气候变化下中国城市市树适宜分布区及适生规律

谷婧娴，杨永川，牟文博，靳程; GU Jingxian; YANG Yongchuan; MOU Wenbo; JIN Cheng

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气候变化下中国城市市树适宜分布区及适生规律 PDF

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谷婧娴
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杨永川
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牟文博
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靳程

重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室，重庆 400045

中图分类号： X171.1

最近更新：2025-03-05

DOI：10.11835/j.issn.2096-6717.2024.027

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摘要

市树是城市园林绿化的重要组成部分，近年来气候变化使市树适生区迁移，影响城市人居环境可持续发展，因此，亟需了解气候变化下市树适宜分布区和适生规律。基于中国147个城市50种市树分布现状，使用最大熵（MaxEnt）模型研究2070s气候下市树适宜分布区变化，并通过分布区与城市行政区域重合度分析市树未来适生程度，为中国城市园林规划提供依据。结果表明：中国常见市树共50种，隶属24科42属，其中槐（Styphnolobium japonicum）、樟（Cinnamomum camphora）和银杏（Ginkgo biloba）应用最广，65.6%的城市选用乡土树种，89.5%的城市应用阔叶树；气候变化下，市树适生区移动方向复杂，面积趋于收缩（68%），以红树（Rhizophora apiculata）和欧洲白榆（Ulmus laevis）变化最大；未来市树适生性与其来源、城市区位相关，乡土植物相较于外来种适生性高，北方城市高适生市树比例较高，而南方以低适生市树为主。未来应综合考虑，因地制宜，引导城市园林绿化高质量发展。

关键词

市树; 气候变化; 最大熵模型; 物种分布区; 适生性

市树是城市森林建设和园林绿化的主要树种，象征着城市独特的精神风貌和文化底蕴，在美化城市景观、增加城市活力和提高城市知名度等方面有重要意义。评选市树是一种程序规范的政府行为^[

1]，其地域适应性、观赏性和文化特性等均为重要考虑因素。中国自1982年市树评选热潮兴起后，接连出台相关政策，1986年设立市树的城市数量达到顶峰，目前70%以上的城市已确立市树^{[参考文献 2

百度学术}2]。

在未来，全球气候将持续变暖，温室效应显著^[

3-4]。研究表明，城市树木对气候变化高度敏感^{[参考文献 5-7}5-7]，其适宜分布区会随之移动、收缩、扩展或分裂^{[参考文献 8

百度学术}8]。因此，园林中选用市树等城市树木时必须考虑未来适应性，但中国许多城市在规划管理城市树木时仍基于当前气候，较少考虑气候变化下树种的分布区和适生性，从而导致城市生物多样性降低、热岛效应加剧和生态系统服务价值减弱等一系列更严重的环境问题^{[参考文献 9-10}9-10]。因此，基于生物-气候关系，研究市树在气候变化下的适宜分布区和适生性，可为政府改善气候引起的环境问题及制定物种保护策略提供科学的参考依据，促进中国乃至全球资源可持续利用进程。

目前，对市树的研究主要集中于某个树种或城市的文化历史^[

11]和分布应用现状^{[参考文献 1-2}1-2]等方面，对城市植物响应气候变化的研究也局限于城市某种或某类植物分布区的变化^{[参考文献 12-15}12-15]，宏观尺度上缺乏对全国范围的市树在未来气候条件下适宜分布区的系统研究，对预测城市市树未来适生性以及评估目前市树政策合理性的研究更是少之又少。

通过整合全中国范围内城市市树的分布及气候变化数据，构建物种分布模型，评价未来气候变化下中国市树适宜分布区变化和适生规律。

1 材料和方法

1.1 研究区域概况

研究区域为中国的147个城市，这些城市均为人口达100万且已确立市树的地级市或省级直辖县级市，包含23个省、5个自治区和4个直辖市，分布于中温带干旱区、中温带半干旱区等10个气候区内^[

16]。根据2022年中国统计年鉴（http://www.stats.gov.cn/sj/ndsj/），主要城市年平均气温5.5~25.1 ℃，年平均相对湿度36%~81%，全年日照1 054.5~3 235.7 h，年降水量146.4~2 136.7 mm。同时，获取各气候区部分主要城市年平均气温、年平均相对湿度、全年日照时数和年降水量，见表1。

表1 研究城市所处气候区及主要城市环境数据

Table1 Climatic zone of the cities and major urban environmental data

所处气候区	部分主要城市	年平均气温/℃	年平均相对湿度/%	全年日照/h	年降水量/mm
中温带干旱区	乌鲁木齐	8.4	52.0	2 634.0	258.6
中温带干旱区	银川	11.3	48.0	2 717.5	146.4
中温带半干旱区	呼和浩特	7.7	49.0	2 734.3	390.7
中温带半干旱区	兰州	8.3	51.0	2 482.5	163.2
中温带半湿润区	长春	7.2	66.0	2 187.4	858.6
中温带半湿润区	吉林	7.19	72.0	209.4	784.3
暖温带半干旱区	太原	11.7	58.0	2 214.1	593.3
暖温带半湿润区	北京	13.6	56.0	2 285.0	686.5
暖温带半湿润区	西安	15.5	62.0	1 908.9	1 006.6
高原温带半湿润区	拉萨	10.3	36.0	3 067.9	438.6
高原温带半湿润区	西宁	6.6	53.0	2 426.7	454.3
北亚热带湿润区	武汉	17.9	78.0	1 572.9	1 205.8
北亚热带湿润区	上海	18.1	77.0	2 051.1	1 386.3
中亚热带湿润区	重庆	19.5	76.0	1 054.5	1 216.2
中亚热带湿润区	南昌	19.7	72.0	1 626.2	1 894.3
南亚热带湿润区	南宁	22.6	53.0	1 654.7	958.9
南亚热带湿润区	福州	21.8	74.0	1 756.4	1 686.6
边缘热带湿润区	海口	25.1	81.0	1 942.6	1 909.2

1.2 市树名录的获取

使用“市树”“市树确立”“XX市市树确立”等关键词访问各城市政府官方网站，搜索市树官方文件，以确定准确的城市市树名录。对于改选过市树的城市，以最新确定的市树为准，最终获取到50种市树名录，均属木本植物。罗列每种市树应用的具体城市并统计其数量，由于个别城市同时选用两种市树，因此，应用城市数量总和多于147个。

树种信息包括种名、拉丁学名、科、属、生活型、地理来源等，以Flora of China（www.iplant.cn/foc）为准（表2）。据FOC描述，树种来源分为3个类别。1）乡土树种：自然分布于城市所在省份的树种；2）省外树种：自然分布于中国除城市所在省份外的树种；3）国外树种：在中国境内无自然分布的树种。此外，将树种生活型分为4类：常绿阔叶树、常绿针叶树、落叶阔叶树和落叶针叶树。

表2 50种市树科、属、生活型、应用城市和树种来源

Table 2 50 city trees families, genera, life types, application cities and tree sources

序号	树种	科	属	生活型	应用城市	树种来源
1	槐Styphnolobium japonicum	豆科Fabaceae	槐属Styphnolobium	落叶阔叶	蚌埠/兰州/邢台/张家口/安阳/西安/北京/太原/漯河/保定/新乡/天水/泰安/济宁/秦皇岛/潍坊/淮北/长治/石家庄/商丘/唐山/大同/淄博/邯郸/焦作/聊城/东营/武威/开封	乡土
1	槐Styphnolobium japonicum	豆科Fabaceae	槐属Styphnolobium	落叶阔叶	宿迁/银川	省外
2	樟Cinnamomum camphora	樟科Lauraceae	樟属Camphora	常绿阔叶	苏州/宁波/南昌/长沙/自贡/贵阳/金华/台州/绵阳/嘉兴/益阳/鄂州/芜湖/九江/安康/常德/十堰/株洲/龙岩/来宾/河池/安顺/抚州/广安/上饶/永州/达州/南充/杭州	乡土
2	樟Cinnamomum camphora	樟科Lauraceae	樟属Camphora	常绿阔叶	平顶山/无锡	省外
3	银杏Ginkgo biloba	银杏科Ginkgoaceae	银杏属Ginkgo	落叶阔叶	湖州/毕节	乡土
3	银杏Ginkgo biloba	银杏科Ginkgoaceae	银杏属Ginkgo	落叶阔叶	日照/淮北/徐州/临沂/连云港/扬州/泰州/盐城/荆州/信阳/成都/眉山	省外
4	垂柳Salix babylonica	杨柳科Salicaceae	柳属Salix	落叶阔叶	济南/芜湖/扬州	乡土
4	垂柳Salix babylonica	杨柳科Salicaceae	柳属Salix	落叶阔叶	吉林/西宁	省外
5	三球悬铃木Platanus orientalis	悬铃木科Platanaceae	悬铃木属Platanus	落叶阔叶	淮南/上海/郑州/淄博/邯郸	国外
6	木樨Osmanthus fragrans	木樨科Oleaceae	木樨属Osmanthus	常绿阔叶	遵义	乡土
6	木樨Osmanthus fragrans	木樨科Oleaceae	木樨属Osmanthus	常绿阔叶	汉中/宜春/六安	省外
7	油松Pinus tabuliformis	松科Pinaceae	松属Pinus	落叶针叶	沈阳/呼和浩特/赤峰/秦皇岛	乡土
8	雪松Cedrus deodara	松科Pinaceae	雪松属Cedrus	常绿针叶	南京/蚌埠/漯河/青岛	省外
9	白兰Michelia × alba	木兰科Magnoliaceae	含笑属Michelia	常绿阔叶	肇庆/佛山/清远	国外
10	凤凰木Delonix regia	豆科Fabaceae	凤凰木属Delonix	落叶针叶	厦门/中山/潮州	国外
11	荷花木兰Magnolia grandiflora	木兰科Magnoliaceae	北美木兰属Magnolia	常绿阔叶	常州/合肥/镇江	国外
12	黄葛树Ficus virens	桑科Moraceae	榕属Ficus	落叶阔叶	达州/遂宁	乡土
12	黄葛树Ficus virens	桑科Moraceae	榕属Ficus	落叶阔叶	重庆	省外
13	荔枝Litchi chinensis	无患子科Sapindaceae	荔枝属Litchi	常绿阔叶	深圳/东莞/莆田	乡土
14	栾Koelreuteria paniculata	无患子科Sapindaceae	栾属Koelreuteria	落叶阔叶	十堰/天门/宜宾	乡土
15	榕树Ficus macrocarpa	桑科Moraceae	榕属Ficus	常绿阔叶	温州/福州	乡土
16	白蜡树Fraxinus chinensis	木樨科Oleaceae	梣属Fraxinus	落叶阔叶	赣州	省外
16	白蜡树Fraxinus chinensis	木樨科Oleaceae	梣属Fraxinus	落叶阔叶	滨州/衡水	乡土
17	女贞Ligustrum lucidum	木樨科Oleaceae	女贞属Ligustrum	常绿阔叶	襄阳/盐城	乡土
18	雅榕Ficus concinna	桑科Moraceae	榕属Ficus	落叶阔叶	柳州	乡土
18	雅榕Ficus concinna	桑科Moraceae	榕属Ficus	落叶阔叶	乐山	省外
19	榆树Ulmus pumila	榆科Ulmaceae	榆属Ulmus	常绿阔叶	拉萨/榆林	乡土
20	枣Ziziphus jujuba	鼠李科Rhamnaceae	枣属Ziziphus	落叶阔叶	枣庄/德州	乡土
21	玉兰Yulania denudate	木兰科Magnoliaceae	玉兰属Yulania	落叶阔叶	潮州/玉林	省外
22	木瓜Pseudocydonia sinensis	蔷薇科Rosaceae	木瓜属Pseudocydonia	落叶阔叶	菏泽	乡土
23	巴山水青冈Fagus pashanica	壳斗科Fagaceae	水青冈属Fagus	落叶阔叶	巴中	乡土
24	白皮松Pinus bungeana	松科Pinaceae	松属Pinus	常绿针叶	宝鸡	乡土
25	扁桃Mangifera persiciforma	漆树科Anacardiaceae	杧果属Mangifera	常绿阔叶	南宁	乡土
26	侧柏Platycladus orientalis	柏科Cupressaceae	侧柏属Platycladus	常绿针叶	北京	乡土
27	刺桐Erythrina variegate	豆科Fabaceae	刺桐属Erythrina	落叶阔叶	泉州	乡土
28	冬青Ilex chinensis	冬青科Aquifoliaceae	冬青属Ilex	常绿阔叶	仙桃	乡土
29	杜英Elaeocarpus decipiens	杜英科Elaeocarpaceae	杜英属Elaeocarpus	常绿阔叶	岳阳	乡土
30	榧Torreya grandis	红豆杉科Taxaceae	榧属Torreya	落叶阔叶	绍兴	乡土
31	合欢Albizia julibrissin	豆科Fabaceae	合欢属Erythrina	落叶阔叶	威海	乡土
32	榉树Zelkova serrata	榆科Ulmaceae	榉属Zelkova	落叶阔叶	南通	乡土
33	蒲葵Livistona chinensis	棕榈科Arecaceae	蒲葵属Livistona	常绿阔叶	江门	乡土
34	沙枣Elaeagnus angustifolia	胡颓子科Elaeagnaceae	胡颓子属Elaeagnus	落叶阔叶	银川	乡土
35	水杉Metasequoia glyptostroboides	柏科Cupressaceae	水杉属Metasequoia	落叶针叶	武汉	乡土
36	望春玉兰Yulania biondii	木兰科Magnoliaceae	玉兰属Yulania	落叶阔叶	南阳	乡土
37	洋紫荆Bauhinia variegata	豆科Fabaceae	羊蹄甲属Bauhinia	落叶阔叶	珠海	乡土
38	椰子Cocos nucifera	棕榈科Arecaceae	椰子属Cocos	落叶阔叶	海口	乡土
39	油樟Cinnamomum longepaniculatum	樟科Lauraceae	樟属Camphora	常绿阔叶	宜宾	乡土
40	肉桂Cinnamomum cassia	樟科Lauraceae	樟属Camphora	常绿阔叶	贵港	乡土
41	红树Rhizophora apiculata	红树科Rhizophoraceae	红树属Rhizophora	落叶阔叶	深圳	乡土
42	龙柏Juniperus chinensis 'Kaizuca'	柏科Cupressaceae	刺柏属Juniperus	常绿针叶	大连	省外
43	紫荆Cercis chinensis	豆科Fabaceae	紫荆属Cercis	落叶阔叶	荆州	省外
44	云杉Picea asperata	松科Pinaceae	云杉属Picea	常绿针叶	包头	省外
45	龙眼Dimocarpus longan	无患子科Sapindaceae	龙眼属Dimocarpus	落叶阔叶	泸州	省外
46	黑松Pinus thunbergia	松科Pinaceae	松属Pinus	常绿针叶	长春	国外
47	糖槭Acer saccharum	槭树科Aceraceae	槭属Acer	落叶阔叶	双鸭山	国外
48	欧洲白榆Ulmus laevis	榆科Ulmaceae	榆属Ulmus	落叶阔叶	乌鲁木齐	国外
49	苹果Malus pumila	蔷薇科Rosaceae	苹果属Malus	落叶阔叶	烟台	国外

柠檬Citrus × limon

芸香科Rutaceae

柑橘属Citrus

常绿阔叶

资阳

国外

1.3 现有分布数据收集与处理

基于Atlas of woody plants in china^[

17]、全球生物多样性信息平台（https://www.gbif.org/）和中国植物志（http://www.iplant.cn/）等数据库，获取50个树种在中国的自然分布数据（截至2022年底）。

为提高模型准确性，避免分布数据过于密集，造成冗杂，使用ArcGIS（v10.8.1）将树种分布范围切割为10 km×10 km的网格单元，每个网格仅保留一个数据点，剔除重复、没有位置信息或严重偏离研究区域的数据^[

18]，最终获得5 160个分布点的数据集。

1.4 气候变量数据的选择和处理

气候变量的数据来自全球气象数据库（https：//www.worldclim.org）。选择分辨率为30弧秒（1 km×1 km的网格）的19个气候因子作为输入变量^[

19]（包含11个温度相关气候变量：年均温Bio1、平均昼夜温度Bio2、等温性Bio3、温度季节性Bio4、最热月最高温Bio5、最冷月最低温Bio6、年温度范围Bio7、最湿季节均温Bio8、最干季度均温Bio9、最热季度均温Bio10、最冷季度均温Bio11；8个降水相关气候变量：年均降水Bio12、最湿月降水Bio13、最干月降水Bio14、降水季节性Bio15、最湿季节降水Bio16、最干季度降水Bio17、最热季度降水Bio18、最冷季度降水Bio19）。到2070年大部分植物的适宜分布区和面积均会发生明显改变^{[参考文献 20-22}20-22]，此研究的未来年份选择2070s。气体排放情景选择RCP 4.5，它是一个达到中等标准的预期排放量，预计2100年CO₂浓度为542 μL/L。相比于其他气体排放情景，RCP 4.5通过对2100年至2150年的排放量进行线性调整，实现了2150年后气体浓度达到稳定水平的平稳过渡，以避免隐含的气体排放产生的不连续性，模拟结果可信度较高^{[参考文献 23-25}23-25]。

1.5 物种分布模型的建立

树种分布区预测基于物种分布模型中的最大熵（MaxEnt）模型完成。MaxEnt被广泛应用于物种分布区预测等领域，只需物种分布数据和环境信息便可提供高度可靠的预测结果^[

26-27]。将19个气候变量的贡献百分率（PC）模拟并排序后，进行Pearson相关性分析，以避免各环境因子多重共线性使结果过度拟合。在发现两个气候变量间存在强相关性（|r|≥0.8）时，仅保留PC值较高的变量^{[参考文献 13

百度学术}13]，以此综合筛选出建立各树种分布模型的最佳气候变量。

对MaxEnt设置随机抽取每组分布数据的25%作为模型测试数据集（Test data），剩余75%作为模型训练数据集（Training data）。设置最大迭代次数和最大背景值为10 000。采用刀切法（Jack-knife Test）建立分布模型，以逻辑斯蒂（Logistic）输出值表示分布率，用于后续可视化分析，其余参数保留默认值^[

28]。对于模拟结果，曲线下面积（AUC）越大，模型精度越高（1.0，精度完美；大于0.9，预测精度高；0.7~0.9，精度良好），10次重复建模后，取平均结果以减小随机误差。

1.6 模型结果可视化

ArcGIS分析得到物种存在概率逻辑值P，其数值范围在0~1之间，数值越接近1，表示物种越有可能存在^[

29]。根据物种实际分布区，将适宜分布区划分为两类：非适宜生境（P＜0.5）和适宜生境（P≥0.5）。

为研究市树在2070s气候条件下的适宜分布区变化情况，使用ArcGIS中的平均中心工具（Mean center）确定每个树种当前和2070s适宜分布区质心的经纬度坐标，并使用点距离工具（Point distance）计算质心移动距离。同时，计算树种2070s适生区与各城市行政区域面积重合率^[

30]，以确定市树2070s气候下在各城市的适生性：以四分位数作为节点，将重合度划分为0%~25%、25%~50%、50%~75%和75%~100%四个类别，分别表示2070s气候下市树在城市中低适生、中适生、较高适生和高适生4种程度。地理划分上，以800 mm等降水量线为南北方分界线，南方降水丰富，为多水区，北方降水少，为少水区^{[参考文献 31

百度学术}31]。

2 结果与分析

2.1 中国城市市树应用情况

截至2022年底，中国常见市树共50种，涵盖24科42属（表2）。其中，豆科Fabaceae、樟科Lauraceae和银杏科Ginkgoaceae应用最广，分别占23.8%、20.6%和8.8%；树种中槐（Styphnolobium japonicum）、樟（Cinnamomum camphora）和银杏（Ginkgo biloba）应用最多，分别为19.4%、19.4%和8.8%。北方城市最喜爱槐，54.4%的北方城市应用其为市树，而南方应用樟最多，城市占比34.4%。

如图1所示，数量方面，树种重复率较高，物种库较小，平均3.2个城市选用同一树种，绝大多数城市（87.8%）选用一种木本植物作为市树，少数城市选用两种木本植物；来源方面，大部分城市选择乡土树种，占比达65.6%，来源于省外和国外的市树仅占比21.5%和11.7%；生活型方面，绝大多数城市（89.5%）应用阔叶树，北方倾向落叶阔叶树（92.5%），南方倾向常绿阔叶树（58.7%）。

（a）应用前三市树比例及城市分布

（b）市树来源比例及城市分布

（c）市树生活型比例及城市分布

（d）市树科、种频数统计

图1 市树统计及城市分布

Fig. 1 Statistics of city trees and city distribution

2.2 树种适生区空间格局变化

2070s气候条件下树种适生区的分布质心和面积均发生了变化，且AUC值均大于0.8，具有高度可信性。

树种质心移动分为东北、东南、西北和西南4个方向，距离差异较大：15个树种向东北移动7.5~321.0 km，11个树种向西北移动23.1~1 325.9 km，12个树种向东南移动31.7~547.1 km，12个树种向西南移动13.5~485.0 km，分别占30%、24%、22%和24%（表3）。总体来看，向高纬度方向的迁移占比偏多（52%），欧洲白榆（U. laevis）和红树（R. apiculata）移动距离最长，分别为1 325.9、547.1 km；栾（K. paniculata）和榆树（U. pumila）移动距离最短，分别为7.5、13.5 km。

表3 2070s气候下树种分布区质心移动方向和距离（与图2当前质心位置从上到下对应）

Table 3 Direction and distance of centroid movement under the 2070s climate (corresponding to the current centroid position in Fig. 2 from top to bottom)

树种	移动方向	移动距离/km	树种	移动方向	移动距离/km
白皮松P. bungeana	东北	40.8	柠檬Citrus × limon	西北	55.0
栾K. paniculata	东北	7.5	沙枣E. angustifolia	东南	164.4
云杉P. asperata	东北	58.0	榉树Z. serrata	东南	221.8
望春玉兰Y. biondii	东北	59.3	糖槭A. saccharum	东南	76.5
枣Z. jujuba	东北	245.5	玉兰Y. denudate	东南	87.4
银杏G. biloba	东北	184.9	杜英E. decipiens	东南	154.6
黑松P. thunbergia	东北	218.2	黄葛树F. virens	东南	125.4
女贞L. lucidum	东北	188.1	雅榕F. concinna	东南	275.6
巴山水青冈F. pashanica	东北	40.8	红树R. apiculata	东南	547.1
冬青I. chinensis	东北	64.7	扁桃M. persiciforma	东南	298.1
木樨O. fragrans	东北	57.0	榕树F. macrocarpa	东南	31.7
肉桂C. cassia	东北	79.7	龙眼D. longan	东南	41.2
洋紫荆B. variegata	东北	117.4	荔枝L. chinensis	东南	129.0
白兰Michelia × alba	东北	321.0	榆树U. pumila	西南	13.5
椰子C. nucifera	东北	26.0	侧柏P. orientalis	西南	52.2
欧洲白榆U. laevis	西北	1 325.9	合欢A. julibrissin	西南	52.0
油松P. tabuliformis	西北	103.0	紫荆C. chinensis	西南	26.5
白蜡树F. chinensis	西北	50.7	木瓜P. sinensis	西南	33.7
槐S. japonicum	西北	81.9	榧T. grandis	西南	98.1
垂柳S. babylonica	西北	36.2	龙柏J. chinensis 'Kaizuca'	西南	485.0
苹果M. pumila	西北	348.7	樟C. camphora	西南	87.2
油樟C. longepaniculatum	西北	129.8	荷花木兰M. grandiflora	西南	173.4
三球悬铃木P. orientalis	西北	96.4	蒲葵L. chinensis	西南	202.4
雪松C. deodara	西北	160.7	凤凰木D. regia	西南	114.9
水杉M. glyptostroboides	西北	23.1	刺桐E. variegate	西南	144.2

生活型比例图显示，向高纬度方向移动的常绿种占比略高(53.8%)，向低纬度方向移动的落叶种占比略高(58.3%)；针叶树种均向西移动（图2）。

（a）质心向东北移动的树种

（b）质心向东南移动的树种

（c）质心向西北移动的树种

（d）质心向西南移动的树种

图2 2070s气候下树种分布区质心变化方向和生活型比例

Fig.2 Direction of centroid change and proportion of life-types in the distribution area of city trees under

注：深绿、浅绿、深灰和浅灰分别表示生活型为常绿阔叶、常绿针叶、落叶阔叶和落叶针叶的树种。

the 2070s climates

此外，各树种未来适生区面积也会发生不同程度的变化（图3）：32%的树种扩张0.9%~57.9%，68%的树种收缩1.4%~95.7%。其中红树（R. apiculata）和欧洲白榆（U. laevis）面积变化最大（收缩95.7%和80.0%），木樨（O. fragrans）和油松（P. tabuliformis）变化最小（扩张0.9%和1.0%）。

图3 树种未来适生区面积变化频率和程度

Fig.3 Frequency and extent of change in the area of future habitat of city trees

注：正值为扩张，负值为收缩。

2.3 市树未来适生性预测

147个城市中，市树未来适生性低和高的城市数量最多（43.8%和40.6%），市树为较高适生和中适生的城市数量较少（10.6%和5.0%）（图4（a））。

地理区位方面，在北方，市树为高适生的城市占比最多（50%），而南方高适生和低适生城市数量均衡，低适生城市数量占比稍大，分别为40%和43%（图4（b））。

市树来自省内、省外和国外的比例在低适生城市中分别为46%、32%和22%；中适生城市中为75%、13%和12%；较高适生城市中分别为76%、12%和12%；高适生城市中为83%、14%和3%（图4（c））。

生活型方面，市树为低适生的城市中，市树为常绿阔叶、常绿针叶、落叶阔叶和落叶针叶分别占比36%、11%、47%和6%；中适生和较高适生城市市树只有阔叶种，常绿种和落叶种数量均衡；高适生城市市树中，常绿阔叶、常绿针叶、落叶阔叶和落叶针叶的比例分别为31%、3%、63%和4%（图4（d））。趋势为市树适生高的城市倾向选择落叶阔叶树，市树适生低的城市倾向选择常绿针叶树。

（a）不同适生程度城市分布

（b）南北适生城市数量比例

（c）来源与适生性比例

（d）生活型与适生性比例

图4 未来气候下城市市树适生性及因素比例（红线为800 mm等降水量线）

Fig. 4 Comparison of city tree suitability and factors under future climate (red line is the 800 mm equivalent precipitation line)

3 讨论和展望

3.1 中国城市市树应用和分布

自中国开展市树评选以来，各城市高度重视绿化建设。尽管如此，到2022年底中国常见市树种类却仅有50种，这可能是园林树种规划滞后、城市特色挖掘不足或市民喜好相似等原因造成的。最常见市树为槐（S. japonicum）和樟（C. camphora），地域性较强。由于北方水文气候条件苛刻，可选种类相对较少，大多数城市选择适应性较强的落叶种。槐（S. japonicum）原产中国，外观美丽、花朵芳香、抗烟毒性能强^[

32]，成为北方城市的首选市树；南方温暖湿润，适合大部分树种生长，普遍选择常绿种，而樟（C. camphora）为广泛分布于长江以南地区的常绿树种，抗污染能力强，成为许多南方城市的首选，与郄光发等^{[参考文献 1

百度学术}1]的结论一致。此外，城市更偏爱地域特色树种，如巴中市选择巴中特有的珍稀树种巴山水青冈（F. pashanica）；海口市选择在高温湿润、阳光充足的海边生长良好的椰子（C. nucifera）等，致力于打造城市专属名片，同时展现独有的城市文化自信。

生活型方面，由于自然环境限制和地域认同感，绝大部分城市仍选择乡土植物，这对保护当地生物多样性及彰显地域植物景观特色具有重要意义^[

2]。城市区位方面，选择国外树种的城市通常分布在沿海地区，易引入外来种。

3.2 未来气候下市树适生区变化

物种的地理分布与环境密切联系。一般来说，质心移动距离和方向会随时间而改变，并与MaxEnt模型预测的适生区空间格局变化一致^[

33]。气候是宏观尺度上决定植物地理分布最主要的因素^{[参考文献 34

百度学术}34]，有研究^{[参考文献 35-37}35-37]提到，许多乔木和灌木类群未来潜在分布区可能发生巨大变化，分布区向高纬度地区迁移已在全球范围内被证实。在此基础上，笔者发现，树种分布区可能向所有方向移动，虽与Shafer等^{[参考文献 38

百度学术}38]的结论一致，但这一现象颇为少见。由于质心移动的相对性，树种分布区质心呈南迁迹象，可能是由于全球变暖加剧了北方干旱胁迫效应。意味着一些北方适宜区域可能无法提供新的适宜生境和生态位，从而促使树种向南移动，大多数情况下，南向移动往往归因于地理异常^{[参考文献 39

百度学术}39]。当然，不同气候情景模拟可能会产生不同结果，甚至出现相反结论^{[参考文献 15

百度学术}15,22]。笔者基于RCP 4.5模拟，可能在其他情景下产生不同结果，这是值得注意的。此外，向高纬度方向移动的树种以常绿种为主，而向低纬度方向移动的树种通常为落叶种，这可能与不同生活型树种的适应性有关^{[参考文献 40

百度学术}40]。这些复杂的关系表明，物种分布与气候变化间并非单一线性关系，除气候因素外，树种分布可能还会受人为干扰、土壤地理条件及树种本身系统发育特征等多方面因素影响^{[参考文献 41

百度学术}41]。

气候变化对物种分布的影响取决于变暖程度及物种敏感性和适应能力^[

42]，结果显示，红树（R. apiculata）和欧洲白榆（U. laevis）对气候变化最敏感，不仅面积衰退程度最严重，分布区质心移动距离也最长。两者均有很强的地域特征，对环境要求严格。红树（R. apiculata）不耐阴不耐寒，通常生长在广东海滩和沼泽边^{[参考文献 43

百度学术}43]；欧洲白榆（U. laevis）原产地欧洲，在新疆生长良好。此外，研究结论与多数研究^{[参考文献 44-45}44-45]一致的是，大部分市树未来适生区面积都将减少，呈现明显的生境丧失迹象，未来环境变化、人为影响及两者的相互作用都会加速木本植物灭绝^{[参考文献 46

百度学术}46]。研究明确了未来气候条件对市树分布区的负面影响，这是气候变化所带来的值得人们关注和重视的问题。

3.3 市树未来适生性及建议

全球变暖使市树适宜分布区发生变化，进而使其在各城市适生性产生相应改变。市树选定为主观决策，不同城市市树适生性因地理位置和气候条件的差异而各不相同。高适生市树所在城市应继续大力种植，有效改善当地生态环境。相反，适生性较低的市树则不宜广泛种植，以免造成城市园林规划的重大失误。

从来源看，市树未来适生性越高的城市乡土植物比例越高，省外和国外种比例则依次降低，表明选择本土植物可以让现存园林资源更顽强地应对未来气候变化所带来的风险^[

2]。因此，建议城市因地制宜，更多地考虑本土植物。这是一个浩大的工程，需要所有市民的配合，从苗圃产业将更多精力放在培育地方特有种开始，园林景观设计人员更多使用本地树种，到公众接受更多关于本地树种的科普教育，以此逐渐提升大众对地方种的了解和认可度^{[参考文献 47

百度学术}47]。

从地理位置看，北方城市能选择的树种相对有限，优先选择乡土树种或在当地生长良好的树种，所以，高适生树主要在北方城市；而南方城市具有更丰富的水文气候条件，适合大多数树种生长，选择更加多样，不受限于乡土树种，南方的低适生城市数量偏多。因此，建议南方城市更应考虑适生性的问题，选择市树时充分展现城市生态文化多样性，考虑以确立双市树的方式，在保留原市树等城市标志性植物的基础上，增加可以应用于园林绿化的“适树”，既能丰富树种多样性，又能使园林资源最大化，有效应对气候变暖所带来的环境问题。

从树种生活型看，与未来低适生和中适生城市的落叶树种相比，较高适生和高适生城市中的落叶树种所占比例更高。因此，落叶种适应未来气候变化的能力强于常绿种，建议未来多考虑引种落叶阔叶树。根据中国植物志的描述，目前中国已经采取了相应的措施，例如槐（S. japonicum）现已在中国南北各省区广泛栽培等。

在城市树种选择上，未来落叶阔叶树和常绿阔叶树分布区中心多向北移动，目前北方城市应用落叶阔叶树较多，因此建议处于温带的城市在继续栽植落叶阔叶树的同时，适当引入常绿阔叶树。根据中国植物志描述，近年来许多北方温带城市，如兰州、北京等已广泛栽植了荷花木兰（M. grandiflora）等常绿阔叶树，可见这些城市已为应对气候变化做出了科学的栽植决策。同时，未来向南移动的树种中落叶阔叶树占比超过60%，建议亚热带和热带城市多栽培落叶阔叶树，以适应气候变化，如贵州、云南西部（腾冲）海拔2 000 m以下地带广泛栽培银杏（G. biloba）等。

4 结论

基于MaxEnt模型，模拟了当前和未来（2070s）在RCP 4.5浓度路径下市树的适宜分布区，并分析了市树在各城市的未来适生程度。

1）中国常见市树共50种，隶属24科42属，槐、樟和银杏应用最广。大多数城市仍选用乡土树种，绝大部分城市应用阔叶树，南方通常选择常绿阔叶树，北方更倾向于落叶阔叶树。

2）未来气候下，市树适生区质心会向各个方向移动，向高纬度移动的以常绿树种为主，向低纬度移动的以落叶树种为主；适生区面积主要趋于收缩，呈现明显的生境丧失现象，气候变化带来的环境问题需要高度重视。其中，红树（R. apiculata）和欧洲白榆（U. laevis）适生区受气候影响最大。

3）市树未来适生性越高的城市乡土植物比例越高，省外和国外种比例依次降低。确立市树时，乡土树种是最佳选择，应在园林绿化产业中大力发展；市树适生高的城市倾向选择落叶阔叶树，市树适生低的城市倾向选择常绿针叶树；北方城市高适生市树比例较高，而南方以低适生市树为主，因此，在未来确立市树时，南方城市更需考虑适生性的问题。在树种的选择上，建议温带城市在种植落叶阔叶树的同时，适当引入常绿阔叶树，亚热带和热带城市多栽培落叶阔叶树。

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