基于群落结构、更新能力及土壤质量的上海城市森林健康评价研究

发布时间：2020-11-03 23:08

　　 城市森林作为城市生态系统的重要组成部分,为人类提供着诸多生态服务功能,其健康与否将关系到城市生态安全及可持续发展。快速城市化背景下,城市森林健康研究引起了越来越多的关注。本研究以特大型城市上海城市森林为研究对象,基于可持续发展视角构建城市森林健康评价指标体系,通过群落调查和生境测定,阐明上海城市森林自我更新和土壤质量特征,揭示植物与环境因子间内在联系,探讨上海城市森林健康状况及成因,为在有限城市空间内合理营造城市森林,提高城市森林健康可持续发展能力提供理论参考。本研究主要结论如下:1、上海城市森林群落结构健康评价上海市城市森林群落结构不合理,群落结构健康度整体较低。香樟Cinnamomum camphora、水杉Metasequoia glyptostroboides、女贞Ligustrum lucidum等少数树种占主导优势;样地乔木层物种丰富度、Shannon-wiener指数、Simpson指数和Pielou指数分别为2.5、0.39、0.22和0.38。172个样方共划分为49个群落类型,常绿阔叶林为主要植被类型,占绝对优势,出现频率为41.3%。群落垂直结构“乔+灌+草”模式占6.4%,仅有乔木层的单层结构占比达77.9%;林木个体分布方式以均匀分布为主;上海城市森林多为幼龄林和中林龄。群落结构健康评价结果显示,33.1%上海城市森林群落结构健康为差,27.3%极差,群落结构健康为优、良、中的比例分别为1.7%,18.0%和19.8%。影响因素相关性分析表明,增加物种多样性,降低人为干扰对林下植物的影响是提高上海城市森林群落结构健康的重要途径。2、上海城市森林更新能力诊断和发展趋势预测上海城市森林更新能力总体较差,仅25.3%的样地能实现自我更新。调查共记录乔木层树种19科23属23种,灌木层更新树种19科24属24种,草本层更新树种15科19属19种。乔木层出现频率较高的为香樟(26.8%)、水杉(14.8%)和女贞(10.6%)。灌木层出现频率较高的为女贞(45.6%)、香樟(45.6%)和构树Broussonetia papyrifera(40.5%),草本层出现频率较高的为女贞(41.8%)、香樟(35.4%)和桑树Morus alba(24.1%)。非参数独立检验结果表明,不同植被类型和林龄间,灌木层和草本层更新密度均无显著差异(p0.05)。更新等级评价结果显示,62.0%的群落更新能力极差,更新能力为优、良、中、差的比例分别为24.1%,2.5%,6.3%和5.1%。25.3%的群落能实现自我更新,27.8%的群落将在保留原有乔木层树种基础上演替为其它群落类型,32.9%的群落将演替为完全不含原有乔木层树种的其他群落类型,13.9%的群落将面临衰退甚至消亡。影响因素相关性分析表明,灌木层和草本层物种组成和盖度对更新密度影响较大,相对于城市化特征,种源限制和人为干扰林下植被可能是群落更新能力较弱的主要原因。3、上海城市森林土壤综合质量评价上海城市森林土壤质量总体不高,缺乏优质土壤。上海城市森林土壤容重0-10 cm(1.37 g·cm~(-3))土层显著低于10-30 cm(1.46 g·cm~(-3))和30-100 cm(1.46g·cm~(-3))土层。pH随土层深度增加而逐渐增加(7.63、7.84、8.01)。土壤电导率(0.10-0.12 mS·cm~(-1))低于绿化种植土要求(0.15-0.9 mS·cm~(-1))。土壤总氮、总磷、有机质、碱解氮含量均表现为随土层深度增加逐渐递减,0-10 cm土层含量均显著高于30-100 cm土层含量(p0.05)。Cu、Pb、Zn含量随土层深度增加而减少,均超过上海土壤环境背景值,但不同土层间无显著差异(p0.05)。非参数独立检验结果表明,不同植被类型间土壤理化性质、重金属无显著差异(p0.05)。评价结果显示,上海城市森林缺乏优质土壤,62.1%的森林土壤质量为差,34.8%的森林土壤质量为中,土壤质量为良和极差的比例均为1.5%。地积累指数评价结果表明,当以上海市土壤背景值(BVs)为参考时,个别样地表现为Cu污染,当以国家土壤质量二级标准(GBs)为参考时,土壤均表现为未被污染。潜在生态风险评价结果表明,以BVs和GBs为参考值进行评价,上海城市森林土壤Cu、Pb和Zn均处于低生态风险水平。影响因素相关性分析表明,土壤有机质和总氮的贫乏是限制土壤质量的关键因子。城市化的升高可能导致土壤pH增加,土壤氮含量减少。土壤Cu与土壤总氮、有机质、碱解氮和速效磷可能有着共同来源,在增加土壤养分含量的同时,应重视可能产生的重金属危害。4、上海城市森林健康综合评价上海城市森林健康状况整体不佳。确立以城市森林健康为目标,以群落结构、群落更新和土壤质量为准则,涵盖15个评价指标的上海城市森林健康综合评价指标体系。通过主成分分析确定各准则层和指标层权重。群落结构、群落更新和土壤质量权重分别为0.27、0.26和0.47。评价结果显示,66个城市森林群落中缺乏优质和健康的城市森林,不健康群落占比高达65.2%,亚健康和极差群落占比分别为21.2%和13.6%。对11个水杉群落和12个香樟群落分别进行综合评价和主成分分析,水杉和香樟处于不健康状态的群落占比均超过50.0%,垂直结构简单、更新密度低、总磷贫乏是限制水杉和香樟群落健康的共同因子,此外,高的pH亦限制水杉群落的健康,土壤电导率和速效磷偏低则可能限制香樟群落健康。综上所述,上海城市森林健康营造过程中,应遵循“近自然”营造与管理方式,因林因地制宜提出相应管理措施。此外,要从思想意识上建立可持续发展理念和风险防范意识,促进森林健康可持续发展。
【学位单位】：华东师范大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S718.557
【部分图文】：

技术路线图

森林资源分布图（2016，图片由上海市绿化市容管理局Fig. 2-3 Forest resource distribution in Shanghairovided by Shanghai afforestation administration, 2016)

士学位论文 第三章 上海城市森林健康评价指标布格局是群落内种群个体水平分布的一种表现形式，一般分为布、均匀分布三种基本类型（图 3-1）（张金屯,1998；余新晓等7）。随机分布的群落中，种群个体在群落内的分布完全随机与其它个体的位置没有必然联系，该分布格局并不常见，多存物种的影响无显著差异或者某一主导因素呈随机分布时出现分布、聚集分布或超常态分布，种群个体分布极不均匀，是自一种分布方式。均匀分布又称规则分布或者低常态分布，种群等距，均匀分布在自然状态下极为罕见，更多地出现于人工栽
【参考文献】

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本文编号：2869236