整理瘦西湖结构

1、精品文档扬州瘦西湖公园绿地空间格局与结构的量化研究王晓春12,周晓峰2,何小弟2,姚江潮3,吉琳3,马燕兰2(1,南京林业大学森林资源与环境学院，江苏， 南京210037; 2.扬州大学农学院，江苏，扬州 225009; 3.扬州市园林局，江苏，扬州 225009)摘要：采用遥感图像判读和野外调查相结合的方法，定量分析了扬州瘦西湖公园绿地的空间格局及植物群落的物种结构。结果表明，扬州瘦西湖公园共有绿地斑块230个，而斑块形状指数1.50的绿地斑块为105个，绿地斑块形状受人为 干扰程度较大。绿地景观类型较多，多样性指数亦较高。植被的生长状况良好； 物种丰富，其中垂柳、桃、意杨、枫杨在树木株数和

2、相对优势度上均占优势；植 被在高度和胸径上的分布均表现为具有向上发展的潜力，属于发挥生态效益的最 佳时期。扬州瘦西湖公园的树种多度与基于叶面积的相对优势度之间无明显关 联，数量上占优势的树种，具相对优势度不一定很高。植被树木株数与不同树高 等级间的分布关系表现为略显上凸的曲线，随着树木高度级的增加，树木株数相应减少；树木株数分布与不同胸径等级间的关系也呈现类似的情况。关键词：公园绿地，空间格局，结构，绿量，人为干扰Quantitative analysis of urban forest structure: A case study onSlender West LakeWANG Xiao-

3、chun1 2, ZHOU Xiao-feng2, HE Xiao-di 2,YAO Jiang-cha(3, JI Lin3, MA Yan-lan2(1. Forest Resources and Environment Coll,Nanjing Forestry University, Nanjing, 210037,China;(2. Agric Coll,Yangzhou University, Yangzhou 225009,Chian;(3. Gardens Bureau of Yangzhou City in Jiangsu Prov, 225009 ,China)Abstra

4、ct : The spatial features and attribute data of urban forests in Slender West Lake were acquired by using satellite photographs and field investigation. Through selecting the indices such as patch size, patch shape index, fractal dimension, diversity and dominance index, etc., the landscape pattern

5、was analyzed and the following results were achieved: 1) the number of the patches in the researching area were 230,while 105 patches the patch shape index was large than 1.5.2) the type of the landscape was rich, and the diversity index was high. And after systemic and quantitative analysis of the

6、species composition and spatial distribution pattern of urban forest community based on geographic information system(GIS),the following results were achieved:1)the vegetation in the park was rich and in a good condition. Salix babylonica, Prunus persica , Populus euramevicana I-214 and Pterocarya s

7、tenoptera were the main species according to their abundant individuals and relative dominance. The spatial distribution pattern of this vegetation indicated that it was in a growing level and in the best state for ecological benefits; 2) the tree species relative dominance based on vegetation quant

8、ity had no distinct relationship with the species abundance,and the species having abundant individuals might have a low relative精品文档精品文档dominance; and 3) the curve displayed in the relationship diagram between tree individuals and tree height showed descending. With the increment of tree height cla

9、ss, the relationship between tree individuals and tree diameter at the breast height (DBH) showed the same result.Key words: urban green-land; spatial pattern; structure; vegetation quantity; human disturbance.随着人居环境的恶化，人们对城市绿地景观格局和生态环境效益的研究日益 重视1-4。城市绿地景观格局受城市形态、自然条件及人为管理因素的影响，是 人工与自然共同干扰的结果。不同的绿地景

10、观格局对景观所起作用、 功能差别很 大。对组成城市绿地景观斑块空间格局的定量描述是分析景观结构、功能的基础，是分析各种生态过程（包括自然演变过程、人为干预过程）的重要依据，同时，更 是景观生态规划的重要依据和必要前提5。绿地的群落结构反映了城市植被的三 维空间配置状况，是研究城市绿地生态效益的基础。对于建筑密度极高的城市而 言，利用有限的土地面积，选择较好的绿化结构，可以有效地提高绿地生态环境 效益。城市公园绿地是城市绿地最重要的组成部分， 是城市绿地景观中最能体现城 市绿地功能的绿地类型，因而选择公园绿地作为研究对象具有典型性。城市绿地具有结构类型复杂、树种多样等特点，所以无法用林业上推算森

11、林材积量的方法 计算绿量。本研究采用遥感图像判读和野外调查相结合，利用绿量回归模型，考 虑植被的冠幅和冠高，分树种逐株计算绿量，定量分析了扬州瘦西湖公园植物群 落的物种结构及空间格局，为城市绿化树种的选择提供了一个量化指标，试图为扬州的城市森林生态网络建设和瘦西湖风景区的新一轮规划提供科学依据。.研究区概况扬州瘦西湖公园是国家重点风景名胜区蜀岗-瘦西湖风景区的核心部分，是我国湖上园林的代表，以水体的系带作用串起诸景点，形成了两堤花柳全依水， 一路楼台直到山”的境况。地处东经119o25,北纬32o25,海拔510m,占地 面积58.5hm2。扬州地属暖温带，是我国从副热带到温带的渐变地带。根据

12、扬州 气象局提供的资料：常年主导风向：全年盛行偏东风，夏季盛行东南风，冬季盛 行西北风。年均气温：14.8oC。极端最高气温：39.1 C,极端最低气温：-17.7o Co平均年降水量：1046.2mm。扬州瘦西湖公园拥有乔灌木近两百种，在瘦西湖公园南山上存有一片自然生 态林，由桑、槐、榆、香椿、枫杨、楝树、朴树等乡土树种构成群落；而人工栽 植的树木经过多年的生长和更新，大多已形成多层次的人工森林群落。.研究方法数据信息提取禾用扬州市2003年8月的QuickBird卫星数据（空间分辨率 0.61米），在RS软件ERDAS IMAGINE 8.7和GIS软件MapInfo7.0支持下，结合野外

13、调查， 分别提取各景观要素的矢量数据， 对研究区内景观格局进行分析。野外调查数据精品文档精品文档包括研究区内所有露天生长的乔灌木的树种、胸径、树高、冠幅、活枝下高、健 康状况等因子，并分别编号。景观空间格局指标5-6斑块面积(A)和斑块周长(P)斑块形状指数(PSI)与斑块分维数(Fd)Fd2lg( P 4)lg(A)形状指数说明某一斑块周长与面积同该斑块相等的正方形的周长之比；分维数用来测定斑块形状的复杂程度，它与人类对景观的管理密切相关。多样性指数(H)和优势度指数(D0)mH u. (Pi)10g2(Pi)i 3mDo = H max - H = log2 m (Pi)10g2(Pi)

14、i 1式中，Pi为斑块类型i在景观中出现的概率用为斑块的种类；多样性指数反映 景观类型的多少和各景观类型所占比例的变化；优势度指数是多样性指数最大值与实际计算值之差，可以表明景观结构组成中某种或某些景观类型支配景观的程 度。群落结构数据分析7-8 叶面积与叶面积指数单株植物叶面积的求算法采用 Nowak等(1994a)的城市树木叶面积回归模型：y =exp(0.2942H+0.7321D+5.7217Sh0.0148S4.3309)+0.1159(r2=0.91, n=2941)式中,y为叶面积(m2); H为树冠高(m); D为树冠直径(m); S=兀D(D+H) /2 ; Sh 为遮荫系数

15、，指某一植物树冠垂直投影面积中的阴影部分所占比例。单棵树的平均叶面积指数为该树的总叶面积除以树冠垂直投影面积；总叶面积指数为研究区内所有树木的总叶面积除以研究区总面积。树种相对优势度：为该树种所有树木的叶面积占研究区内所有树木的总叶 面积比例，其计算如下：RDi = yi；E 二：yi式中，RDi为第i树种的相对优势度；yi为第i树种的叶面积(m2) ； j为研究区内 树种的数目。.结果与分析精品文档精品文档绿地景观格局分析与评价绿地斑块特征值基于研究区卫星数据，在ERDAS IMAGINE 8.7中采用人工解译的方法，导 入MapInfo7.0 ,建立研究区绿地信息系统。利用 MapInfo

16、7.0的查询功能，表明 扬州瘦西湖公园面积为584433吊,其中水面面积201059吊,陆地面积为383374自。 绿地面积307147吊，建筑、构筑物及硬质铺装面积为76227吊；绿地占陆地面积的80.12 %。区内共有绿地斑块 230个，斑块平均面积1335.42宿，斑块最大面 积33155点斑块最小面积6点斑块尺度标准差3025.39m2。平均斑块形状指数 为1.6623;平均斑块分维数为1.1301。斑块形状指数1.50的绿地斑块为105 个，说明斑块受人为干扰程度较大，斑块较狭长，这和瘦西湖园林格局相吻合。多样性指数和优势度指数基于判读结果，按照斑块所处的具体地形、环境情况及其植物结

17、构组成，将 瘦西湖公园绿地斑块分成如下13种斑块类型：临水绿带、临水密林、临水疏林、 环水密林、环水孤立树、疏林草地、密林灌丛、灌丛、山地密林、产苇地、草地、 生产绿地、其他建筑庭院绿化。其中临水绿带斑块数最多，而山地密林和密林灌 丛共占了研究区绿地面积百分比的 56.08 %。（表1）表1.研究区不同绿地类型面积分布Table1 Pattern of patch type distribution in study area斑块类型斑块数目斑块面积（m2）平均面积（m2）百分率（%临水绿带6639371596.5312.82临水密林8101371267.133.30临水疏林322158738

18、6.007.21环水密林6139622327.004.55环水孤立树49122.750.03疏林草地10168821688.205.50密林灌丛48996372075.7732.44灌丛斑块214637220.811.51山地密林1078760787625.64产苇地斑块237781889.001.23草地斑块31203401.000.39生产绿地399373312.333.24其他绿地466594143.352.15研究区2303071471335.42100按上述公式计算得出：景观多样性指数（Shannon-Weiner指数）为0.832； 优势度指数为0.282。表明研究区绿地景观类型较

19、多，多样性指数亦较高。绿地斑块分布情况绿地分布于主游览线（包括水上游览线）两侧的斑块数为139个，面积为172383m,占绿地总M积的56.12%。树种在3个以下的斑块为72个，其中2精品文档精品文档个斑块为草坪，22个斑块为单一树种，14个斑块为两个树种，树种在 5以上的 斑块为51个，树种在10以上的斑块仅为19个。含有柳树的斑块有80个，其中68个斑块是以“柳树+桃树”的种植模式为主景。说明瘦西湖公园的植物造景虽 体现了 “绿杨城廓”的地方特色，但植物多样性不高。植物群落物种结构分析扬州瘦西湖公园植物群落物种基本情况见表 1。本研究对园内乔木及露天灌 木进行每木调查。结果显示：扬州瘦西湖

20、公园有193个树种（不包括品种），林冠覆盖率为陆地的53.66 % （不包括草坪）。总叶面积为1617048.88m2,整个公园 的叶面积指数为4.22。其中乔木、散植的灌木叶面积为 1395706.14品，藤本植 物、地被、植篱等叶面积为 73252.93 m2,竹类叶面积为148089.82 m2。由于有 些乔灌木下的杂生小灌木在野外调查时无法进入，在卫片上亦无法显示，虽作了一些纠正，但仍有少量未参与绿量的计算，所以实际的叶面积指数应略大。扬州瘦西湖公园植物在数量上排序前 20名的树木如表2所示。树木密度为 2.6株/ 100m，平均叶面积为142.49m2 /株（竹类、藤本植物、地被、植

21、篱等因 其株树与乔木等缺乏可比性，未参与树木密度、平均叶面积及径阶结构与高度分 布计算）。单从树木株数的角度来考虑，前 20名树种占了 75.12%,其中柳、桃 为群落的主要树种，共占35.27 %,在数量上占绝对优势。而从树种相对优势度的 角度来考虑，排在前20名的树种依次为：意杨、水杉、柳、枫杨、雪松、法国格 桐、梧桐、银杏、香樟、桑树、泡桐、薄壳山核桃、英国梧桐、桃、广玉兰、毛 白杨、桂花、刺槐、圆柏、喜树。数量占优势的树种除意杨、水杉、柳、枫杨、雪松、桃、桂花在相对优势度上仍排在前面，其余的树种尽管树木个体数较多， 但相对优势度较小；而法国梧桐、梧桐、香樟、薄壳山核桃等树种在数量上虽没

22、 有进入前20名，但相对优势度却较高，原因是其叶面积较大，叶面积指数较高。未参与上述计算的竹类、藤本植物、地被、植篱中，以竹类、珊瑚树、八角 金盘、杜鹃、金丝桃、洒金珊瑚的相对优势度排在前面。由于叶面积的大小直接关系到树木的生态服务功能，从生态效益的角度考 虑，叶面积较大、叶面积指数较高的树种在城市绿化中应优先考虑；而基于叶面积的相对优势度则可以作为城市园林绿化树种选择的一个量化指标。表2.数量排序前二十名的乔木Table2 Top 20 arbor species in abundance排序种名个体数百分率（%）优势度总叶面积（m2）(m2 tree -1)1桃Prunus pesica1

23、81118.490.013018146.8010.022柳Salix babylonica164416.780.1314183351.48111.533桂化Osmanthus fragrans5545.660.011516035.4728.944棕植14854.950.00405528.5111.405Trachycarpus fortuneiPopulus euramevicana3984.060.1485207085.37520.32精品文档精品文档6枫杨ptepcarya stenoptera3293.360.1130 157623.72479.107Metasequoia glypto

24、stroboides2152.190.1427 199102.83926.068紫薇Lagerstroemia indica2142.180.0004 614.092.879女贞Ligustrum lucidum2072.110.0079 11046.4453.3610垂丝海棠Malus halliana2072.110.0012 1606.297.7611海桐Pittosporum tobira1761.800.0028 3942.422.4012樱花Prunus yedoensis1661.690.0021 2997.6518.0613鸡爪械Acer palmatun1611.640.00

25、29 4062.2125.2314圆柏Sabina chinensis1341.370.0206 28684.81214.0715山茶Camellia japonica1321.350.0004 491.693.7216雪松Cedrus deodara1181.200.0768 107182.97908.3317梅Prunus mume1061.080.0003 433.284.0918白卡士Magnolia denudata1061.080.0010 1416.0713.3619刺柏Juniperus formosana981.000.0035 4817.0649.1520瓜子黄杨Buxus

26、 sinica970.990.0009 1192.3612.29植被的径阶结构与高度分布植被的高度分布植被在高度级上的分布由表3可见，高度在5 m以下的个体占74.2%, 10m 以下的个体占86.7%,高于15m的个体仅占3.1 %。说明植被具有向上层发展的 潜力，同时说明瘦西湖公园大树较少。树木个体数分布与高度等级间的关系如图 1所示。植被在垂直结构上的总体情况是随着树木高度级的增加，树木株数呈下 降趋势。研究区不同高度等级的种数分布如图 2所示。高度小于2.5 m的树种有70 种；2.55m的树种有68种；510m的树种有75种；1015m的树种有68种； 1520m的树种有31,大于2

27、0m的树种有19种。研究区物种的总体分布情况是随 着树木高度级的增加，物种数逐渐减少。高度小于15m时，树种减少得较慢；高度大于15m时，树种减少得较快，表现为基部（乔木底层及露天灌木的种数）宽而 顶部（乔木首层的种数）窄的正金字塔形，说明瘦西湖公园植被向上层乔木发展的 潜在树种较充足。精品文档精品文档表3.研究区植被局度级分布Table3 Height class distribution of trees in study area研究区高度（m20合计多度30142367212511526175209795%30.7724.1721.6911.766.305.31100植被的径阶结构研究

28、区级植被的径阶结构分布如表 4所示。胸径小于10cm的树木为49.1 % , 胸径在30 cm以下的树木占86.7%,大于30cm的树木仅占13.3%,说明植被 在水平方向上还具有发展潜力，随着植物的生长，较大胸径级别的树木株数将逐 渐增多。树木株数分布与不同胸径等级间的关系如图3所示，植被在不同胸径等级上的总体分布情况是随着胸径等级的增大，树木株数逐渐减少。曲线总体显示 先急后缓的趋势，胸径大于20 cm后，树木株数与胸径等级间的关系比较稳定。（图3）95J0%1比分百数体个木树OjO 1111J20|高度等级（m）图1树木株数与高度间的关系Fig.1 Relationship betwee

29、n the distribution of tree individual and height class精品文档精品文档%l比分百数种物0.015j010.05.00.0 20立木层次（nj）Fig.2 Species distribution of the different tree stratum in study area胸径等级（cm）%1比分百数体个木树图2研究区不同立木层次的种数分布图3树木株数分布与胸径的关系Relationship between the distribution of tree individuals and DBH class精品文档精品文档30.02

30、5.0 50胸径等级（cm）35.020.0%1比分百数种物）10.0SO15.00.0图4研究区不同胸径等级的物种数分布Species distribution of the different DBHclass in study area区内胸径小于10 cm的树种有100种，1020cm的树种有95种，2030cm 的树种有49种，3040 cm的树种有43种，4050 cm的树种有20种，大于 50 cm的树种只有12种。随着胸径等级的增大，树种逐渐减少；从曲线的斜率 可知，胸径小于20 cm时，树种数相对平稳，胸径大于 20 cm,树种减少得很快； 而胸径大于30 cm后曲线又较平缓

31、，说明树木园植被在近期内，由胸径20cm的树木发展到中等胸径的潜力较小，由2030cm胸径的树木进一步发展到30 40 cm的潜力较大。表4研究区植被胸径级分布Table 4 DBH class distribution of trees in study area研究区胸径（cnj）50合计多度4805246012241003217869795%49.125.112.510.22.20.91003.4扬州瘦西湖公园植被生长状况分析将树木的健康状况划分为6个等级9, I级：健康，表现为树冠饱满，叶色正 常，无病虫害危害，无死枝，树冠如有缺损不多于 5% ; 2级:较健康，表现为 树冠缺损5%2

32、5%,叶色正常；3级:一般，表现为树冠缺损26%50%,叶 色基本正常；4级：生长差，树冠缺损比例高达到 51 %75%，树势衰退严重， 叶色不正常；5级:树冠缺损达79%以上，濒于死亡；6级：死亡树木但未被移去。瘦西湖公园树木健康状况在田级以上的个体数占92.4%,其中位于第II级精品文档精品文档的个体数占了 51.0%,而在IV级以下的个体数仅占7.6%,说明瘦西湖公园植被 的总体健康状况较好。（表5）表5.研究区树木的生长状况Table5 Status of trees condition in study area研究区健康状况IRmIVVVI数量512499435496341060百

33、分率（）5.251.036.26.51.104.讨论本研究利用 QuickBird卫星数据和野外调查数据，由 RS软件ERDAS IMAGINE 8.7和GIS软件MapInfo7.0进行综合和数字化处理并进行分析。结果 表明，扬州瘦西湖公园植被的生长状况良好，物种丰富，其中柳、桃、意杨、枫 杨在树木株数和相对优势度上均排在前面， 为群落的主林木；植被在高度和胸径 上的分布均表现为具有向上发展的潜力。由于瘦西湖公园大部分树木的年龄较 小，而且有较完善养护措施，其生境有利于树木的健康生长。因此，瘦西湖公园 的整个植被群落还未达到成熟的平衡阶段，是发挥生态效益的较佳时期。从本质上说，绿量是对林业上

34、郁闭度概念的进一步完善。因为城市绿地某种植物的绿量大小，直接影响着绿地的生态条件，对绿地下层植物的种类、数量、 天然更新状况、幼树生长、以及树木的生长发育都有很大作用，而且植物绿量的 大小直接关系到其生态效益的发挥。所以无论是从生态学的角度，还是从发挥生 态效益的角度来考虑，用绿量来测定优势度应为一种较好的方法，它不但能较好地反映城市绿地的生态学意义，且为城市绿化树种的选择提供了一个量化指标 8。从生态效益的角度考虑，基于叶面积的相对优势度可作为选择城市绿化树种 的量化指标。本研究表明树木多度与基于叶面积的相对优势度之间无明显关联，数量上占优势的树种，具相对优势度不一定很高，如棕植I、紫薇、梅花、垂丝海棠、山茶、 瓜子黄杨等在数量上占有很大优势，但相对优势度则较低，平均叶面积均在10左右或以下，其中紫薇、山茶、梅花的平均叶面积均在 5以下，这也是瘦西湖公 园的叶面积指数并不高的因素之一。 从叶面积的角度考虑，这些树种只适宜种植 于较小空间，如庭院、小游园等；而大尺度的空间应以叶面积指数较高的树种为 主。根据本研究的相对优势度数据，在扬州地区，意杨、水杉、柳、枫杨、雪松、 法国梧桐、梧桐、银杏、香樟、桑树、泡桐、薄壳山核桃等相对优势度较高的树 种可作为城市绿化和森林生态网络建设的骨干树种。从绿地斑块的分布与斑块物种组成来看， 沿主要游览线的分布的139个绿