（生态学专业论文）北海城市化发展对植物多样性和功能群的影响.pdf

北海城市化发展对植物多样性和功能群的影响 摘要 随着城市化的快速发展，城市化对生物多样性尤其是植物多样性的影 响，已成为人们关注的焦点问题。本文以北海市作为研究对象，把不同城 市化水平区域作为一个整体来看待，通过对城区、郊区和农区进行实地调 查，研究分析了北海市城市化发展对植物多样性、植物功能群以及群落结 构多样性的影响，探讨了不同城市化梯度植物多样性的变化规律和原因。 研究结果表明： ( 1 ) 城市化水平最高的城区有维管束植物2 8 5 种，隶属于8 4 科2 2 6 属。 乔木层植物9 2 种，占植物总种数的3 2 1 7 ；灌木层植物1 4 3 种，占5 0 o o ；草本层植物1 1 2 种，占3 9 1 6 。城市化水平中等的郊区有维管束植物 1 8 4 种，隶属于6 2 科1 5 2 属。乔木层植物3 9 种，占2 1 31 ；灌木层植物 7 1 种，占3 8 2 5 ；草本层植物9 7 种，占5 3 o l 。城市化水平最低的农区 有维管束植物1 4 7 种，隶属于4 9 科1 3 2 属。乔木层植物1 8 种，占1 2 2 4 ； 灌木层植物5 5 种，占3 7 4 2 ；草本层植物8 4 种，占5 7 1 4 。由于在城 市化过程中，人为引进大量外来物种，所以导致城区植物物种丰富度和多 样性指数均高于郊区，郊区又高于农区。 ( 2 ) 北海市城市植被的栽培植物以桑科( m o r a c e a e ) 、棕榈科( p a l m a c e a e ) 、 桃金娘科( m y r t a c e a e ) 等的种类应用较多，分别有4 属1 4 种、1 1 属1 3 种、6 属1 1 种；而野生植物则以菊科( c o m p o s i t a e ) 、禾本科( g r a m i n e a e ) 、大戟科 ( e e p h o r b i a c e a e ) 等所占比例较大，分别有2 0 属2 1 种、1 4 属1 5 种、1 1 属1 4 种。 ( 3 ) 城区的植物生长型构成中灌木层植物最多，约占其植物种类数的 4 2 2 ；郊区和农区都是以草本植物占优势，分别占3 8 2 0 6 0 和4 1 7o 。各梯 度植物生长型构成中均以藤本植物所占比例最小，均低于1 0 ，且种类相 似。不同城市化区域的植物生活型结构不同，郊区和农区的植物生活型组 成均表现为：高位芽植物 地上芽植物 一年生植物 地面芽植物 地下芽植 物；而城区则表现为高位芽植物 一年生植物 地上芽植物 地下芽植物 地 面芽植物。 在不同城市化水平区域中，k 对策种所占比例由多到少依次为城区、郊 区和农区，这说明城区植物群落的稳定性高于郊区，而郊区的又高于农区， 原因可能是城区的植物物种丰富度较郊区和农区的高，组成种类以生长高 大的乔木种类为优势。 总之，北海城市化发展对植物多样性和植物功能群的影响极为明显， 在城市化水平较高的区域，人布植物种远多于自然植物种，外来植物不断 增加，本土植物急剧减少。 最后在调查分析的基础上，对城市化发展区域的植物多样性保护、群 落结构的优化等提出了建议。 关键词：城市化植物多样性功能群群落结构 u e f f e c t so fu r b a n i z a t i o no nf l o r i s t i c d i v e r s i t ya n df u n c t i o n a lt y p e s i nb e i h a ic i t yo fg u a n g x i a bs t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fu r b a n i z a t i o n ，t h ei m p a c to fu r b a n i z a t i o no n b i o d i v e r s i t y , e s p e c i a l l yp l a n td i v e r s i t yh a sb e c o m et h ef o c a lp o i n to fa t t e n t i o n i n t h i sp a p e r , t a k e sb e i h a ia st h eo b je c to fs t u d y , l o o ka tt h el e v e lo fu r b a n i z a t i o ni n d i f f e r e n tr e g i o n sa saw h o l e ，t h r o u g ht h eo n t h e - s p o ti n v e s t i g a t i o nc a r r i e dt ot h e u r b a n ，t h es u b u r ba n dt h er u r a la r e a ，a n a l y z e dt h ee f f e c t so fb e i h a i su r b a n i z a t i o n o nt h ef l o r i s t i cd i v e r s i t y , t h ef u n c t i o n a lt y p e sa n dt h ec o m m u n i t ys t r u c t u r e d i v e r s i t y , e x p l o r e dt h ec h a n g er u l ea n dc a u s eo ff l o r i s t i cd i v e r s i t yi nd i f f e r e n t u r b a n i z e dg r a d i e n t t h er e s u l t ss h o wt h a t ： ( 1 ) u r b a nw i t ht h eh i g h e s tl e v e lo fu r b a n i z a t i o n ，t h e r ea r e2 8 5s p e c i e so f b u n d l ep l a n t sw h i c hb e l o n gt o8 4g e n e r aa n d2 2 6f a m i l i e s t h e r ea r e9 2s p e c i e s i nt r e el a y e r , a c c o u n t e df o r3 2 17 o ft h et o t a ln u m b e ro fs p e c i e so fp l a n t s ；14 3 s p e c i e si ns h r u bl a y e rw h i c ha c c o u n t e df o r5 0 o o ；112s p e c i e si nh e r bl a y e r w h i c ha c c o u n t e df o r39 16 s u b u r bw i t hm e d i u m1 e v e lo fu r b a n i z a t i o n ，t h e r e a r e18 4s p e c i e so fb u n d l ep l a n t sw h i c hb e l o n gt o6 2g e n e r aa n d15 2f a m i l i e s i i i t h e r ea r e3 9s p e c i e si nt r e el a y e r , a c c o u n t e df o r21 31 ；71 s p e c i e si ns h r u b l a y e rw h i c ha c c o u n t e df o r3 8 2 5 ；9 7s p e c i e si nh e r bl a y e rw h i c ha c c o u n t e df o r 53 01 r u r a la r e aw i t ht h el o w e s tl e v e lo fu r b a n i z a t i o n ，t h e r ea r e14 7s p e c i e s o f b u n d l ep l a n t sw h i c h b e l o n gt o4 9g e n e r a13 2f a m i l i e s t h e r ea r e18s p e c i e si n t r e el a y e r , a c c o u n t e df o r1 2 2 4 ；5 5s p e c i e si ns h r u bl a y e rw h i c ha c c o u n t e df o r 3 7 4 2 ；8 4s p e c i e si nh e r bl a y e rw h i c ha c c o u n t e df o r5 7 1 4 a sal a r g e n u m b e ro fa l i e ns p e c i e sw e r ei n t r o d u c t e di nt h eu r b a n i z a t i o np r o c e s s ，r e s u l t i n g i nu r b a np l a n ts p e c i e sr i c h n e s sa n df l o r i s t i cd i v e r s i t yi n d e xw a s h i g h e rt h a nt h a t i nr u r a la r e a ，a n ds u b u r b a na r e at h a ni nr u r a la r e a ( 2 ) t h em a i nc u l t i v a t e dp l a n t sa p p l i c a t e di nb e i h a ic i t y sv e g e t a t i o ni st h e p l a n t so fm o r a c e a e ，p a l m a c e a e ，m y r t a c e a e ，t h e r ea r e4g e n e r aa n d14s p e c i e s ，11 g e n e r aa n d13s p e c i e s ，6g e n e r aa n d11s p e c i e s ，r e s p e c t i v e l y ；a n dw i l dp l a n t si s c o m p o s i t a e ，g r a m i n e a e ，e e p h o r b i a c e a ew h i c ha c c o u n t e df o ral a r g e rp r o p o r t i o n ， t h e r ea r e2 0g e n e r aa n d21s p e c i e s ，14g e n e r aa n d15s p e c i e s ，11g e n e r aa n d14 s p e c i e s ，r e s p e c t i v e l y ( 3 ) t h ec o n s t i t u t i o no fp l a n tg r o w t hf o r mi nu r b a na r e a ，t h es h r u b - t y p e p l a n t s a r e m o s t ， a c c o u n t e df o r4 2 2 o ft h en u m b e ro fp l a n t s p e c i e s a p p r o x i m a t e l y ；i ns u b u r ba n d r u r a la r e a ，t h eh e r b a c e o u sp l a n t sg o tt h ea d v a n t a g e ， w i t hs h a r e so f3 8 2 a n d4 1 7 ，r e s p e c t i v e l y , t h ec o m p o s i t i o no fp l a n tg r o w t h f o r mi nd i f f e r e n tg r a d i e n t ，t h el i a n a sa c c o u n t e df o rt h ep r o p o r t i o nw a ss m a l l e s t ， l o w e rt h a n10 ，a n dt h e i rt y p e si ss i m i l a r t h ec o m p o s i t i o no fp l a n tl i f ef o r mi n d i f f e r e n tu r b a n i z e dr e g i o ni sd i f f e r e n t ，t h ep l a n tl i f ef o r mi ns u b u r ba n dr u r a l i v a r e aa r ea sf o l l o w s ：h i 曲b u d sp l a n t s a b o v e g r o u n db u d sp l a n t s a n n u a lp l a n t s s u r f a c eb u d sp l a n t s u n d e r g r o u n db u d sp l a n t s ；b u th i g hb u d sp l a n t s a n n u a l p l a n t s a b o v e g r o u n db u d sp l a n t s u n d e r g r o u n db u d sp l a n t s s u r f a c eb u d sp l a n t s i nu r b a na r e a i nd i f f e r e n tl e v e lo fu r b a n i z a t i o nr e g i o n s ，t h ep r o p o r t i o no fk - s t r a t e g y p l a n t f o l l o w e db yu r b a n ，s u b u r b a na n dr u r a la r e a ，t h i si n d i c a t e dt h a tt h es t a b i l i t yo f p l a n tc o m m u n i t i e si nu r b a na r e at h a ns u b u r b a na r e a ，a n ds u b u r b a na r e aw a s h i g h e rt h a nt h er u r a la r e a s t h ec o m p o s i t i o no fs p e c i e s ，t h et r e eg r o w t ht a l lw a s g o tt h ea d v a n t a g e i ns h o r t ，t h ee f f e c t so fu r b a n i z a t i o no nf l o r i s t i cd i v e r s i t ya n df u n c t i o n a l g r o u pi nb e i h a ii se x t r e m e l yo b v i o u s i nr e g i o no fh i g hl e v e lo fu r b a n i z a t i o n ， a u t h r o p o c h o r es p e c i e sw e r em u c hl a r g e rt h a nn a t u r a lp l a n ts p e c i e s ，g r o w i n gt h e e x o t i cp l a n t s ，h o w e v e rn a t i v ep l a n t sd e c r e a s i n gs h a r p l y f i n a l l y , h o wt op r o t e c tt h ef l o r i s t i cd i v e r s i t yi nu r b a n i z i n gr e g i o na n d o p t i m i z et h ec o m m u n i t ys t r u c t u r ew e r ep r o p o s e do nt h eb a s i so fi n v e s t i g a t i o n a n da n a l y s i s k e y w o r d s ：u r b a n i z a t i o n ；f l o r i s t i cb i o d i v e r s i t y ；f u n c t i o n a lt y p e s ；c o m m u n i t y s t r u c t u r e v 广西大学学位论文原创性声明和学位论文使用授权说明 学位论文原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下完成的，研究工作所取得的成 果和相关知识产权属广西大学所有。除已注明部分外，论文中不包含其他人已经 发表过的研究成果，也不包含本人为获得其它学位而使用过的内容。对本文的研 究工作提供过重要帮助的个人和集体，均已在论文中明确说明并致谢。 论文作者签名：邓双备2 0 0 9 年0 6 月2 2 日 学位论文使用授权说明 本人完全了解广西大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即： 本人保证不以其它单位为第一署名单位发表或使用本论文的研究内容； 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本； 学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务； 学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文； 在不以赢利为目的的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 请选择发布时问： 口即时发布口解密后发布 ( 保密论文需注明，并在解密后遵守此规定) 论文作者签名：邓坎詹导师签名：李树华2 0 0 9 年0 6 月2 2 日 广西大学硕士学位论文北海城市化发展对植物多样性和功能群的影响 第一章前言 城市化( u r b a n i z a t i o n ) 是人类社会发展的必然趋势和经济技术进步的必然产物。城市 化正在全球范围内加速发展，成为全球变化的最显著特征之一。目前约有1 的地球陆 地表面已被城市占据，人口从农村向城市的迁移在未来5 0 至1 0 0 年中仍将继续，许多 发展中国家正以前所未有的速度推进城市化的发展。据预测，到2 0 2 5 年，将有2 3 的世 界人口生活在不同规模的城市中【1 ，2 1 ，即全球城市化水平将超过6 0 。我国城市化水平 已达4 3 9 ，预计2 0 2 0 年将达到5 5 t 3 1 。城市化水平的迅速提高，会带来很多生态问 题，城市化被许多学者认为是改变自然环境、引起大多数当地物种快速减少和灭绝的最 主要的驱动力之一【4 】。城市化对生物多样性尤其是植物多样性的影响，是人们关注的焦 点问题之一，己经成为当前生态学研究的热点领域。近年来，有许多学者已经就城市化 对生物多样性的影响进行了研究 5 - 2 3 】，其中，植物多样性是生物多样性研究中最常涉及 的部分，但这些研究大多集中在城区，而把城区、郊区和农区结合起来同时进行研究较 少。 1 1 研究目的及意义 1 1 1 研究目的 本文主要对北海市不同城市化梯度的植物多样性和功能群进行调查研究，以土壤硬 化率和建筑容量为指标划分城市化梯度，通过研究不同城市化水平下的植物多样性变化 及其功能群的特点，分析城市化对植物物种组成、物种多样性、群落结构多样性及功能 群的影响，探讨城市化梯度与植物多样性的相关关系，为城市地区的植物多样性保护和 生态环境恢复提供科学根据，为丰富和发展城市生态学理论、优化城市绿化植物的选择 和布局，促进北海市城市绿化建设与管理提供指导。 1 1 2 研究意义 生物多样性是人类赖以生存的生物资源，但随着人类活动对自然界干扰破坏的加 剧，全球生物多样性水平急剧下降，直接威胁人类的生存与发展。北海市是广西新兴的 广西大学硕士学位论文 北海城市化发展对植物多样性和功能群的影响 沿海城市，随着北部湾开放开发的提速，北海城市化发展明显加速，城区、城郊和城乡 之间的植被格局和植物多样性过程正在发生显著变化。开展北海城市化发展对植物多样 性和功能群的影响研究，对于揭示城市化发展对植物多样性的影响规律，以及城市植物 对城市化发展的响应机制，具有极其重要的意义。研究城市化发展对植物多样性的影响， 不仅具有重要的理论意义，对于城市生物多样性保护、全面提升城市生态质量、维护城 市生态安全，以及实现城市的可持续发展具有重要的现实意义。 1 2 国内外研究现状及发展趋势 1 2 1 城市植物多样性的研究进展 由于城市植物受人为干扰强烈，所以此类群落在组成、结构、功能和动态等方面与 自然和农林植物群落具有明显差异，国内外对其多样性的研究远不及后者深入【5 1 ，从文 献来看，至今人们对于城市植物多样性的定性研究较多，对城市植物多样性进行具体测 度和分析的报道还比较少【6 。2 2 】。 在对城市植物多样性进行具体分析的研究方面，植物区系的组成和分析占有较大比 例6 1 。研究者通过对某地区或城市区域的园林植物应用现状的调查，或对同一地区或城 市区域从过去某一时期至今的不同时期植物多样性进行对比，分析城市园林植物多样性 贫乏或城市绿地植物多样性变化的主要原因，然后筛选出适应当地土壤、气候等自然环 境特点，却又尚未开发应用到城市建设实践中的植物资源 7 - 1 0 】。不少文章还提出了丰富 城市植物多样性的途径和建议，这大大地促进了此类植物资源的开发利用。 国内外也有研究者根据城市中不同的绿地类型分析植物多样性的差异和变化【l ，或 探讨形成差异的原因。如s t e f a nz e r b e 等【1 2 】通过对柏林不同用地类型的植物多样性进行 调查研究，发现建筑物毗邻开放空间如大型公园、城市林地或大片荒地的城乡过渡区植 物种类最多，其主要原因在于适度的干扰使各类用地相互嵌合，形成多样化的生境，从 而增加了植物物种多样性。此外，历史原因也是影响城市植物物种多样性的重要因素。 国内的张庆判5 1 和雷海清【1 3 】通过多样性指数，分别研究了道路绿地和居住绿地木本 植物的多样性，在进行比较分析后指出，植物配植复杂、建成时间较早、管理粗放的绿 地，其物种多样性水平较高。张勇【1 4 】和李智琦【1 5 】则分别对厦门和武汉市的植物多样性进 行了系统性的研究，但前者着重分析的是厦门市绿化树种多样性与生态园林建设的关 2 广西大学硕士学位论文 北海城市化发展对植物多样性和功能群的影响 系，并建议加强生态脆弱地带、边缘地带、城乡交错区的绿地建设与保护，把城郊、市 中心与城市周边绿地有机联系起来，以利于城市园林植物群落对城市环境的持续改善及 生态效益的充分发挥；而后者主要从整体上研究武汉市人工植被的组成，并比较分析了 七种多样性指数的适用性。彭李菁等【16 】通过选取广州市信园内五个具有代表性的生态园 林区进行调查，并检测环境指标，初步研究了城市绿地植物多样性的效益。 j o h n n yc o m e l i s 和m a r t i nh e r m y r 7 1 在测定佛兰德斯城市公园、郊区公园中的植物多 样性时，采用的是对面状和线状生境单元分层随机取样的方法，最后通过乔灌木的多样 性指数与草本植物的多样性指数进行加权平均测算出所有植物种类的多样性指数。 在国内，城市自然植被的研究尚未得到足够重视，还处于起步阶段，北京、天津和 呼和浩特城市自然植被的研究是比较好的尝试，涉及城市自然植被的总体特征以及不同 的土地利用方式对自然植被的影响。杨永川等【18 】以上海市区内放弃使用的江湾机场为 例，通过对植物种类较为详细的调查和分析，从城市小生境的角度探讨城市区域自然植 被恢复过程中的物种组成特征。 在广西，温远光等【1 9 】对南宁市、柳州市和桂林市的园林植物进行了全面的调查研究， 陈婷【2 0 】、李娟【2 l 】、李玉梅【2 2 1 、冷冰【2 3 1 分别对南宁市青秀山风景区、城市及城郊、城市 典型住宅小区、南宁市主要高校校园的植物多样性和森林结构进行了调查分析，但对北 海城市化发展对植物多样性的影响尚未见报道。 1 2 2 城市植物功能群的研究进展 随着近年来物种灭绝速度的加快，物种丧失可能带来的生态学后果引起人们极大的 关注。生物多样性与生态系统功能的关系已成为生态学领域内的一个重大问题【2 4 1 。 t i l l m a n e 2 5 】提出：一般认为生物多样性包括特定生态系统中基因型、物种、功能群和景观 单元的数量及其组成。目前人们已认识到生态系统功能的形成可能与群落中物种组成有 关，而与物种数量多样性的关系较小，d i a z 和c a b i d o t 2 6 】认为植物功能性状是能够响应 生存环境的变化并对生态系统功能有一定影响的植物性状。按植物群落中物种功能属性 的差异可将植物划分为不同植物功能群【2 7 】。 功能群相关概念的提出已有4 0 多年的历史，虽然功能群并未得到清晰的划分，但 它却能帮助解释物种对生态系统过程影响的机理，利用植物功能群可以简化并深入探讨 生态系统不同种群间彼此协同适应及其与环境间的相关机制【2 引。 3 广西大学硕士学位论文北海城市化发展对植物多样性和功能群的影响 1 2 2 i 植物功能群的定义 2 0 世纪6 0 年代以来，生态学家相继提出了许多有关物种功能分类的概念，如 f u n c t i o n a lt y p e s ( 功能型) 2 9 鲫，e c o l o g i c a l s p e c i e sg r o u p s (态种组) f 3 1 1 ，f u n c t i o n a l g r o u p s ( 功能群) 【3 2 】等。有关植物功能群的概念可归纳为按利用资源是否相同分类和按物 种对特定扰动的响应分类两大类【2 4 1 。同时，还可依据物种对共享资源的利用途径，以及 它们对特定扰动的响应机制是否相同进行进一步的划分【2 9 1 。不同的生态学家对植物功能 群的定义是不同的。目前，植物功能群( p l a n tf u n c t i o n a lg r o u p s 或p l a n tf u n c t i o n a lt y p e s ) 是大家一致公认的概念 3 2 , 3 3 。 植物功能群是对一系列环境条件产生相似反应的一类植物种，常常被看作是一个单 位整体。它的基础是：在与环境相互作用的过程中，不同植物种在生理、形态和生活史 等方面，产生一致的反应模式【2 9 】。功能群被认为是研究生态系统随环境动态变化的基本 单元。唐海萍等【3 4 】认为，在研究一个功能群对环境变化的反应时，可以用其中的一个或 几个单独的物种来代表该功能群，这样既可以大大减少工作量，也方便于对一种或几种 环境变化做出指示。 1 2 2 2 植物功能群的划分 目前，对植物功能群的研究已经成为理解复杂生态系统功能的必要的一步，我们可 以将种的多样性简化成功能和结构的多样性。它是基于生理、形态、生活史或其它对某 一生态系统过程相关以及与物种行为相联系的一些生物学特性来划分的，其生物学特性 的选择应该基于野外调查【3 5 1 。出于不同的研究目的，功能群的划分也不尽相同，植物功 能群的划分必须根据研究背景和需要。韩梅等【3 6 】认为植物功能群的划分是从生态学而不 是系统发育的角度来对待不同地区的植物，从而削减了植被变化研究中植物分类群的数 量。国外一些研究者认为繁殖对策，对揭示植物生殖、生存和生长之间的协同进化关系 具有重要意义【3 7 ，3 8 1 。m a c a r t h u r t 3 9 】提出了r - k 选择的自然选择理论，推动了生活史对策研 究从定性描述走向定量分析的新阶段；美国的p i a n k a 4 0 将r - 选择和k 一选择理论推广到一 切有机体，并将两种选择的特征进行了总结。国内的张景光掣4 i 】综述了国内外植物生活 史对策的研究内容、历史进展及其理论在荒漠植物研究中的应用。 4 广西大学硕士学位论文 北海城市化发展对植物多样性和功能群的影响 1 2 2 3 植物功能群与生态系统稳定性 植物多样性、功能群多样性及组成对生态系统有着重要作用，而功能群多样性和组 成对生态系统过程具有更大程度的决定性【2 4 1 。在生态系统中，功能群多样性比物种多样 性更为重要。目前国内外在该领域的研究多是以草原( 地) 生态系统为研究对象【4 2 4 5 1 ，且 多为定性研究自然或人为干扰背景下植物功能群组成及变化，主要侧重于功能群的划 分、动态变化及其对群落生产力的影响，研究结果中只有小部分研究关注了功能群多样 性和组成对生态系统稳定性的影响 蛔。理论和实验证明不同的物种对特定环境因子有着 不同的反应，特别在自然条件下这种反应的差异维持着生态系统功能。孟婷婷等【4 7 】对植 物功能性状与环境和生态系统功能研究也进行了全面的总结；e v i n e r 和c h a p i n 4 8 】认为不 同植物对生态系统功能的影响不同，大多数物种都有影响生态系统的独特性状组合，单 一性状或功能群无法代替这些性状组合的作用，也不能预测不同物种的多种功能。植物 功能群对异质性生境在生态适应性上表现出多样化，其组成对群落稳定性的影响是通过 功能群内部的补偿作用来实现的【4 9 1 。 1 2 2 4 植物功能群与干扰 在2 0 世纪，长期存在着以植物种和以植物功能群为基础的方法进行生态学的研究 【2 4 2 7 1 ，这说明植物功能群在干扰研究中价值明显。d i a z 等【5 0 1 认为干扰包括破坏生态系统 和群落结构，改变资源和基质可利用性或物理环境的事件，如放牧和土地利用等，虽然 它们所涉及的空间尺度通常比气候要小，但在许多生态系统中占据主导地位；毛志宏、 朱教君【5 1 】分析总结出于扰对植物群落的影响差异主要与干扰特征、植物群落特征及植物 的生物学特性和受干扰地点的资源条件有关，并分析了国内外在该方面研究存在的问 题，提出相关建议；k l c y e r 等【5 2 】研究了德国农业用地随干扰强度的变化植物功能型的分 布情况，结果表明：具有类似生物学特性的植物功能群的多样性在中度干扰时达到最大。 m c i n t y r e 等【5 3 】以植物功能型作为植物对干扰响应的指示，可将性状与干扰联系在一起， 其中生活型被认为是反映群落对干扰响应的最有效性状。 1 2 2 5 植物功能群与全球变化 植物功能群是研究全球气候变化的一个合理的、有价值的分类框架【5 4 1 。这是因为： 5 广西大学硕士学位论文 北海城市化发展对植物多样性和功能群的影响 ( 1 ) 功能群组成成分以相似方式影响着养分循环等过程，并且对气候变化有一个潜在的迁 移能力；( 2 ) 利用功能群可预测植物对环境变化的响应。在全球变化的模型研究中，用植 物功能群代替具体的植物种，可以准确获得对全球变化响应的生态系统的本质反应信 息。植物功能群的识别是全球变化研究的最基本也是最重要的一步。d i a z 等【5 5 】在阿根廷 中西部地区沿环境梯度变化将植被划分为八个功能型，来研究植物功能型和生态系统功 能与全球变化的关系。c h a p i n 等阱】在美国阿拉斯加州利用植物功能型来研究极地植被对 全球变化的响应，利用不同因素控制试验划分功能型时，发现不同因素的变化对功能型 的分类不同。在植物功能类型中，大多涉及了植物功能型在植被变化动态模型研究 中的应用，通过描述全球植被变化的模型，进而深入研究植被与大气之间的相互作用【2 4 1 。 综上所述，国内外生态学学者对植物功能群做了大量开拓性的工作，他们尝试以不 同的方法、不同的角度、不同的地点以及不同的生态系统划分植物功能群，逐步建立起 了一套有效的研究方法和理论体系m 】。今后的研究重点应是建立和完善适合于我国生物 多样性的研究方法，在不同时空进行深入的研究。 6 广西大学硕士学位论文 北海城市化发展对植物多样性和功能群的影响 2 1 地理位置 第二章研究区域概况 北海地处广西南端，北部湾东北岸，位于东经1 0 8 0 5 0 1 0 9 0 4 7 ，北纬2 1 0 2 6 2 1 0 5 5 之间。西北距南宁2 0 6 公里，东距湛江1 9 8 公里，东南距海口市1 2 4 海里。市区南北西 三面环海，有涠洲( 2 4 7 4 平方公里) 、斜阳( 1 8 平方公里) - - 个海岛，涠洲岛距市区大约 2 0 2 海里。海岸线东起与广东廉江县交界的英罗湾，西至与钦州市交界的大风江港，全 长5 0 0 公里( 其中海岛岸线3 1 9 公里) ，海滩涂7 3 万亩。全境地势从北向南倾斜，东北、 西北为丘陵，南部沿海为台地和平原，南流江下游为冲积平原，平均海拔1 0 - - - , 1 5 米， 市区最高点海拔1 2 0 米( 冠头岭) ，市区地形南北狭、东西长，呈犀牛角状。北海市总面 积3 3 3 7 平方公里，下辖海城区、银海区、铁山港区、合浦县，总人口1 5 0 万。其中， 市区面积9 5 7 平方公里，人口5 2 万。市区十四条呈方格网状布局、宽度5 0 米以上的主 干道路平坦笔直，和总长1 0 0 多公里的其他道路及立交桥、人行天桥，共同构成了纵横 交错、四通八达的城市交通体系，人均道路面积2 8 2 平方米【5 6 , 5 7 。 2 2 气候 北海地处亚热带，属亚热带海洋性季风气候，冬无严寒，夏无酷暑，温暖湿润，空 气清新，阳光充沛，雨量充足，拥有良好的生态环境。年平均气温2 2 9 。c ，年最高气温 3 3 8 、最低气温5 8 ，3 5 的夏季日不足1 7 天，受o 。c 的冬季日仅0 1 天，极端最 高温度3 7 1 ，极端最低温度2 。年降雨量约1 6 7 0 毫米，年日照时数约2 0 0 9 小时， 年平均太阳总辐射1 11 千卡平方厘米，年均无霜期约3 5 0 多天。由于海水对空气的过滤 作用，大气和水质均达到国家一级标准，每立方厘米空气中负氧离子含量高达2 5 0 0 至 5 0 0 0 个，比内陆城市高出5 0 1 0 0 倍。主要气象灾害是台风，1 0 级以上每1 0 年6 测5 7 】。 2 3 土壤 境内大陆土壤基本是海相沉积层，表土多属红壤性沙质土壤，基本可分为红壤、赤 红壤、潮土、沼泽土和水稻土五种。北海半岛则以带海湾沉积物、铁铝富集的砂土或砂 7 广西大学硕士学位论文北海城市化发展对植物多样性和功能群的影响 质土壤为特征。耕地总面积7 8 6 4 3 公顷，其中水田5 1 9 1 1 公顷，占耕地面积的6 6 ，旱 地2 6 7 3 2 公顷，占4 4 t 5 7 1 。 2 4 淡水资源 北海市的水资源总量3 4 9 7 亿立方米。水库总库容量为2 1 5 1 亿立方米( 有效容量 1 0 7 7 亿立方米) 。有大小河流9 3 条，总长5 5 8 公里，流域总面积2 3 2 4 平方公里，河流 年均径流总量9 1 8 7 亿立方米( 境内部份1 8 2 亿立方米) 。淡水资源总量1 1 8 8 亿立方米， 可利用量3 9 1 7 亿立方米。市区地下水储量2 0 亿立方米。每平方公里产水量9 0 2 万立 方米，人均水量3 3 0 0 立方米，为全国人均水量的1 3 倍【5 7 】。 2 5 绿化概况 北海市按现代化城市目标高标准规划，高水平开发建设，目前建成城区3 0 平方公 里，环视市区，道路宽阔笔直，绿树成荫。北海市一直十分重视城市园林绿化建设。到 目前为止，全市建成区绿地总面积1 0 9 2 4 公顷，绿化覆盖率3 4 6 ，城市绿地率3 1 5 ，城市绿化覆盖面积1 2 5 7 公顷，市区绿化覆盖率3 6 3 3 ，人均公共绿地6 0 9 平方米， 城市园林绿化建设各项指标逐年稳步提高。全市道路绿化覆盖面积1 6 4 6 5 公顷。迎宾大 道绿化工程、亚叉岭立交桥绿化工程、北海大道绿化工程、北部湾路的老榕树等道路绿 化景观深受社会各界的好评【5 6 1 。 2 6 社会经济 北海是我国第一批沿海开放城市之一和第一批“中国优秀旅游城市”之一。早在2 0 0 0 年前，北海就成为中国著名的“海上丝绸之路”的两个始发港之一。长期对外开放的历史， 为北海积淀了浓厚了文化底蕴，也为北海旅游创造了一笔宝贵的财富。“北有桂林，南 有北海”的广西旅游格局已经形成。2 0 0 6 年，“m ”型战略将环北部湾区域纳入到了中 心地位，区域协同发展是未来环北部湾城市主导合作趋势，“分庭合力”、“一极多核”的南 北钦防城市群发展战略，赋予了北海新的城市发展空间和思路。随着一年一度中国东 盟博览会的举办，北海将会成为大西南的出海通道，北海港也就成为全国吞吐量最大的 重要港口【5 6 】。 广西大学硕士学位论文北海城市化发展对植物多样性和功能群的影响 2 0 0 9 年一季度，广西北部湾经济区生产总值达5 2 6 5 6 亿元，比去年同期增长1 4 8 ， 增幅比全区水平高1 9 个百分点，对全区生产总值增长的贡献率达3 8 3 。其中，北海 市生产总值为8 1 2 7 亿元，在全区排第9 位；g d p 增幅为1 5 7 ，在全区排第3 位；北 海市财政收入增长2 3 1 ，增速在全区排第2 位：从规模以上工业增加值增长速度来看， 北海市增长3 0 ，在全区排第2 位；从全社会固定资产投资总额的增速看，北海市增长 6 0 8 ，在全区排第3 位；北海市新开工项目1 7 2 个，其中林浆纸一体化项目前期准备 工作有序推进【5 6 1 。 9 “硝大学硕十学位论文北海城市化发艘对植物多样性和功能群* 第三章研究内容与方法 3 1 样地的设置及样地概况 3 1 1 样地的设置 在对北海市区进行全面踏查的基础上根据其特殊地形，利用l ：1 0 0 0 0 阿格蛐 采取在包括不同城市化水平等级的一定区域范围内，沿纬度按每2 公里的水平距离 面积约为1 平方公里的大样方一个，共1 5 个，调查时根据实际情况将大样方再划 个5 0 0 m 5 0 0 m 的单位样方，然后采用典型样方法设置l o r e l o m 的小样方进行 调查。样地设置见图3 - 1 。 图3 - i 样地的设置 f i g3 - lq u a d r a t e s t a b l i s h m e n t 厂两人学硕士学位论文 3 1 2 样地的环境概况 北海城市化发展对植物多样性和功能群的影响 调查选取的样地在经度2 1 。2 7 - - 2 1 。3 2 、纬度1 0 9 。0 57 - 1 0 9 。1 47 的范围 内，海拔在l l m - - 2 1 m 范围内。样地环境概况见表3 - 1 。 表3 - 1 样方的环境概况 t a b 3 - 1b a s i cs t a t u so fs a m p l i n gs i t e s 广西大学硕士学位论文北海城市化发展对植物多样性和功能群的影响 3 2 样地的调查 3 2 1 调查内容 调查的内容包括：样方内所有植物( 包括人工栽培种和野生种) 的种类、个体数或盖 度、生长状况及生存环境等的调查；样方内建筑物的调查。 3 2 2 调查方法 外业采用样方法进行，现场记录所有乔木、灌木和草本植物的种类及相关数据，对 现场无法确定的植物种进行数码拍照并采集标本带回室内鉴定或请教专家。 内业统计各样方的植物种类，汇总整理出本研究调查样地植物名录，重点分析植物 的生活型功能群与生长型功能群组成以及植物生活史对策，并计算物种多样性指数。 3 2 2 1 群落植物组成的调查方法 样方内植物群落按层次分别记录，并现场区分人工种植种类与自然野生种类。 ( 1 ) 乔木层：种名、胸径、树高、冠幅、株数、郁闭度、生长情况； ( 2 ) 灌木层：种名、高度、盖度、生长情况： ( 3 ) 草本层：种名、高度、盖度、生长情况； ( 4 ) 层间植物：种名、长度、盖度、生长情况。 3 2 2 2 植物功能群的划分方法 本文重点研究植物的生长型功能群、生活型功能群以及植物的生活史对策对北海城 市化发展的响应。 生长型和生活型在植被研究中非常重要，可提供某一群落对特定因子反应的信息、 利用空间的信息以及在某个群落中可能存在的竞争关系的信息【5 8 1 。 本研究在群落调查的基础上，根据w h i t t a k e r ( 1 9 7 0 ) 的生长型系统【5 9 1 ，并参照温远光 等【删的划分方法，结合样地的的实际情况，将植物生长型划分为乔木、灌木、草本、藤 本植物4 大类进行植物生长型的划分和统计。 根据丹麦生态学家r a u n k i c r 按照植物休眠或复苏芽所处的位置的高低和保护的方 1 2 广西大学硕士学位论文 北海城市化发展对植物多样性和功能群的影响 式为依据，划分植物的生活型 6 l 】。 按照李俊清等【蚓对r - 对策和k 对策物种的相关特征对不同群落的植物种类进行划 分。 3 2 2 3 环境特征的调查方法 对各样方内建筑物的平均高度进行估测，用皮尺测算建筑物和道路面积，从而计算 各样方的建筑容量和土壤硬化率( 大部分为植被的样方用总面积减去绿化面积) ，以此作 为划分城市化梯度的指标。 3 2 2 4 城市化梯度的划分方法 根据调查所得的土壤硬化率、建筑容量将城市化梯度划分为城市化水平高的城区、 城市化水平中等的郊区和城市化水平低的农区。 3