对城市绿地生态效益的研究.doc

对城市绿地生态效益的研究 1城市绿地生态效应研究的主要背景城市绿地作为“城市的肺”，一直受到城市规划和建设者的关注。早在20世纪初，城市绿地的研究就受到了有关学者和城市决策者的重视，但多局限于对绿地美学效应的研究，而绿地结构和大气生态的相关性研究却比较晚。近年来，有关这方面的研究受到了挑战。一方面通过园林绿化来缓解城市气候效应、改善城市环境质量，已为园林科技工作者和城市决策者所推崇；另一方面，城市规模的日益扩大，使城市土地寸土寸金，可用于绿化的土地愈来愈少，成本也愈来愈高，尤其是老城改造中的绿地规划难度更大。人们逐渐认识到，提高城市园林绿化的生态效益，仅把眼光盯在扩大绿地面积上还远远不够，必须依靠科技，对有限的绿地在生态类型、斑块群落结构、空间格局等方面，进行科学合理的规划和设计，提高单位绿地面积和城市绿地景观整体的生态效应，共同解决城市环境保护与改善这一重大问题。应该说，这一意识的确立，极大地推动了城市园林生态效应的研究进程，使之成为园林科学领域的热门话题。也吸引了众多园林、生态、城市规划等领域的专家的视线。自20世纪90年代以来，随着我国经济的持续稳定发展，生态环境建设问题已摆在面前，尤其是生态园林城市建设的呼声此起彼伏。许多科学家配合我国的城市生态建设，开展了富有成效的研究，并获得大量的研究成果，从而使这一学科进入从未有过的发展时期。2国内外研究成果综述21相关学科研究动态城市园林绿地生态问题，属于新生的园林生态学研究范畴。但由于园林生态学尚处于草创阶段，很难进行上述问题的分析。过去城市园林绿地生态效应、研究最为密切的学科之一是景观生态学。通过对近几年来有关学术会议和文献资料的分析研究可以看到，目前国际上，景观生态学研究的热点大致可概括为5个方面，即景观单元的类型组成、空间配置及生态过程；干扰对景观格局和过程的影响；景观的多重评价；景观规划和设计与景观社会经济研究(社会经济发展规划与决策基础)等。其中，不同尺度的景观空间格局与生态过程，是当今景观生态学研究的核心，也是景观生态学理论研究与应用逐步走向整合的基础。国际景观生态学研究的热点区域或热点对象，主要集中在4个方面：首先是重点自然景观，如热带或亚热带森林景观，独特生境或特殊物种栖息地等；其次为流域系统。如上游和下游的生态关系，高地景观与河岸带景现设计，高地景观与河岸植物对流域水文过程的影响，河谷湿地结构与功能等；再次是文化景观，包括文化景观安全保障，土地利用的社会基础和土地多项利用等；最后是城市景观，包括城市景观安全格局、城布绿地的有效配置，城乡过渡带的绿地系统规划以及污染城市、超大城市生态规划与设计等：其中，对城市生态规划设计理论及方法的研究，受到了有关学者和城市管理者的极大关注，其原因主要是随着全球城巾化过程的加快，城市环境的恶化加剧，引起人们对城市生存环境质量的高度关注，而在以往城市生态学原理指导下对城市生态问题的研究，主要侧重于对城市环境污染的防治，对满足城市规划、经济发展、土地资源开发利用以及水利、园林、环境保护等城市决策管理的实际需要尚有一定的距离。!-empirenews.page-22国外城市绿地生态效应研究状况221绿化植物的生态机理研究1913年康亨和拉斯顿在英国利兹用装有相同土壤的容器在不同的地方栽培植物，发现空气中的硫酸盐浓度和植物体内的硫酸盐浓度密切相关。自此以来，绿化植物的生态机理，一直受到有关专业人员的重视，到20世纪末，已在植物的降温、增湿、吸收CO2及有毒气体、释放O2、抗污滞尘、杀菌和减低环境噪音等方面取得了批令人注目的研究成果。近几年里，相关研究又有了新的发展，从植物个体和群体的生态功能、植物生态效应的生理机制等发展到定量研究这种作用和绿地定额的关系，尤其在研究植物对城市污染的净化能力方面，基本弄清了植物叶片污染物含量的积累途径，以及部分有毒物质降解或转移的生化机制。222城市廊道效应城市廊道(urbancorridor)作为沟通城市内部以及城市与郊区不同景观单元之间的物质流、能量流、信息流的主要途径，愈来愈受到重视。杜奈(1995)根据廊道在城市生态系统中所起的作用，以巴黎和伦敦为例，对城市廊道进行分类，并论述了不同廊道的生态功能和格局。在对城市廊道的评价上，尤其是以植物为材料的绿色廊道(Greenway)效应方面，取得了喜人的成果。许 多学者针对大城市的发展特点，提出城市交错带概念、扩散与反波效应以及廊道效应。杰夫(1995)等人以美国俄亥俄州为例，研究城市不同类型廊道的效应，证明自然廊道决定着城市景观结构和人口的空间分布模式。尤为可喜的是，自然廊道在城市生物多样性保护方面的作用也得到了肯定，并就城市廊道的生态评价方法做了积极的探索。与此同时，许多景观生态规划师开始探索城市自然廊道的结构设计原理与方法，并在理论和方法上多有建树。223园林绿地结构与格局对城市气候的影响从园林绿地格局入手，研究城市绿地对周围气候的生态响应，是景观生态学加盟城市绿地生态效应研究的重要内容。近年来，一些学者利用景观生态学格局、过程和尺度相结合的原理与方法，分析城市绿地景观的时空格局，把城市绿生态学研究由定性化向定量化大大推进了一步。如绿地景观的时空格局对物种、种群分布以及物质和营养的水平流动过程的影响，都有一些定量化的研究成果问世。同时，这些方法也部分应用于城市园林景观格局生态效应的分析上。如城市绿地广场和天空可视因子(SkvViewFactor，对城市温度格局(如热岛效应)的影响，都不断有成果报道。值得称赞的是戈登(2000)所做的极富意义的工作，该研究通过对美国哥伦里郊区10个居民院落(其中5个位于绿化密集区，其余5个位于住宅密集区)温度等气候因子，进行的为期一周的定点观测，证明了城市绿地斑块对城市气候的改善确有明显的作用。23我国城市绿地生态效应研究动态园林学是我国的一个传统优势学科，但长期以来，我国园林学界多倾向于对园林美学的研究和实践，而很少把精力放在园林的生态效应等理论问题上。尤其在自觉运用景观生态学原理和方法，研究城市绿地的结构、格局和生态功能等方面，更显得薄弱。改革开放以来，一批学者纷纷投入到这项工作中来。首先在城市不同类型绿化植物和绿地的生态效应上，做了大量的试验，印证了城市绿地对城市的温度、湿度具有明显的调节作用。比较有代表性的是陈自新等人，对北京市城市园林绿化生态效益的研究。面对我国城市空气污染的严峻现实，许多学者着重在绿化植物和不同类型绿地的杀菌效应上开展了卓有成效的研究，并筛选出了一批抗污染乡土绿化植物。!-empirenews.page-针对我国城市潜在绿地面积普遍不足的现状，许多学者就发展城郊环城绿地，以及将城郊绿地效应通过一定的途径引入市中心等有关方面的问题进行了研究。与此同时，配合国家城市建设标准的实施，不少学者开展了城市绿地评价体系的研究。其中绿化三维量和以此为基础的城市生存环境绿色量值群概念的提出，引起了不少学者和城市决策者的关注。生长绿当量(GreenEquivalent)概念的提出为确定不同城市的绿地定额提供了新的理论依据与方法：城市绿地景观的水平格局与生物多样性的相关性研究亦有报道。我国科学家对城市绿地生态效应的研究可以概括为如下几点：231旨定了绿色植物对城市的温度、湿度具有明显的调节作用。其调节能力的大小与绿地的立体结构和平面布局有关。一般认为乔、灌、草相结合的三元复合结构绿地，其生态效应明显优于单一结构的绿地。232大多数绿化植物对空气的净化具有一定的作用，不同的树种其净化空气的能力不同，并在此基础上，筛选出适合我国不同地区栽植的抗污染绿化植物。233在城市绿地生态评价方法的研究上有新的突破。在绿地覆盖率、绿地率和人均公共绿地占有率等指标体系的基础上，又提出了绿化三维量和生长绿当量等绿地立体评价新概念。234提出了城市生存环境绿色量值群概念，为城市绿地规划设计提出了新的指标体系。3城市绿地景观生态效应研究展望城市绿地生态效应研究，已在城市规划等方面发挥着越来越重要的作用。但我国有关这方面的研究系统性不强，取得的成果比较零散。目前在城市规划方面提出的一些新潮概念，大多融入了生态理念，这是一大进步。但因其内涵难以确定，同时缺乏理论的支撑，实践上的盲目性较大，容易对常规的城市绿地规划造成冲击。这一现象应引起我们的关注。令人欣慰的是有关学术组织已有所行动，开始规划相关研究内容和组织研究队伍。目前这一领域的研究趋势大致可概括为以下几个方面：31研究尺度的拓展过去，研究者大多侧重于从城市大尺度上分析绿地与城市气候的相关性，目前有向两个方向延伸的趋势。一是小尺度化，即研究城市绿地小某一结构类型或某一地段的绿地对城市生态环境的影 响。小尺度意义上的研究成果对城市绿地规划的指导可能更为直接。另一个方向是超大尺度化，即把研究对象放在整个大地的视野中，借助空间信息技术手段进行宏观的研究，由此将推动被称为大地景观生态规划理论的建立和发展。32城市绿地生态结构的研究着重从绿地的立体结构和平面格局等角度研究园林绿地景观的生态效应，从而进一步完善和创新城市生态规划理论。33加快园林生态学科建设目前园林生态学科已经初步建立，但在其学科框架和基本的理论问题上尚处于酝酿阶段。需要尽快组织有关专家加强这方面的研究。城市绿地生态效应的研究是一件既有实践意义又有理论价值的工作，希望能有更多的研究和实践者加入这一行列。 建立城市绿地生态效益综合评价指标体系的目的和意义： 城市绿地的生态效益是城市绿地系统结构与功能的反映。通过建立城市绿地生态效益评价指标体系，对城市现有绿地的结构与功能进行定量分析，揭示绿地系统的组成与分布在城市生态系统中的作用；利用建模手段合理地综合各项指标，以此评价城市绿地现状；同时，在当前基础上，制定发展目标，并为城市总体绿地规划、城市各功能区绿化建设提出调控与管理对策；利用城市绿地生态效益评价指标进行国内外城市之间对比分析，为全国各城市的绿地生态效益评价研究提供范例。 城市绿地分类与绿量的测定： 其内容是确立城市绿地的分类系统，建立绿量评定指标，研究绿地测定方法，制定绿量标准。如美国城市绿地规划标准规定市民每人平均绿地面积大致为40m2，并用公园、娱乐设施来衡量社区生活质量。日本制定法律来确保城市公园绿地的地位，自1972年始实施城市公园建设五年计划，其主要指标是城市人均公园面积。 目前，我国园林绿地的分类方法尚未确定，在中国大百科全书建筑、园林、城市规划一书中，根据城市绿地的功能来分类，将其分为：公共绿地（公园、林萌道）、居住区绿地、专用绿地、防护绿地、郊区风景游览绿地6类。而在城市用地分类与规划建设用地标准（GBJ137-90）中，另有一套分类方案。对于绿量，我国主要采用城市人均公共绿地面积、绿地与城区用地面积百分比、绿化覆盖率等指标。近几年，“上海市绿化三维量遥感调查”提出“绿化三维”的量化值，即指绿色植物所占据的空间体积，相对于平面量，三维量反映了城市绿化的空间结构量值。北京市对“城市生存环境绿色量值群的研究”3，提出绿色量值群指标为5类，分为：基本指标、绿化结构指标、游憩指标、计划管理指标和人均指标，并进一步细分为40项。 阳泉市城市绿地系统规划中对绿地系统效益测算的阐述： 第十章绿地系统效益测算 第四十三条：园林绿化是一项服务当代、造福子孙的城市基础设施建设和公益性事业，其最终成果，表现为环境、社会和经济相统一的综合效益。 第四十四条：城市园林绿化的综合效益包括：直接经济效益园林服务业和园林绿地物质产品所产生的直接货币收入；间接经济效益转移到社会产品中的价值、市民生理和心理上的“环境质量消费”，改善社会经济发展环境的价值等。 第四十五条：本规划中所列的各类园林绿地，都可直接和间接地为社会创造经济效益。到规划期末（2020年），城市绿地系统建设完成后，市区3264.95公顷园林绿地，每年可产生氧气32650吨，吸收二氧化碳39179.4吨，吸收二氧化硫391.8吨，滞尘量35588吨，蓄水量346.1万立方米，降温2-4，生物物种增加15%，从而能有效地改善阳泉市区的生态环境质量。 评价指标体系的说明 城市绿地生态效益评价指标体系必须既反映整个城市绿地系统的综合效益，又能反映各类绿地的生态功能，既有助于为城市发展制定绿化规划目标，又能提出易于操作、便于对照执行的具体准则。为此，建立三级评价指标体系。 4.1生态效益综合指标 由各级指标通过建模计算得到的结果，是城市绿地系统结构与功能决定的生态效益的最综合反映。 4.2一级指标 城市绿地结构：它综合反映城市绿地绿色量、类型组成、景观格局以及绿地的群落构成（包括群落空间和群落植物种类组成）。 城市绿地功能：它反映城市绿地系统的综合生态效益，显示绿地在改善城市生态环境中的作用，检验城市绿地的质量。 4.3二级指标 4.3.1城市绿地结构指标下的二级指标 城市绿色量：拥用一定的绿色量，是城市绿地产生生态效益的基础。绿色量指标的确定首先要明确绿色量 的概念，选择合适的计算标准与方法，要兼顾平面绿色量与三维绿色量、常规绿地与特殊空间绿地。绿地类型丰富度：城市是一个极其复杂的人工生态系统，不同的绿地类型满足不同的需要，绿地类型的丰富度指标反映这种满足关系。 绿地分布均匀度：在相同的绿地数量下，绿地的均匀程度不同，生态效益也不同，城市中相对独立的绿地，各项生态效益的发挥不仅与绿地规模有关，而且与各绿地间距离也有很大关系，距离增大，作用减弱。绿化布局应在考虑绿地分布均匀度的基础上进行。 4.3.2城市绿地功能指标下的二级指标 环境效益：城市交通运输、工厂和家庭取暖等产生大量的污染物质，严重破坏了城市的生态环境，用工程技术的方法进行减污处理效果固然明显，但根据植物的特性，运用其自然净化功能，重建城市生存空间具有不可替代的意义。环境效益指标应全面深入考虑绿地改善环境的作用机制，对其作用的大小进行正确地定位与评价。 区域气候效应：由于城市地形复杂、寻找物密集、大量能耗等原因，城市气候与自然条件下的气候状况显著不同，形成了城市热岛、城市干岛、聚风（fieldwind）等城市特有的有害气候现象。一定规模的绿地分布对气候具有调节作用。区域气候效益考虑不同绿地类型、绿地在城市中的位置，在测定小规模绿地降温增湿功能的基础上，进而评价城市绿地系统整体在影响城市区域大气热力状况中的作用原理与程度。 4.4三级指标 4.4.1城市绿色量指标下的三级指标 景观绿地率：A=Gi/S（%），其中Gi是各类绿地，S是区域的面积。 特殊空间绿色量：包括屋顶绿化面积、垂直绿化面积、室内绿化面积等 4.4.2绿地类型丰富度指标下的三级指标 绿地功能类型丰富度：反映公共绿地（包括综合性公园、纪念公园、儿童公园等各类公园以及街道、河、湖、海岸绿地）、生产防护绿地（包括提供园林绿化用苗、花草的圃地和用于隔离、卫生及安全的防护林带）配备状况。 绿地层次类型丰富度：反映城市中不同群落结构绿地的配置状况，如乔木、灌木和草地绿地类型之间的数量比例关系。 物种多样性：各绿地类型中物种的丰富程度，例如以Simpson指数计算： 4.4.3绿地环境效益指标下的三级指标 吸收有害气体量：城市中工业过程、城市交通排出大量有害气体，如SO2、NOx、CO、O3、碳氢化合物、氮氢化合物等，严重破坏了城市大气质量，而绿色植物通过呼吸作用，能吸收其中很多的污染物质，将有毒气体转化成无毒物质，起到净化空气的作用。绿地的这一净化功能与植物种类、植物的生长规律有密切关系。北京市曾作过深入研究，把城市中绿色植物按其吸收有害气体的能力分为三类，这样就可以在绿化工作过程中对植物种类加以选择。 降尘滞尘量：有绿色植物覆盖的地面，灰尘不易被风扬起，而且由于植物能有效的降低风速，使空气的携带能力大大下降，从而使空气中的粉尘沉降下来，起到降低大气TSP的作用。 固碳释氧量：城市中矿物燃料燃烧过程消耗大量O2，产生大量CO2，同时密集的城市人口呼吸作用过程也需要大量的O2，但是由于城市建筑过多过密，造成空间相对郁闭，因而，与农村地区相比大气中O2的浓度偏低，而CO2的浓度大大超过30010-6的指标值。这时城市绿色植物通过光合作用释氧固碳，缓解局部缺氧显得尤为重要。 减菌功能：在人口密集的地区，空气受到污染，含有大量的有害细菌，植物对于其周围的细菌等病原微生物具有不同的杀灭和抑制作用，杀菌能力的大小因植物种类而异。 减噪功能：城市交通运输、工厂生产、人民生活产生大量噪声，各种噪声会影响居民的身心健康，由于植物是软质景观，绿色叶丛好似一种多孔材料，具有一定的吸音作用，噪声波投射到树木枝叶上，生长方向各异的叶片反射声波而产生微振，使噪声减弱。 水体减污功能：由于降雨形成地表径流，把大量城市裸地上的泥沙和污染物质带入水体，构成了水体的非 点污染源，绿地特别是草地对地表径流具有过滤的作用。而且，增加绿地覆盖面积，相对减少建筑用地，也可以涵养水体，使之下渗，补充地下水。对于沿海城市，地下水位稳定可防止海水入渗污染地下水。 4.4.4区域气候效应指标下的三级指标 降温增湿效应：城市中以混凝土等低热容量建筑材料为主的下垫面以及大量的能耗，使得城市平均气温普遍高于周围农村，形成“城市热岛”。绿色植物具有调节温度的功能，表现在：树叶反射的热能比硬质表面反射的热能多得多；植物吸收一定量的热能但辐射出很少的一部分，而主要是通过其叶片大量蒸腾水份消耗热量，同时也增加了空气的湿度，此外，植物光合作用过程也需要一些热能。 改善大气环流：城市热岛的存在，城市中心区域大气温度相对高而上升，周围郊区大气温度相对低而下沉，在地面上城市中心与郊区间形成气压差，这样产生了由郊区流向城区的气流，称为聚风（fieldwind），聚风经过城市外缘，把工业废气送入市内，加重了环境污染，城区的绿地以及城郊的环城绿带可改善区域大气的热力状况，通过绿地与建筑区间的大气交流，减弱聚风的不良作用。 北京城市园林绿化生态效益的研 究(5) 时间：xx-06-24作者：陈自新苏雪痕刘少宗韩丽莉：中国园 林1998年第5期 提要推荐适于北京城市不同地段、合理增加绿量的种植结构模式10大类共47种；建立以提高生态、景观效益为主要内容的示范区4处共11.9hm2。 关键词复层结构种植模式示范区 TU985.1 三建立合理增加绿量的种植结构模式和示范区 在城市绿地相对有限的条件下，探求建立合理的绿化复层种植结构的具体方法，增加城市绿地的绿量，是提高北京城市园林绿化生态效益的重要措施。 (一)推荐植物配植复层结构的种植参考模式 北京城市居住区绿地、专用绿地、隔离片林绿地是本项目三个子课题分别研究的重点，同时也对合理提高这三种类型城市绿地的绿量问题进行了研究，为使研究成果结合生产实际，具有可操作性，能直 接为园林绿化单位借鉴应用，分别提出植物配植复层种植结构的参考模式，为促进城市绿化水平的进一步提高提供服务。 1.适合于组成复层结构应用的各层次植物材料 通过本项目的研究，筛选推出了一批具有耐荫、抗污、杀菌、抗风，适合构成绿化复层结构的植物材料，结合传统的抗性较强的乡土树种，共同构成绿化种植复层结构种植模式的植物群落。1适合于作上层栽植的植物 应具有较高的观赏性，较强的抗污性，喜阳，冠型端正，树形俏丽，枝下高较高且枝叶较为稀疏(透光性好，便于中层、下层植物生长)等条件的高大乔木。 落叶乔木class=blacklink_line合欢、槐树、馒头柳、栾树、绦柳、刺槐、杂交马褂木(小气候条件下)、悬铃木、山桃、日本晚樱、元宝枫、核桃、柿树、榆、杜仲、构树、旱柳、泡桐、皂荚、枣树等。 常绿乔木蜀桧、洒金柏。 2适合于作中层栽植的植物 以植物耐荫性及光合作用特性为选择依据，兼顾植物在杀菌、蒸腾、吸收CO2、滞尘等方面的表现，并具有较高观赏性及管理粗放的灌木为主。 适合于林下遮荫条件下的植物有:花、红瑞木、蓝荆子、金银木、柳叶绣线菊、棣棠、四照花、大叶黄杨、粗榧等。 适合于林下半荫或全光照条件下的植物有:杨、猬实、圆锥绣球、太平花、珍珠梅、紫叶小檗、郁香忍冬、碧桃、沙地柏、紫穗槐。 适合于林缘或疏林空间栽植的植物有:棠、紫叶李、紫薇、香茶栒子、丰花月季、银芽柳、牡丹、榆叶梅、锦带花、秋胡颓子、平枝栒子、迎春、海州常山、早园竹。3适合于作下层栽植的植物 多为耐荫地被(包括低矮灌木及草本植物)。相对于中层植物，要求下层植物耐荫性较强，可分为: 适合于遮荫林下栽植的地被植物:宽叶麦冬、涝峪苔草、丹麦草、紫花地丁、大花萱草、五叶地锦、金银花、扶芳藤、富贵草、鸢尾、荚果蕨等。 适合于生长在