Investigation and analysis of plant communities in Hefei Binhu National Forest Park

LI Yuhua; DONG Guanzi; YU Qingfeng; LI Yingying

doi:10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.03.016

Anhui Agricultural Science Bulletin >

2025 , Vol. 31 >Issue 3: 70 - 74

DOI: https://doi.org/10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.03.016

Investigation and analysis of plant communities in Hefei Binhu National Forest Park

LI Yuhua ¹ ,
DONG Guanzi ² ,
YU Qingfeng ³ ,
LI Yingying ²

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¹Anhui Shanhu Ecological Construction Co. , Ltd. , Lu’an 237000, China
²College of Forestry and Landscape Architecture, Anhui Agricultural University，Hefei 230036, China
³Hangzhou Urban and Rural Construction Design Institute Co. , Ltd. , Hangzhou 310009, China

Received date: 2024-11-09

Online published: 2025-02-13

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Abstract

In order to analyze the plant community diversity in Hefei Binhu National Forest Park, the plant community composition, species diversity, importance value and community vertical structure were investigated by using the quadrat survey method. The results showed that there were 107 species of plants in the study area, including 48 herbaceous plants and 59 woody plants. Shannon-Wiener index, Simpson index and Pielou index were 1.056, 0.464 and 0.668, respectively, which were lower than that of garden land. The index values of poplar forest area were normally distributed, and the index values of garden land biodiversity were different due to different plant allocation patterns. In the poplar regeneration layer, the importance value of conformation tree was the highest, it was 1.074, and the dominant species were Broussonetia papyrifera, Morus alba and Ligustrum lucidum. The vertical structure of the community was stratified, the upper layer of trees was simple, the regeneration layer of trees was low, and shrubs and vines were scarce. It is suggested to use native plant community to gradually replace poplar forest, and build ecological plant community according to the order of group species, dominant species, associated species, shrubs and herbs. The results can provide references for plant community survey and the landscape construction of similar area.

Key words： forest park; community structure; tree regeneration layer; species diversity; native plant

Cite this article

LI Yuhua , DONG Guanzi , YU Qingfeng , LI Yingying . Investigation and analysis of plant communities in Hefei Binhu National Forest Park[J]. Anhui Agricultural Science Bulletin, 2025 , 31(3) : 70 -74 . DOI: 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.03.016

城市森林公园是城市生态系统的重要组成部分，在净化局部地区空气质量、改善城市小气候、营造城市休闲空间、提升城市居民生活质量等方面具有明显的促进作用^[1-2]。植物群落是构成森林公园的重要载体，植物群落结构与物种多样性是反映植物群落内物种组成与结构和动态方面差异程度的指标^[3]。分析森林公园植物群落的结构与物种多样性，构建科学合理的植物群落，是保证其发挥最优生态效益的关键^[4]。

合肥滨湖国家森林公园是一个由人工杨树林改建而成的具有游憩与生态价值的公园，大部分杨树林区域保持自然状态，更新的乔木层已见雏形。目前，已有相关学者对该公园植物群落开展研究，如王烁^[5]调查了该公园的地被植物种类，并针对公园现状提出合理组合观叶、观花、草本和藤本等地被以及草本花卉，选择耐阴湿的、具观赏性的优良地被植物进行更新等建议；王叶等^[6]研究发现，该公园林下植物草本类植物占比较高，林下植物物种多样性有待丰富；刘策^[7]针对该公园的树种配置，提出适宜性、自然性和经济性等规划建议。关于该公园乔木更新层的系统研究有待进一步深入。本研究采用样方调查法对合肥滨湖国家森林公园内物种组成、物种多样性、重要值和群落垂直结构进行分析，为类似地区植物群落调查及景观建设提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区基本情况

合肥滨湖国家森林公园位于安徽省合肥市主城区的东南部，面积1 072 hm²，森林面积799 hm²，水域面积263 hm²，园内遍布河流水渠，草木茂盛，自然景观丰富，具有重要的生态作用^[8-9]。公园地处亚热带湿润季风气候区，四季分明、气候温和、日照充足，降水主要集中在夏季，年平均气温15.7 ℃，年平均降水量1 057.2 mm，年平均日照时数2 287.9 h。园内植被几乎为人工种植，林下有植被自然更新。公园内有植物280余种，形成独特的植物群落系统，森林上层以杨树（Populus spp.）为主，辅以水杉（Metasequoia glyptostroboides）和湿地松（Pinus elliottii）等；中层以次生的桑树（Morus alba）、构树（Broussonetia papyrifera）、女贞（Ligustrum lucidum）和香樟（Camphora officinarum）等为主；下层多由各类乔木幼苗、草本植物组成^[10]。

1.2 调查方法

采用样方调查法，在公园内选取了37个样方进行取样调查，样方选点详见图1。沿“S”型曲线选择样方，以增加随机性，尽量使样方远离道路且沿规划线均匀分布，以反映公园内自然演替区的植物群落现状。乔木、灌木样方大小为20 m×20 m，草本植物样方大小为1 m×1 m。研究重点为乔木更新层，即中层植物（上层杨树以下，1.5 m及以上的乔木与灌木）。

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图1 研究区样方选点

1.3 测定指标与方法

1.3.1 物种组成

调查乔木、灌木和草本种类，根据《中国植物志》^[11]判定其科属种组成。

1.3.2 物种多样性

利用多样性Shannon-Wiener（H）指数、优势度Simpson（D）指数和均匀度Pielou（E）指数对公园群落物种多样性进行测度^[12]，Simpson指数计算对象为杨树林区乔木更新层和园林地的全部乔木。计算如式（1）~（3）。

H = - ∑ i = 1 s P i l n P i

，

P i = N i / N

（1）

D = 1 - ∑ N i (N i - 1) N (N - 1)

（2）

E = H / l n S

（3）

式（1）~（3）中，

P i

为第i种的相对多度，N_i 为第i种的个体数，N为所有种的个体总数，i=1，2，3，…，S，S为物种数。

1.3.3 物种重要值

重要值是表示某个种在群落中的地位和作用的综合数量指标^[13]，重要值计算^[14]如式（4）~（7）。

相对密度（%）=（某种植物的密度/全部植物种的总密度）×100（4）

相对频度（%）=（某种植物的频度/全部植物种的总频度）×100（5）

相对优势度（%）=（某种植物优势度/所有种的优势度之和）×100（6）

重要值（%）=相对密度+相对频度+相对优势度（7）

1.3.4 垂直结构

记录群落各树种的树高，将群落垂直结构分为上、中、下三层，其中上层约为20.0 m，中层为6.0 m以下，下层1.5 m以下。

2 结果与分析

2.1 物种组成

按受干扰程度，将公园植物区域分为低干扰区（杨树林区）与干扰区（园林地）。公园调查范围内共有植物107种，其中草本植物48种，木本植物59种。杨树林区上层和中层植物共计17种，隶属于15科16属，林下草本植物共计39种，隶属于24科39属，林下水生植物较少，仅有7个种。植物群落垂直结构多为3层，上层为杨树；中层更新的乔木主要有12种，即构树、桑树、榆树（Ulmus pumila）、朴树（Celtis sinensis）、女贞、香樟、丝棉木（Euonymus maackii）、栾树（Koelreuteria paniculata）、苦楝（Melia azedarach）、棕榈（Trachycarpus fortunei）、小蜡（Ligustrum sinense）和乌桕（Triadica sebifera）；园林地植物种类丰富，共计68种，隶属43科60属，其中乔木36种，灌木和草本32种。说明该公园植物配置注重美学效果、健康度较高，物种组成丰富。

2.2 群落物种多样性

由表1可知，园林地的Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Pielou指数平均值分别为1.166、0.581和0.768，其指数均大于全部样地指数均值（1.056、0.464和0.668），说明该公园内的园林地物种多样性较高。样方8、13、16、27和33的乔木层树种较多，Shannon-Wiener指数较高；样方10、36内多集中为某一种或两种植物，Shannon-Wiener指数较低。杨树林区Shannon-Wiener指数较为均衡，多集中在0.8～1.4，其均值为1.166。演替初期，个别样方Shannon-Wiener指数异常，可能与人为干扰和演替时个别物种优势度较大有关。Simpson指数反映群落优势度，园林地Simpson指数较高，除样方10外，其余样方Simpson指数均在0.6以上，可能是由于该区域养护管理水平较高；杨树林区多为1～2种树木，Simpson指数普遍偏低。Pielou指数在0.5～0.8的样方有25个，占71%；杨树林区各样方Pielou指数差异较小，距离跨度大、生境差异度大的样方间均匀度差异明显。综上，杨树林区的物种多样性指标值呈正态分布，园林地生物多样性指标因植物配置方式不同存在差异。

表1 各样方物种多样性

样方	Shannon-Wiener指数	Simpson指数	Pielou指数	样方	Shannon-Wiener指数	Simpson指数	Pielou指数
1	1.089	0.368	0.676	20	1.315	0.513	0.734
2	1.189	0.425	0.664	21	0.892	0.220	0.812
3	1.345	0.543	0.750	22	1.114	0.829	0.622
4	1.208	0.523	0.674	23	1.104	0.316	0.567
5	0.959	0.448	0.692	24	1.231	0.532	0.687
6	0.994	0.278	0.555	25	0.885	0.227	0.639
7	1.640	0.741	0.843	26	0.830	0.400	0.756
8	1.238	0.686	0.893	27	1.785	0.791	0.745
9	0.468	0.500	0.426	28	1.031	0.376	0.744
10	0.611	0.324	0.441	29	1.426	0.772	0.796
11	0.524	0	0.755	30	1.538	0.569	0.668
12	1.225	0.557	0.761	31	1.277	0.581	0.713
13	1.489	0.735	0.831	32	0.996	0.243	0.556
14	0.726	0.467	0.661	33	1.471	0.735	0.821
15	1.058	0.498	0.658	34	0.143	/	0.206
16	1.567	0.799	0.875	35	0.553	0.100	0.503
17	1.631	0.742	0.838	36	0	0	/
18	0.944	0.210	0.527	37	1.126	0.576	0.700
19	0.467	0.068	0.261	样地均值	1.056	0.464	0.668

注：样方8、10、13、16、27、33和36位于园林地；“/”不参与计算物种多样性。

2.3 杨树林区更新层植物重要值

杨树林区乔木更新层植物重要值如表2所示。相对密度按大小排序前5依次为构树（0.400）>栾树（0.182）>女贞（0.178）>桑树（0.086）>榆树（0.034）；相对频度按大小排序前5依次为构树（0.184）>桑树（0.160）>女贞（0.152）>香樟（0.088）>朴树（0.064）>苦楝（0.064）=小蜡（0.064）=乌桕（0.064）；相对优势度按大小排序前5依次为构树（0.490）>女贞（0.179）>棕榈（0.119）>桑树（0.086）>榆树（0.034）。由于栾树的相对频率较低，该区乔木更新层优势种为构树、桑树和女贞。该公园杨树林区林下更新层群落中构树的重要值最高，为1.074；女贞次之，为0.509。构树重要值占各树种重要值之和的35.8%，女贞、栾树和桑树重要值之和占比36.1%。杨树林区林下未发现杨树幼苗更新，在一段时间内，更新层植物会继续保持高优势度，可能会更替上层植物杨树。

表2 杨树林区乔木更新层植物重要值单位：%

编号	树种	频度	相对密度	相对频度	相对优势度	重要值
1	构树	23	0.400	0.184	0.490	1.074
2	桑树	20	0.086	0.160	0.029	0.275
3	女贞	19	0.178	0.152	0.179	0.509
4	朴树	8	0.013	0.064	0.013	0.091
5	香樟	11	0.020	0.088	0.022	0.131
6	苦楝	8	0.007	0.064	0.003	0.074
7	棕榈	2	0.004	0.016	0.119	0.139
8	栾树	4	0.182	0.032	0.086	0.300
9	榆树	5	0.034	0.040	0.034	0.108
10	小蜡	8	0.009	0.064	0.004	0.078
11	丝棉木	4	0.007	0.032	0.004	0.044
12	乌桕	8	0.010	0.064	0.004	0.078
13	黄杨	1	0.002	0.008	0.002	0.012
14	夹竹桃	2	0.043	0.016	0.006	0.066
15	法国冬青	1	0.002	0.008	0.002	0.012
16	枫香	1	0.002	0.008	0.002	0.012

2.4 植物群落垂直结构

该公园植物群落垂直结构分层明显，主要为乔木+更新层+草本三层结构和乔木+草本双层结构，上层植物高度较为一致，约20.0 m；中层植物6.0 m以下，平均4.5 m；下层植物1.5 m以下。乔木+更新层+草本三层结构中，上层杨树为优势种，是该公园的建群种。杨树树干较高、空间占有量较大，占有绝对优势；中层植物中香樟、女贞、桑树、构树、栾树、棕榈、榆树和朴树优势度较大，其中构树、女贞和桑树适应性较强，在潮湿区域也生长良好。构树是公园更新层的优势种，部分区域的女贞和栾树是中层的建群种。与上、中层植物相比，群落下层（1.5 m以下）植物丰富度较高，乔木幼苗与草本植物种类较多，灌木较少，其中草本植物多为适应性较强的乡土植物，入侵种加拿大一枝黄花（Solidago decurrens）分布范围较广且密集，可能对群落生物多样性造成影响。说明该公园植物群落较单一，上层乔木种类较少，乔木更新层丰富度低，灌木、藤本植物较稀缺。

3 结论与讨论

调查发现，公园共有植物107种，草本植物48种，木本植物59种，杨树林区上层植物为杨树，中层植物（乔木更新层）主要有12种，下层草本植物共39种，隶属24科39属；园林地植物共计68种，隶属43科60属。公园调查样地植物Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Pielou指数均值分别为1.056、0.464和0.668，较园林地物种多样性低，可能与受人为干扰有关。杨树林区Shannon-Wiener指数较为均衡，Simpson指数普遍偏低，Pielou指数差异较小。陈传国等^[15]研究表明，林下植物丰富度较高，其Simpson指数相对较高，这与该地乔木更新层物种种类较单一，其Simpson指数普遍偏低结果一致。

该公园杨树林区乔木更新层中构树的重要值最高，为1.074，乔木更新层优势种为构树、桑树和女贞。群落结构主要为杨树+乔木更新层+草本三层结构与乔木+草本双层结构，与天然林比较，该植物群落上层常绿树种种类单一，乔木更新层植物丰富度较小，灌木、藤本植物较稀缺。人工杨树林有利于生物多样性的提高，增加生物多样性对于提高栖息地生态价值具有重要作用^[16]。植物群落演替正在进行，可对其进行适当人为干预以形成生态群落；设计生态群落的关键在于丰富植物种类，完善植物群落结构，给其他植物创造竞争机会，适当清理高郁闭度的杨树林，以创造适合植物生长的环境；选用乡土植物群落逐步代替杨树林，优先考虑邻近区域次生林中的建群种，如马尾松（Pinus massoniana）、枫香（Liquidambar formosana）和麻栎（Quercus acutissima）等，优势种、伴生种考虑构树、榆树、朴树、槐树（Styphnolobium japonicum）和苦楝等乡土植物。通过对立地条件与自然群落的调查分析，确定乔、灌木群落关系，丰富灌木层与草本层植物种类，依照乔木建群种、优势种、伴生种、灌木和草本顺序逐步营造生态植物群落。

综上，研究区内共有植物107种，其中草本植物48种，木本植物59种；调查样地植物Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Pielou指数均值分别为1.056、0.464和0.668，杨树林区的多样性指标值呈正态分布，园林地的生物多样性指标值因植物配置方式不同存在差异；杨树林区乔木更新层中构树的重要值最高，乔木更新层优势种为构树、桑树和女贞；群落垂直结构分层明显。

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