近自然社区公园植物群落特征对鸟类和昆虫多样性的影响 ——以北京市中心城区为例

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作为城市生态系统的重要组成部分,城市绿地为城市动植物提供了重要的栖息地,对城市生物多样性保护具有重要意义。然而,传统的公园绿地往往以结构简单的群落为主,提高生物多样性的能力有限。近自然绿地基于向自然学习,遵循自然森林群落演替规律,以当地植被特征为参照,形成结构合理的人工群落,在维持城市绿地群落稳定、丰富生物多样性方面发挥重要作用。但如何平衡人的需求和生物多样性保护已成为城市绿地发展的焦点和难点。目前缺乏成功的示范案例,也缺乏系统性的研究。北京市2035规划明确提出了“留白增绿,让森林进入城市”的策略,建设以乡土植物为主,具有复层、异龄、混交群落结构的小型绿地,并已在中心城区成功建成,为进一步探讨近自然绿地与生物多样性关系提供了研究对象。一般认为在一定范围内随着绿地面积的增大,生物多样性逐渐提高,而对位于城市高密度中心城区的面积不到5公顷的小型绿地,凭其近自然群落特征,能否有效提高包括植物、昆虫、鸟类在内的生物多样性?本研究围绕这一核心问题,以北京市西城区自2017年以来建设的近自然社区公园绿地(简称近自然绿地)广阳谷城市森林、新街口城市森林为主要研究对象,并以同样位于西城区的面积相近的四个传统社区公园绿地(简称传统绿地)作对照,比较分析包括植物、昆虫、鸟类在内的生物多样性特征,探究近自然绿地的植物群落特征对鸟类、昆虫多样性的影响,对比研究近自然绿地不同生境类型的鸟类、昆虫集团差异及食物网稳定性。并以此为基础,提出近自然绿地的改进策略以及平衡人的活动需求和生物多样性保护的近自然群落应用方式。主要研究结果如下:(1)6个样本绿地共记录到维管束植物47科108属130种,其中近自然绿地31科79属92种。近自然绿地的乔灌草种类比为1:1.6:2.3,对照绿地的乔灌草种类比为1:0.6:0.5。近自然绿地的灌木层和草本层的丰富度、多样性指数均显著高于对照绿地,均匀度无显著差异。与对照绿地相比,近自然绿地的优势科与北京山区的优势科植物构成有更高的相似性。近自然绿地的食源植物和蜜粉源植物丰富度均显著高于对照绿地,而乡土植物比例、食源植物和蜜粉源植物多度与对照绿地无显著差异。近自然绿地的植物平均株高、胸径和冠幅均小于对照绿地,而垂直结构复杂性显著高于对照绿地。(2)6个样本绿地共记录到昆虫纲动物12目81科173种2131头,其中近自然绿地11目76科135种1267头。近自然绿地的昆虫物种丰富度、多样性指数均显著高于对照绿地。对昆虫群落进行功能团划分,可划分为3个亚群落和7个功能团。与对照绿地相比,近自然绿地对天敌昆虫和访花昆虫具有更高的吸引力。在植物群落特征因子中,草本层的丰富度与昆虫多度,蜜粉源植物丰富度、乡土植物比例与昆虫群落的多样性指数均呈显著的正相关。与植物丰富度相比,乡土植物和蜜粉源植物对昆虫多样性的影响更大。综合以上结果,与对照绿地相比,近自然绿地在昆虫多样性方面具有非常显著的优势,主要体现在天敌昆虫和访花昆虫。蒲公英、松果菊、波斯菊、荆芥等对天敌昆虫有较为显著的招引作用。近自然绿地植物群落较高的植物丰富度、丰富的蜜粉源植物和乡土植物为昆虫多样性的提高提供了有利条件。(3)6个样本绿地共记录到鸟类6目21科49种,其中近自然绿地记录到鸟类37种。近自然绿地的鸟类丰富度、多样性指数均显著高于对照绿地,均匀度指数则无显著差异。依据鸟类的食性和对植物生境的利用方式,可将鸟类划分为8个集团。近自然绿地的肉食-飞取集团、虫食-拾取集团丰富度和相对多度均高于对照绿地。在植物群落特征因子中,灌木层丰富度对鸟类多度、草本层丰富度对鸟类多样性有显著影响,垂直结构多样性对鸟类多度有显著影响。昆虫多样性与鸟类丰富度有一定的相关性,植物丰富度可以通过影响昆虫多样性而对鸟类多样性产生积极影响。综合以上结果,与对照绿地相比,近自然绿地在鸟类多样性方面具有较为显著的优势,主要体现在虫食性和肉食性鸟类。近自然绿地植物群落丰富的灌木层植物、草本层植物以及复杂的垂直结构有助于提高鸟类多样性。(4)将广阳谷城市森林和新街口城市森林划分为4个生境类型,包括乔木层发达的生境(T型)、地被层发达的生境(H型)、灌草层发达的生境(SH型)、乔灌草发达的生境(TSH型)。昆虫亚群落比较结果表明,SH型、TSH型具有更高的天敌昆虫丰富度和多样性,H型次之,T型捕食类天敌丰富度和多样性最低。SH型中虫食/肉食-飞取集团的鸟类相对多度最高。将不同生境类型的食物网参数进行比较,植食性昆虫-天敌昆虫和昆虫-鸟类食物网显示出了相似的比较结果,即SH型和TSH型具有最为复杂、稳定的食物网结构,天敌对植食性昆虫的控制作用最强,T型食物网结构最为简单,天敌对植食性昆虫的控制作用最弱。结果表明,复层混交群落具有更为复杂的食物网结构,有利于提高包括植物、昆虫和鸟类的生物多样性,建议在进行城市公园绿地建设时,在特定区域增加林下灌木和草本层的多样性,构建植被垂直结构复杂的群落。本研究不仅证实了在高密度中心城区小型绿地构建复层混交群落对生物多样性的贡献,而且基于“分区策略”提出将近自然群落镶嵌于城市公园的生境设计方法。研究结果将为今后公园设计和改造提供新的思路和方式,以提高城市里包括植物、昆虫、鸟类在内的生物多样性和群落稳定性。
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