草坪對城市生態環境的影響

佟海榮 陸兆華,2 裴定宇 張玉琪 賈 瓊 董麗潔 李 偉

(1.中國礦業大學 (北京)恢復生態學研究所北京 100083;2.濱州學院山東濱州 256603)

草坪對城市生態環境的影響

佟海榮1陸兆華1,2裴定宇1張玉琪1賈 瓊1董麗潔1李 偉1

(1.中國礦業大學 (北京)恢復生態學研究所北京 100083;2.濱州學院山東濱州 256603)

草坪是城市生態系統的重要組成部分,在調節與改善城市生態環境中起著重要的作用。良好的草坪建植可獲得凈化空氣,調節小氣候,降低噪音,保持水土等生態效益,同時還具有美化環境,減少交通事故發生的社會功效。適宜的草種的選擇是草坪發揮生態功能的關鍵;另外,建坪后實行科學管理,可產生良好的生態效益。

草坪;生態功能;草種選擇;科學管理

城市是在人類不斷改造自然、適應自然的過程中形成的人工-自然復合生態系統。實際上,與真正的自然生態系統相比,城市生態系統具有發展快、能量及水等資源利用效率低、區域性強、人為因素多等特征,因此城市生態系統并不同于自然生態系統。雖然人類城市化速度在不斷加快,但人類的生存和發展仍離不開自然界。城市的存在不僅依賴于城市以外的生態系統,更需要城市內部生態系統的支撐。城市生態系統不僅可以產生生態效益,同時可以帶來可觀的社會效益和經濟效益,發揮著自然生態系統的功能。城市生態系統中的生命支撐主體主要由城市森林、濕地、行道樹、草地 /公園、耕地、湖 /海和溪流等構成。草坪作為城市生態系統的重要組成部分,通過其生態功能的實現,對城市中的污染物起到凈化作用,從而給城市居民提供潔凈、舒適的生活環境[1]。

草坪對人類的貢獻是多方面的,其中最重要的在于維護生態平衡,美化生活環境,促進經濟和體育發展。草坪改善和調節生態環境的作用十分顯著。大片草坪就象一座龐大的天然吸塵器和過濾器,能不斷地吸收和吸附塵埃,吸收和固定大量的二氧化碳、二氧化硫等有毒有害氣體,凈化空氣。還可顯著改善或調節小環境的溫濕度狀況。致密的草坪有良好的防止土壤侵蝕功能。草坪還能有效減輕凍脹所引起的土壤崩落現象,可有效地保護梯田、堤岸、公路護坡等。草坪還是城市園林的基礎。

1 城市草坪草應用類型

公園、廣場草坪：公園草坪常與園林林木、園林小品等構成優美的景觀環境,為人們提供休閑、觀賞、運動等戶外娛樂活動場所。草作為園林景觀,除了它具有調節濕度、光合作用、釋放氧氣等生態功能外,它還要有不與樹木、喬灌木大量爭地這個特點。它為公園里各種建筑、風景起到協調、統一視覺的作用,因此對公園里草的要求要具有耐蔭性強、質地細致、綠期長、易養護等特點。體育運動場草坪：草坪不僅可以為觀眾和競賽者提供良好的感觀享受,更有助于運動員在比賽中發揮球技、減少比賽受傷的機會。這就要求足球場草坪應有極強的耐踐踏能力、再生能力和耐蔭等特點。高爾夫球場草坪：該區域有果嶺、發球臺、球道、高草區等。人們說高爾夫球場的草是草坪業中各類不同類型草的集中表現,被稱為是草坪行業中的最高境界。這是因為在高爾夫球場,有不同用途的地方,如果嶺、發球臺等;也有不同的地勢、地形,因而它對草的要求是最嚴格最苛刻的。公路護坡：草用于公路護坡、不僅可以防止公路邊坡的水土流失,同時可以改善道路的景觀,減緩駕駛員的疲勞。對于一些無法栽植樹木的陂坡地帶,則需要用強化綠化技術,這就常常用高壓噴播技術來實現。用于公路護坡的草坪要具有抗旱性強、覆蓋能力強、耐粗放管理等特點。河岸護提草坪：草在保持水土、抑制地表徑流方面所起的作用十分顯著。草及其根系可吸收大量降水并能大大延緩在強降雨過程中地表徑流的快速形成,因此在選擇草種時,應根據不同的生態條件選擇根系發達、分蘗力強、抗性好、耐水漬性并易于管理的草種為選擇條件,而不應用足球場草坪、廣場綠地的標準來衡量。

2 城市草坪生態功能

綠色的草坪在城市生態環境中占據重要作用,通過一系列的生化作用,吸收降解污染物,同時調節小氣候,來改善城市的生態環境,為居民提供更好的居住環境。

2.1 凈化空氣減少污染

大氣-草坪-土壤是一個統一體,是一類生態系統。草坪稀釋、分解、吸收和固定大氣的有毒有害物質,通過光合作用轉化利用。草坪能把有毒的硝酸鹽氧化成有用的鹽類,可同化空氣中的二氧化碳,合成自身所需養料,并釋放氧氣。草還能吸收和凈化二氧化硫。二氧化硫是當前數量大、危害重的一種有害氣體,在工廠區尤為嚴重。大氣中的二氧化硫,大部分降落到地上,其中一部分被雨水溶解入土壤中,其余部分主要靠植物表面吸收。草雖然植株矮小,但枝葉繁茂,吸收二氧化硫的能力很強。而且還可以通過其生命活動,將工廠、機動車輛排放的有毒氣體,如硫化氫、二氧化硫、氨等吸收并轉化成有機物質,從而消除了城區有害氣體的污染。草坪植物還具有吸收醛、醚、醇以及某些致癌物質的功能。每公頃綠色草坪,每年能從空氣中吸收同化約 200多噸的污染物。某些草坪植物尚能起到“綠色警報”的特殊作用。例如,羊茅、大麥草等,能指示空氣中被鋅、鉛、鉻、鎳等污染的程度;早熟禾等可測定空氣中的 SO2的污染狀況。狗牙根、多年生黑麥草等,都有很強的抗 SO2污染的能力。

草坪具有巨大的外表面和內表面,有很強的附著力,大氣中的降塵,能有效地被草坪草滯留,或直接被其吸收,或通過草坪內不同的微生物區系降解,從而減輕了污染。草坪的減塵效應,主要是草的葉面積比它所占地面面積大 20～30倍,它粗糙短小的葉面如同篩子,能夠過濾和粘滯粉塵,有很強的吸附和滯留灰塵的能力。有人測定,草坪滯留塵埃的能力比裸露的土地大 70倍,鋪草坪的足球場比不鋪草坪的足球場上空的含塵量減少 2/3～5/6[2]。

植物能分泌出如酒精、有機酸等揮發性物質,可殺死細菌、真菌等,從而減少空氣中的細菌數量,起到殺菌防病作用。

2.2 制造氧氣及負離子

草地植物所放出的氧并不完全是分子態的,有相當部分是以離子態存在的,人們常把離子態的氧稱之為負離子。負離子氧對人體呼吸和血液循環是十分有益的,因此,某一環境的負離子含量高低,往往成為該地環境質量優劣的重要標志。1hm2草地每天可吸收 CO2900kg以上,放出O2654kg。一個成年人每天需耗氧 175kg,排出CO2約 1kg[3]。如果每人擁有 25m2的綠地,就能把呼出的 CO2,全部轉化為O2。地球上每天由于動物的呼吸,燃料的燃燒,微生物的繁殖,要排出大量的 CO2,消耗更多的氧氣。空氣中 CO2多,O2少,對人體健康是十分有害的。綠地植物通過葉綠素進行光合作用,吸收 CO2,放出 O2,保持空氣中 O2和 CO2的平衡。

2.3 調節小氣候

生長良好的草坪植物,其吸水蘊水能力很強,植物的蒸騰作用造成草坪表面空氣濕度相對較大,大面積的草坪能使城區空氣清新、濕潤、宜人。可減少城市的熱島效應,達到降溫。草坪能吸收陽光直射,消耗熱量,夏季可以起到降低溫度的功效。草坪的蒸騰作用能有效增加環境濕度和減緩地表溫度的日變幅。大面積草坪能促進降水量的增加,調節整個地區的氣候,一般情況下,草坪與裸地相比,夏日平均氣溫草坪比干裸地低 2～5℃,高溫時數可縮短 2～3h,而冬季草坪植物的根莖絮結成草皮,有保溫作用,冬季高1～4℃,相對濕度增加到 10%～20%。

2.4 減弱強光防止噪音

各試點按統一的試驗實施方案進行，田間試驗設計采用隨機區組排列，3次重復，小區面積0.02畝，四周設保護行，各點所有參試品種同期播種、移栽，耕作栽培措施比當地大田生產水平略高，防治病蟲害。試驗觀察記載按《國家水稻品種試驗觀察記載項目、方法及標準》(試行)執行。

細密的草坪具有良好的吸音效果,能減弱125～800Hz的噪音。喬、灌、草的多層 40m寬的綠化帶就能減低噪音 10～15dB,據北京市園林研究所測定,20m寬的草坪可減低噪音2dB[4],機場大面積鋪裝草坪,重要作用就是減低噪音。此外,碧綠的草坪能有效吸收太陽光的紫外線,減緩陽光的散射,減弱太陽光對人類眼睛的損傷,起到保護視力,消除疲勞的功效。

2.5 凈化水源

綠色的草坪植物,對凈化水源,保護水質,有著重要的作用。含有大腸桿菌及其他污染物的水體,從草叢中流過并滲入地下時,通過茂密的枝葉和盤根錯節的根系過濾,細菌數量和毒害物質都會大大減少。喬、灌、草立體結合的綠地,凈化水質的作用更為顯著。

2.6 防止水土流失

草坪因具有致密的地表覆蓋和表土中有絮結的草根層,因而具有良好的防止土壤侵蝕的作用[5]。草坪莖、葉、蘗技茂密,相互交織在一起,根系發達,形成了一個多孔體系,起到生物過濾網的作用,可抑制地表水的流動,降低徑流速度,不但可以大大地減少沉淀污染物進入地表河流、湖泊的數量,而且有效地減少土壤水蝕及風蝕的能力。在總降雨量 3400mm時,土壤沖刷量的數據統計,農閑地為 675g/m2,草地為9.3g/m2,僅為農閑地的 1.38%;狗牙根草地比玉米地的保土能力大 300倍,保水能力大近1000倍。

3 城市草坪美化環境功能

隨著城市建設的高速發展,影響城市生態環境的城市綠化工作,越來越受到城市政府和城市建設者的重視。從城市建筑藝術的角度看,不論哪種形式的城市,都需要花木加以襯托裝飾,其中更需要良好美觀的草坪,以擴大視覺角度,增加城市建筑不同地面輪廓的曲線美。空曠開闊的草坪還是風的通道,是防火防災的安全空間,也是城市風景的透視空間。如果只有花木,沒有草坪,就看不到真正的風景,建筑景物也就不會突出。因此城市內的一切空白地面,草坪是真正的綠化手段。

4 城市草坪草種的選擇

暖季型代表種類有結縷草 (Ztenuifolia)、狗牙根(Cynodondactylon)、雜交百慕達又名天堂草(Ctransvaalensis)。這類草坪主要分布于熱帶、亞熱帶地區,即長江流域及以南較低海拔地。在黃河流域冬季不出現極端低溫地區,也可種植暖季型草坪草種的個別品種,如狗牙根、結縷草等。暖季型草坪草生長的最適宜溫度是 26～32℃,當溫度在 10℃以下時則進入休眠狀態,適宜于溫暖濕潤或溫暖半旱氣候,年生長期為 240d左右[6]。它們能適應各種不同立地類型,適應性強,抗病蟲能力強,和本地雜草競爭優劣明顯,并以地下莖擴展蔓延,繁殖系數極高,耐踐踏,耐粗放管理,建植容易,適宜在低水平條件下養護,草坪使用年限長,是建設觀賞型、游憩型,生態防護型綠地的優良首選草種,缺點是每年冬季 12月至次年 3月上、中旬為枯黃休眠期。主要以營養繁殖方式進行草坪建植,暖季型草坪多為單一品種的草坪,混合型草坪很少。

4.2 冷季型草坪草

代表性草種有高羊茅 (Festucaarundinacea)、草地早熟禾 (Poapraterrsis)、匍匐剪股穎 (Agrostispalustris)、多年生黑麥草 (Loliumperenne),廣泛適應于北方冷涼、濕潤和冷涼、干旱半干旱地區,其生長適宜溫度為 16～24℃,春夏之交,秋冬之交生長最為旺盛。冷季型草坪草多數經過數代雜交、選育,品系類型繁多,品種純化,在適宜氣候條件及良好的養護管理措施下形成的草坪平整度好,觀感好,適宜于建設高水平的環境綠地。主要分布于熱帶和溫暖帶地區,即長江流域以北地區。在長江以南,由于夏季氣溫較高,且高溫和高濕同期,冷季型草坪容易感染病菌害,必須采取特別的管理,稍有不慎極易產生大面積的斑禿、死亡。其繁殖方式多為根蘗繁殖,繁殖系數低[6],一旦枯死唯一辦法只有重新補種。此外由于品種化又極易導致病蟲害如草地螟、斜紋夜蛾、小地老虎、蟋蟀、螻蛄、飛蝗類的大量侵襲、肆虐,草坪銹病、紋枯病的大量爆發性流性,極易使草坪毀于一旦,況且這類草坪同本地雜草競爭力弱,高水平施肥、灌溉又助長了本地雜草的蔓延,大多數化學除草劑又無能為力,養護管理費時、費工、費力。因此發展草坪,只有嚴格按照適地適草的生態學原則,恰如其當地選擇草坪的種類,實踐中才能產生事半功倍的效果。

4.3 適地適草

各種草坪植物均具有不同的生長習性,如有的喜光,有的耐陰,有的耐干旱,有的耐嚴寒,有的極具再生能力等。因此在選擇時,必須根據不同的立地條件,選擇生長習性適合的草坪植物,必要時還需做到合理混合搭配草種。如需四季常綠供人欣賞的草坪,就必須對冷季型草和暖季型草品種進行合理搭配,使各種生長習性的草進行互補配置。如中心地段的廣場、主要街道以美觀為主,選擇綠色期長、色澤美觀、質地纖細的草坪草,這些地段采用高水平養護管理。其他次要地段以實用為主,種植適應性強的草種,做到黃土不裸露即可,減少管理費用。在人們頻繁踩踏的地段選用耐磨損性草種,如結縷草、高羊茅等[7]因地制宜,合理建植混播草坪,混播草種比例、種類應靈活合理,不能機械,適合建植純坪的觀賞草坪就應建植純坪。

草種選擇時,除了應對不同草種的植物學和生物學特性有所了解外,還應依據具體建植的草坪類型、用途和計劃投入的管理維護費用來確定適宜的草種。

5 城市草坪的建設與管理

草坪作為城市綠化的主力軍,對改變城市生態環境具有重要的作用。同時呈點狀分布的耐踐踏型的草坪給人們提供運動與休閑娛樂的場所。草坪通過它的生態功能、色彩、形態和氣味等多種渠道作用于人的感官,給人以生機盎然的自然美的享受,使人賞心悅目感到回歸到了大自然。

此外,城市草坪與城市生態系統中的建筑物呈線性有機地結合起來,改變了單調、呆板的鋼筋水泥結構,給整個城市一種協調統一的視覺。現代的住宅,居住面積和室外綠化面積都逐步在加大,導致城市建設用的的緊張和城市綠化總量的缺乏,因而我們要充分挖掘和開發空中資源,即在建筑物屋頂進行綠化,不僅可以增加綠化面積,改變建筑外觀,還可以降低熱島效應,改善城市蓄排水功能。研究表明[8],與未綠化的屋頂相比較,綠化了的屋頂調節溫度的效果十分明顯,特別是在夏季,它對室內的溫度起到了平衡的作用,屋頂綠化還與整個城市綠化系統一起共同改善了城市的環境,調節城市的氣候。

同時要注重保護河流廊道,即河流及其兩岸水陸交錯區植被帶,這種自然的片斷性植被在河流的水土保持中發揮著重要的作用。植被地上部分影響著水循環過程中降水從大氣向土壤的轉移,通過降雨截留減少到達地表的有效降雨量,通過緩沖并削弱雨滴、葉滴能量而減少滴濺侵蝕,通過地表枯落物增加地表粗糙程度和土壤滲透并減少地表徑流,共同發揮控制土壤侵蝕程度的作用。同時,其地下根系通過不斷延伸擴展,提高根際土層抗張強度,增強土體穩定性。

都市人口密集,是經濟繁榮的象征,但也會帶來空氣污染、噪音污染等問題,為改善和提高市民的生活質量,綠化是最重要也是最有效的手段。建植草坪是綠化中最便捷、投入成本相對較好方式,但考慮綜合的生態效益以及管理成本,城市綠化應以喬、灌木為主,輔以草本植物,形成喬灌草的復層結構,能達到較佳的生態效果,同時緩解了北方水資源匱乏的不足。近幾年來,隨著經濟的快速增長,政府在環境綠化方面的投入迅速增加,但只有投入沒有跟蹤養護的弊端也逐漸顯露了出來,導致有些地區由于疏于管理,投入沒有產生相應的效果,為優化美化城市環境,在進一步加大資金投入力度的同時,必須加強對現有草坪綠化的養護管理。

[1]于志熙.城市生態學[M].中國林業出版社,1992.

[2]黃榮忠.綠化縱橫談[M].中國林業出版社,1984.

[3]阮萍.草坪與城市環境[J].熱帶林業,2002(6).

[4]謝匯.草坪的城市生態環境中的作用[J].生物學通報,2003(5).

[5]J.Beard-JB：Green-RL.Theroleofturfgrassenvironmentprotectanditsbenefittohumans[J].JournalofEnvironmental Quality,1994,23：52～460.

[6]沈大剛.草坪草種的選擇[J].林業實用技術,2006(2).

[7]宋桂龍,徐澤榮.運動場草坪耐踐踏性研究進展[J].草業與畜牧,2004(8)：6～9.

[8]邵閻.淺談城市的屋頂綠化[J].西南科技大學《高教研究》,2006(3).

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A

1673-288X(2010)01-0004-04

佟海榮 (1985—),女,天津人,碩士研究生,主要研究方向：環境評價及生態修復。