnamomum japonicum) 27 7.52 4 香樟(Cinnamomum camphora ) 25 6.96 5 黄葛树(Ficus virens Aiton var. sublanceolata) 18 5.01 附属绿地
Attached green space1 桂花(Osmanthusspp.) 266 7.63 2 黄葛树(Ficus virens Aiton var. sublanceolata) 205 5.88 3 银杏(Ginkgo biloba) 201 5.77 4 天竺桂(Cinnamomum japonicum) 190 5.45 5 香樟(Cinnamomum camphora) 144 4.13 表 4 南充市主城区城市森林植物多样性
Tab. 4 Diversity of urban forest in the main urban area of Nanchong City
区域/类型
Area/type丰富度指数(R)
Richness indexShannon 指数 ( H) Simpson 指数 ( D) Pielou 均匀度指数 (J) 平均值
Mean标准差系数
Standard deviation coefficient平均值
Mean标准差系数
Standard deviation coefficient平均值
Mean标准差系数
Standard deviation coefficient平均值
Mean标准差系数
Standard deviation coefficient公园绿地
Green space type13.25 0.14 2.18 0.04 0.85 0.02 0.85 0.04 防护绿地
Protective green space3.60 0.62 0.94 0.54 0.51 0.39 0.79 0.14 广场绿地
Square green space6.33 0.27 1.56 0.12 0.75 0.05 0.87 0.06 附属绿地
Attached green space7.42 0.41 1.55 0.25 0.72 0.17 0.82 0.09 总计 7.38 0.51 1.53 0.35 0.70 0.24 0.83 0.10 -
[1] 彭镇华等. 中国城市森林[M]. 中国林业出版社, 2014, 51−77. [2] 吴泽民,黄成林,白林波,等. 合肥城市森林结构分析研究[J]. 林业科学,2002,4(4):7−13. doi: 10.3321/j.issn:1001-7488.2002.04.002 [3] 赵娟娟,欧阳志云,郑华,等. 北京城区公园的植物种类构成及空间结构[J]. 应用生态学报,2009,20(2):298−306. [4] 马杰,贾宝全,张文,等. 北京市六环内城市森林结构总体特征[J]. 生态学杂志,2019,38(8):2318−2325. [5] 靖传宝,周伟奇,钱雨果. 城市乔木树种多样性遥感反演方法研究[J]. 生态学报,2019,39(22):8383−8391. [6] 中华人民共和国国家标准. 国家森林城市评价指标[S]. GB/T 37342-2019. [7] 陈俊华,王林青,龚固堂,等. 青神县城市森林结构特征[J]. 四川林业科技,2020,41(3):51−56. [8] E. Gregory McPherson, Louren Kotow. A municipal forest report card: Results for California, USA[J]. Urban Forestry & Urban Greening, 2013, 12(2): [9] 达良俊,郭雪艳. 生态宜居与城市近自然森林——基于生态哲学思想的城市生命地标建构[J]. 中国城市林业,2017,15(4):1−5. doi: 10.3969/j.issn.1672-4925.2017.04.001 [10] Zipperer W C, Sisinni S M, Pouyat R V, et al. Urban tree cover: an ecological perspective. Urban Ecosystems, 1997, 1(4) : 229−246. [11] 贾宝全,王成,邱尔发,等. 城市林木树冠覆盖研究进展[J]. 生态学报,2013,33(1):23−32. [12] 王旭东. 城市绿地植物群落结构特征与优化调控研究[D]. 河南农业大学, 2016. [13] Kenney, Andy W , Wassenaer V , et al. Criteria and Indicators for Strategic Urban Forest Planning and Management. [J]. Arboriculture & Urban Forestry, 2011. [14] 任启文,徐振华,党磊,等. 城市道路防护绿地对空气微生物污染的屏障作用[J]. 生态环境学报,2015,24(5):825−830.