城市植被生态系统的环境效应评价

　　摘要：城市植被是城市生态环境的重要组成部分，研究城市植被的环境效应对促进城市生态系统平衡、改善城市生态环境有着及其重要的意义。本文从生态学角度出发研究了城市植被所产生的各项环境效应，评价了当前城市植被的特点并对以后的城市植被建设提出了一些合理化的建议，并在城市特定的环境下，建立生态与景观相协调的城市植被，使城市有限的土地资源的利用达到生态、社会、经济三大效益的最佳结合。
　　关键词：城市植被，生态系统，效应
　　随着城市化进程的加速，城市的扩展蔓延和强烈的人类活动明显影响着作为“城市之肺”的城市植被生态系统，原有的生态平衡被打破，表现为大气、水、土壤、噪声等污染进一步加剧，城市热岛效应、温室效应等“城市病”越来越严重，人类的生存环境正遭受到严重威胁。近年来，随着生活水平的提高，人们也越来越关心与自身健康息息相关的生存环境。城市的绿化植被作为城市生态系统的重要组成部分，是唯一执行自然“纳污吐新”负反馈机制的子系统、还原组织和优化环境、保证系统稳定性的必要条件，已被世界各国的城市发展实践证实其在城市中的价值不可忽视，受到社会的普遍关注[1]。
　　城市植被是指城市里覆盖着的生活植物，它包括城市里的公园、校园、寺庙、广场、球场、庭院、街道、农田以及空闲地等场所拥有的森林、灌丛、绿篱、花坛、草地、数树木、作物等所有植物的总和[2]，属于以人工种植为主的一个特殊的植物类群，对促进城市懂得建设发展和满足居民生活有着不可替代的作用。所以研究城市植被的环境效应对促进城市生态系统的平衡、改善城市生态环境有着极为重要的意义。
　　1城市植被的光能效应
　　国内外的研究表明，城市植被叶面的遮阳和蒸腾作用能降低气温、调节湿度、吸收太阳辐射，对改善城市小气候有积极作用；城市植被能使局部地区气温降低1～3℃，最高可达10℃，同时增加相对湿度3%～33%，并且可阻挡太阳辐射到地面达60%以上，最高可达90%，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[3]。近年的研究表明影响城市植被降温增湿作用的主要因素有：植被覆盖率、城市风向、乔木植物盖度、叶面积指数以及绿地植被结构等[4,5]。据报道，在香港海岸边的居民住宅区内的小型公园里将植物覆盖率从25%提高到40%能降低城市热岛强度至少0.5℃[6]。
　　城市绿化除了遮阳、降低室温改变环境温湿平衡外还能降低风速、产生微气流、改变维护结构外表面的对流交换热量，影响建筑和环境的热交换，以致改善整个城市热环境。有学者指出植被分布面积的增加对城市热岛强度的降低具有非常积极的作用，植被覆盖率越高，则热岛比例越低[7]。植被水平与下垫面温度呈显著的负相关关系，且植被降温效果夏季好于春季，热岛中心区夏季白天亮温最高值高于热岛外围地区，植被对地面温度的影响受下垫面结构制约，增加相同水平的植被，夏季白天降温程度在植被占优势面积的地区不及非植被或少植被的区域[8]。
　　城市植被因吸收太阳辐射以及具有遮荫效应，故而有一定的节能作用[3]。树木的位置与节能大小之间有很强的联系，把树木种在能够遮蔽窗户、墙和空调的位置并使它们生长到一定的高度，能使有限的树木发挥最大的遮荫效益。
　　2城市植被的碳氧平衡效应
　　城市中由于人口高度集中和工业生产的发展，矿物燃料被大量使用，导致城市大气中二氧化碳浓度急剧升高，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，给人类生产、生活带来不利的影响。而城市绿色植被作为氧气的主要制造者和二氧化碳的主要吸收者对调节大气中的碳氧平衡起到了十分重要的作用。据计算，一个成年人每天需放出0.9kgCO2，消耗0.75kgO2，而1hm2的阔叶林，一天可吸收1tCO2，产生730kgO2。每公顷绿地每天吸收900kgCO2，产生600kgO2，因此每个人大致需要10m2的绿化面积，才能够保证有足够的清新空气。
　　3城市植被的生态效应
　　3.1城市植被对有害气体的净化效应
　　城市植被能够吸收空气中的有害气体，主要是靠叶片进行的。一般来说，叶片面积越大，净化能力就越强，叶片面积同净化能力成正比，1公顷高大森林，其叶片面积可达75公顷；1公顷草坪，其叶片面积为22～25公顷，庞大的叶面积在净化大气方面起到了重要作用。据报道，柑橘的叶面吸收积累S可达0.77%以上，1hm2柑橘每年能吸收SO2达1.4t之多，1hm2柳杉林每年可吸收720kgSO2[9]。北京园林局曾对广州一化工厂Cl2浓度进行测定，结果表明：工厂附件的林带前后Cl2浓度相差了一倍多[10]。
　　HF气体对人体的危害比SO2约强20倍，比Cl2大5倍。自然界的植物一般都具有吸收F的能力，在能忍受的含量范围内，植物能不断吸收氟化物而不受害，当HF浓度较低时，具有抗性的植物可以吸收一部分HF，例如，柑橘叶的含氟量可达113mg/kg而没有受害表现[9]。吸收HF能力强的植物主要有枣树、榆树、山杏、白桦、桑树等。
　　城市植被还能吸收NO2、CO、NO等光化学烟雾气体。广岛大学的森川等人先后调查了道边杂草、树木和花坛草木计220种植物的氮同化能力，发现NO2同化能力强的植物是野生菊科的某些植物，如赤桉、金合欢等，最差的是凤梨科的某些植物，这两类植物的通话能力最大的竟相差1000倍[9]。Jim[11]等指出广州市的城市植被年均去除SO2、NO2等有害气体以及总悬浮颗粒物在312.03Mg左右，且总经济价值达900多万元。
　　另外不同的植物对于氨气，汞蒸气，醛、酮、醇、醚等有机气体，铅、铜、镉、铁等重金属气体都有不同程度的吸收净化作用。
　　3.2城市植被的杀菌效应
　　众所周知，空气并不是微生物产生和生长的良好自然环境，但空气中微生物种类繁多、分布广泛，其中不少还是对人体有害的病菌。在林区，大气中的尘埃少，各种细菌数量也少，这是由于绿色植物具有杀菌作用。高等植物组织中普遍存在植物杀菌素能杀死白喉、肺结核、霍乱和痢疾等病原菌，如珍珠梅、侧柏、桦木属、黄栌、合欢、悬铃木、石榴、枣树等[12]。一般高等植物杀菌素含量为0.5%。松科、桃金娘科（桉树类）、樟科、芸香科、唇形科植物中含量最多，有的可超过1%，如柠檬桉分泌的杀菌素可杀死肺炎球菌、痢疾杆菌、结核菌和流感病毒。这些物质的生物产量与树种组成、产生时期及植物生长季节有关。据有关部门测定，在人流稀少的绿化带和公园中，空气中的细菌量一般为1000～5000个/m2，基本没有绿化的闹市区比行道树枝繁叶茂的闹市区空气中的细菌数量要高0.8倍左右。绿化对减少空气中的细菌数量效果是明显的。
　　3.3城市植被的滞尘效应
　　所谓叶片滞尘效应是指在某种环境状况下单位面积叶片上能够累积的大气颗粒物数量以及颗粒物在叶片表面的存在形态。城市植被普遍具有吸滞粉尘的作用，水泥厂附近的黑松林，在一个生长季内，每公顷可滞尘44kg，白杨林为53kg，白柳林为34kg。在植物生长期内，树下的含尘量比旷地少42.2%，在落叶期也比旷地少37.5%[9]。
　　3.4城市植被的减噪效应
　　近年来噪声污染日益成为人们健康的隐形杀手，有学者研究证实：在70dB(A)以上噪声环境作业的人，工作效率会下降10%。噪声还可引起明显抑郁、焦虑、烦躁、对立情绪[13]。城市植被具有阻挡、降低和吸收噪声的作用，其茂密的枝叶通过对音波的折射、反射、吸收能明显的减慢声波的传播速度，其叶面的毛孔和绒毛也能吸收声音。理论上讲40m宽的林带可使噪音减少10～15dB，绿化的街道比不绿化的街道可减少噪音8～10dB[12]。城市公园的成片树林可降低噪声26～43dB，对于高层建筑的街道，没有树木的人行道的噪声比有树木的要高5倍。沿街房屋与街道之间留有5～7m宽的地带植树绿化，可以降低交通车辆的噪声15～25dB[9]。植物群落对噪声的削弱效果明显优于空旷地；建群种相同、林下层次多、植物种类丰富的群落对噪声的衰减效果优于林下无植被的群落；以落叶植物为优势种的群落在生长期对噪声的衰减值比落叶期高4～5dB[14]。
　　3.5城市植被的防风固沙、涵养水源效应
　　城市指标有致密的地表覆盖层和地下树、草根层，因而具有良好的防风固沙作用。植被覆盖对风蚀活动具有抑制作用，且植被盖度越大，对风蚀的抑制作用越明显[15]；植被高度与抗风蚀能力间有密切关系，一定高度的植被可有效地截留风沙流，随着直立植被高度的增加，土壤风蚀量逐渐减少，当高度大于25cm时，土壤风蚀量较少，只在强风吹蚀下有微弱的风蚀出现；低于25cm时，土壤风蚀量明显增加[16]。所以植被覆盖对沙尘暴活动具有很强的防护作用。
　　各种树木的抗风能力差别很大，一般而言，凡树冠紧密，材质坚韧，根系强大深广的树种抗风力就强，而树冠庞大，材质柔软或硬脆，根系浅的树种抗风力就弱，但是同一树种又因繁殖方法、立地条件和配置方式不同而有差异。以往在植被生态建设中有严重的“重乔木，轻灌草”的倾向，这是要不得的，因为灌木植被一般可在春季风蚀最为严重的时期保持较高的覆盖率和防护性能，而且灌木防风蚀的效果要优于乔木。因此，在干旱半干旱区植被生态建设中，灌木植被应该成为优先发展的类型。
　　3.6城市植被的污染指示效应
　　植物的生长、发育受环境制约，因此可以利用植物生长、发育、分布等变化来推测环境状况，即植物指示环境的作用。某些植物对特定的一种或几种污染物具有指示性，如过去所熟知的利用地衣监测二氧化硫及其污染程度，利用早矮禾、矮牵牛监测光化学烟雾及其程度等[17]。马跃良[18]等对广州市植物叶片重金属元素含量及其大气污染进行评价，研究了植物大气环境污染指数，结果表明植物叶片中Cu、Pb、Cd、Cr元素污染严重，重污染区含量高于清洁对照区，表明用植物污染指数可以综合评价大气环境的质量状况。
　　不同植物对污染物敏感程度不同，可以根据植物受害情况，判断环境的质量，而且植物在生长过程中体内积累的有害物质数量与污染浓度有关，还可以据此对环境质量进行分级。
　　4城市植被的其他环境效应
　　城市植被除了具有以上环境效应之外还能防火、防震，增加透水面积，减少地表径流，改善水文循环和稳定洪流范围；对水土流失、暴雨、河流泛滥、滑坡、崩崖等都有一定的防护效果，还能增加土壤有机质。城市植被作为动物的栖息地，在保护生物多样性方面也有重要作用。此外，城市植被具有美化市容景观、改善城市面貌、丰富文化及旅游资源、衬托城市建筑、改善城市投资环境的功能，能够有效的调节人类生理、心理机能，在为市民提供休闲娱乐场所等方面具有不可替代的作用。
　　5城市植被的研究与展望
　　城市植被不仅仅是城市环境的一种指标，它对城市环境的净化和改善有着举足轻重的作用，目前我国城市植被的研究工作尚处于起步阶段未深入开展。今后的研究工作中我们应进一步加强城市植被的污染指示、监测环境污染等功能方面的研究，努力在城市化建设中建立一个植物反应环境污染程度、影响人体健康等一体化的监测系统[10]。另外伴随城市的继续发展，城市植被与城市化的环境效应之间的关系要深入细致的研究，明晰城市的生态环境与绿化植被之间相互作用的具体机制，探究具体作用过程和机理，协调二者关系，以提高城市生态学解决实际问题的能力，促进现代化生态城市的建设和城市生态系统的可持续发展。
　　当前城市植被的一个显著特点就是覆盖率低，配置不合理，人工引入种较多，各地“大树进城”现象严重。所以为了在城市特定的环境下建立生态与景观相协调的城市植被，使城市有限土地资源的利用达到生态、社会、经济三大效益的最佳结合，城市植被在建设过程中应根据城市的特点、生态功能性、适应性等综合指标合理选择合适的植物类型和配置方式，保护自然植被，直接或间接把自然风景引入城市，科学规划人工植被；增加城市绿量同时重视绿量结构；提倡林木为主，树木和草本有机结合，提高城市园林绿地的生态效益。
　　
　　参考文献
　　[1]何云玲,张一平.城市生态环境与绿化植被相互作用研究[J].高原气象,2004,23(3):297-304.
　　[2]王伯荪.城市植被与城市植被学[J].中山大学学报(自然科学版),1998,37(4):9-12.
　　[3]DavidJ.Sailor.Simulationsofannualdegreedayimpactsofurbanvegetativeaugmentation[J].AtmosphericEnvironment,1998,32(1):43-52.
　　[4]ArgiroDimoudi,MarialenaNikolopoulou.Vegetationintheurbanenvironment:Microclimaticanalysisandbenefits.EnergyandBuildings,2003,35:69-76.
　　[5]周立晨,施文彧等.上海地区园林植被结构与温湿度关系浅析[J].生态学志,2005,24（9）:1102-1105.
　　[6]R.Giridharana,S.S.Y.Laub,S.Ganesanb,B.Givonic.Loweringtheoutdoortemperatureinhigh-densityresidensialdevelopmentsofcoastalHongKong:Thevegetationinfluence[J].BuildingandEnvironment(2008),doi:10.1016/j.BuildingandEnvironment,2007.10.003.
　　[7]Shashua-BarL,MEHoffman.Vegetationasaclimaticcomponentinthedesignofanurbanstreet,anempiricalmodelforpredictingthecoolingeffectofurbangreenareaswithtrees[J].EnergyandBuildings,2001,31(3):221-235.
　　[8]唐曦,束炯,乐群.基于遥感的上海城市热岛效应与植被的关系研究[J].华东师范大学学报(自然科学版),2008,1:119-128.
　　[9]韩阳，李雪梅，李延姝.环境污染与植物功能[M].北京：化学工业出版社，2005.
　　[10]R.Giridharana,S.S.Y.Laub,S.Ganesanb,B.Givonic.Loweringtheoutdoortemperatureinhigh-densityresidensialdevelopmentsofcoastalHongKong:Thevegetationinfluence[J].BuildingandEnvironment(2008),doi:10.1016/j.BuildingandEnvironment,2007.10.003.
　　[11]Jim,C.Y.,Chen,W.Y.,AssessingtheecosystemserviceofairpollutantremovalbyurbantreesinGuangzhou(China)[J].JournalofEnvironmentalManagement(2007),doi:10.1016/j.JournalofEnvironmentalManagement.2007.03035.
　　[12]王笑然,马勇,陈丽.利用植物的吸收净化能力改善城市生态环境[J].太原科技.2003,3:21-22.
　　[13]HUBingshuang.Evaluationofdepressivesymptomsinworkersexposedtoindustrialnoise[J].HomeostasisinHealthandDisease,1997,38(3):123-128.
　　[14]张明丽,胡永红,秦俊.城市植物群落的减噪效果分析[J].植物资源与环境学报,2006,15(2):25-28.
　　[15]赵永来,麻硕士,陈智.植被覆盖地表的空气动力学粗糙度及对土壤风蚀的影响[J].农机化研究,2007,2:36-39.
　　[16]赵永来,麻硕士,陈智.直立植被抗风蚀性能的测试与评价[J].农机化研究,2007,3:107-110.
　　[17]李曼碧.城市生态学研究中的城市植物[J].云南环境科学,2000,19(1):24-25.
　　[18]马跃良,贾桂梅,王云鹏等.广州市植物叶片重金属元素含量及其大气污染评价[J].城市环境与城市生态,2001,14(6):28-30.
　　
　　
　　搜论文知识网致力于为需要刊登论文的人士提供相关服务,提供迅速快捷的论文发表、写作指导等服务。具体发表流程为：客户咨询→确定合作，客户支付定金→文章发送并发表→客户接收录用通知，支付余款→杂志出版并寄送客户→客户确认收到。鸣网系学术网站，对所投稿件无稿酬支付，谢绝非学术类稿件的投递！