中国城市绿化树种多样性的均质化特征

摘要：城市绿化建设是保护和提升城市生物多样性的重要途径。绿化树种多样性的均质化对城市生物多样性维持带来不可忽视的影响。以中国36个主要城市的城市绿化树种为研究对象，按树种起源分为乡土树种、省外树种、国外树种和栽培树种4类，分别探究其在全国尺度和气候带尺度下的均质化特征，以明晰中国城市绿化树种均质化特征在不同地理尺度下的差异，并揭示在不同地理尺度下中国城市绿化树种均质化现象的主导树种类型。

结果发现：全国尺度下，城市绿化树种均质化现象具地理尺度效应，主要由栽培树种和国外树种主导；气候带尺度下，以北亚热带城市绿化树种均质化程度最高，中亚热带和暖温带次之，南亚热带和中温带最低，虽然仍由栽培树种和国外树种主导，但乡土树种与省外树种也有一定贡献。研究结果可为制定普适性的解决措施以缓解中国城市绿化树种均质化现象、保护和提升城市生物多样性提供参考依据。

 

当今，城市容纳了世界1/2以上的人口，是人类主要聚居区域[1]。城市生态系统与人类休戚相关。城市绿化作为城市生态系统的重要组成部分，备受关注。大量研究发现，在快速城市化背景下城市绿化存在诸多问题，绿化树种均质化现象就是其中之一[2-4]。



生物均质化常被视为生物多样性丧失的指标，而绿化树种均质化即不同地区城市绿化树种组成越来越相似，共有树种分布广泛，压缩了地方特有树种的分布，因此绿化树种均质化不利于保护和提升城市生物多样性[2]。造成此均质化现象的原因多样，有研究表明人们对树种某些特性（如生长快速、易于繁殖、观赏性良好和外来热带起源等）的偏好可能是主要原因[5-8]。

也有研究表明，城市绿化树种均质化现象具有地理尺度效应，与外来树种的存在与否无关[9]。这2种原因截然不同，其对应的解决措施也必然不同。因此，在快速城市化导致城市生物多样性降低、城市生物均质化进程加快的背景下，探究不同地理尺度下城市绿化树种均质化特征及其成因至关重要，能够为建设更具生态效益的绿色基础设施提供支撑。

 

近些年，中国城市化进程快速推进，全国城市建成区面积逐年增加[10]。此外，随着中国在全球贸易中的地位愈加重要，物种引入的速度也相应加快[11-12]。据有关研究预测，未来几十年，中国的外来树种数量将迅速增加，这可能导致中国城市绿化树种组成快速变化[13-14]。因此，中国为研究快速城市化背景下不同地理尺度城市绿化树种均质化特征及成因提供了绝佳的研究区域。

 

中国城市绿化树种均质化问题，近些年已经获得了较多关注，研究尺度涉及全国尺度[15-16]、流域尺度[7,17]和局部尺度[18-19]。其中，Qian等[7]和Jin等[17]以长江流域11个主要城市的城市绿化树种为研究对象，证实了长江流域城市绿化树种均质化程度较高，且主要由国外树种（在中国境内无自然分布的树种）和栽培树种（起源于人工栽培的树种）贡献。

徐志虎等[18]以苏浙沪三省主要城市的居住区绿化植物为研究对象，探讨了社区、城市和省份3个尺度上居住区绿化植物均质化特征，由于该研究整体地理尺度较小，各省份间乡土植物（在本省有自然分布的植物）组成相似，反而增加了省间均质化程度。

 

目前，尚未有研究关注中国全国尺度城市绿化树种均质化程度和特征，不同地理尺度下城市绿化树种均质化现象由哪类树种主导，也待进一步论证。

 

本研究以中国36个主要城市的绿化树种为研究对象，将绿化树种按地理来源划分为不同类型，在全国尺度和气候带尺度下探究不同类型绿化树种组成相似性，并进行对比，以揭示中国城市绿化树种均质化的整体格局，并探明在不同地理尺度下主导城市绿化均质化现象树种类型。本研究能够为减缓中国城市绿化树种均质化现象并维持城市生物多样性提供理论基础，也能为风景园林相关从业人员全面认识中国城市绿化树种均质化现象提供一定帮助。

 

1材料与方法

 

1.1研究区域

 

本研究区域涵盖全国36个主要城市，分别为各地省会、直辖市及计划单列市。参照《中国气候》划分研究城市的气候带[20]，其中海口属于边缘热带marginaltropicalzone,MTs）；澳门、福州、广州、南宁、厦门和深圳属于南亚热带（southernsubtropicalzone,SS）；长沙、成都、重庆、贵阳、昆明和南昌属于中亚热带（middlesubtropicalzone,MS）；杭州、合肥、南京、宁波、上海和武汉属于北亚热带（northernsubtropicalzone,NS）；北京、大连、青岛、沈阳、石家庄、太原、天津、西安和郑州属于暖温带（warmtemperatezone,WT）；长春、哈尔滨、呼和浩特、兰州、乌鲁木齐和银川属于中温带middletemperatezone,MT）；拉萨和西宁属于高原温带（plateautemperatezone,PT）。由于边缘热带和高原温带分别仅包含1~2个城市，所以分别将之并入南亚热带和中温带进行分析。

 

1.2研究方法

 

本研究采用文献调查法对全国36个主要城市的绿化树种名录进行整合，根据树种地理来源将绿化树种划分为不同类型；采用Jaccard相似性指数表征城市间各类型绿化树种组成的相似性，之后分别在全国和气候带尺度下比较各类型树种的均质化程度（图1）。

 

1.2.1数据来源

 

采用文献调查法进行数据整合，以“城市名+关键词”组合的方式于中国知网（CNKI，cnki.net）、万方数据（wanfangdata.com.cn）、WebofScience（webofknowledge.com）和GoogleScholar（scholar.google.com）进行检索，获取相关文献，提取各城市绿化树种名录。关键词设置为“城市绿化”“公园绿化”“道路绿化”“居住区绿化”“小区绿化”“校园绿化”“园林绿化”“园林景观”和“植被调查”等（在WebofScience和GoogleScholar检索时使用各关键词对应英文检索相关英文文献）[7,17]。在文献筛选过程中，仅采用包含实地调查数据的文献以确保获取数据的准确性，此外，还去除了非典型的城市绿化类型，如植物园和温室花园等。

 

1.2.2树种基本信息

 

树种中文名、拉丁名、科、属、生活型和地理来源等信息以《中国植物志》英文修订版（FloraofChina,www.iplant.cn/foc）为准。其中，在本省有自然分布的树种为该省城市的乡土树种；在本省无自然分布但在中国境内有自然分布的树种为该省城市的省外树种；在中国境内无自然分布的树种为国外树种；起源于人工栽培的树种为栽培树种。此外，乡土树种和省外树种统称国内树种。

 

1.2.3统计分析

 

计算各城市4类绿化树种比例，采用秩和检验和多重比较分析方法（Dunn’sKruskal-WallisMultipleComparisons,DunnTest），分别在全国和气候带尺度下比较各类型绿化树种比例。采用Jaccard相似性指数（J）表征城市间绿化树种组成相似性，如公式（1）：

 

J=a/(a+b+c)，

 

其中：a是两城市共有的树种数；b和c分别是每个城市特有的树种数；J值介于0~1之间，

J值越高表示2个城市间绿化树种组成相似性越高。

 

按不同类型绿化树种（乡土树种、省外树种、国外树种和栽培树种），分别计算全国尺度及气候带尺度下各城市间的J值。为明晰全国尺度下城市绿化树种均质化现象的主要贡献者。

 

本研究使用广义相加模型（Generalizedadditivemodels,GAMs）拟合全国尺度下各城市间不同类型绿化树种J值与地理距离间的关系（J值与地理距离间的关系用于指示城市间绿化树种组成相似性的距离衰减效应），并使用DunnTest比较全国尺度下各城市间不同类型绿化树种J值[7]。

 

为探究气候带尺度下城市绿化树种均质化现象的主要贡献者，使用DunnTest分别比较各气候带内不同类型绿化树种J值，及各气候带间相同类型绿化树种J值。所有分析和绘图在R语言（版本4.0.3）中完成。