城市街道绿化树木作为城市森林重要的组成部分对整个城市生态环境的改善起着重要的作用。如：吸尘、减少噪音、净化空气、缓解城市的热岛效应等(Akbari et al., 1992；McPherson，1998；Simpson，1998)。另一方面，从城市森林生态学上讲，城市街道绿化树木也是重要的生物栖息地，是生物流动和能量交换的场所(Sukopp et al., 1995)。要进一步研究城市街道绿化树木是如何发挥这些功能的，首先应该掌握其结构组成。目前我国这方面的研究还刚刚起步，仅上海对其主干道的园林植物群落结构进行了一些量化的研究(杨学军等，2000；傅徽楠等，2000；张庆费等，2002)。其他许多城市只有仅限于树种名称及种类数量的城市街道绿化树种资源调查，研究的重点也往往停留于定性的层面上。然而在国外，早在上世纪70~80年代就对城市街道绿化树种结构开展了大量的研究，积累了很多成功的经验和方法；90年代以来，随着城市森林生态学的发展，其研究方法更是日趋完善。因此，很有必要借鉴一下国外的研究成果以促进我国研究工作的开展。

1 调查方法

无论是城市街道绿化树种的结构研究还是功能分析，其数据都要依赖于实地的每木调查(inventory)。尤其在建立城市森林数据库以方便进行微机管理时，实地调查就显得更为重要。实地调查的内容一般包括树种名称、胸径大小、高度级别、生长状况、冠幅、生境特征参数(土壤pH值、空气温湿度)等。传统的城市街道绿化树种结构研究大多采用完全的每木调查(complete inventories)(Green，1984；McPherson et al., 1989)。这种方法虽然所获得的数据准确，却费时费力，且需要不断更新数据才能保持数据的准确性；相对而言，抽样调查费时少，而且经济，若调查方法得当，其准确性也较高。目前，国外通常采用的是分层随机抽样调查法。

1.1 分层随机抽样调查

分层随机抽样是指将所调查的总体按照变异情况分为同质的若干部分也叫层，然后按照每层所分配的样本容量随机地在层内抽选样本单元(盖钧镒，2000)，如图 1所示。

分层随机抽样调查是城市森林结构研究的一个很重要的调查方法，常用于研究城市总的森林结构组成(Miller，1984；Sudha，2000；Karlik，2001)，此外，它也可用于分析研究特殊的城市森林群体，如：城市街道绿化树种结构的研究(Jaenson，1992；Maco et al., 2003)。相对于简单随机抽样它有着以下3个显著的优点：所调查的总体相对较少，劳动量不大；可尽量避免遗漏少数种，减少调查误差(Sun et al., 1991；Stohlgren et al., 1997)；具有时效性，所用时间比简单随机抽样少。

1.1.1 分层

分层是直接影响分层随机抽样调查进度和误差的一个关键要素。在城市街道绿化树种结构研究中，主要是以整个城市植被的分层为基础，对城市街道绿化树木进行分层。即先把它与周围城市绿地斑块作为一个整体来看待，在整个城市范围内先把城市植被划分成几个小区域(层)：在区域内部植被构成较相似，区域之间则差异较大。然后再根据详细的地图确定好各层的具体范围，标出各层内所包含的具体街道及数目，并按照一定的街道长度如100 m或200 m在每层内划分出样本单元。

城市植被的分层办法主要有两种：首先，由于城市植被不同于自然植被，总是遭受着不同程度的人为干扰，城市植被的空间分布往往呈现斑块状的特征(Guntenspergen，1997；Zipperer et al., 1997)。人们往往采用现有整个城市植被分布的遥感图片或者航片(Brown et al., 1986；Hobbs，1988；Honnay，2003)，把位于上述图片上的大型绿色斑块作为层。运用此方法为城市街道绿化树木划分层，其优点是层内街道绿化树种构成非常一致，但往往层数过多，过于零碎，割断了城市街道绿化树木的连续性，从而给整个调查带来较大的误差。其次，不同的城市土地利用方式城市植被的构成往往不同，因此，可根据城市土地利用方式的不同划分层。如：商业区(commercial)、居住区(residential)、游憩区(recreational)等几个部分如图 1所示(Jaenson，1992；Sudha et al., 2000)。有时随着城市性质的差异，在具体的城市区域划分时还要作必要的调整，如在大型工业城市，则需增加工业区；而在拥有大面积历史古迹保护区的城市则需添加保护区。运用该方法为城市街道绿化树木划分层的优点是能很好地兼顾在同一条街道城市街道绿化树种构成一致性的特征。同时，也能很好地反映出更大范围内的生境特征。但是，该方法得出的数据是建立在较宏观的尺度上，不适宜对同一层内不同地段的街道绿化树木的生长状况作详细比较。

1.1.2 样本量

样本量是影响抽样调查误差的非常关键的因素。在进行分层抽样时，不论是总体样本大小还是层内的样本大小都将直接影响到最后调查结果的误差(梁小筠等，1993)。在城市街道绿化树种结构研究中，分层随机抽样调查的总样本量和各层样本量的确定也相当重要，主要可分以下两种情况：首先，在一些从未开展过城市街道绿化树种结构调查，而又急需进行快速调查的城市，宜采用Jaenson(1992)在快速调查城市街道绿化树种结构研究中所提出的2 000~2 300棵街道绿化树木的总样本量，其各层样本量以等比例形式从总体中分配。这种确定样本量的办法误差较大，由于不同土地利用形式下城市街道绿化树种结构组成可能有很大不同，按等比例形式给各层分配样本量将会忽略掉少数种，从而影响多样性指数的准确性。不过该方法方便快捷，非常适于在短时间内对整个城市街道绿化树种情况进行粗略估计。其次，在一些已开展过一些调查，城市街道绿化树种量、每个树种的具体数目都已知的城市，则可以通过计算城市街道绿化树种Simpson多样性指数较精确地估计样本量。由于许多城市街道绿化树种量普遍不超过50，且往往是少数几个种占绝对优势(Bassuk et al., 1990；McPherson et al., 1997)。Sun(1991)在研究城市街道绿化树种多样性指数大小与样本量之间的关系中，假设城市街道绿化树种量为50，总数为10 000棵。研究结果发现：在高、中、低3种城市街道绿化树种多样性指数情况下分别对应着一个不同的最适宜的样本量(表 1)。即当城市街道绿化树种多样性指数固定在一定范围内时，把调查样本增加到一定值，样本的物种多样性值不会有明显的增加，但减少样本大小就会有明显的减弱现象。该方法对于我国当前许多城市的街道绿化树种结构研究是非常适用的，当街道绿化树木总量在10 000以内时，可直接计算总的Simpson树种多样性指数，对照表 1，求出样本量占总量的比例。当总体量超出10 000时(一般大中城市的街道绿化树木总量都在50 000以内)(McPherson et al., 1989), 根据不同方式分层后的各层总体大小一般也在10 000以内，因此，层内样本量也可按该方法进行估算(Sun，1991)。例如：按土地利用方式不同分层，则只需分别计算商业区、居住区、游憩区等各区街道绿化树种Simpson多样性指数，然后分别对照表 1确定样本在各区所占比例。

2 群落特征参数的计算

量化描述城市街道绿化树种结构特征是进行深入研究的前提，也是规划和管理可依赖的重要依据。常见的用于表示街道绿化树种结构的特征参数有：物种多样性指数、生长状况、胸径大小多样性指数(表示年龄结构)、物种重要值、覆盖率等。覆盖率的计算相对复杂，在此不再一一赘述。

2.1 多样性指数

物种多样性指数能反映群落结构和功能复杂性以及组织化水平，能比较系统和清晰地表现各群落的一些生态学特征，是衡量群落稳定性和健康性的一个重要指标(赵志模等，1990)。一个物种多样性指数很低的街道绿化树木群体抵抗外界环境压力(病虫害、火灾等)的能力是很低的(Sun et al., 1991；Galvin，1999)。20世纪60年代，美国榆树因虫害而大量死亡就是一个很好的例子。我国城市街道绿化树种结构也存在着类似的问题，因此，研究城市街道绿化树种结构就必须计算物种多样性指数。在生态学中常常用到的主要有Shannon-wiener和Simpson两个多样性指数。Shannon-wiener指数是信息多样性指数，能比较准确地反映斑块状的城市植被分布状况，并被广泛应用于城市生态学和生物地理学(Barbour et al., 1987；kent et al.，1999；Dana et al., 2002)。Simpson指数是概率多样性指数。二者着重点不同，Simpson指数对于普遍种较敏感，而Shannon-wiener指数对于稀有种较敏感(Rowntree，1984)。其具体的计算公式为：Shannon-wiener指数 H'= P_i=N_i/N; Simpson指数 式中，N_i表示为属于I物种的个体数，N为所有物种个体数的总和。Rowntree(1984)统计了该两个指数测定的4个城市街道绿化树种物种多样性指数，并进行了比较(表 2)。由表 2可见，这些城市街道绿化树种多样性指数都较低，6~8种街道绿化树木就占了城市街道绿化树木总量约75%以上。当用Simpson指数计算时，城市之间多样性指数的差异不显著，而用Shannon-wiener指数表示时差异却显著得多。因此Shannon-wiener指数更适于用作城市之间物种多样性指数比较。同时，城市街道绿化树种作为城市生态学和生物地理学的重点研究对象在与其他要素结合分析时，也有必要采用这个统一的衡量指标。

Shannon-wiener指数不仅可以计算物种多样性指数也可用于计算胸径大小多样性指数(size class Diversity)，这个指数常用于表示街道绿化树种中单个树种的种群年龄结构，用于判断该树种群所处的生长阶段如：幼年期、稳定期、衰老期等(McPherson et al., 1987)。一个理想的城市街道绿化树种结构应该是由多种处于不同生长期的种群构成的，这种多样化的年龄结构能很好地反映出城市街道绿化树种群内部的更新与演替状况，是健康的街道绿化树种群的一个重要标志(Clark et al., 1997；McPherson，1998)。用Shannon-wiener指数计算胸径大小多样性指数时，其中的N是指所有胸径大小级别的个体总数，P_i是指胸径大小属于第I级的比例，也就是胸径大小属于第I级个体总数与所有级别个体总数之比。计算胸径大小多样性指数的胸径级别划分如表 3所示。

胸径大小多样性指数是城市街道绿化树种规划和管理的一个重要理论依据。除此之外，另一个评估城市街道绿化树种群的重要参数就是生长状况多样性指数。生长状况多样性指数是表示城市街道绿化树种健康状况的一个重要指标，是反映城市街道绿化树种生境条件的参数，可用于定性的估计城市街道绿化树种遭受人为干扰的强度(Talarchek，1987)。根据美国农业部森林协会确立的城市森林状况评估办法，树种生长状况可分为5个等级：①年幼的，长势强的(vigorous good)。②年幼的，长势弱的(vigorous poor)。③成年的，无病害的，生长条件适宜的(stable good)。④成年的，有病害的或生境条件恶劣的(stable poor)。⑤濒临死亡的(dead or dying)(Talarchek et al., 1985)。如果在一定区域内，处于第二级的树种所占比例很高，则说明该区域内，新植株所受的外界环境压力比较大，如：土壤板结、缺水或其他的直接人为干扰等(Welch，1994)。对城市街道绿化中不同地段的同一树种的生长状况用卡方分析(Chi-square analysis)比较，可以反映出不同地段对树种的干扰强度差异。对同一地段内不同树种的生长状况做比较，可以了解不同树种适应环境能力的差异。

2.1 物种重要值的计算

物种重要值(species importance)能体现树种对环境的适应能力，可用作街道绿化树种选择的数量指标。传统的群落生态学方法是用物种多度、盖度和频度三者的平均值进行计算(Miller et al., 1984)。不过该计算公式主要针对的是自然状态下的植被。由于城市植被环境的特殊性，尤其是街道绿化树种生境的特殊性，使得树种生存的条件是能忍受恶劣的土壤环境及人为干扰，种间竞争已经相对处于次要地位，其空间分布也几乎完全由人为控制，自然繁殖几率为零。因此，其重要值的计算可以不考虑由频度代表的面积因素。其计算公式如下(McPherson et al., 1987)：相对多度RA(relative abundance)RA=N_i/T×100, N_i是指属于第I物种的个体总数，T是指所有物种的个体总数；相对盖度RD(relative dominance)RD=B_i/T×100, Bi是指属于第I物种的基部盖度的总和，T是指所有物种基部盖度的总和；物种重要值SI(species importance)SI=RA+RD在城市街道绿化树种结构研究中，物种重要值作为该群体的一个结构特征参数常用于以下两个方面：对同一群体内不同树种的物种重要值进行排序，比较该群体内不同树种对环境的适应性。对不同群体内物种重要值的排列顺序进行相关性分析，判断不同群体内树种构成是否相同。

3 结语

分层随机抽样是研究城市街道绿化树种结构的一个快速的调查方法，结构特征参数的计算是定量描述城市街道绿化树种结构的一条有效途径。二者相结合即可在短时间内建立起有关城市街道绿化树种的数据库，为微机化管理城市森林提供数据资源，并为进一步开展城市街道绿化树种群的功能研究奠定基础。此外，这种方法也可以拓展运用到其他的城市绿地系统的研究中，如公园、居住区绿地等。这样，不同的城市绿地系统之间就有了一个共同的量化桥梁，可以统一进行分析和比较，从而能够更加准确地把握整个城市森林的内部结构，为合理规划和管理城市森林提供科学依据。