城市森林作为城市生态系统的重要组成部分,是城市必不可少的重要生态基础设施,具有维持大气碳氧平衡、调节城市小气候、保障城市生态安全等作用,同时也是衡量城市可持续发展水平和文明程度的重要标志。随着成渝城市群的一体化发展,重庆城市化发展速度加快,城市森林对该区域城市的生态文明建设和可持续发展的作用更为凸显。科学合理的城市森林生态网络是城市森林生态功能发挥的重要保障。因此,有必要在有限的城市空间范围内,在尽可能保护现有森林植被的同时,对城市森林生态网络进行分析和优化,从而促进生态保护与经济发展之间的平衡,实现人与自然的可持续发展。本研究以重庆都市圈为研究对象,选取2009年、2012年、2015年和2018年4个时间节点,利用16个景观指数(类型层次8个,景观层次8个)从区域尺度(重庆主城九区及璧山、永川和江津区长江以北区域8570 km~2范围)和城市尺度(重庆主城九区2737 km~2范围)对城市森林景观格局进行分析,并运用最小累计阻力模型测算潜在生态网络,采用生态廊道综合指数对生态网络进行评价与优化。在城市尺度下的源斑块和重要生态节点中,于2009年和2018年对人为干扰强度较大的半自然林和人工林进行样方(样带)调查,分析10年间的木本植物群落的变化趋势;并以高速公路生态廊道植物群落建植为例,分析初始建植物种对群落结构及小环境的影响。主要获得以下研究结果:(1)在区域尺度,自2009年到2018年,城市森林面积增加了27640.08 ha;城市森林中小型斑块、中型斑块、大型斑块的面积比例逐年下降,而巨型斑块比例逐年上升。景观层次上,斑块数目、斑块密度、多样性指数、均匀度指数、分离度指数逐年下降;而蔓延度指数、连接度指数、聚集度指数逐年增加,但变化幅度相对较小;城市森林景观类型较少,斑块密度较低,景观斑块聚集性和均匀度较高,但连接度偏低;城市森林斑块的地形位梯度分布差异明显,主要分布在中低、中高地形位。2018年城市森林综合评价3分以上的源斑块40块,提取潜在生态廊道780条,节点320个,归并删除冗余重复廊道,得到540条优化生态廊道和224个生态节点(其中生态断裂点153个,踏脚石71个)。优化后生态网络呈网状结构,可有效改善区域尺度下城市森林景观格局。(2)在城市尺度,自2009年到2018年,研究区城市森林面积减少了1206.69 ha。其中生态片林和河岸防护林逐年减少,游憩林、景观美化林和道路防护林有所增加。此间自然林和半自然林面积减少,人工林面积逐年增加。城市森林小型斑块、中型斑块和大型斑块面积逐年减少,微型斑块和巨型斑块面积逐年增加。在景观层次上,斑块数目、斑块密度、多样性指数、均匀度指数和分散指数有增加的趋势,蔓延度、连接度和聚集度指数均有一定程度的降低。城市森林斑块的地形位梯度分布差异明显,主要分布在中低地形位。2018年城市森林综合评价3分以上的源斑块31个,提取潜在生态廊道465条,节点199个,经归并和重力模型提取,得到278条优化生态廊道,124个生态节点(其中生态断裂点83个,踏脚石41个)。研究区城市森林景观破碎化程度得到改善,城市森林景观格局得以优化。(3)2009年和2018年,分别对不同干扰强度的半自然林和人工林进行样方(样带)调查,各设置样地5个样方100个。2009年半自然林植被类型共有2个植被型组、5个植被型、26个群系,物种41科、55属、72种;2018年共记录2个植被型组、5个植被型、25个群系,物种42科、56属、75种,增加了1科1属3种。人工林2009年共记录1个植被型组、3个植被型、24个群系,物种26科38属47种,减少了1科1属1种,乔木变化了5种,灌木变化了7种。10年间半自然林前5种乔木层树种重要值排序几乎没有变化,仅平顶山样地中的刺桐跌落前5种地位,香樟上升为前5种之一;灌木层树种没有发生变化,但部分样地内物种重要值排序发生了变化。半自然林总体上物种多样性有所增加;人工林总体上木本植物和灌木层的物种多样性有所降低,乔木层略有增加。半自然林木本植物乔灌比和常绿落叶比在种类上保持不变,在数量上灌木数量有所增加;乔木层和灌木层木本植物常绿落叶比在此期间都没有发生明显变化。人工林木本植物乔灌比种类没有变化,灌木数量减少。半自然林乔木层胸径等级在2009年和2018年均呈明显的“增长型”,且中间没有断层现象,表明群落总体上更新良好;10年间平均胸径都有所减小,从12.3 cm降到11.6 cm。人工林在10年间乔木层平均胸径从13.85 cm增加到14.91 cm;DBH>l cm的个体各个径级均呈明显的“衰退型”,在8个径级中都有个体分布,表明群落总体上相对稳定,群落呈现出“衰老型”特征。半自然林和人工林平均生物量都有所增加,说明样地内半自然林呈正向演替,而人工林受人为喜好较大,在人为干预下保持着相对稳定。(4)通过2009年在高速公路廊道人工建植群落并持续观测和调查,建植初期,初始建植植物的物种数量可直接影响道路生态廊道植被的覆盖率实现时间以及群落生物量的积累。初始建植植物的物种数量越多,高植被覆盖率形成时间越短,群落积累的生物量则越多,二者呈显著正相关关系。初始建植植物的物种数量可间接对道路生态廊道植物群落的固碳释氧能力形成积极影响,有利于道路廊道生态系统在固碳释氧生态功能的发挥。初始建植植物的物种丰富度与群落的结构特征中物种多样性水平密切相关。相同生长季节内,初始建植植物的物种数量越多,所在生境接纳新物种的潜力愈强,群落中物种数目越多,群落盖度也越大,所在群落的植物多样性水平也越高。道路生态廊道植被所在群落中物种多样性水平与植被的固持水土能力(护坡性能)密切相关:群落中植物多样性水平越高,所在生态系统越稳定、抗干扰能力就越强。初始建植植物的物种数量越多,所在群落中植物多样性水平越高,抗冲蚀能力、蓄水保土能力也越强,区域内的产流系数和土壤侵蚀模数则越小,且随着建植时间的延长而趋势越明显。初始建植植物物种数量能够影响建植区土壤理化性质的发展方向,初始建植植物物种数量越多建植区土壤理化指标越向积极方向发展,如土壤pH值、速效N、P、K及全N、全P和全K等指标均随物种数量的增加而相应提升,且二者间有显著正相关关系。因此,在建植条件一致的条件下,提高初始建植植物群落物种丰富度可有效提高植物群落的结构稳定性,促进道路生态廊道植物群落的生态功能发挥。综上,重庆都市圈城市森林面积在不同研究尺度下呈现不同的变化趋势,表现为在区域尺度上逐年增加,在城市尺度上逐年递减;研究形成的2个尺度的生态网络可为重庆都市圈城市森林景观格局优化提供一定的指导。城市森林中半自然林表现出明显的地带性演替特征,而人工林表现出受人为喜好的影响,无明显变化规律;初始建植物种数量直接影响着生态廊道植物群落的质量和发展趋势。