园林植物耐旱性研究进展

园林植物耐旱性研究进展摘要：本文介绍了耐旱植物的特点、园林常用植物中的耐旱种类及耐旱植物的应用情况。提倡大力推广开发乡土耐旱植物，创建节水型园林。城市当前面临着越来越严重的环境问题，选择利用耐旱植物是发展节水型园林的重要途径。园林植物因其碳氧平衡、蒸腾吸热、吸污滞尘、减菌减噪、涵养水源、土壤活化和养分循环、维持生物多样性、景观功能、防灾减灾等生态功能在缓解城市环境压力方面起着至关重要的作用。为了使城市园林植物生态功能最大限度地发挥和城市生态环境得到较大改观,综述了国内外在城市园林植物生态功能及其评价与优化等方面的最新研究成果,分析研究中存在的不足之处。关键词：耐旱植物;节水型园林生态功能研究进展引言随着经济的发展和城市化进程的不断加快，城市用水紧缺已成为一个危及整个社会工业、经济发展，人民的正常生活乃至人类生存的严重问题。城市园林绿地作为城市中唯一具有自净能力的系统，在改善环境质量、维护城市生态平衡、美化城市景观等方面，起着十分重要的作用。在人类生活及社会环境中具有不可替代性。目前，我国城市园林绿化处在进退两难的僵局中。随着人们节约意识及生态效益意识的提高，逐渐大力倡导创建生态园林城市，这也成为我国各大城市建设发展的目标。然而，要实现生态园林或森林城市，园林绿化水平首先要达到一定的指标，这就需要大幅度加强城市绿化力度。可是，绿化面积增加的同时也就伴随着水资源消耗的剧增，我国大部分城市园林绿化仍以自来水为水源，且利用率很低，这使城市有限的水资源更加紧缺，也加剧了城市水资源的匮乏。因此，我国的园林绿化事业要更好地发展，就必须改变水的利用模式，使之从“耗水型园林”向“节水型园林”过渡。植物作为园林绿化的基础，是发展节水型园林的关键所在，应用耐旱园林植物是政府、社会、市场的共同需求，是缓解僵局、解决矛盾的最有效途径之一。随着对园林内涵及生态园林的逐步认识，旱景园林将成为一种独特的园林发展趋势。园林植物耐旱性研究内容1城市园林植物生态功能城市园林植物生态功能主要包括:碳氧平衡、蒸腾吸热、吸污滞尘、减菌减噪、涵养水源、土壤活化和养分循环、维持生物多样性、景观功能和防灾减灾。植物通过光合作用吸收CO2,释放O2,在城市低空范围内从总量上调节和改善城区碳氧平衡状况,缓解或消除局部缺氧、改善局部地区空气质量[1]。植物通过叶片大量蒸腾水分而消耗城市中的辐射热,以及通过树木枝叶形成的浓荫阻挡太阳的直接辐射热和来自路面、墙面和相邻物体的反射热,产生降温增湿效益,对缓解城市热岛效应具有重要意义。植物通过叶片上的气孔和枝条上的皮孔,将大气污染物吸入体内,在体内通过氧化还原过程将污染物中和成无毒物(即降解作用),或通过根系排出体外,或积累贮藏于某一器官内,从而起到净化空气的作用。植物在吸收大气污染物的同时,自身也在不同程度上受到污染物的影响和损害。研究表明,O3和SO2使细胞膜的脂类过氧化,导致细胞膜的透性增加[2];超氧化物歧化酶SOD是一种保护酶,它的代谢能反映植物的综合抗逆性[3];污染物增加植物叶片的色素降解,抑制PSⅡ活性,轻微影响膜的完整性和稳定性[4]。国际上对针叶类植物叶片蜡质层在污染物环境下的结构变化有大量研究。污染物对于植物叶片表面的蜡质层的物理形态的影响作用实际上是污染物与蜡质层的生物合成之间相互作用的结果,因此蜡质层的物理形态反映了不同大气环境下蜡质层自身的化学组成。城市园林植物通过降低近地面流场风速,使空气中弥漫的颗粒物发生沉积。随着城市大气总悬浮颗粒物(TSP)污染状况的加剧[5]和可吸入颗粒物(PM10)对人体健康影响,植物的滞尘作用越来越受到重视[6～8]。城市园林植物的枝叶可使噪声衰减,衰减多发生在低频范围内,衰减功效与树种及其布局有关。树木的叶面积愈大,树冠愈密,减噪能力就愈强。复层种植结构的减噪效应优于其他种植类型。园林植物构成的绿地是城市维持和保护生物多样性的重要场所,特别对鸟类更是如此。2城市园林植物生态功能评价定量评估城市园林植物生态功能,有助于促进城市绿地系统规划,优化植物群落结构,改善城市环境质量,促进城市生态建设。评价指标体系的建立是城市园林植物生态功能评价的前提和基础。然而,目前相关研究采用的评价指标体系存在较大差异,研究结果较难比较。例如严晓[9]从结构与功能两个方面来衡量城市绿地系统生态效益,在不同层次下选取评价指标,建立多级指标体系;赵勇[10]利用植物吸硫、滞尘、抗污、观赏、增氧、生长、卫生和种苗及维护等8个方面建立评价指标体系;刘滨谊提出的指标体系包括生态功能、结构形态、经济效益、生态过程、景观评价和规划定量化指标6个方面。李峰[11]采用多边形综合指标法对扬州市绿地规划进行了评价与预测。多边形综合指标法不需要专家定权,只要确定了指标的参考值就可以按照公式计算,优点是在计算综合指标时具有多维指标的几何意义(计算多边形面积及比值),不像加权平均法那样将多维指标求和压缩成一维指标。城市园林植物生态功能的经济价值量算,可以更加直观地反映绿地生态效益,便于比较和供决策人参考。田国行[12]采用修正人力资本法计算出滞尘的经济效益,采用市场价值法计算乔灌草吸收SO2,产生O2的经济效益,对郑州市绿地的生态效益进行评价。李晶[13]通过观测盛夏西安市不同植被景观区温度、湿度的日变化,研究植被对温度和湿度的调节作用,并计算出植被对温度调节作用的生态效益。3城市园林植物生态功能优化途经3.1树种选择选择各项生态功能都较高的树种是决定城市园林植物生态功能能否高效发挥的关键。陈自新等[1]对北京主要的60～80种园林植物释氧固氮、蒸腾吸热、滞尘、减菌、减污、抗污、耐阴、抗寒等生态特性进行了定量研究,将这些植物按照各项生态效益的高低进行了分类,为北京园林绿化树种的选择提供了依据。鲁敏等[14]采用专家咨询评价方法从生态适应能力、绿化生态效益、美化效果、抗病虫害性、抗污染性、经济效益等方面,全面系统地建立了沈阳市绿化树种生态功能与生态适应性评价应用的综合指标体系,对沈阳常见的230种绿化树种进行了评判与分级,但是论文没有提供各树种生态功能和适应性的数据。赵勇等[15]采用综合评判法选取反映植物生物、生态和经济等8项指标,对郑州市常见的43种绿化植物的综合效益进行分析和排序。一些城市(如哈尔滨、郑州、合肥[16]、沈阳[17])常见绿化树种的滞尘能力或滞尘量见诸报道。然而,目前有关城市园林植物各项生态功能的数据还比较少。各城市由于地理位置、结构和规模的差异,园林植物生态功能数据只能够在一定程度上相互借鉴,需要建立各自数据库。3.2配植结构提高城市园林植物生态功能,一方面应尽可能地扩大城市绿地面积,提高绿化覆盖率;另一方面应充分利用绿化空间,合理改善植物配植结构,提高现有绿地上的绿量。城市用地紧张,采用复层结构能够提高单绿化面积上的绿量,从而使得绿化植物最大限度地发挥生态功能。祝宁等[18]将哈尔滨的典型绿地分为片状绿地和带状绿地,按乔灌草、乔草、灌草、乔木、灌木和草坪等种植结构类型,定点测定绿地中心和对照点的光照、温度、湿度及CO2浓度。结果表明,在片状绿地中,除草坪外,其他绿地均具有一定的遮荫效应,乔灌草、乔木、乔草和灌木结构绿地在降温、增湿和调节CO2浓度方面也均高于草坪。带状绿地在遮荫、降温、增湿和调节CO2浓度方面也有一定的作用,其中灌木结构绿地遮荫效应最强,乔灌结构绿地在降温、增湿、释氧固氮方面表现最佳。相同种植结构的绿地中片状绿地的生态功能大于带状绿地。片状绿地或带状绿地的复层结构生态功能均大于单层结构。从该研究也可以看出,与其他种植结构类型相比,草坪的生态功能最差,此外养护管理费用高,因此除在广场、运动场等场所外对草坪的规模应该慎重。陈自新等[19]经实验推荐出北京城市园林植物配置复层结构的种植参考模式。3.3布局我国城市绿化建设大多在工业、商业和行政等功能分区用地规划布局完成之后,在总图上画绿地,绿地实施的可行性和合理性一般考虑较少,且各类绿地分属不同的规划和管理部门,做不到预先规划和统一布局,导致绿地分块零碎、生产量少,发挥不出绿地给城市带来的应有生态效益和规模效应。何兴元等[20]利用景观生态学原理对沈阳城区绿地生态系统景观结构和异质性进行了分析,针对公共绿地覆盖率较低提出在居民住宅小区、工厂、学校等种草植树,提高斑块数量和面积;针对斑块大小变化较大、景观组成结构不均匀提出一方面在成片旧房改造中建设一些小型公园,使绿地分布均衡,充分发挥绿地功能,另一方面,提倡植物造园,使乔木、灌木、藤本植物、花卉和草坪相结合,增加立体空间复层结构,提高游憩场所的质量。对北京城市森林空间分布特征与改善气候的研究表明,城市绿化覆盖率低于37%,对气温的改善不明显,理想的绿化覆盖面积要达到40%以上[21]。城郊地域广阔,绿化潜力巨大,郊区和城市能够进行低空气流交换,缓解城市生态环境压力。因此,城郊一体的大规模绿化建设是使城市生态环境大为改观的有效途径[22]。在污染源的周围栽种具有高效生态功能的绿化树种,即能在较短的时间内最大限度地降低污染又能形成缓冲区降低城市大气污染背景值,被认为是对作为污染物过滤器的园林植物的最佳利用方式。结语综上所述,城市园林植物具有重要的生态功能,在城市生态环境建设中发挥着重要的作用。尽管对城市园林植物生态功能已有较为全面了解,但为充分发挥其作用,科研工作者还应更深入地认识其机理和规律。与此同时,有关机构应尽快建立统一的园林植物生态功能评价指标体系,以便在全国各城市建立标准化的园林植物生态功能数据库。当前,我国城市的绿化状况普遍存在优化空间,各城市有关单位应尽快组织力量对绿化现状进行定量测算评估,按照科学原则进行改进。参考文献1陈自新,苏雪痕,刘少宗.北京城市园林绿化生态效益的研究(2).中国园林,1998,14(2):51～542刘艳菊,丁辉.植物对大气污染的反应与城市绿化.植物学通报,2001,18(5):577～5863朝阳,王秋雨,韩光燮.植物叶片SOD活性分析及植物抗性等级的划分.辽宁大学学报,1995,22(2):71～744彭长连,温达志,孙梓健,等.城市绿化植物对大气污染的响应.热带亚热带植物学报,2002,10(4):321～3275刘文菁,黄世鸿,刘小红.南京市总悬浮颗粒物(TSP)及地面积尘来源解析.气象科学,2001,21(1):87～976陈雄文.植物叶片对沙尘的短时间生理生态反应.植物学报,2001,43(10):1058～10647柴一新,祝宁,韩焕金.城市绿化树种的滞尘效应———以哈尔滨市为例.应用生态学报,2002,13(9):1121～11268温达志,孔国辉,张德强,等.30种园林植物对短期大气污染的生理生态反应.植物生态学报,2003,27(3):311～3179严晓,王希华,刘丽正,等.城市绿地系统生态效益评价指标体系初报.浙江林业科技,2003,23(2):68～7210赵勇,孙中党,闫双喜,等.城市绿化植物综合评价及生态效益提高途经.河南科学,2002,20(4):405～40811李峰,王如松.城市绿地系统的生态服务功能评价、规划与预测研究———以扬州市为例.生态学报,2003,23(9):1929～193612田国行,杨文峰,田超,等.郑州城市绿地生态效益与优化配置研究.河南科学,2001,19(3):300～30313李晶,孙根年,任志远,等.植被对盛夏西安温度/湿度的调节作用及其生态价值实验研究.干旱区资源与环境,2002,16(2):102～10614鲁敏,张月华.沈阳城市绿化植物综合评价分级选择.中国园林,2003,19(7):66～6915赵勇,李树人,阎志平.城市绿地的滞尘及评价方法.华中农业大学学报,2002,21(6):582～586416吴中能,于一苏,边艳霞.合肥主要绿化树种滞尘效应研究初报.安徽农业科学,2001,29(6):780～78317陈玮,何兴元,张粤.东北地区城市针叶树冬季滞尘效应研究.应用生态学报,2003,14(12):2113～2116418祝宁,李敏,柴一新.哈尔滨市绿地系统生态功能分析.应用生态学报,200