0 引言

生物多样性是人类赖以生存和发展的基础，对维持生态系统服务功能及维护人类健康有积极作用^[1]。中国是世界上生物多样性最丰富的国家之一，且高度重视生物多样性保护。在《党的二十大报告辅导读本》^[2]专章论述中提到了“提升生态系统多样性、稳定性、持续性，加快实施重要生态系统保护和修复重大工程，实施生物多样性保护重大工程”。

生物多样性在服务于人类福祉的同时，也不断受到人类活动的影响^[3]，在人类活动相对频繁的城市生态绿心区域影响尤为明显^[4-6]。近年来，为了弄清城市森林对环境的影响，相关学者在不同城市森林开展了调查研究。何志强等^[7]对哈尔滨城市公园内主要植物群落与结构进行调查和分析；曾雨露等^[8]分析了汨罗市城市森林结构特征；王琬璐等^[9]以雄安新区不同营建模式下的城市森林为对象，研究城市森林群落更新特征。长株潭城市群生态绿心位于长沙、株洲和湘潭三市交汇地区，是湖南省植被变化对城市化响应最敏感的地区之一^[10]。本研究以长株潭绿心区域43个森林样方为调查对象，对其乔木层、灌木层和草本层的空间结构进行分析，比较不同群系中不同物种的优势度，为长株潭生态绿心生物多样性保护提供基础研究数据。

1 研究区域概况

长株潭城市群生态绿心地区北至长沙绕城线及浏阳河，西至长潭高速西线，东至浏阳镇头镇，南至湘潭县易俗河镇，共涉及9个乡镇、12个街道办事处。总面积约528.32 km²，海拔15~290 m，低山丘陵地貌，大陆性亚热带季风湿润气候。其中，长沙面积306.00 km²，占总面积的57.92%；株洲面积83.87 km²，占总面积的15.87%；湘潭面积138.45 km²，占总面积的26.21%。

2 数据来源

数据来源于2019年长株潭城市群绿心地区主要植被类型样方调查统计数据^[11]，结合长株潭城市绿心土地利用现状数据。选取长株潭城市绿心区域具有代表性的植被，设置森林样方43个(图 1)。依据《森林植被状况监测技术规范》(GB/T 30363—2013)和《生物多样性观测技术导则陆生维管植物》(HJ 710.1—2014)规范要求，记录研究区内陆生维管植物的树高、胸径、密度、频度、盖度等指标。结合研究区植被以次生林和人工林为主、受人类干扰破碎度较高的特点^[12]，设定调查样方大小为20 m×30 m，划分为6个10 m×10 m的乔木层样格，样方4个顶点和中心各设置5个5 m×5 m的灌木层样格和5个1 m×1 m的草本层样格；植被层盖度的记录阈值为20%，盖度20%以下只记录物种。按层高记录乔木层、灌木层和草本层相关数据：乔木层(层高≥3 m)记录胸径≥3 cm植株；灌木层(层高0.5~3 m)记录所有种；草本层(层高 < 0.5 m) 记录所有种。

3 评价方法

优势种是指对群落结构和群落环境的形成有明显控制作用的植物种。群落不同层次可以有各自的优势种。本研究采用植物种类的重要值(Ⅳ，%)^[13-16]度量群落中植物的优势度，计算公式如下：

$ 乔木层{\rm{IV}}=(相对多度+相对频度+相对胸高断面积)/3 \times 100 $

(1)

$ 灌木和草本层{\rm{IV}}=(相对多度+相对频度+相对盖度)/3 \times 100 $

(2)

式中：相对多度——某一物种的个体数与全部物种的个体数之比；相对频度——某一物种在全部样方中的频度与全部物种频度总和之比；相对胸高断面积——某一物种胸高断面积与全部物种胸高断面积总和之比；相对盖度——某一物种的分盖度与所有物种分盖度总和之比。

4 结果与分析 4.1 物种多样性统计

调查的43个森林样方中乔木共计80种，样方划分为常绿针叶林、针叶与阔叶混交林、落叶阔叶林、常绿与落叶阔叶混交林、常绿阔叶林和竹叶林6个植被型，包括17个群系(表 1)。由表 1可见，常绿阔叶林和常绿针叶林是调查样方中占比较大的2种植被型，分别占总样方数的40%和26%。43个森林样方中常绿针叶林有11个，包括马尾松林、杉木林和湿地松林；针叶与阔叶混交林2个，包括马尾松+樟树混交林和杉木+樟树混交林；落叶阔叶林7个，包括枫香树林、白栎林、南酸枣+白花泡桐林、栓皮栎林和台湾泡桐林；常绿与落叶阔叶混交林2个，为樟树+枫香树混交林；常绿阔叶林17个，包括苦槠林、青冈林、石栎林、米槠林和樟树林；竹林有4个，主要为毛竹林。除栓皮栎林无草本层外，其他群系均具备乔-灌-草结构。从不同群系乔木层、灌木层和草本层植物种类数量看，樟树林中的乔木和灌木层树种总数量最多，其次为马尾松林、青冈林、杉木林、枫香树林和苦槠林；但考察单个样方，各样方灌木层和草本层树种数量和植株密度差别较大，稀疏程度不一。

不同植被型和群系在研究区分布示意见图 2。由图 2可见，针叶与阔叶混交林和竹林主要分布在研究区南部，常绿与落叶阔叶混交林分布在研究区西北部，而常绿针叶林、落叶阔叶林和常绿阔叶林分散分布在研究区。

4.2 空间结构分析 4.2.1 乔木层在树高度上的分布

以群系为分析单元，不同群系乔木层植株在树高上的分布见图 3。由图 3可见，不同群系乔木层树高为3~20 m，中位值约为4~14 m。

不同群系在树高上显示出较明显的差别，马尾松林(1)、马尾松+樟树混交林(4)、杉木+樟树混交林(5)、白栎林(7)、米槠林群系(15)中最大和最小树高差在10 m以上，乔木层树高分布错落，尤以米槠林群系(15)表现较明显；毛竹林(17)表现出树高相似的特点，与植物本身的生长特性有关。

4.2.2 乔木层在胸径上的分布

不同群系乔木层植株胸径分布见图 4。由图 4可见，各群系乔木层植株的胸径为3~40 cm，胸径中位值为4~15 cm。分群系看，栓皮栎林群系(9)的乔木胸径差别最小，在3~9 cm之间；米槠林群系(15)乔木胸径差别最大，在3~40 cm之间；其他群系在胸径大小分布在栓皮栎林和米槠林之间。已有研究表明，植物胸径大小的差别与样方内植物种类生长特性、土壤条件和植被演替阶段有关^[17-19]，而绿心森林样方均为次生林或人工林，地带性土壤主要为红壤，植被恢复的时间差别不大，植物胸径大小主要受植物种类和人类干扰影响。

4.2.3 灌木层和草本层盖度

不同样方灌木和草本盖度见图 5(a)(b)。由图 5可见，不同样方中灌木和草本的盖度差别较明显，灌木总盖度＞20%的样方有14个，占总样方数的33%，其中最大盖度达80%；草本总盖度＞20%的样方有10个，占总样方数的23%，最大盖度达90%以上。灌木层和草本层盖度均＞20%的样方有5个。

4.3 物种优势度 4.3.1 乔木层

重要值排名前三的乔木，在马尾松林群系所在的5个样方中，为马尾松、檵木、杨桐；杉木林群系4个样方中为杉木、杨桐、石栎；在湿地松林群系2个样方中为湿地松、油茶、樟树；在马尾松+樟树混交林群系中为马尾松、樟树、石栎；杉木+樟树混交林群系中为樟树、杉木、油茶；在枫香树林群系2个样方中为枫香树、白栎、樟树；在白栎林群系2个样方中为白栎、楝叶吴萸、青冈；在南酸枣+白花泡桐林群系中为南酸枣、白花泡桐、樟树；在栓皮栎林群系中为栓皮栎、青冈、檵木；在台湾泡桐林群系中为台湾泡桐、樟树、冬青；在樟树+枫香树混交林群系2个样方中为樟树、枫香树、马尾松；在苦槠林群系3个样方中为苦槠、杨桐、枫香树；在青冈林群系2个样方中为青冈、石栎、冬青；在石栎林群系2个样方中为苦槠、石栎、杨桐；在米槠林群系中为米槠、苦槠、日本杜英；在樟树林群系9个样方中为樟树、冬青、杉木；在毛竹林群系4个样方中为毛竹、杉木、樟树。

4.3.2 灌木层

灌木层盖度＞20%的样方中，重要值排前三的灌木在马尾松林群系中为石栎、栀子、檵木；在湿地松林群系中为杨桐、檵木、山麻黄；在枫香树林群系中为檵木、野桐、栀子；在南酸枣+白花泡桐林群系中为栀子、小叶女贞、大青；在栓皮栎林群系中为青冈、檵木、白栎；在樟树+枫香树混交林群系中为石栎、栀子、山茶；在青冈林群系中为青冈、格药柃、栀子；在樟树林群系中为檵木、篌竹、赤楠。

4.3.3 草本层

草本层盖度＞20%的样方中，重要值靠前的草本在马尾松林群系中为阔鳞鳞毛蕨、淡竹叶、狗脊；在杉木林群系中为狗脊、芒萁；在湿地松林群系中为金星蕨、芒萁、芒；在枫香树林群系中为阔鳞鳞毛蕨、淡竹叶；在台湾泡桐林群系中为芒；在青冈林群系中为芒萁；在樟树林群系中为淡竹叶、芒萁、赤楠。

5 结语

以长株潭绿心地区森林样方调查数据为基础，在明晰不同群系维管植物空间分布状况的前提下，从物种数量、空间结构和物种优势度角度，对长株潭绿心地区维管植物的基本特征进行了分析，研究结果为摸清长株潭绿心地区森林现状和研究可能存在的问题提供了基础，同时也是开展长株潭绿心地区森林样方长期监测、评估和提升绿心地区生态系统服务功能的基础性工作。但本研究未对研究区植被类型和现状的形成原因进行深入分析，后续将结合土壤、水文、地形地貌特征以及人类干扰等因素探讨影响因素，对保护和促进长株潭绿心持续健康具有重要影响。