北京城市园林绿化生态效益的研究2

究(2)

时间：2011-06-16 作者：陈自新 苏雪痕 刘少宗 古润泽 李延明 来源：

《中国园林》1998年第3期

提要 建立北京园林植物计算绿量的回归模型，并对园林植物生态功能进行系列研究。

关键词 绿量 绿量回归模型 释O2吸CO2蒸腾 吸热滞尘 减菌减污

中图分类号 TU985.1

第二部分 定量化研究城市园林生态效益基础手段的建立及园林植物生态功能的系列研究

一 定量化研究北京城市园林生态效益的基础──建立园林植物计算绿量的回归模型

沿用至今的绿化指标——绿地率和绿化覆盖率，对于在宏观上表示一个城市或一个地区的绿化基本状况及水平有积极意义，其作用是肯定的，因此，至今仍然作为城市绿化规划的有效指标。但是，如用绿地面积或绿化覆盖率来推算城市绿化的生态效益，往往就会出现很大的误差。覆盖完全的一片草地同相同面积的乔灌草复层结构群落，

其航测绿化覆盖率相等，但生态效益值相差很大，这主要是由于种植结构的不同和植被绿量的差异所致。

园林绿地中的物流和能流数量的大小，决定于植物叶片面积总量的大小。以叶面积为主要标志的绿量，是决定园林绿地生态效益大小的最具实质性的因素，改善植物的空间分布状况，增加城市绿量，这是提高现代城市园林绿化水平的有效途径和重要标准(陈自新，1989)。因此，在城市不同绿地植物配植及组合状况千差万别的条件下，绿量的合理计算是衡量不同绿地生态效益及其绿化水平的重要参数。绿量的指标应是对现有绿化指标的重要补充与完善。 鉴于绿量在研究绿化生态效益方面的重要性，本项目对北京最常用的并有代表性的37种园林植物(植株数占全市总数的81%，其中15种乔木、17种灌木和5类草本植物)的绿量进行了系列研究。为力求基础数据切实可靠，通过在现场对不同园林植物植株进行大量的实地测定，根据不同植物个体的叶面与胸径、冠高或冠幅的相关关系，建立了计算不同植株个体绿量的回归模型。根据绿地或一个地区园林植物的组成结构，植株大小，应用回归模型便可很快计算出这一绿地或地区绿量的总和，从而使其应用具有较强的可操作性，为园林绿化生态效益的定量研究提供了合理的基础手段(见表2.1)。 二 北京园林植物生态功能的系列研究

北京园林植物作为一个群体，不同种类之间的生态功能存在一定的差异。对北京常用园林植物各项生态功能进行系列的量化研究并进行分类，是定量研究北京城市绿化生态效益的另一个重要基础。研究成果同时也可作为合理配植园林植物的主要依据。 (一)不同园林植物吸CO2、放O2功能的差异及分类

CO2是大气污染的重要物质之一。大气中的CO2含量平均为0.03%，随着工业的发展，CO2含量不断增加，在大城市中有时可达0.05%～0.07%，局部地区可达0.2%。其含量达0.05%时，人的呼吸已感不适；达到0.2%～0.6%时，就对人体有害。CO2是“温室效应”气体，它的增加将会引起城市局部地区的升温，产生“热岛效应”和形成城市上空逆温层，这些又会加剧城市空气的污染。

绿色植物通过光合作用吸收CO2，释放O2，从而降低了环境中的CO2浓度，补充了环境中O2。本项目采用美国LIMBDA公司生产的LI200型光合作用测定系统，测定了北京65种常见园林植物春、夏、秋三季以及全年吸收CO2，释放O2的环境效益(见表2.2，春夏秋三季数据从略)。

根据测定结果，进行聚类分析，可将北京常见园林植物单位面积年吸收CO2，放出O2的量分为三类:

第一类植物 单位叶面积年吸收CO2高于2000g

落叶乔木:柿树、刺槐、合欢\" class=\"blacklink_line\">合欢，

泡桐、栾树、紫叶李、山桃、西府海棠 落叶灌木:紫薇、、丰花月季、碧桃、紫荆 藤本植物:凌霄、山荞麦 草本植物:白三叶

第二类植物 单位叶面积年吸收C02在1000～2000g

落叶乔木:桑树、臭椿，槐树、火炬树、垂柳、构树、黄栌、白蜡、毛白杨、元宝枫、核桃、山楂 常绿乔木:白皮松

【附】演常用园林草本植物叶面积指数: 早熟禾 8.74(m2叶面积/m2) 野牛草 6.45(m2叶面积/m2) 麦 冬 5.00(m2叶面积/m2) 涝峪苔草 4.36(m2叶面积/m2) 结缕草 10.24(m2叶面积/m2)

例1:一株胸径为2cm的白蜡，总叶面积为 S=23.89*20-197.60=280.4m2

例2:一株冠高为2m的金银木，总叶面积为 S=7.52*2-2.80=14.24m2

落叶灌木:木槿、小叶女贞、羽叶丁香、金叶女贞、黄刺玫、金银花、连翘、金银木、迎春、卫矛、榆叶梅、太平花、珍珠梅、石榴、猬实、海州常山、丁香、天目琼花 常绿灌木:大叶黄杨、小叶黄杨

藤本植物:蔷薇，金银花、紫藤、五叶地锦 草本植物:马蔺、鸢尾、崂峪苔草、萱草 第三类植物:单位叶面积年吸收CO2低于1000g 落叶乔木:悬铃木、银杏、玉兰、杂交马褂木、樱花 落叶灌木:锦带花、玫瑰、棣棠、蜡梅、鸡麻 (二)不同园林植物蒸腾吸热作用的差异及分类

植物通过蒸腾作用向环境中散失水分，同时大量地从周围环境中吸热，降低了环境空气的温度，增加了空气湿度。这种降温增湿作用，特别是炎热的夏季，起着改善城市小气候状况，提高城市居民生活环境舒适度的作用。

根据(表2.2)测定结果，园林植物按单位叶面积年蒸腾量大小可分为三类:

第一类植物:单位叶面积年蒸腾量大于300kg

落叶乔木:合欢\" class=\"blacklink_line\">合欢、杂交马褂木、柿树、刺槐、火炬树、白蜡、垂柳、核桃、槐树 常绿乔木:白皮松

落叶灌木:珍珠梅、紫藤、木槿，黄刺攻、丰花月季、迎春 藤本植物:紫藤、蔷薇 草本植物:白三叶、马蔺

第二类植物:单位叶面积年蒸腾量在300～200kg

落叶乔木:泡桐、构树、臭椿、栾树、桑树，元宝枫、黄栌、紫叶李、山楂、西府海棠、山桃、樱花

落叶灌木:鸡麻、棣棠、碧桃、蜡梅、卫矛，天目琼花、紫荆、小叶女贞、石榴、金银木、榆叶梅、羽叶丁香、连翘、玫瑰、太平花、海州常山、丁香

常绿灌木:小叶黄杨、大叶黄杨 藤本植物:五叶地锦，金银花，凌霄 草本植物:萱草、鸢尾

第三类植物:单位叶面积年蒸腾量小于200kg 落叶乔木:悬铃木、银杏、玉兰、毛白杨 落叶灌木:锦带花、金叶女贞、猬实 藤本植物:山荞麦 草本植物:崂峪苔草

A·Bernatzky在《树木生态与养护》(1987)一书中指出，植物的缺少大大加快了城市内过热的进程，植物通过光合作用只消耗掉一小部分太阳辐射能，而通过蒸腾作用则可消耗大量的辐射能。本项目研究表明，一株胸径为20cm的槐树(国槐)总叶面积为209.33m2，在炎热的夏季每天的蒸腾放水量为439.46kg，蒸腾吸热为83.9kwh，约相当于3台功率为1100W的空调工作24h所产生的降温效应。可见合理的植物配植可充分发挥其增湿、降温、调节环境小气候的作用，有利于人体健康，可减少过多使用空调的能耗及带来的不利影响。

(三)不同园林植物滞尘作用的差异及分析

北京冬春季风速大，大风日数多，降水少，湿度小，地面干旱，尘污染十分严重。另外北京仍是一个以煤为主要能源的城市，年耗煤量约在2000～2500万t，大气中煤尘和SO2的污染占很大比例，这些飘尘中除含有重金属外，还含有致癌物质和细菌病毒等，对人体健康具有很大的威胁。

研究表明，树木可以起到滞尘和减尘作用，植物叶片表面特性和本身的湿润性具有很大的滞尘能力，当含尘气流经过树冠时，一部分颗粒较大的灰尘被树叶阻挡而降落。由于树木能够吸附和过滤灰尘，使空气中灰尘减少，从而也减少了空气中的细菌含量。不同园林植物，由于各自叶面粗糙性、树冠结构、枝叶密度和叶面倾角的差异，导致它们滞留粉尘能力的差异。选择有代表性的园林植物21种，测定滞尘能力，其结果如(表2.3～表2.4)。根据表中的滞尘能力指标，结合绿量，可以计算出整株滞尘量。

由表可知，植物个体之间滞尘能力有很大的差异，如四周后的滞尘能力，丁香(5.757g/m2，)是紫叶小檗(0.938k/m2)的6倍多；落叶乔木毛白杨(3.822g/m2，)为垂柳(1.048g/m2)3倍多，按滞尘能力大小归类，花灌木中较强的有丁香、紫薇、锦带花、天目琼花；一般的有榆叶梅、棣棠、月季、金银木、紫荆；较弱的为小叶黄杨、紫叶小檗。乔木中较强的有桧柏、毛白杨、元宝枫、银杏、国槐；一般的有臭椿、栾树；较弱的为白蜡、油松、垂柳。

(四)不同园林植物减菌、杀菌作用的差异、分类及分析 我国有人测定北京王府井地区空气中含菌数每m3，超过3万个。其中许多细菌可导致多种疾病，园林植物对于其生存环境中的细菌等病原微生物，具有不同程度的杀灭和抑制作用。对改善城市生态环境、提高城市绿化的环境效益具有积极意义。

本项目于1994年对66种园林植物中两种最常见的病原细菌，即金色葡萄球菌(ATCC 25923·Staphylococcus aurens)和铜绿假单孢杆菌(ATC 27853·Dseuolomonas aeruginosa)的杀菌力进行了测定分析。其聚类分析结果表明，66种园林植物的杀菌力可分为10类。根据园林绿化工作的实际要求，可以将植物的杀菌作用分为“强”、“较强”、“中等”和“弱”四级，并根据植物的应用进行分类。 第一类植物 对杆菌和球菌的杀菌力均极强，其中包括油松、核桃、桑树。这类植物可以作为医院、居住区等绿化的首选植物材料。

第二类植物 对两菌种的杀菌力强或对其中一个菌种的杀菌力强而对另一个菌种的杀菌力中等，包括常绿乔木白皮松、桧柏、侧柏、洒金柏；落叶乔木紫叶李、栾树、泡桐、杜仲、槐树、臭椿、黄栌；落叶灌木紫穗槐、棣棠、金银木、紫丁香、攀援植物中国地锦、美国地锦以及球根花卉美人蕉等。

第三类植物 对球菌和杆菌的杀菌力中等或对其中一种菌的杀菌力较强而对另一种菌的杀菌力中等者，包括常绿乔木类的华山松，落叶乔木类的构树、绒毛白蜡、银杏、绦柳、馒头柳、榆树、元宝枫、西府海棠；灌木类的北京丁香、丰花月季、海州常山、蜡梅、石榴、

紫薇、平枝硏子、紫荆、金叶女贞、黄刺玫、木槿，大叶黄杨、小叶黄杨及草本植物鸢尾、地肤、山养麦等。

第四类植物 对球菌和杆菌的杀菌力均弱，包括加杨、洋白蜡，毛白杨、玉兰，玫瑰、报春刺玫、太平花、樱花、榆叶梅、鸡麻、野蔷薇、美蔷薇、山楂、迎春、萱草等。

但是，研究还表明在某些情况下绿地的减菌作用不甚明显。原因是，温暖季节绿地相对阴湿的小气候环境有利于细菌滋生繁殖，若绿地的卫生条件不良，则可能增加空气中细菌含量。因此，为了充分发挥绿地减少空气含菌数的正面作用，应合理安排园林植物种植结构，保持绿地一定的通风条件，避免产生有利于细菌滋生繁殖的阴湿小环境，及时加强绿地环境卫生状况的管理，改善容易滋生细菌的不良卫生状况。

(五)不同园林植物减污作用的差异及分析

城区空气中出现的有害气体最普遍的是SO2，空气污染较多的物质还有氯、氟化物，臭氧、氮氧化物和碳氢化物等，本项目以SO2及氯两种北京主要污染物为主，根据我所李嘉乐(1990)、周忠梁(1995)等人对植物吸收污染能力的测定，将原测定中的干重百分比，经重新实测后，换算为每m2叶片吸污量，更直接地研究植物及不同结构绿地净化大气的效益(见表2.5，表中作为污染区叶片硫积累量来源依据的污染区及清洁区的叶片的含硫量数据从略)。

从表2.5可以看出，不同树种对SO2的吸收量不同，有些树种间差异很大，其中吸收SO2量大于1.5g/m2的有:海棠、馒头柳、构树、金银木、丁香、白蜡等；吸收SO2量小于0.5g/m2的有泡桐、元宝枫、黄刺槐、桃树等。针叶树虽然不及阔叶树净化能力强，但四季常绿，可持续地发挥作用。

吸收氯气较强的植物有猬实、水硏子、金叶女贞、扶芳藤、胶东卫矛、华北卫矛、倭海棠、金边女贞等。例如6～10月，猬实每m2叶片可吸收氯1.6l7g，金叶女贞每m2叶片吸收氯1.266g，一般植物都具有吸收氯气的能力，但差异很大，如在污染区10月份猬实的叶片氯积累量为石榴的4.9倍、为欧洲白蜡的4.3倍(测定数据表略)。 ※“八五”国家科技攻关专题；“八五”北京市科技攻关项目。 注:1.参加本项研究的还有:李辉 周道英 韩丽莉 张新献 王雁 王巧占等同志；

2.减噪效应主要依据种植结构不同而差异，因北京园林科研所已有专题研究并通过鉴定，故未作重复研究。