基于自生植物的城市公园草本层养护管理优化策略——以北京市西城区为例

 

摘要：【目的】中国城市绿地建设迎来低碳发展的关键时期，自生植物的应用为解决城市公园植物景观养护管理成本高昂及生物多样性下降等问题提供了有效途径。然而，关于自生植物与城市公园养护管理之间相互影响关系及相应管理策略的研究尚不足。

 

【方法】以北京市西城区 13 个城市公园为例，在梳理国内外养护管理政策及发展现状的基础上，通过文献收集和实地踏勘，分析不同类型公园养护管理差异对自生植物物种组成、多样性及群落组成的影响。

 

【结果】1）城市公园养护管理措施因公园类型而存在差异，主要体现在除草和修剪措施上；

 

2）实地踏勘共记录自生植物 17 科 32 属 36 种，近自然公园物种数最多；不同公园养护管理差异对于自生植物丰富度和多样性的影响无显著差异；但对均匀度的影响存在显著差异，大型传统公园的均匀度最高；此外，近自然公园以多年生植物群落为主，传统公园以一、二年生植物群落为主；

 

3）城市公园养护管理面临缺乏差异化的养护管理技术措施、亟须重视自生植物群落的应用两大问题；

 

4）提出适用于不同类型公园的养护管理工作优化策略。

 

【结论】研究结果可以为城市公园养护管理工作变革提供新的思路和方向，有效促进城市低碳可持续发展建设。

 

 养护管理作为园林绿化工作的主要环节，对改善城市生态环境，促进可持续发展等具有重要意义。长期以来，日常养护管理工作中的除草、修剪和清除落叶等措施耗费了大量人力物力成本，也在一定程度上影响了城市公园固碳增汇效能的提升[1]。在目前大力推进绿色低碳城市建设的背景下，对园林养护管理工作提出了更高要求。

 

自生植物作为未经人工栽培而在城市绿地中自发定居、生长并传播的植物群体[2-3]，在固碳增汇和提高城市生物多样性等方面具有重要的生态价值[4-9]。通过对这类植物群落进行适度干预、保护和利用，实现与栽培植物协同发展[10]，营建具有低维护、可持续且能发挥生态服务功能的近自然植物景观，成为降低城市绿地养护管理成本的重要途径之一。自生植物按生活型一般可分为乔木、灌木及草本，但在除草修剪、游客践踏等人为干扰下，自生植物大多以草本植物为主，难以演替到更高阶段。

 

目前，学界已经认识到养护管理工作是影响自生植物生长环境和生物多样性的关键因素[11-12]，开始选取自生植物多样性作为反映养护管理水平的指标进行研究。然而，多数研究仍聚焦于物种组成[13]、群落特征[14-15]、影响机制[16-17]及近自然景观营建[18] 等方面，少数探究城市公园中养护管理措施对自生植物与栽培植物的影响，包括调整灌溉和施肥措施[13]、降低修剪频率[19-20]、利用自生植物代替传统植物景观[21-22]等内容。这些研究大多分析单一技术措施对自生植物多样性的影响，当前缺乏养护管理整体情况与自生植物之间相互作用的研究。

 

 

近年来，北京市在中心城区新建了一批近自然公园，以近自然植物群落为主，并采用低维护的管理方式[23]。基于《城市绿地分类标准（CJJ/T85—2017）》[24]可知，这类公园属于社区公园或游园，但在建设理念上与传统公园有所不同：将栽培植物与自生植物有机结合，引导植物群落的自然演替，达到减少管养成本的目的[25]。

 

因此，本研究首先回顾了国内外城市公园的草本层养护管理政策情况及特点；其次以北京市西城区 13 个近自然公园与传统公园为研究区域，分析不同养护管理对自生植物物种组成、多样性与群落组成等的影响，归纳城市公园养护管理工作面临的问题；最后总结适用于不同城市公园的草本层养护管理优化策略，为城市公园生态效益提升与低碳可持续发展提供新的方向。

 

1  自生植物为城市公园养护管理优化带来新契机

 

 1.1  国外政策层面

 

 政策措施的合理使用对城市园林绿化建设的效果至关重要[26]。20 世纪末，欧洲各国意识到了栽培植物景观所带来的生物多样性降低、养护管理成本高昂等问题，开始提出很多与自生植物应用密切相关的政策措施。

 

 目前，国外城市养护管理政策措施以目标规划、技术标准为主。多数城市在目标规划中提及自生植物养护的基本性原则，如新加坡强调自然养护以保持植物原生状态[27-28]；伦敦将物种丰富的草地纳入城市绿化指数模型，使用低维护的草本植物[29-30] 等。基于上述原则，城市绿地的多数区域形成了以自生植物群落为主的草地，需要高强度养护管理的栽培植物群落只小范围地出现在重要节点以丰富观赏效果。

 

 此外，城市公园中的草本层植物景观通常是指地面上的草本植物所构成的植物景观。不同城市在草本层植物景观养护技术标准的侧重点不同，具体包括：1）根据公园活动区域确定不同养护管理质量标准，例如美国旧金山公园针对运动场地、儿童游乐场地及草坪等区域有着不同的养护要点及标准[31]；2）根据公园植物景观形式确定不同养护管理方式，如德国柏林按照实用草坪、景观草地等分类实施不同频次和强度的养护管理措施[32]。不同城市的公园结合自身建设情况提出了有关养护管理措施的标准（表 1）[32-40]。

 

 1.2  中国政策层面

 

 与国外不同的是，中国大部分城市已经出台了以养护管理的技术标准与通知公告为主的政策措施。基于住房城乡建设部发布的行业标准[41]，北京市从质量要求和养护频次两方面对城镇绿地进行养护管理等级划分，分成特级、一级、二级和三级[37]。其中，质量要求基于整体效果、生长势、排灌、有害生物防治等 7 个方面进行分级；养护频次要求从灌溉、施肥、有害生物防治、修剪、中耕除草及打孔梳草 6 个环节进行说明。广州等大多城市的技术标准内容与北京市大体一致 （表 1）。由于大部分技术标准出台时间较早，难以满足城市公园低碳发展的需要，因此部分省市又相继发布了通知公告，虽然多数已经强调了自生植物在景观营建与养护管理中的重要性，但并未对养护管理措施在公园建设中的应用进行详细的定量描述。

 

 2021 年，北京发布了《北京市园林绿化局关于进一步加强野草管理工作的通知》，针对公园绿地内的野草采取修剪与拔除相结合的措施，合理控制野草比例，防止野草入侵等问题[42]；2023 年，北京启动了《绿隔地区公园高质量发 展 三 年 行 动 计 划（ 2023 年 —2025 年 ）》，实施地被“变革”，大力推广使用低维护、低成本的乡土适生地被，充分利用野生地被覆盖裸露林地[43]。

 

 2  研究方法 

 

 2.1  研究地选择

 

 近年来，北京市按照城市总体规划开展百万亩造林绿化建设工程，西城区率先开始建设了一批近自然公园以增加公园绿地游憩空间[44-45]。依据公园建设理念、建植方式及养护管理方式，本研究选择北京市西城区 13 个城市公园作为研究样地（图 1）。



将城市公园分为两类：以人工栽培植物景观为主的精细化管理的传统公园；以复层、异龄、混交的近自然森林群落为主的低维护管理的近自然公园[25]。由于绿地面积是影响自生植物多样性的重要因素[46]，为保证数据分析的客观准确性，将传统公园分为大型传统公园和小型传统公园（表 2）[24, 47-48]。

 

 2.2  样点及样方的设置

 

 本研究采用网格系统取样法，并根据实际情况在每个公园中进行微调。在每个公园内以每个样点为中心设置一个 5 m×5 m 的大样方，采取平均布样法在大样方的中心和四角设置 5 个 1 m×1 m 的小样方进行调查，记录出现自生植物的物种名称、平均株高、平均冠径/丛径、多度、盖度等数据[49-50]，作为每个大样方的综合数据。总计调查样点数289 个，样方数 1 445 个，于 2021 年 3—5 月完成调研。

 

 参照北京市现行标准及通知，结合实地调研与访谈，记录每个城市公园的养护管理等级。与此同时，记录样方内灌溉、修剪、除草、施肥、有害生物防治等养护管理实施情况。在此基础上分析得到各类型公园养护管理等级与技术措施的差异情况。

 

 2.3  数据处理方法

 

 多数学者将定性与定量方法结合以研究自生植物多样性[51-54]，定性方法主要是对植物群落进行描述和分类，通过描述物种分布、种群数量等综合分析植物多样性；定量方法则是基于具体数据，通过计算各项物种多样性指数等评估植物多样性的水平[55]。本研究采用 Menhinick 指数（ R ）、Shannon-Wiener指数（ H ）、Simpson 多样性指数（ D ）和Pielou 均匀性指数（ E ）来衡量自生植物的物种多样性。

 

 1）Menhinick 指数表示物种数目与样方个体总数之间的关系[56]，计算式为式中，S 表述每个样方的物种总数，N 表示全部物种的个体总数。2）Shannon-Wiener 指数表示群落组成的丰富度及均匀度综合评价，与丰富度关系更为密切[56]H = ?S∑i=1(Piln Pi) ， 

 

 （2）式中，Pi 表示某物种 i 的重要值，S 为每个样方的物种总数。3）Simpson 多样性指数表示群落组成的丰富度及均匀度综合评价，与均匀度关系更为密切[56]D = 1?S∑i=1(NiN)2，

 

  （3）式中，Ni 表示物种 i 的个体数量，N 表示全部物种的个体总数。4）Pielou 均匀性指数表示群落中各物种个体数目分配的均匀程度[56]E =Hln S，

  

   （4）式中，S 为每个样方的物种总数。

 

运用 Excel 2016 和 R 4.2.2 进行样方数据整理和计算，并绘制统计图。采用单因素方差（one-way ANOVA）分析和 Duncan 检验 （α=0.05），比较不同类型公园养护管理差异下的自生植物多样性指数差异。物种来源信息参考《中国植物志》、PPBC 中国植物图像库及中国外来入侵物种数据库。

 

3  结果与分析 

 

3.1  西城区城市公园养护管理差异情况

 

调研发现，传统公园基本按照北京市地方标准开展养护管理工作，其中大型传统公园为特级或一级养护，小型传统公园为二级养护；近自然公园因建植理念不同于传统公园，所以无法采用现行标准评定养护管理等级。不同类型的公园对应不同的养护管理工作情况，养护管理措施差异与公园类型密切相关。

 

 

近自然公园与传统公园的显著差异主要表现在除草与修剪层面（表 3）。在除草层面，近自然公园为保持植物的自然状态而不除草，但园林工作者会不定期清除非人为撒播的自生植物，并未区分是否为恶性杂草；多数传统公园仍将自生植物视为杂草进行清除，大型传统公园受到人力物力因素的限制，在5—6 月时开始大规模集中除草，每年 5~10 次；小型传统公园由于面积较小，一般随见随除。

在修剪层面，近自然公园一般不进行修剪，只有在植物生长过旺时才进行适度修剪，未将自生植物与恶性杂草进行区分；大型传统公园的修剪频率为每年 5~10 次，修剪高度3~6 cm； 小 型 传 统 城 市 公 园 因 使 用 麦 冬 （Ophiopogon japonicus）等地被覆盖草本层，一般无需修剪。在其他如灌溉、施肥及有害生物控制层面，近自然公园与传统公园并无显著差异，但这与近自然公园的低维护理念相矛盾，其原因一方面是近自然公园以建筑废土为基础，建成年限较短，生态基底较差，需要高强度养护管理措施来稳定生物多样性；另一方面是受限于现行标准滞后性、传统观念局限性等影响，难以调整原有技术措施。

 

 3.2  养护管理差异影响下的西城区城市公园自生植物多样性

 

 3.2.1  物种组成

 

 本次调查共发现 17 科 32 属 36 种自生植物。在科属构成上，近自然公园为 11 科 24 属27 种 ， 其 中 菊 科 （ Asteraceae） 和 禾 本 科 （Gramineae）的物种数最为丰富；小型传统公园为 13 科 15 属 17 种，大型传统公园为13 科 17 属 20 种，数量上均为菊科和黎科 （Chenopodiaceae）占据前列。从物种来源方面看，乡土植物共 34 种，占比 94.4%；国内外来物种为 2 种，占比 5.6%，且均出现在近自然公园。从生活型来看，大型传统公园以一年生草本为主，占比 50.0%；小型传统公园以一年生草本为主，占比为 43.9%；近自然公园以多年生草本为主，占比 58.3%。

 

 3.2.2  多样性指数

 

 自生植物的 Menhinick 指数、Simpson 指数和 Shannon-Wiener 指数的最高均值出现在近自然公园，分别是 0.61、0.75、1.42（图 2），但 传 统 公 园 和 近 自 然 公 园 间 无 显 著 差 异 （p>0.05）。自生植物在土壤种子库中广泛存在，难以通过除草措施进行一次性清除[57]。调研发现，多数传统公园在春季没有开展除草与修剪措施，其他如浇水、施肥等技术措施差异不明显，这为自生植物生长发育提供了适宜条件，所以自生植物多样性数值变化不明显。

 

 然而，在 3 类公园的 Pielou 均匀性指数都存在显著差异（p<0.05），均值由高到低依次为大型传统公园、小型传统公园和近自然公园。由于大型传统公园的其他养护管理措施的强度高于近自然公园，所以自生植物生长条件良好；而近自然公园因自生植物生长特性不同，有些植物扩散速度快且适应能力强，在一定程度上抑制其他自生植物的生长，导致近自然公园各物种个体数量分布不均。

 

 

 3.2.3  群落组成

 

 对不同类型公园中自生植物群落盖度＞10% 的样方群落数量统计可知，近自然公园为 59 个，小型传统公园为 54 个，大型传统公园为 58 个（表 4）。近自然公园和传统公园的自生植物群落显著差异表现在种类组成方面。近自然公园的优势群落以多年生的绢毛委陵菜（Potentilla sericea）、活血丹 (Glechomalongituba) 为主，占据群落总数 50% 以上。大型 与 小 型 传 统 公 园 中 的 优 势 群 落 以 荠 菜 （ Capsella bursa-pastoris）、 附 地 菜 （ Trigonotispeduncularis）为主。究其原因，多数近自然公园在设计之初就人为播种了绢毛委陵菜等自生植物，如广阳谷城市森林公园[58]（图 3），并在后期通过灌溉、施肥等措施保证它们的生长繁衍。然而，传统公园的自生植物多数是自发生长的，在常年除草及修剪的影响下，缺乏生长空间，难以演替到多年生阶段。这与前人研究得出的自生植物生长发育受养护管理的影响明显，一年生植物比多年生植物更容易自发繁殖的结论相一致[59]。

 

  3.3  西城区城市公园养护管理面临的问题

  

   3.3.1  缺乏差异化的养护管理技术措施

   

   与传统公园相比，近自然公园的自生植物多样性指数差异不显著，这与各类公园养护管理差异不显著的实际情况相对应。近自然公园受制于现行标准，并未形成有别于传统公园的养护管理工作体系，暂未构建起生态系统自我维持机制。传统公园则是由于难以兼顾栽培植物与自生植物群落在养护管理工作体系中的差异，制约了自生植物生态效益优势的发挥。总之，西城区城市公园的养护管理工作在落实政策措施层面存在明显不足，难以满足城市公园低碳发展的需要。

   

    3.3.2  亟须重视对自生植物群落的应用

    

    受建植方式与养护管理差异等多重影响，自生植物群落在近自然公园与传统公园的种类组成存在明显差异，但群落数量并无明显差异，由此可见自生植物在各类型公园中均有着良好的园林应用潜力。如今，通过引入自生植物丰富栽培群落、利用不同养护管理措施对群落的影响等方式营建植物景观已成为研究热点[60-62]。所以，不同类型城市公园应基于自身建植理念明确植物景观的应用形式，采用不同的养护管理方式及措施以适应不同区域的植物群落营建要求。

 

 4  北京城市公园的草本层植物养护管理优化策略

 

 4.1  明确养护管理工作体系

 

 为贯彻落实低碳园林政策措施，需要调整城市公园养护管理工作体系。首先，针对城市公园的类型、功能区域与发展目标等确定自生植物的应用定位，形成不同公园的差别化管理机制。其次，结合自生植物在不同类型城市公园的生存情况，调整自生植物的种类以逐步形成与栽培植物群落的共生关系。再次，定期记录养护管理措施对自生植物群落营建的影响情况，评估群落生态效益，从而制定更为科学的养护管理技术方案。最后，定期观测自生植物与栽培植物群落的演替动态，防止出现某一方竞争力弱或物种入侵等问题，逐步构建全生命周期的养护管理工作体系。

 

 4.2  调整植物群落种类组成

 

 植物传播、定居与群落构建受各种综合复杂过程影响，一方面是环境筛选，另一方面是物种自身和各种随机过程的影响[63]。在此基础上，结合群落结构和景观特征等因素，营建适用于不同类型城市公园的自生植物群落。对传统公园而言，通过将自生植物引入栽培植物群落，进而形成稳定的群落结构是一种较为适宜的做法[64]。因此，可以选取传统公园中的部分样地，保留生长速度适中且观赏特性良好的自生植物，定期观察群落演替情况，逐步实现与栽培植物达成共生的景观面貌。

 

 小型传统城市公园因地块面积小，自生植物与栽培植物竞争排斥可能表现得更为明显[65]，需要重点关注自生植物的存活情况、物种数量以及是否严重影响了栽培植物的生长。在近自然公园中，坚持最初的建设理念和建植方式，持续应用自生植物进行人工混播，形成近自然植物群落[66]。针对出现的自生植物优势过大现象，选择已经驯化的其他种类逐步替代，保证稀少物种的生存空间，并开展定期观测（表 5）。

 

  4.3  改进养护管理技术措施

  

  不同公园在面积规模、主要功能、所处环境及游客特点等方面均存在差异，所以需要进行分类养护，并对同一公园进行分区养护。在传统公园中，根据不同区域的景观形式及主要功能对自生植物进行差异化养护。对于景观草坪，保持原有养护管理措施与频率，如自生植物未影响景观效果则可保留；针对需要改造的草坪和草本地被区域，通过逐步减少除草及修剪频率，营建低维护的近自然景观。

  

  近自然公园在建成初期可以进行高强度、周期性的养护管理工作以改善生态基底条件。参考相关标准对近自然公园进行种植土壤质量测定，针对性地进行土壤结构改良并进行提升效果评价[67-68]。在保证生态环境得到稳步改善后，逐步降低养护管理频率，特别是灌溉频率（表 6）。

 

 5  结语

 

 本研究在总结国内外城市公园养护管理政策措施的基础上，明确了近自然公园与传统公园的养护管理工作在除草与修剪措施方面存在的明显差异，探究了不同城市公园养护管理措施差异对自生植物多样性的影响。北京市西城区作为城市高密度城区的代表，最早开始利用自生植物营建低维护的近自然公园，也成为其他城市公园推进养护管理工作变革的参考。

 

 然而，调查结果表明目前的养护管理措施虽然因公园类型而有所差异，但是这些措施差异并不明显，导致自生植物多样性指数大多不存在显著差异。因此，在未来的城市公园养护管理工作中，需要重点关注自生植物，采用科学合理的技术措施，以期真正发挥自生植物在生态价值与景观功能上的正向效应。