我國沿海城市風景林研究進展

張子揚，吳文景，梅輝堅，吳鵬飛，3

(1.福建農林大學林學院，福建 福州 350002；2. 撫州市林業局森林資源監測中心，江西 撫州 344000；3.人工林可持續經營福建省高校工程研究中心，福建 福州 350002)

當今我國經濟建設加快，但第二、三產業的蓬勃發展給城市環境帶來壓力。樹木可以減少空氣中O3、氮氧化物、硫化物、PM10的污染[1]。因此，有專家學者提出“建設環境友好型社會，構建生態城市”的觀點。由此促進人與自然和諧相處，從而實現社會經濟的可持續發展。所謂“生態城市”是指在現代科技的基礎上，建設人與自然共生、共存、共榮的生態系統[2]。而在生態城市的建設中，具較高美學價值的風景林[3]發揮著巨大作用，是新型城市構建中不可或缺的一部分。

我國沿海城市承載著全國42%的人口，卻創造全國60%以上的國民生產總值?？梢?，如何實現沿海城市的生態建設顯得尤為重要。因此分析我國沿海城市造林環境特點、沿海城市風景林組成和功能，并總結風景林的構建與評價方法，提出對沿海城市風景林研究的展望等十分必要。

1 我國沿海城市造林環境特點分析

我國地處亞洲東部，太平洋西岸，擁有1.8萬km的大陸海岸線。由于海陸熱力性質差異和氣壓帶、風帶的季節性移動，以致我國沿海地區形成季風性氣候；加之沿海城市作為人類聚居地，大規模進行各類生產和建設，共同造成沿海城市在降雨、溫度和空氣具有明顯特性且常受臺風影響。

1.1 降雨

受東南季風的影響，我國降水量由東南向西北遞減，特別是東南沿海地區，降水豐富。其中，位于東南沿海的海南大部分地區和廣東省的惠州市、東莞市年降水超過2 000 mm；福建和浙江的廣大地區有1 800 mm的降水，其省會城市福州和杭州降水可達1 500 mm；上海和江蘇省的南通、鹽城等地降水減至1 200 mm；更北的黃海和渤海沿岸，青島、煙臺、秦皇島等城市年降水量為900 mm；降水較少的天津僅有300～600 mm。

近幾十年，沿海地區工業化和城市化快速發展，但向大氣環境排放的SO2、NO2等酸性氣體也隨之急劇增加，從而造成酸雨區面積的不斷擴大。例如，上海、浙江的大部分地區，福建的中北部和廣東中部均是酸雨分布的區域[4]。酸雨造成森林枯梢，危害森林生態系統。有研究指出，酸雨可直接作用于植物細胞，使膜透性增加、葉綠素含量減少和酶活性下降等[5]。還有研究者指出，土壤基鹽淋失、土壤中微生物分解有機物的能力受到抑制、鋁的活性增加是酸雨造成的[6，7]。

1.2 溫度

溫度隨緯度和季節的變化明顯。低緯度的海南、廣東省，以及福建的部分沿海地區包括廈門、泉州、福州，年均氣溫可達20 ℃；溫州、寧波、杭州和上海等地的年均氣溫為15～20 ℃，江蘇省中部往北至渤海沿岸地區年均溫度在10～15 ℃之間。在冬季包括江蘇省以南的沿海地區，月平均溫度均高于0 ℃，往北月平均氣溫則會低于0 ℃。每年的7月和8月，所有的沿海地區月平均氣溫均在30 ℃以上。氣溫年較差隨緯度的上升而擴大，相對處于較低緯度的海南和廣東地區，差值在5～10 ℃，而相對高緯度的渤海沿岸年較差可達30 ℃。

隨著城市建設過程中建筑面積的增大與溫室氣體排放，使得城市下墊面比熱容變小和空氣升溫，最終導致城市熱島效應。沿海地區的城市北京、上海、福州、廈門和廣州等地夏季頻發黃色，甚至紅色預警，室外40 ℃高溫已經普遍存在。由于溫度與植物的生活息息相關，有研究表明，地表溫度影響植物根系溫度，而根系可決定植物的生長；高溫也影響蒸騰作用，導致水分代謝、礦物營養吸收和光合作用受到抑制[8]。與此同時，溫度的升高也會造成物候的變化[9]，植物的生長節律受到嚴重影響。

1.3 空氣

城市空氣質量是評價城市環境的重要指標，也是植物生長的重要環境條件。我國三大沿海工業區中，多數城市空氣質量出現PM2.5、O3、PM10或NO2污染的情況(表1)，其中京津冀地區尤為嚴重，全年有超過160天的空氣污染物超標?？讎x等[10]研究發現，植物受污染傷害程度與環境污染程度呈正相關，且環境污染能顯著導致植物衰老；孔再德[11]研究發現，大氣中顆粒污染物可在植物葉片上積累，進而覆蓋葉片、堵塞氣孔并阻礙光照，最后抑制光合作用；朱粟瓊等[12]通過解剖葉片結構，認為空氣污染物能影響葉綠體，致使葉細胞發生生理和結構上的變化?？梢姡瑖乐氐目諝馕廴静焕谥参锷L。

表1 我國沿海地區2017年城市空氣質量 %

1.4 臺風

據報道，南海和西北太平洋每年平均會生產臺風25.5個，其中登陸我國的有7.2個[3]，海南、廣東、福建和浙江省是臺風登陸的前沿。臺風具有巨大的破壞力，浙江地區有記錄0414號臺風造成164人死亡、181.28億直接經濟損失，9417號臺風造成1 126人死亡、117.6億直接經濟損失，9711號臺風造成239人死亡、186億直接經濟損失[13]。每當臺風過境，城市植物總是受災嚴重，高大的喬木容易被吹倒或折斷，2016年“莫蘭蒂”超強臺風造成廈門市65萬株行道樹倒伏。倒下的植物壓住了下層植物并抑制其生長，受災的森林往往群落組成發生變化或物種豐富度降低，這需要長時間才可恢復穩定[14]。同時，在臺風強降水或海水倒灌的共同作用下，沿海城市吸水和排水能力有限，植物根系長時間浸泡在水中，造成植物爛根死亡。

2 沿海城市風景林功能分析

沿海城市風景林包括處在沿海城市周邊的自然保護區、風景名勝區、防護林帶以及城市內的公園和綠色通道等具有較高觀賞價值的植物群落[15-17]。為與沿海城市環境協調，沿海城市風景林的生態、社會功能顯著。

2.1 生態功能

沿海城市風景林具有調節環境的生態功能。其一，沿海城市風景林能減少水分蒸發，而林內凋落物可攔截地表徑流與改良土壤吸水性，這些可以增加水分下滲，補充地下水資源[18]。其二，行道樹和草坪均能降低溫度和提高濕度[19]，影響小氣候，緩解城市熱島效應。其三，沿海城市風景林能有效抵御臺風。研究顯示，樹體上部的樹冠和枝葉將上層氣流分離，造成近地層氣流切變與動能損失，進而降低風速[20]。而且可以降低臺風引起的浪潮高度，保護海岸城市安全[21]。還有，風景林具有較高固碳和污染物凈化效益，且復層林相對于單層林凈化效益高[22]；一些樹種可分泌具殺菌功能的揮發性化合物以改善空氣質量，凈化城市環境。

2.2 社會功能

沿海城市風景林具有很高的審美價值。審美是精神上的享受，不同的地域環境往往會形成各具特色的風景，從而形成特有的文化內涵。海南三亞的椰樹將城市和大海結合，構成一幅熱帶海濱圖景；廈門的鳳凰木象征著這座城市的紅火繁榮；上海的梧桐營造一個浪漫的都市情調；還有青島的雪松、天津的白蠟、大連的槐樹等，無不是植物在城市發揮的作用，傳遞著文化的方向。

然而，隨著城市化的加劇，人們對周邊的環境越來越重視，人們對生活質量提高和回歸自然的渴求日益迫切。良好的風景游憩環境滿足人們利用休閑時間，恢復精力和體力[3]，已成為現代城市“穩定、協調、宜居、文明”的重要標志。周俊靈[23]對林內人體舒適度、空氣負離子和生物活性有機揮發物等方面進行研究，致力于找出舒適的森林空氣環境，消除城市快節奏工作環境給居民帶來身體與精神上的疲勞。目前有關風景林休憩功能的提升問題已成研究熱點。

3 沿海城市風景林的構建與評價

3.1 沿海城市風景林的構建

風景林關于美的理念有自然和人工的分別，典型的中國傳統園林就強調自然美，而西方的莊園更講求規則的人工美。如今我國城市風景林的建設試圖將這兩種美的理念并存。沿海城市風景林屬于城市風景林范疇，因而城市風景林構建理論同樣適用，不同處在于其需要迎合沿海環境特點。沿海城市風景以發揮生態和社會功能為核心，并且追求美觀。

從大尺度來構建風景林，有學者認為可分為郁閉型、稀疏型和空曠型三類，也有學者按照樹種組成劃分為針葉樹和闊葉樹風景林[24，25]，還有學者從景觀層面來說，將其分為城市背景型森林景觀區、遠山型森林景觀區和道路原野型森林景觀區[26]。小尺度上，風景林處在城市中不同的位置，需要更加突出特定作用：屬于自然保護區更強調在生態系統上的完整性；在風景名勝區、公園則會更突出觀賞作用；而城市的防護林帶則要求有效的防護作用。

沿海城市風景林，通常需要包含立地劃分、樹種選擇、空間配置、群落構建、撫育管理和效益監測等環節[27，28]。近年來，有學者提出在空間配置上，可以圍繞其林相、季相、時態、林位和林齡等特征而展開[15]。當植物覆蓋率達50%能有效控制熱島效應，讓人感覺舒適[29]。在樹種選擇環節上，鄉土樹種的應用越來越受到重視，甚至認為鄉土樹種是生態風景林的基礎[30]；在效益上，認為需要與城市規劃相銜接，進而體現人文特色[31]。

另一方面，沿海地區風災頻發，沿海城市風景林需要具備抗風能力。研究表明風景林喬木帶主要降低高層的風速，而灌木林帶主要減低近地的風速。不同風景林帶對沙粒的沉積效果不同[32]。從林木個體形態特征對阻力和透風系數研究，發現樹高、應力波速、冠幅和生長應變值與受風害的程度呈正相關[33]。目前已研究篩選出具有較強抗風能力和較高觀賞性的樹種，例如木麻黃(Casuarinaequisetifolia)、洋白蠟(Fraxinuspennsylvanica)、墨西哥落羽杉(Taxodiummucronatum)、大葉女貞(Ligustrunlucidum)、馬尾松(Pinusmassoniana)、非洲楝(Khayasenegalensis)和蝴蝶樹(Heritieraparvifolia)等。

3.2 沿海城市風景林的評價

目前少有針對評價沿海城市風景林的研究，但國內外廣泛研究城市風景林，并將其評價方法歸納為專家學派、心理物理學派、認知學派和經驗學派等不同觀點[34]。TCM和CVM被認為是評價生態效益和社會效益常見的方法[35]。余孔堅[36]則概括了調查分析法、直觀評價法和民意測驗法。已有研究結合經濟學觀點將森林價值用貨幣體現，權衡城市風景林的利弊[37]。與此同時，評價體系也日益完善，要求建立定性與定量相結合的綜合評價體系[38]。周根苗等[39]提出由自然性、奇特性、多樣性、神秘性和環境協調性組成的，并且具有完整劃分等級的美學評價體系。沿海城市風景林評價體系的建立，要以城市風景林為基礎再結合沿海特殊的地理環境，突出防風功能所占的比重。評價體系的框架下，除了經濟和自然標準外，人文因素也要納入到評價范圍。

4 展望

城市風景林發揮著巨大的生態效益和社會效益，因此對現代沿海城市的建設至關重要。在理論研究上，沿海城市風景林又提供給各種理論和技術交叉發揮的空間，例如景觀生態學與城市生態學理論?？梢?，如何豐富沿海風景林的研究就顯得尤為重要，建議今后應著重從以下方面加強研究：

(1)積極借助新型信息技術，特別是計算機技術運用。以地理信息技術為手段，宗永成等[40]基于RS和GIS技術綜合評價城市森林和生態網絡系統構建；劉照程[41]利用GIS的緩沖區分析和疊加分析等工具對生態環境敏感性因素進行評價分析與生態功能區劃；楊寶儀等[42]通過建立群落色彩要素與林分特征的相關性來研究生態風景林。

(2)開拓沿海城市風景林的研究方向。葉功富等[43]從群落生物量和能量方向切入風景林的研究；李玥等[44]對林下土壤的研究，得出養分、微生物及酶的相關關系；劉潔等[45]研究發現，楓香樹各個器官碳儲量大小關系和最優碳匯量擬合方程；孫東等[46]揭示林冠開度、林下直射光、林下散射光和林下總光照對林下植物分布的作用?？梢?，關于沿海城市風景林的研究方向較散，且研究內容不集中，建議對沿海城市風景林進行系統的研究。

(3)沿海城市土地利用緊張，如何提高風景效益的最大化是一大問題。除了要用高效益的樹種外，復層結構的林分是提高的有效手段。從景觀生態學的觀點，沿海城市內外分布的自然保護區、風景名勝區、防護林帶、公園等斑塊以綠色通道作為廊道能提高整個城市的生態效益。