園林綠地生態功能研究概況

付偲僮

(河北農業大學 園林與旅游學院，河北 保定 071000)

1 引言

園林綠地系統能夠在特定的時空范圍內發揮生態效應。城市綠地生態服務功能是指綠地系統為保持城市人類活動和居民身心健康提供物態和心態產品、環境資源和生態公益的能力。它在特定時空范疇內為人類社會提供產出組成生態服務功效。目前，對城市綠地生態效益的研究主要有以下幾個方面。

(1)凈化功能：城市綠地生態系統具有凈化空氣、水體和土壤以及吸收二氧化碳和釋放氧氣等功能。

(2)調節氣候：主要調節太陽輻射、溫度及濕度，降低熱島效應，改變風速風向等。

(3)涵養水源: 通過綠地保持水土、增加雨水滲透等。

(4)活化土壤和養分循環：增加土壤生物，改善土壤理化性質。

(5)保護生物多樣性。

(6)景觀游憩功能。

(7)休閑文化和教育功能。

(8)服務社會保護人們身心健康，加強人們溝通，穩定人際關系。

(9)防護和減災功能：抵御大風火災地震等災害。

城市綠地系統生態服務功能的強弱在于綠地的數量組成和結構、鑲嵌格局分布特征、與周邊人工景觀的關系以及管理水平等。本文主要討論園林綠地對城市溫度、水、大氣、土壤的生態調節作用以及對生物多樣性的保護作用。

2 園林綠地對大氣的凈化功能

大氣圈是地球生物的保護圈，它能維持地球遠比其他星球穩定的溫度。大氣調節地球環境的溫度干濕平衡，且生物的生長發育會被其影響。然而工業化的發展改變了氣其成分，產生了大氣污染，在城市地區表現尤為突出。一方面大氣污染影響所有生物的生命活動，另一方面園林植物具有凈化空氣的作用。

植物可以吸收有毒氣體。硫是植物氨基酸的組成成分，是植物的營養元素之一，所以植物體都含有一定量的硫。植物生活在被二氧化硫污染的大氣環境中，當濃度不超過其生理極限濃度而使植物壞死時，一般都能通過葉片上的氣孔吸收一定量二氧化硫至體內。據調查，柳杉林每年可吸收二氧化硫720 kg/hm2,槐樹林吸收15 kg/hm2,核桃林吸收10 kg/hm2。

魯敏、李英杰等通過人工熏氣法研究測定了部分園林綠化樹種對主要大氣污染物SO2,Cl2,HF吸收凈化能力，得到如下結論。

(1)園林樹種對大氣污染物有一定的吸收能力，可各樹種對他們的吸收具有一定選擇性，在同一條件下差異明顯。

(2)木本植物吸硫量與科屬之間沒有發現正相關，一般代謝強度大生長快的樹木吸硫量都較高。

(3)結果表明，樹木中吸硫量中等的樹種有：沙松、赤楊、白樺、楓楊、暴馬丁香、連翹。較低的有白皮松、銀杏、樟子松[1]。

植物也具有一定的滯塵能力。植物葉片表面可以分泌粘性汁液，能夠截取和固定大氣塵埃，使其脫離大氣環境。因而園林植物成為凈化空氣的重要過濾體。

園林植物的滯塵量具有一定的時空變化規律，不是隨著時間的積累而線性增加，而是增幅減少，飽和時便不再增加或增加幅度減少，直到下次大雨過后植物葉片再重新滯塵[2]。一般認為大于15 mm的雨量就可以沖洗植物葉片的降塵。此外，園林植物的址塵作用在不同季節也會有較大差別。張景等研究發現葉片滯塵量的變異系數受不同季節外界自然因素的干擾變化較大[3]。同一地點大部分綠化樹種滯塵能力的季節動態規律是冬季滯塵量最高，春秋季次之，夏季最低[4]。李玉琛的研究也表明，滯塵量的變化規律為冬秋含量高春夏低[5]。

此外，植物葉片的滯塵量隨著植株高度和污染遠距離增加呈遞減趨勢[6]。有研究表明，植物葉片的滯塵量隨著離公路距離的增加而減少，到距離公路60 m處這種減少的趨勢逐漸變緩[7]。程政紅的研究表明[8]，同種樹木均以重度污染區的滯塵量最大，輕度污染區最小。

綜上所述，園林綠地能夠有效吸滯粉塵，所以可通過營建防風林帶來減少粉塵。營建防風林帶時，應該密度適中，喬、灌木、落葉、常綠樹木混合配置，以便最大限度的發揮防風減塵效果。

羅充等人選取了貴陽市19種植物進行了實驗，試驗結果表明：園林植物對于不同的菌種也有一定的殺滅作用[9]。

植物能減弱風力降低風速。防風效果主要與防風林帶的結構、高度寬度以及風向的交角有關。

園林綠地除了上述作用外，還可以維持碳氧平衡、增加空氣負離子、吸收放射性物質。

3 園林綠地對溫度的調節作用

溫度影響植物的地理分布。城市溫度條件與郊區比較有很大差異，熱島效應是其主要特點，建筑物的影響嘗試局部地區的溫度條件產生大的變化，影響園林植物的生長發育，同時園林植物主要通過蒸騰作用對城市溫度發揮重要調節作用。

植物群落是園林綠地發揮溫濕效應的主要載體，不僅可以通過冠層等結構特征如郁閉度、葉面積指數、平均葉傾角等影響、吸收和反射太陽直接輻射和周圍環境的反射輻射[10]，而且也可以通過蒸騰作用和光合作用等生理活動對群落內部的熱量和水分進行調節[11]。園林綠地對溫度的調節作用主要表現在降溫增濕效應、營造城市小氣候和改善城市熱島效應等。

綠色植物能夠吸收反射并遮擋太陽輻射，使到達地面及樹冠下面的太陽輻射顯著減少，并借助自身光合作用將太陽輻射能轉化為化學能[12],這就是綠色植物的遮陰作用。研究表明。不同樹種間的降溫效果差異較大，這與樹冠大小、樹葉的疏密度和葉片的質地相關[13]。

綠色植物生活活動中產生的生態效益也具有良好的調節氣溫和增加空氣濕度作用。植物通過蒸騰從環境中吸收大量熱量，降低空氣溫度。植物通過光合作用，大量吸收空氣中的二氧化碳，抑制了溫室效應。植物還能滯留大氣中的粉塵，減少了引起空氣升溫的顆粒物。實踐證明，生長良好的成片綠地和樹林，能有效吸收和阻擋太陽輻射，調節大氣濕度[14]。城市綠地降溫增濕效應因自然環境條件、綠地類型、綠化面積大小、樹冠郁閉度、樹木種類以及生長發育狀況等不同有所差異。

有關城市綠地降溫增濕作用的研究表明[15]：與無植物冠層遮擋的空氣相比，植物群落可以降低空氣溫度0.8～5.15 ℃，增加相對濕度2.9%～8.3%。

秦仲等曾對北京奧林匹克國家公園中的毛白楊、榆樹、旱柳、欒樹、銀杏5種植物群落為研究對象，以空曠草坪為對照，分別對5種植物群落及對照點的空氣溫度、相對濕度、風速和冠層結構參數進行測試，結果表明[16]：5種植物群落的溫濕度在24 h中呈現單峰型的變化規律，且各個群落在一天中處于高溫低濕的時間段各不相同。毛白楊群落是11：00～16：00，銀杏群落是12:00～17：00，旱柳群落高溫低濕時段最長，為11：00～17：00，而榆樹和欒樹群落未出現明顯的高溫低濕時間段。此外，在8：00～18：00，物種植物群落都具有明顯的降溫增濕作用，日均降溫3.0～4.3 ℃，平均為3.7 ℃，日均增濕10.2%～12.8%，平均為11.3%。而在18：00～8：00，5種植物群落與對照點間的溫濕度差異并不顯著。僅榆樹群落具有不明顯的降溫增濕作用。

由于園林綠地的降溫增濕作用以及營造小氣候作用，并且能夠改善城市下墊面的熱特性[18],所以對能夠很好的改善熱島效應。 城市熱島效應(Urban Heat Island Effect)是在不同區域氣候背景下，在人類活動特別是城市化因素影響下的一種特殊小氣候，是生態環境失調引起的一種城市氣溫比相鄰郊外氣溫高的自然現象[17]。Weng等[19]根據城郊溫度歷史性差異，分析了城市發展對城市熱島效應的影響，認為城市下墊面的擴張對城市熱島強度和地表溫度變化具有巨大的影響，20世紀80年代的城市氣溫持續增長與城市發展密切相關。城市化是城市熱島效應形成的不可忽視的因素。

研究表明，綠化能有效改善城市熱島效應，熱島比例與植被覆蓋率呈明顯的負相關。覆蓋率越高則熱島比例越低[20]。由綠化覆蓋率和強次熱島輻射辦理的關系可知，當覆蓋率達到30%以上后，綠地對熱島有較明顯的削弱作用。覆蓋率大于50%后，熱島效應影響可以得到更有效地控制，且達到在其中生活舒適度令人滿意的程度，規模大于3 hm2且綠化覆蓋率達到60%以上的集中綠地基本與郊區自然下墊面溫度相當，即消除了熱島效應[21]。

4 園林綠地對水的凈化功能

園林植物對城市水環境也發揮一定的調節作用。城市地區降水主要受所處地理位置影響，同時由于城市下墊面與自然地面存在很大差異，城市地區人口密集，耗水量大，污染嚴重，城市地區水環境又不同與周圍農村地區，有一定的特殊性如徑流量增加、濕度低、云霧多等。

園林植物能夠增加空氣濕度。因為植物能夠蒸騰大量水分，不斷向空氣中輸送水蒸氣，故可以提高空氣濕度。據調查，一般森林的相對濕度比城市高36%，公園的相對濕度比城市其他地區高27%,即使在冬季，城市綠地的風速較小，土壤和樹木蒸發的水分不易擴散，綠地的相對濕度也比非綠地地段高出大約10%。綠地的蒸發散熱還可以消耗大量的熱能，使環境氣溫下降。

園林植物可以涵養水源保持水土。園林植物與綠地能改變降水的去向及其所占的比例，從而發揮涵養水源保持水土的效益。

園林植物具有減輕水污染凈化水體的作用，其作用原理包括以下3個方面。

(1)植物的吸收富集作用。植物可吸收水中的溶解質，水生植物通常以根莖葉等器官分別吸附空氣、水、底泥中的化學物質[28]，當水生植物被吸出水生系統時，被吸收的營養物質則隨之從水體中攜帶輸出[29～32]，因此，可種植水生植物以治理園林水景中水體污染[33，34]。

(2)植物的代謝解毒作用。在水體的自凈過程中，生物體是最活躍最積極的因素，水體的有機物反應過程一般都有生物體的參與。

(3)植物對浮游藻類的競爭作用。富營養化嚴重的水體中，藻類瘋長水質惡化，栽種植物后，植物與藻類競爭營養物質及光熱條件，同時分泌抑藻物質，破壞藻類正常生理功能和代謝作用，迫使藻類死亡，以防止其帶來的毒素。 自20世紀60年代起，國內外的學者們就相繼采用植物來進行污水治理的研究。研究表明，利用種植水生植物凈化水體的系統是完全可行的，水生高等植物能有效地凈化富營養化湖水，提高水體自凈能力，也是人工濕地系統發揮凈化作用必不可少的因素之一[22]。我國利用水生植物凈化水質的研究始于20世紀70年代中期，對武漢東湖、巢湖、滇湖、太湖、洪湖、湖北鴨兒湖、河北白洋淀等淺水湖泊的富營養化控制和濕地生態系統恢復的大量研究證明了水生植物在水質凈化中不可或缺的地位[23]。

賈一非等在狐尾藻對園林水景污染水體的凈化作用實驗中發現：狐尾藻治理園林水體富營養化能力較強，水中的富營養鹽類物質均降低，而且，狐尾藻在水底層去除作用明顯較之表層要強，究其原因除水體氮磷態物質在水中沉降外[24～26]，與狐尾藻生長量變化有關。植物生長與水體中氮磷的變化是相輔相成的，水體氮磷濃度增加，植物體內氮磷富集量升高，植物加快生長，反過來又有效降低水體中和氮磷濃度[27]。所以植物在凈化水體方面起了重要作用。

5 園林綠地對土壤的改善作用

植物對土壤的調節作用主要體現在植物對鹽堿地的改良上。鹽堿土是各種鹽土和堿土以及各種鹽化土和堿化土的統稱。 目前改良鹽堿土的措施主要有水利、農業、生物3個方面。 生物改良措施主要包括種植耐鹽植物、植樹造林、種植綠肥等。生物改良鹽堿地，灌溉水利用率高，又有利于生態環境的良性循環和永久建設[35]。種植耐鹽植物能夠有效的降低土壤蒸發量，減少土壤的鹽堿化程度[36]。園林植物在鹽堿土上生存下來之后，就能夠對鹽堿土造成有利影響，降低土壤含鹽、含堿量。耐鹽植物同時能夠降低土壤含鹽量、PH、ESP[37]。

6 園林綠地與生物多樣性

城市的發展導致了大面積土地利用方式的改變，引起的直接后果是生物多樣性的喪失。解決這一矛盾的方法之一是在園林綠化中較多的利用植物尤其是鄉土植物。鄉土植物作為大自然長期進化的結果，能為當地物種的保護提供更多的棲息地和食物資源，對生物多樣性的保護具有重要意義[38]。

7 結語

園林綠地對于城市大氣條件、水熱條件、土壤條件等都具有一定的調節作用，并且具有景觀功能，還能有效保護生物多樣性，因此應該對城市綠地系統進行有效的正確的管理，建立城市綠地管理體系，提高規劃設計水平，維護城市綠地系統的健康和穩定，維護景觀格局和異質性，以提高城市生態環境質量，促進城市生態系統穩定和可持續發展。進行城市綠地管理，首先，要樹立生態管理意識，充分發揮自然生態過程的作用，根據綠地的類型與性質，確定管理的強度，盡可能減少人為干擾，降低管理成本。其次，應及時掌握城市綠地系統的現狀和動態變化，積極采取行政、經濟、法律和工程技術措施，對城市綠地的規劃設計、建設、養護和保護、變更等工作實施有效和科學的管理和監督，不斷提高城市綠地的數量和質量，更大限度地發揮城市園林綠地的生態效益和社會效益，提高生態環境質量生態環境，為實現區域社會經濟和可持續發展提供保障。