（园林植物与观赏园艺专业论文）黑龙江省森林植物园生态效益研究.pdf

摘要 生态效益是位于市区内的森林植物园服务价值的一项重要体现，科学的分析和评价 森林植物园的生态效益对于森林植物园在城市中的重要地位、森林植物园的建设、旅游 活动的开展有着重要的指导作用。黑龙江省森林植物园位于哈尔滨市区的偏南部，该植 物园所带来的生态效益对哈尔滨市区环境是必产生一定的影响。 本文以黑龙江省森林植物园作为研究对象，研究了该地区绿地系统的生态效益。实 验分别测定森林植物园和市区几个代表性样点的空气中的c 0 2 浓度、空气的温湿度、空 气中的细菌含量、环境噪声、热辐射强度等生态因子，结果表明森林植物园对城市环境 质量良性的生态影响是显著的、多效的。主要结论和建议如下： 森林植物园在5 、7 、9 三个月份内空气中的平均c 0 2 浓度为3 7 8 p p m ，低于城市区 的三个月份的平均值3 9 9 p p m 。植物的吸收c 0 2 释放0 2 ，增加了空气中0 2 含量。 由于植物具有蒸腾吸热和减少太阳辐射作用，森林植物园在三个月份内的环境平均 温度比市区平均低2 4 ，空气的相对湿度比市区高6 2 1 4 2 。森林植物园的热 辐射强度平均比市区低，多的达到2 倍，是哈尔滨市的“天然绿色空调”。 在空气中的细菌含量方面，森林植物园中的空气细菌含量大大低于市区，其中5 月 份最高与最低之间相差1 4 倍；7 月份最高地( 火车站) 与最低地( 树木园) 之间相差 2 7 倍；9 月份最高地与最低的区域相差1 4 倍。可见，植物在净菌方面的重要作用。 森林植物园噪声声级明显比市区要低，5 月份、7 月份、9 月份平均低分别为2 0 、 2 4 、1 8 。森林植物园的声环境质量明显优于城区环境。森林植物园的平均噪声水平 达到国家o 1 类区域标准。 总体来看森林植物园的生态效益显著，环境质量同市区有较明显的优势，森林植物 园较为清洁的空气质量，位于哈尔滨市的常年风频的较上风方向的独特地理位置，与哈 尔滨市城区形成个以植被为主体下垫面单元和以硬化地面为主体下垫面的单元组成的系 统。这两种不同性质下垫面因热力学等性质差异而产生城市与园区两个单元之间比较活 跃的空气对流，调节着哈尔滨市区的温度、湿度，提高城区空气质量水平，森林植物园 对哈尔滨市区的生态环境质量的改善发挥其巨大作用，使得森林植物园成为哈尔滨市名 副其实的“绿肺”。 关键词生态效益；森林植物园；哈尔滨 a b s t r a c t e c o l o g i c a lb e n e f i ti st h eb e s te m b o d i m e n to ff o r e s tp a r k ss e r v i c ev a l u a t i o n as c i e n t i f i c a n a l y s i sa n de v a l u a t i o no ff o r e s tb o t a n i c a lg a r d e nse c o l o g i c a lb e n e f i t s 啪b et h ec r u c i a l g u i d a n c ef o rt h ec o n s t r u c t i o n ，d e v e l o p m e n to ft o u ra c t i v i t i e sa n de x p l o i t u r eo ft o u r i s ts c e n e r y i nff o r e s tb o t a n i c a lg a r d e n h e i l o n g j i a n gf o r e s tb o t a n i c a lg a r d e ni ss i t u a t e di nd o w n t o w n , t h er e s u l to fi t s e c o l o g i c a lb e n e f i t se v a l u a t i o n 啪p r o v i d es o m eg o o da d v i c e t ot h e c o n s t r u c t i o na n dd e v e l o p m e n to fs o m eo t h e rr e s o r t si nh a e r b i n t h et h e s i st a k e st h eh e i l o n g j i a n gf o r e s tb o t a n i c a lg a r d e na ss t u d yo b j e c t , e c o l o g i c a l b e n e f i t sw a ss t u d i e d t h es u b u r bg r e e n l a n dh a sb e e ns t u d ys y s t e m a t i c a l l yi nm a ya n dj u l ya n d s e p t e m b e r ，2 0 0 6 t h e s ee c o l o g i c a lf a c t o r sh a v eb e e nd e t e r m i n e dt h a ta r e f i x e d - c a r b o na n d o x y g e n - r e l e a s e d , b a c t e r i a lc o n t e n t ，b e n e f i to ft e m p e r a t u r ed e c r e a s e da n dh u m i d i t yi n c r e a s e d b e n e f i to fn o i s er e d u c e da n ds oo i lt h eh e i l o n g j i a n gf o r e s tb o t a n i c a lg a r d e ng r e a t l ya f f e c tt h e c i t ye n v i r o n m e n tq u a l i t y t h em a i nc o n c l u s i o na n ds u g g e s t i o na sf o l l o w s ： f r o mt h er e s e a r c ht h ec o n c l u s i o ni sd r a wt h a tt h ea i rc o n d i t i o no fh e i l o n g i i a n gf o r e s t b o t a n i c a lg a r d e ni so u t s t a n d i n g c o n c e n t r a t i o no fc 0 2i s3 7 8 p p mi nt h r e em o n t h , i ti sl o w e r t h a ni nu r b a na r e aw h i c hi s3 9 9 p p m v e g e t a b l ec a ni n c r e a s et h ec o n c e n t r a t i o no f0 2 v e g e t a b l ec a ni n c r e a s eh u m i d i t ya n dc o o ld o w nt e m p e m t u r eo fe n v i r o n m e n t a sar e s u l t , t h et e m p e r a t u r ei nf o r e s tp a r ki s2 4 cl o w e rt h a nt h et e m p e r a t u r ei nh a e r b i nu r b a n , a n da i r r e l a t i v eh u m i d i t yi n f o r e s tp a r ki s6 2 1 4 2p e r c e n th i g h e rt h a na i rr e l a t i v eh u m i d i t yi n h a e r b i nu r b a n t h ei n t e n s i o no fi l l u m i n a t i o ni nu r b a ni sa s2t i m e sa si ti si nf o r e s tp a r ki n s u m m e r a sf o ri t , t h ef o r e s tp a r kh a sb e c o m en a t u r a la i r - c o n d i t i o n e ro fh a e r b i nc i t y 4 t h ev e g e t a t i o no ff o r e s tp a r kc a nd e c r e a s ea i rb a c t e r i a lc o n t e n t ，t h ea i rb a c t e r i a lc o n t e n t i nh a e r b i nc i t yi s1 4 2 7 t i m e sh i g h e rt h a nt h ea i rb a c t e r i a lc o n t e n ti nf o r e s tp a r k v e g e t a t i o no ff o r e s tb o t a n i c a lg a r d e nm a k e sd i s t i n c tb e n e f i t so fr e d u c i n gn o i s e w h i c hi s t h en a t u r a ln o i s eb a r r i e r a v e r a g en o i s el e v e l so fh e f l o n g j i a n gf o r e s tb o t a n i c a lg a r d e ni sl o w e r t h a ni nu r b a na r e aw h i c hi s2 0 p e r c e n t2 4p e r c e n ta n d1 8p e r c e n ts e p a r a t e l y a v e r a g en o i s el e v e l t h ef o r e s tb o t a n i c a lg a r d e na t t a i n sn a t i o n a lo 1c l a s ss t a n d a r d t h el a r g e - s c a l es u b u r bg r e e n l a n dc a ni m p r o v eu r b a ne c o l o g i c a le n v i r o n m e n tn o t a b l y h e i l o n g j i a n gf o r e s tb o t a n i c a lg a r d e ng r e e n l a n dh a sh i g h e rv e g e t a b l eq u a n t i t yc o n t e n t , c l e a n a i rq u a l i t ya n ds p e c i a lg e o g r a p h i c a ll o c a t i o nw h i c hl o c a t e da th a e r b i n 、sw i n df r e q u e n c y s w i n d w a r dw h i c h 啪f o r ml o c a lc o n v e c t i o nb e t w e e nc i t ya n ds u b u r bt h r o u g ht w od i f f e r e n t b o u n d a r yl a y e ra n dc a nr e g u l a t eh a e r b i n st e m p e r a t u r e ，h u m i d i t ya n di m p r o v ea i rq u a l i t yl e v e l i nl a r g e l yd e g r e e k e y w o r d se c o l o g i c a lb e n e f i t s ：h e i l o n g j i a n gf o r e s tb o t a n i c a lg a r d e n ：h a e r b i n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得壅韭盎些盘鲎或其他教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡 献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 签字日年月加日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盔j 垦盐些盘堂有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查 阅和借阅。本人授权 盎a 蔓挂些盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有 关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论 文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 签字日期： 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 剔帷名柳晾 签字日期：搠年月) o 日 电话： 邮编： 砰 1 绪论 1 绪论 森林是人类生命的起源地，在人类发展的过程中发挥着至关重要的作用，自人类文 明起源之初，人类就从森林中获取食物、衣物、水、药品等等提多种生活资源。开发资 源，索取自然是人类自身发展数千年形成的定势思维，当文明进入了工业时代之后，人 类对于资源的依赖大大增强，森林资源的经济价值更为突显。 随着社会的发展，人类对自然索取的力度不断加大：对环境的破坏作用也日益显现 出来。工业污染逐渐增加，生态环境日趋恶化，人们开始注意到森林对于保护环境和维 持生态的作用。人们对森林价值、森林利用方式都进行了重新的审视。全面解读和认识 森林的功能是人类寻求与自然和谐共生、共同发展的必然一步。以往人类对森林的过度 利用，造成森林面积的急剧减少，已给人来带来了一定的生态危机，它深刻地告诉人们 一个严酷的规律：森林的丧失，将是人类生存与发展一种必备基本条件的丧失。人类对 绿色的呼唤，使森林所产生的生态效益正受到越来越广泛的关注。长期以来，人们用森 林覆盖率与人均森林面积两项指标来衡量一个地区生态化的基本指标，但这些机械的指 标不能完全反映一片森林具体的生态效益，正如英国风景园林师b r i a ni - - l a c k e t t ( 1 9 6 9 ) 所 提倡的“能综合反映各种生态因子相互作用情况的唯一要素是植物群落，分析研究植物 的生态功能有助于生态保护。”对森林生态效益的科学测评是认识森林价值、诠释森林 用途、维护生态平衡的基础和前提( 严密，2 0 0 5 ) 。 在城市中，森林植物是城市生态系统的重要组成部分，是城市生态系统中唯一的生 产者，对维持生态平衡有着不可替代的作用( 杨士弘等，2 0 0 2 ) 。随着社会的进步，城 市化进程的加快，一系列诸如空气污染、噪声污染、水污染、生物资源减少等严重的城 市生态环境恶化问题也相继出现。一些工业较发达的城市，由于人口增长和工业集中化 而带来了自然植被破坏、大气污染、城市热岛效应等各种公害，有的己成为严重困扰城 市发展的因素。在钢筋水泥的丛林中人们如笼中囚禁的鸟儿一样渴望着回归自然，亲近 森林。在生态环境日益恶化的情况下，城市中的森林植物园作为城市中森林的重要载 体，对于城市生态环境的改善作用显得尤为重要。它构成城市生态系统中唯一执行自然 “纳污吐新”负反馈机制的子系统，是城市生态系统中的还原组织，也是优化环境、保 证系统稳定性的必要条件。在现代化城市中的价值受到社会的普遍关注，城市生态学将 城市绿化植被所产生的效益概括为生态效益、社会效益和经济效益；而其中最主要和最 基本的功能就是改善城市环境( 黄尚命，2 0 0 0 ) 。 同时，作为游憩环境的细致研究的重要内容之一，旅游地生态效益评价是旅游发展 的必然要求。随着旅游业在中国的快速发展，城市居民的旅游活动正从单纯的观光游览 向着更高层次的专项旅游快速转变，追求健康的旅游，清楚体现在市民对游憩地的环境 质量的关注上。虽然大多数游客都了解森林环境会对人体的身心健康大有裨益，但究竟 是哪些环境因素对健康有益却是一知半解，至于环境生态效益的量化评价更是知之甚 东北林业大学碗士学位论文 少。旅游地环境的细致研究的推广能进一步倡导市民出游的理性需求，为市民的旅游决 策提供客观依据，对于森林植物园而言，明确森林植物园生态效益大小和环境质量现 状，既是见证它对整个城市生态环境的作用，也是专项旅游活动开展的基础，更能帮助 管理者了解现状，对于森林植物园的发展定位也同样有着十分重要的意义。 1 1 研究背景 1 1 1 概念和定义 学术界对生态效益有如下几种定义：一、生态效益是指人们在进行物质资料的生产 活动中，自然界的生物系统对人类的生产、生活条件、环境系统所产生的有益或有利的 结果( 迟维韵，1 9 跖) ；二、生态效益是生态系统影响所及范围内，对人类有益的全部 效益( 张嘉宾，1 9 8 4 ) ；三、我们把投入一定劳动的过程中，对生态系统的生命系统和 环境系统的诸因素，进而对整个生态系统的生态平衡造成某种影响，从而对人的生活环 境和生产条件产生某种影响的效应，叫做投入劳动所产生的生态效益( 马传栋， 1 9 8 6 ) 综合以上观点，生态效益的概念可以总结为：生态效益是指生物系统的诸多因素对 人类产生的所有的有益或有利效果的总和。 森林植物园生态效益指由于森林植物园通过改善生态环境的某些要素对人类产生的 有益效果总和。这些效果分别表现在涵养水源、保持水土、抑制风沙、调节气候、改善 大气、消除噪声、提供游憩资源、保护野生生物等诸多方面。这些效益在表现形式和表 现时间上各不相同，有的直接表现出来，如调节小气候、减尘、降噪等，有的则间接表 现出来，如生物多样性的保护；有的在短时间内就可以表现出来，如圃碳释氧；有的则 需要长时间、在有一定量的积累的基础上才能表现出来，如保持水土、涵养水源等。提 供生态效益是城市森林植物园的重要功能之一，追求生态效益与社会效益、经济效益的 同步发展也是我国林业发展的重要目标( 严密，2 0 0 5 ) 。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国外森林生态效益的研究 德国人h v 卡洛维茨于1 7 1 3 年提出要重视森林环境效益。1 9 世纪3 0 年代初开始 出现关于植物能改善环境的报道，2 0 世纪5 0 6 0 年代得到大力发展，森林生态效应研 究整体发展方向是从定点观测到定量分析，从对植物的降温作用的研究到对植物生态效 益各个方面的研究。 关于林地改善小气候的研究是国外最早关于绿地生态效益的研究。1 9 世纪3 0 年代 初，l h o w a r d 最早指出城市温度高于郊区，并分析了原因，这是国际上最早的绿化生 态功能的报道。1 0 0 年后，在2 0 世纪3 0 年代，德国的h t o l l n e w 首次在维也纳作了城 市广场、街道和林荫路等几种不同地区沿线昼夜温度观测，发现林荫路等绿化较好的地 区昼夜温度比广场的要低，说明绿化有明显的降温效应。1 9 5 6 年美国学者测得旧金山市 1 绪论 的金门公园中建筑区和绿化区间的夜间温差可达1 0 2 0 下。5 0 年代，原苏联进行了绿 色植物改善城市热环境的研究。1 9 7 2 年德国b u g e 实验证明一株树每年蒸发5 m 3 水，每 h 森林每年产生2 8 1 0 2 j 的降温效益。树木由于树冠吸收和反射太阳辐射，使到达树 冠下面的光照强度大大减弱，n j r o s o n b o r 研究发现，单片植物叶片对可见光吸收约 7 5 、反射约1 5 ，透射约1 0 。上世纪5 0 年代，原苏联进行了绿色植物改善热环境 的研究。他们认为不同树种对环境热状况的影响程度不同，如山杨属叶透过的热能是胡 桃揪或山楂树叶的9 5 倍；山杨属叶反射的热能是稠李树叶反射热能的3 倍多。1 9 9 3 年，日本通过测定植物单位叶面积蒸腾强度，及计算潜热消耗量，得出它们对气温的改 善能力的差别，此项研究是较早将效益评价由定性转向定量化的报道。d o n k v u y u n 综合 评价了城市植被和树木的遮荫效应对缓解城市热力环境恶化有重要作用，并运用模型分 析了城市植被的表而温度与热岛效应的关系，提出城市植被的而积大小和数量是改善城 市热力环境的重要因子。s h a s h u ab a r 等指出，在城市规划设计时，考虑植被对城市气 候的影响，也是一个不可缺少的组成部分，并且建立了城市绿化植被与降温关系的经 验模式。s a i l o r s 认为城市植被在夏天不仅能够降低建筑物旁温度，减少空调等城市能量 消耗，而且通过一系列气象学数值模拟量化了植被覆盖率增加对地区性降温的影响，描 述了植被对城市气候影响的季节变化，提供了一个简单有用的植被气候效应的指标，而 且在研究时考虑了不同纬度的城市，表明城市绿化植被确实对改善城市的热岛效应有重 要作用。t s u y o s h i 等通过对城市绿化以及其周围区域的各气象要素特征的对比，指出绿 化区气温明显低于未绿化的街区，绿化引起的降温在夏季白天和冬季夜晚较大，对影响 的距离范围及空气温度、土壤温度、风向风速的变化也作了调查，虽然绿化区域和城市 区域的日平均气温差别很小，但绿化区的土壤温度减小很明显。： 原苏联最早对绿地净化空气的作用给予肯定，发现在植物生长季中，树林下的含 尘量比露天广场的含尘量的平均浓度低4 2 2 ，花园、公园含尘量明显降低。1 9 6 6 年德 国汉堡，测定无树的城区与公园空气的含尘量，结果无树城区含尘量为8 5 0 m g m 3 ，而 公园仅为1 0 0 m g m 3 ，s e h m e l ( 1 9 8 0 ) 经试验证明，粉尘在枝叶表面保留一段时间后被 雨水冲洗掉，因此叶片对灰尘的滞留作用是重复进行的。 2 0 年代初期美国的h y w o o d 发表了第一篇关于冶炼厂烟雾对植物影响的报告。之 后，在大气污染对植物的生理生化影响及植物吸收有害气体和净化能力等方面作了不少 研究。1 9 6 3 1 9 6 6 年，m a t e r 0 ) a 和k a h o u t 分别观察了各种落叶和常绿树对s 0 2 的吸 收；1 9 7 1 年m a r t i n 等测定了山植树篱附近大气中s 0 2 减少的数据；1 9 7 4 年b r u c e 对几 种木本植物的叶片吸收s 0 2 的能力作了比较，结果表明，某些木本植物的叶片在一定的 小环境下可以显著降低周围s 0 2 的浓度。 德国人b a c k ( 1 9 6 7 ) 报道了常绿阔叶林具有良好的减噪效果。c o o k ( 1 9 7 2 ) 和 w e n d o r f f ( 1 9 7 4 ) 报道了林带可减低噪声1 0 2 0 d b 的减噪效果，噪声穿过人工林带 后，可降低1 0 2 0 d b ，并据此提出，在城市规划设计中，采用防噪绿化带即种植浓密的 人工林带可以很有效地降低噪声污染。日本近年调查表明，4 0 m 宽的林带可以减低噪声 东北林业大学硕士学位论文 l o 2 0 d b ，高6 7 m 的绿化带平均能减低噪声l o 1 3 d b ：一条宽l o m 的绿化带可降低 噪音2 0 3 0 。美国、日本的公路部门有研究表明随着道路绿化树木的密集程度与绿地 宽度的增加，对噪声的衰减量也逐渐增加。 1 2 2 国内森林生态效益的研究 与国外相比，我国的园林植物生态效益研究起步较晚，始于2 0 世纪5 0 年代，研究 内容多限于污染对植物的危害和抗污染植物的选择等方面，而对绿化生态功能方面的研 究则相对较少。最早的相关研究是关于北京市绿地与气温关系的研究，多为观测，对其 机理研究较少。7 0 年代后期，人们对绿化与生态的关系有了新的认识，从8 0 年代开 始，植物生态效益、改善环境质量方面的研究，有了深入和发展，涉及到植物生态效益 的各个方面。9 0 年代以来，对绿地改善生态质量方面的研究，有了进一步的深入，如陈 自新等对北京主要的6 0 8 0 种绿化植物及其人工群落进行了生态功能性系列化研究， 包括释氧固碳、蒸腾吸热、滞尘、减菌、减污、抗污、耐阴、抗寒等系列功能进行了定 量研究。 在植物改善夏季热环境的研究方面，主要有两个阶段：第一阶段是通过对不同区域 或不同绿化类型的定点观测对比来证明绿化的降温作用，主要包括绿地与非绿地的比 较、各种类型绿地的比较、不同配置方式的比较、不同面积绿地的比较等。陈健等 ( 1 9 8 1 ) 试验证明：夏季北京天安门广场气温比龙潭湖、陶然亭、紫竹院三个公园高 1 6 2 i ，说明公园绿地的降温效果是明显的。蒋国碧( 1 9 8 4 ) 对重庆市夏季绿地与 非绿地、地面温度及气温进行了对比观测，结果不论绿地类型如何，绿地的气温都比非 绿地气温低，绿地的地温比气温降温效果更明显。降温最突出的是林荫结构的绿地类 型，成片的林地降温效果又高于条带状的行道林荫。针对南京市的研究表明，绿化地区 的高温持续时间比无绿化地区明显减少。绿化区较无绿化区相对温度高1 0 2 8 。另 外，杭州、郑州等城市的试验观测也都得出相似的结论。2 0 世纪9 0 年代后植物改善热 环境的研究进入到第二阶段，开始对绿化降温机理进行研究。一般认为绿化具有降温作 用主要有两个原因：绿化树木可以反射太阳光，使林下温度比空地的温度低。且不同 植物降温效果因树冠形状、枝叶密度以及叶片大小、排列方式和柔软程度等不同而异 ( 杨士弘，1 9 8 9 ) 。植物可以吸收太阳辐射，用于自身的蒸腾耗热( 蒋美珍等， 1 9 9 2 ) 。随着技术的发展，人们开始利用光合测定仪对不同植物的光合效率进行测定， 计算不同植物的蒸腾耗热量，再据此计算城市绿化的整体降温效益( 陈自新等，1 9 9 7 ： 李辉，1 9 9 8 ：杨士弘等，2 0 0 2 ) 。魏西岭等试验证明城市绿地夏季可使环境平均温度降 低3 6 ，极端温度降低6 c ，平均相对湿度提高2 0 ( 魏西岭等，1 9 9 2 ) 。 园林绿化对相对湿度影响的研究基本与园林绿化对热环境改善的研究同步进行。但 由于温度比湿度更易为人们感觉，所以对相对湿度的研究比对温度的研究少。陈健等 ( 1 9 9 2 ) 的研究结果表明，公园绿地的空气相对湿度比无绿化地区高，最大相对湿度出 现在2 - 4 时接近气温最低的一段时间内，最小相对湿度出现在1 4 时气温最高的时候。 1 绪论 而且他们对观测数据的分析表明，湿度受天气的影响很大，特别是夏季的降雨量对相对 湿度的影响很大。蒋美珍等( 1 9 9 2 ) 对杭州市公园、工厂绿地、林荫道等不同绿化类型 降温增湿效果进行了观测对比，结果发现，公园的增湿效果最显著。主要原因是植物蒸 腾过程蒸发大量水分，增加了空气的湿度。同时树冠的覆盖能减弱光照，降低气温，使 蒸发失去的水分大部分保持在林下，提高了林下的相对湿度。广州杨士弘等( 2 0 0 2 ) 采 用了面积1 0 1 1 1 2 ，高l o o m 的空气柱体来计算每平方米叶面积蒸腾使柱体空气的增湿量， 计算结果与实验值接近。陈自新等( 1 9 9 7 ) 利用同样的方法计算出北京城区及近郊八个 居住区绿化每年可蒸腾水量4 3 9 亿吨，可有效的增加空气温度。 绿化植被在城市生态系统中通过吸收二氧化碳，放出氧气，具有保持氧气和二氧化 碳平衡的特征。j o 等在对城市植被减少大气中二氧化碳浓度方面的研究中，应用计算机 模拟量化植被对大气二氧化碳间接的调节作用，在考虑了遮蔽度、土壤水分蒸发蒸腾损 失总量、风速减小等影响因素后，发现城市绿化植被确实降低了大气中二氧化碳的浓 度。北京园林科学研究所的冯采芹( 1 9 9 2 ) 测定了1 5 m 处大气中c 0 2 的含量，结果表 明c 0 2 浓度会随着人口密度的增加而增加，当绿化覆盖率小于1 0 时，测点的c 0 2 浓 度平均较高，当绿化覆盖率达到3 0 时，测点c t h 浓度成规律的降低；大约在绿化覆盖 率为5 0 时可使c 0 2 浓度保持含量0 0 3 5 ，而城市中的乔灌植被每公顷绿地年平均可吸 收c 0 2 2 5 2 吨，由于植被种类、面积和组成结构不同，此功能效果亦不同，见表1 l 表1 1 绿地叶面积指数及二氧化碳消耗量和氧气释放量 岛照井l ，甜d6 6 1 5 5 6 8 8 l 0 1 7 6 8 8 8 4 2 , 1 82 9 1 50 0 4 9 o 7 5 5 tl ，w 曲 e 6 1 55 6 鹪他1 7 稠，姆4 2 8 42 9 1 52 0 7 龋 k ，i - 0 1 55 6 & 8 7 0 1 7e 8 8 b 4 2 8 42 9 t 52 0 4 9眠s 城市绿化的滞尘效应研究较多。主要研究方法有两种：一是对环境中的灰尘含量测 定( 杜克勤等，1 9 9 7 ) ；二是将测定叶片洗净后，逐周测定其叶面积累的灰尘含量( 柴 一新等，2 0 0 2 、刘光立，2 0 0 2 ) 。科学工作者对园林植物减尘作用的研究范围较广，包 括绿化与非绿化地区的比较，冬季与夏季的比较，不同类型绿地的比较，以及植物种间 甚至是个体间滞尘能力的测定等。据南京市园林处测定，绿化树木可以使灰尘减少 2 3 5 2 ；北京市测定( 何绿萍，1 9 9 2 ) ，夏季成片林地减尘率可达6 1 1 ，冬季亦有 2 0 左右，街道减尘率为2 2 5 8 5 4 。杨士弘( 2 0 0 2 ) 对草地( 草高约4 0 e r a ) 进行 测定，由于草地密集连片，其减尘率也可达5 9 。陈自新( 1 9 9 8 ) ，杨士弘( 2 0 0 2 ) 分 别对北京市、广州市的主要树种进行了树木自身滞尘能力的侧定，并按滞尘能力大小排 序，为城市绿化设计提供科学依据。园林植物减尘机理的研究相对较少。柴一新等 东北林业大学硕士学位论文 ( 2 0 0 2 ) 对植物的叶片进行电镜扫描观察，并结合相关实验结果分析得出植物减尘主要 是借助三种方式同时进行：一是滞留或停着，这种方式滞留的灰尘易于重新回到空中： 二是附着，因为叶表面具有沟状、密集脊状突起特点，能够吸附一定量降尘，比较稳 定：三是靠植物叶表面特殊的分泌物沾粘灰尘，这种方式最为稳定。 植物的杀菌的研究在二十世纪8 0 年代初期主要采取定点观测法，年代中、后期 研究方法有了较大突破。植物杀菌效益的研究一般有两种方法，一是室外自然沉降法， 即采用特制的细菌培养基，在室外采集植物周围空气中自然降落的细菌量，如花晓梅 ( 1 9 8 4 ) 用自然沉降法对各种林地、各类地区空气含菌量进行了比较，结果表明，空气 中的细菌含量与环境中的植物有一定的关系，植物通过对灰尘的过滤、吸附等作用减少 空气中的含菌量。二是室内水插枝法，在室内封闭状态下，植物新鲜枝条插在水中以保 持旺盛的生命状态，再对其进行杀菌力测定。锗红阳等( 1 9 8 9 ) 采用室内水插枝法对七 叶树等1 2 种园林植物进行杀菌作用的日变化测定。 园林植物吸收有毒气体一般是通过测定叶片含有游离态的硫、氯、氟等的量来研究 其吸收净化能力的大小。吸收有毒气体方面研究最多的是植物对s 0 2 的吸收。据南京市 园林处等在南京化学工业公司测定，当s 0 2 随气流通过高1 5 m ，宽1 5 m 的悬铃木 ( p l a t a n u $ c a e r i f o l i aw i l d ) 林带后，浓度降低了4 7 7 。杨士弘等( 2 0 0 2 ) 也得到相似 结论，并且发现：随着空气中s 0 2 浓度增大，植物净化效率有减少的趋势。说明树木对 s 0 2 的吸收能力有一定限度。罗红艳等( 2 0 0 0 ) 研究了北京市房山区3 2 种主要绿化树 种对s 0 2 的吸收、累积特点及其指示与净化作用。结果表明：树木对s 0 2 吸收具有累积 的作用，但不同树种之间差异较大。关于植物对其它有毒气体吸收作用的研究较少。北 京市环境保护研究所、江苏省植物研究所等对h f 通过植物林带后的浓度变化作了测 定，均表明植物可以有效降低h f 浓度。廖志琴( 1 9 8 4 ) 对受大气污染的2 9 种树木叶 片的解剖结构进行观察发现，表皮层多而厚的树种抗性强，层数少而薄的抗性弱，认为 气孔密度与抗性无关，而单运峰等( 1 9 9 4 ) 认为气孔密度低的植物抗大气污染能力强。 园林植物降低噪声方面的研究较少，而且多为定点测定。8 0 年代，吴钦传( 1 9 9 2 ) ， 程明昆等( 1 9 9 2 ) 、蒋美珍( 1 9 9 2 ) 、刘镇宇等( 1 9 9 2 ) 对绿化的减噪效应作了较充分的 研究。对不同植物类型和绿化结构的降低噪声特性作了详细的测定。梁星权等( 2 0 0 1 ) 的研究结果表明，由夹墙植物或植物与墙组合的绿化复合结构，降低噪声能力最强：阔 叶林降低噪声能力比针叶林大；相同宽度的林带，分块规划比整块规划降低噪声效果 好；草地也有一定降低噪声能力，厚草皮降低噪声的效果比剪短的草皮好。但对于园林 植物降低噪声的原理研究较少，仅程明昆等( 1 9 9 2 ) 对绿化降低噪声的机理作了报道。 所有园林植物降低噪声的研究还没有突破定点观测，达到定量分析水平。 进入9 0 年代后，植物生态效益研究有了更加深入的发展。主要有两大特征：一是 开始对植物生态效益产生的机理进行研究，如柴新等( 2 0 0 2 ) 对植物的叶片进行电镜 扫描观察，并结合相关实验结果分析得出植物减尘作用主要是借助滞留、附着、沾粘三 种方式进行。二是大范围的整体性研究增多。植物生态效益的研究突破了以往小范围 1 绪论 的、个体化的零散研究的局限，开始向更加宽广的区域发展，如陈自新等( 1 9 9 8 ) 以北 京城区园林绿化为研究对象，将城市绿地视为一个整体，全面系统地对大面积区域性的 城市绿化的生态效益进行了研究。 1 3 研究的目的和意义 1 3 1 研究目的 从上世纪八十年代开始，生态和环境日益受到人们的重视，随着森林植物园在我国 的快速发展，人们逐渐认识到森林植物园不仅仅是肩负着科研、科普等功能，也是一类 重要的旅游资源，它不仅具有多姿多彩、四时变化的美学观赏价值，而且还能发挥森林 的特有功能，如调节气候、净化大气、疗养保健，蕴含了疗养、登山、野营、森林浴等 多种休息、康复、娱乐等价值，为人类提供一个良好的生态环境，是人们“回归大自 然”的最佳去处。森林植物园之所以有如此大的魅力就是得益于如此优越的自然环境资 源优势。良好的森林自然环境质量是森林植物园开展旅游活动的先决条件，对森林植物 园自然环境旅游适宜性进行正确、客观的评价，合理开发利用森林旅游资源，是森林植 物园旅游业健康、持续发展的前提和保障。 森林植物园生态效益研究的目的在于正确认识森林植物园的生态功能和生态价值。 黑龙江省森林公园在生态效益评价方面尚未进行相关的工作，本研究的开展将会使人们 在生态效益方面增加对黑龙江省森林公园的认识，对它的进一步建设和发展提供一些参 考资料。 近年来，森林植物园的环境评估虽然始终没有间断，但大部分学者都将精力集中在 开发环境评估和游憩活动的环境影响方面。旅游开发过程中的环境监测是我国旅游开发 现状中的薄弱环节，在环境质量的细分和量化方面并没有太大的进展。 本文在总结了森林植物园生态效益的研究方法的基础上运用合适的方法对黑龙江省 森林公园的主要生态效益进行评估，本研究的目的有以下几点： 第一、分析黑龙江省森林植物园主要生态效益，进一步明确了植物园在整个哈尔滨市 生态环境中的生态作用 第二、分析了森林植物园的生态因子，为了更好地发挥森林植物园的作用，进一步提 高森林植物园地利用效率。 第三，深入研究黑龙江省森林植物园若干环境因子，进一步明确森林植物园的生态效 益的同时指导园内游憩活动的开展。 1 3 2 研究意义 首先，本研究首次较为系统的研究了黑龙江省森林公园的生态效益，能进一步加深 管理者和旅游者对森林公园总体效益和价值的认识，有效的指引人们更好的合理利用公 园的生态资源。 其次，在研究方法上，将生态效益评价和环境因子的监测相结合，“评测结合，以 东北林业丈学硕士学位论文 测促评”，以试验数据为基础评价生态效益的同时，通过对照比较的方法进一步分析环 境质量的优劣，使得生态效益带来的环境效果变得更为直观；为以后的研究提供参考。 2 概况及研究方法 2 1 研究地概况 2 概况及研究方法 图2 1 黑龙江省森林植物园平面图 黑龙江省森林植物园始建于1 9 5 8 年。1 9 8 8 年正式对外开放，1 9 9 2 年被国家林业部 批准为哈尔滨国家森林公园。植物园地处黑龙江省省会哈尔滨市，地理位置为东经1 2 6 。3 8 ，北纬4 5 。4 3 ，占地面积1 ”4 公顷。是我国最具代表性的东北寒温带植物 园，是集植物科研、科普、旅游、休闲为一体的综合性植物园，也是我国唯一一处坐落 在城市市区的国家级森林公园，园内森林覆盖率达到了9 0 以上，建有风格各异的树木 标本园、郁金香园、药用植物园等1 2 处植物专类园。园内栽有我国东北、华北、西北 地区及部分国# 1 - 弓1 进植物1 2 0 0 余种。被誉为大、小兴安岭、长白山脉植被的橱窗和缩 影。园内建有1 2 0 0 0 平方米园中湖景区，具有欧式建筑风格的青云塔，高入云端；气势 磅礴的喷泉瀑布，惊险刺激的徒手攀岩，1 0 0 0 0 平方米的休闲广场，设置大型动感音乐 喷泉，以及九龙壁，万寿山，观景亭等风格各异、古朴典雅的景观小品。吸引八方游人 流连忘返。植物园具有浓郁苍茫的林海风情，清新幽雅的生态环境，独特优美的园林景 观。 东北林业丈学硕士学位论文 2 2 研究方法 2 - 2 1 试验样地的选择 本研究中生态效益的评价和环境因子的数据都是基于对若干典型样地的监测获得， 所选样地是否具有代表性和全面性，对最终评价结果将会产生一定的影响。 选择环境监测点时利用典型抽样法，在区域考察基础上选定具有一定代表性的样地 作为森林植物园环境监测样地。典型抽样就是抽取具有平均水平的、典型的单元作为样 本的抽样统计方法。通过分析植物园图件资料结合实地踏查了解了公园的基本情况，在 综合考虑植被群落、海拔、坡向等要素的基础上，结合均匀布点的原则选择了7 个样 地，作为植物园环境监测点。 表2 - 1 森林植物园环境检测样点概况 这7 个样地涵盖了由森林植物园几种主要树种组成的典型群落类型，覆盖了植物园 的几个景区，较为全面的代表了森林公园的环境状况。7 个样地的位置如图2 1 ，各样 点概况如表2 1 所述。 为了进一步说明黑龙江省森林植物园的生态效益，反映植物园环境的特点，试验中 还在哈尔滨市区选择了火车站、小区、道路、广场等典型的城市环境各一个作为对照样 地，与植物园中的样地同步进行环境监测，其特征见表2 2 。 表扣2 市区环境检测样地描述 由表2 。2 可以看出，火车站的硬质铺装最多，人车流量最大，应该是环境最差的地 方。相对来说，居民区的人车流量就小多了，植被覆盖率要高于其他几个市区环境。 2 概况及研究方法 2 2 2 试验方法 2 2 2 1 碳氧平衡效益测定 采用c x h 3 0 5 型红外线c 0 2 气体仪对森林植物园的7 个样点和哈尔滨市区4 处样 点的环境空气中的c 0 2 进行测定。测定时间为2 0 0 6 年5 月、7 月和9 月，每个月测三 次，为三个重复。天气晴朗，无风或者微风。每个样点分别在8 ：0 0 、1 2 ：0 0 和1 7 ：0 0 三个时间点检测，每次每个样点间隔1 5 秒读数一次，读1 0 个数，去掉最大值和最小 值，取平均值。 2 2 2 2 降温增湿效益测定 采用f l a s h l i n k 温湿度自动记录仪对森林公园7 个样点和哈尔滨市区4 处样点进行气 温与相对湿度的测定。测定时间为2 0 0 6 年5 月、7 月和9 月，每个月测三次，作为三个 重复。天气晴朗，无风或者微风。每个样点分别在8 ：、1 2 ：0 0 和1 7 ：三个时间 检测，记录仪设定1 0 秒读一次，每个样点读数3 0 次，取其平均值。温度记录仪距离地 面1 5 0 m 处测量。 2 2 2 3 降噪效益测定 森林公园样地和城区对照样地的环境噪声监测参考g b 厂r 1 4 6 2 3 城市区域环境噪声 测量方法，采用h s 5 6 3 3 数字声级计直接测定。声级计是一种按照一定的频率计权和 时间计权，测量声音的声压级和声级的仪器，广泛地应用于环境噪声的测量。采取连续 监测的方法，用慢档读取指标值。测量时环境处于无风或微风状态，声级计离地面的垂 直距离保持在1 4 1 5 m ，距离建筑或树木不小于l m 。测定时间为2 0 0 6 年5 月、7 月和 9 月，每个月测三次，作为三个重复，每个样点分别在8 ：0 0 、1 2 ：0 0 和1 7 ：0 0 三个时 间检测，每次读数1 0 个，去掉最大值和最下值，取其平均值。试验在天气晴朗，无风“ 或微风的条件下进行。 2 2 2 4 降低细菌效益测定 本研究采用自然沉降法。在每个样点选择3 个直径1 2 c m 盛有牛肉膏一蛋白胨细菌 培养基的培养皿，高度为1 5 m ，开盖暴露5 r a i n ，然后封盖放入恒温培养箱，2 8 条件 下培养4 8 h ，记录培养皿中落菌数，再按奥梁斯基算法，推算每立方米空气中所含细菌 数。 细菌培养基配方为：牛肉浸膏3 5 9 ，蛋白胨2 0 9 ，氯化钠5 9 ，琼脂1 8 9 ，蒸馏水 1 0 ( ) o m l 。 计算公式如下： 细菌数。5 0 0 0 0 * n a t n ：培养后，培养皿上的菌落数 a ：培养皿