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城市森林植被结构和植物多样性水平影响到城市森林的功能和健康,影响到城市森林的可持续管理[3-5]。
此外,植物为我们提供了食物、纤维、木材、药材和多种工业原料;
在保持土壤肥力、保证水质以及调节气候等方面发挥了重要作用;
在大气层成分、地表温湿度以及pH值等调控方面具有重要意义;
植物多样性还有益于维持生态系统稳定以及一些珍稀濒危物种的保存。
因此,城市景观植被对于城市的生存和发展具有重要意义。
2城市植被的种类
关于城市植被的分类,Detwyler[6]划分为间隙森林、公园和绿地、园林、草坪或间隙草地4类;
黄银晓等[7]分为行道树和街头绿地、公园绿地、草地、水体绿地等;
Ohsawa等[8]划分为城市化前保留下来的自然残遗群落、占据城市新生环境的杂草群落和人工栽植的绿色空间3类,而蒋高明[9]则认为自然植被、半自然植被和人工植被是城市植被的主要类型、其中伴人植物群落是城市半自然植被的主要组成部分,是与城市人为干找环境密切相关的一类植物,在城市中有重要的作用,人工植被尚可划分为行道树、城市森林、公园和园林以及街头绿地等。
2.1城市中的自然植被
城市中的自然植被多局限在保护完好的寺庙、教堂、大学校园及私人宅园中,被认为是城市自然的纪念碑,因为它代表了城市的顶极群落。
城市自然植被的重要性表现在:
它是城市中自然的见证人,对城市化过程有一定的指示意义,同时也是人类审美或感觉的一部分,它的存在也会对城市的未来产生影响,因此要千方百计把这部分植被保留在城市里。
2.2城市中的半自然植被
城市中的半自然植被大部分是侵入人类所创造的城市生境的伴人植物群落,另外还有各种次生林或湿地植物群落。
伴人植物分布的生境包括用于建筑的废地,用于绿化的林地及介于交通要道与建筑物之间的缝隙。
在这些生境中自然生长着很多一年生或多年生草本植物,它们是城市中的先锋群落。
城市伴人植物可分为三种生态种组:
①常见于缝隙的种类,能在非常小的空间如缝隙中生长,大多为小草本和柔质一年生草本植物如早熟禾、牛筋草、漆姑草等;
②侵占废地以及行道树坑的先锋植物,含有一年生,地面芽和地上芽等生活型,季节性很明显如繁缕、醡浆草、蒲公英、车前等;
③出现于裸地演替后期的种类、这些地方没有特殊的扰乱,植物生长繁茂,体态高大,如芒魁蒿等。
缝隙是典型的城市生境,它是伴人植物在城市中心生存的主要空间[10],在乡村就很难找到:
行道树坑是第二种常见类型,尽管这类生境不止出现在城市中:
废地是第三种常见类型,只要有人为干扰就到处可见。
这些生境的相对重要性按照城市化程度的不同而有所差异。
尽管城市生境的存在取决于人类意志,但它最终也能被一种自然植物群落所覆盖,城市中的伴人植物就是这样一个类群。
出现在城市的墙缝以及马路边上的小小植物也能为单调的城市景观增加生物多样性,美化和净化城市,另外还具有很好的教学实践意义。
2.3城市中的人工植被
城市植被中的人工植被可以分为以下几类:
1行道树
国外最早出现在19世纪欧洲城市规划中[11],1850-1860巴黎马路两旁栽植了单行行道树。
.随着美国浪漫派景运动,行道树想行到树林发展。
②城市森林
所谓城市森林是指人造的绿色空间,也包括在残遗植被基础上加以改造的森林。
城市森林有一定的野生性,能够自我维持,这是与天然森林相似的一面,也是区别于公园及街头绿地的地方。
但它与天然森林又有所不同,其主要功能不是提供木材,而是提供优美的环境,林中可辟有或曲或直的道路、开阔地,还可建造娱乐设施,在这方面它与公园和街头绿地作用相同。
③公园和园林
公园是城市中一类特殊的公共绿地。
因其具有较好的植被覆盖和其它诸如河流、湖泊、山川等自然要素,从而为居民提供休息、消闲、娱乐的场所园林包括历史遗迹所在的范围如历史园林、名胜古迹等。
④街头绿地
对于迅速消失的自然及城市残遗植被,有必要采取一定手段把一些绿色景观带回城市及工业区的“新生荒漠”中来[12],街头绿地就是其中一类。
可见于马路两旁的小块绿地、城市中心广场、立交桥花园等。
3城市植被的生态作用
3.1城市植被的光能效应
在以往的城市自然景观的研究中主要是对绿地的生态效应的研究,认为城市绿地具有改善小气候环境作用,主要有两方面原因[13-17]:
①绿色植物的叶片对太阳光具有反射作用,可以降低有林地的温度;
②植物能够吸收太阳辐射热,用于自身的蒸腾耗热和生理过程。
国内外的研究表明,城市植被的光能效应显著,尤以热带和亚热带最为突出。
研究结果表明城市植被能使局部地区降1~3℃,最高可达12℃[18-19],同时相对湿度提高3~33%[20],并且可遮荫、阻挡太阳辐射到地面达60%,最高可达90%以上,只有6~12%的太阳辐射通过植被叶子,到达其下边,有效地减少30%以上的太阳辐射。
植被的蒸腾耗热占辐射平衡的60%以上,气温明显低于没有植被的街区。
但是,不同种类植物吸收光能调节小气候的能力亦有不同[21],如表1所示。
3.2城市植被的碳氧平衡效应
由于人类的生活、生产活动,各种燃料的消耗和各种土地利用方式的改变,地球大气中的CO2浓度不断上升[22],城市大气中二氧化碳浓度大于郊县。
研究表明,其含量已从工业革命以来的280×
10-6mol/mol上升到现在的330×
10-6mol/mol以上。
预测也表明:
到21世纪中期可能上升到700×
由于二氧化碳在大气中的含量急剧增长,导致温室效应增强,形成城市“热岛”,严重影响了地球气候和生态平衡,给人类生活、生产带来不利的影响。
而城市植被对调节大气中的碳氧平衡、减低城市“热岛”效应起了一定的平衡作用。
如北京近郊植被日平均吸收二氧化碳3.3万t,扣除雨天日数,有效日数为l28d,全年吸收二氧化碳424万t,释放氧气295万t,年均每公顷植被日平均吸收二氧化碳1.767t,释放氧气1.23t[21]。
由于植被种类、面积和组成结构不同,此功能效果亦不同[23],见表2。
从表中可以看到出,石栗、大叶榕、木棉、白兰、夹竹桃等植被,在正常光照的条件下,单位时间内从大气吸收的二氧化碳和释放的氧气较多,其它植被从大气吸收的二氧化碳和释放的氧气相对较少,可见植被的吸碳放氧能力是乔木大于灌木。
表1不同绿化实体的降温效应测定结果
绿化实体
木麻黄纯林
小叶榕、椰树、人心果、草地
草地
椰子树、
街道树
南洋杉、小叶榕、黄槐、草地
白天平均气温(℃)
26.5
25.4
29.3
29.8
26.0
白天最高气温(℃)
28.0
27.5
34.0
35.0
表2绿地叶面积指数及二氧化碳消耗量和氧气释放量
项目
石栗
大叶榕
木棉
白兰
细叶榕
阴香
羊蹄甲
夹竹桃
CO2
消耗量
g/(m2·
h)
9.062
7.792
9.613
9.436
5.866
3.993
2.807
1.034
d)
90.62
77.92
96.13
94.36
58.66
39.93
28.07
10.34
kg/hm2·
906.2
779.2
961.3
943.6
586.6
399.3
280.7
103.4
O2
6.615
5.688
7.017
6.888
4.284
2.915
2.049
0.755
66.15
56.88
70.17
68.88
42.84
29.15
20.49
7.55
k/(hm2·
661.5
568.8
701.7
688.8
428.4
291.5
204.9
75.5
3.3城市植被的净化环境效应
城市空气中普遍存在二氧化硫、烟尘等有毒有害气体,城市植被对这些有毒有害气体具有吸收净化作用。
因此,利用城市植被防止和减弱有毒有害气体的危害,是城市环境保护的一项有力措施。
3.3.1城市植被净化气体的效应
植被吸收有毒有害气体的能力,因植物种类、叶片年龄、生长季节以及有毒气体浓度、温度、湿度不同而异,成熟的树木以及生长季节时吸放能力较强。
植被在吸收气体的同时也就降低了大气中有毒有害气体的含量。
北京园林局曾对空中二氧化碳日平均浓度测量说明:
绿化面积大时,二氧化碳日平均浓度比居民区低54.3%,对广州一化工厂Cl2浓度进行测定,结果表明:
工厂附近有一宽151m高7m的林带,林带前Cl2浓度为年平均0.066mg/mg,而林带后仅为0.027mg/mg,比林带前Cl2度下降了19.1%。
3.3.2城市植被的杀菌效应
大气中散布着各种细菌等微生物,而城市植被可以减少大气中的细菌含量。
一方面植被能吸滞粉尘而减少细菌载体,使大气中细菌含量减少;
另一方面植被本身具有杀菌作用,因为许多植物能分泌出杀菌素而杀死细菌及原生动物[24]。
南京市曾测定不同地点空气中的含菌量,结果表明:
在城市各类地区因人流、物流、地区功能及植被情况不同,其空气中细菌含量亦有明显不同。
3.3.3城市植被的吸尘效应
城市植被对灰尘有吸附滞留、过滤的功能[25],其吸附滞留能力随植被种类、地区、面积大小、风速等环境因素不同而异,能力大小可相差十几倍到几十倍。
根据北京市测定,夏季成片林地减尘可达61.1%,而冬季亦可达20%左右,街道绿林减尘22.5%~85.4%。
南京园林处测定,树木可减尘23%~52%。
广州测定,林木减尘可达50%左右,草地(高40cm)由于密集成片,减尘可达59%左右。
南京大学对南京水泥厂测定,有植被的地区比空地的粉尘量减少了37.1%~60%。
3.3.4城市植被降低噪声的效应
城市植被具有对声波的反射和吸收作用。
其能力大小与植被的种类、稀疏稠密度有关。
一般城市植被实体对噪声具有一定的共性:
郁闭度0.6~0.7、高9~101Ti、宽30m林带可减少噪声l~8dB,乔木、灌木、草地相结合的地区,平均可减少噪声5~12dB。
3.3.5城市植被防风固沙,保持水土的效应
城市人为开发建设活动,使城市的风沙和水土流失问题日益突出。
据统计,深圳、珠海、中山等三个城市,人为造成的水土流失面积达845.7km2,直接经济损失达9.5亿元。
城市森林的阻挡、截留雨水,减弱风速和根系的固土功能,起到贮水保土的作用。
据有关资料,松树树冠可拦截雨水40%,阔叶树可拦截20%。
3.3.6城市植被保护生物多样性的作用
由于人类不合理的开发建设活动,尤其是各种生物赖以生存的生态环境的破坏,再加上日益严重的环境污染,全球的生物多样性呈持续性下降趋势。
城市在人才、技术、设施和资金等方面都具有优势,有义务也有条件保护生物多样性。
由于城市森林范围较广,所以它能够较好地保护生物多样性,从而真正体现人与自然、人与生物的和谐相处[26]。
4城市植被的规划与布局
4.1
城市植被的规划
城市植被规划应遵循的原则:
(1)坚持以人为本的设计理念,注重城市经济和社会的协调发展,注重城市的可持续发展[27];
(2)优先考虑城市整体环境,立足科学,最大限度地合理利用土地、人文和自然资源;
(3)保护、恢复和再造城市自然环
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