城市生态学

城市生态学康慕谊北京2002.02~06北京师范大学资源与环境科学学院课程7城市园林绿地及绿化7.1城市园林绿地的生态效应城市生态系统虽不象自然生态系统那样能承受相当程度的外界干扰压力,通过负反馈调节维持自身的平衡,但仍具有一定的抗外界干扰和自我维持的能力。这一能力,在很大程度上来自于城市园林绿地的生态效应作为一个生态系统,城市在正常生产和消费的同时,产生大量的余热、噪音和三废。这些污染物质在城市生态阈值限度之内时,城市生态系统有自我净化、自我消弭的能力,即:7城市园林绿地及绿化通过存在于系统大气、水体、土壤中的物理过程如稀释、扩散、挥发和沉淀,化学和生物化学过程如中和、分解与降解等达到净化的目的通过城市园林绿地的一系列生态效应,对污染物质起吸收、减弱和消除作用,综合调节城市环境;从而使城市环境质量达到洁净、舒适、优美、安全的要求7城市园林绿地及绿化1现代城市绿地的沿革城市绿化有着悠久的历史。例如我国在二千多年前的周、秦时代,当时的京城咸阳就沿着道路种植行道树。到了唐代,都城长安已是“绿荫十二街”,“青槐夹驰道”了。唐朝还在长安城东南隅秦、汉、隋代宜春园和芙蓉园的基础上大兴土木,开辟了景色明媚、游乐盛况空前的曲江风景区。在国外,如古罗马、古巴比伦以及中世纪的欧洲大都市,也都有许多占地广阔、风景宜人的园林7城市园林绿地及绿化究国内外园林绿化的发展历史,经历了两个时期:自然萌生阶段—以狩猎围牧为目的的园囿人工创意阶段—以满足达官贵人及宗教需要为目的的宫苑、寺园绿化这两个阶段均没有摆脱园林绿化单纯的观赏及游憩功能7城市园林绿地及绿化现代城市绿地,很大程度上是在中古时代园林的基础上发展而来:19世纪中叶,工业化发展给西方各国城市带来了严重的环境问题,促使城市园林绿地的设计与营造观念发生变化:生态绿地阶段—以改善城市环境状况和满足景观美化效应双重目的的园林绿地建设从此,改封闭式的园林为开放性的公共绿地;改只重观赏的硬质堆砌为师法自然的植物造景;同时重视植物配置的生态学要求,注意群落稳定性与环境良性发展的最佳组合7城市园林绿地及绿化2城市园林绿地的生态效应净化空气、水体和土壤维持大气组成成分的平衡不同类型城市绿地光合作用效应比较类型吸收CO2量(kgd-1m-2)产生O2量(kgd-1m-2)公园绿地0.090.065阔叶林(生长季)0.100.073(生长良好的)草坪0.0360.0267城市园林绿地及绿化吸收有害气体有害气体虽对植物生长不利,但在一定条件下,有许多植物对他们具有吸收和净化作用例如植物叶片表面可吸收SO2。正常植物中都含有一定数量的S,当植物处于被SO2污染的大气中时,其含量可为正常含量的5~10倍。一般地说,对SO2抗性越强的植物,吸收SO2的能力也越强;阔叶树对SO2的抗性比针叶树强。臭椿吸取SO2能力特别强,超过一般树木的20倍7城市园林绿地及绿化另外,夹竹桃、罗汉松、龙柏、银杏和广玉兰等也有极强的吸收SO2的能力。从另一些实验中也证明,不少园林植物对于氯气、氟化氢、氨以及汞、铅蒸气等也分别具有不同的吸收能力因此,在散发有害气体的污染源地区附近,选择与其相应的具有高吸收和强抗性能力的树种进行绿化,对于防止污染、净化空气是有很大意义的7城市园林绿地及绿化吸滞烟尘和粉尘植物,特别是树木对烟尘和粉尘有明显的阻挡、过滤和吸附作用。这一方面由于枝叶茂密,具有强大的减低风速的作用;另一方面也由于叶子表面粗糙、有绒毛或黏性分泌物,当空气中的尘埃经过树木时,便附着于其叶面及枝干上。经过雨水的冲洗,又能恢复其吸滞能力。草地不仅和树木一样具有吸附灰尘的作用,并且还可固定地面的尘土绿化树木的滞尘效应树种区域滞尘量(gm-2)树种区域滞尘量(gm-2)马尾松森林区0.3茶树森林区1.1朴树城边缘区0.7国外松近污区2.0杉木森林区0.9麻栎近污区3.6不同类型区域的树种滞尘状况7城市园林绿地及绿化减少空气中的含菌量绿地可以减少空气的含菌数量,这一方面是由于绿地上空灰尘减少,从而减少了黏附其上的细菌;另外一方面还由于许多植物本身具有分泌杀菌素的能力,如悬铃木、桧柏、白皮松、雪松等都是杀菌能力较强的绿化树种类型空气含菌量(nm-3)类型空气含菌量(nm-3)黑松林589樟树林1218草地688喜树林1297日本花柏林747杂木林1965各类林地和草地的含菌量比较7城市园林绿地及绿化净化水体据研究,树木可以吸收水中溶解的物质,减少水中细菌的数量。如在通过30~40m宽的林带后,由于树木根系和土壤的作用,1L水中所含细菌的数量比不经过林带的减少1/2。许多水生植物和沼生植物对净化城市污水有明显作用:在栽有芦苇的水池中,悬浮物要减少30%,氯化物减少90%,有机氮减少60%,磷酸盐减少20%,氨减少66%,总硬度减少33%7城市园林绿地及绿化净化土壤植物的根系能吸收大量有害物质,从而具有净化土壤的能力有些植物根系分泌物能使进入土壤中的大肠杆菌死亡7城市园林绿地及绿化改善小气候降低气温:测定表明,在炎夏季节林地树荫下的气温较无绿地低3~5C。有垂直绿化的前墙表面温度比纯粹红砖墙表面温度低7C左右。炎热夏季时,人在树荫下和在直射阳光下的感觉差异很大。这种温度感觉的差异不仅仅是3~5C的气温差,而主要由太阳辐射温度决定。茂密的树冠能挡住50%~90%的太阳辐射热绿化的遮荫避晒作用7城市园林绿地及绿化调节湿度:空气湿度过高,易使人厌倦疲乏,过低则感干热烦躁。一般认为最舒适的相对湿度为40%~60%。绿化植物能大量蒸腾水分,可以提高空气湿度。一般森林的湿度比城市高36%,公园比城市其他地区高27%。即使是在树木蒸腾量较少的冬季,因为绿地中的风速较小,气流交换较弱,土壤和树木蒸发水分不易扩散,所以绿地的相对湿度也比非绿化区高10%~20%7城市园林绿地及绿化通风防风:1)大片林地的存在,可以造成绿地与其周围地区的温度差异,进而造成区域性的微风和气体环流。绿地中的凉空气不断向城市建筑密集地区流动,从而调节气温,输入新鲜空气,改善通风条件。2)带状绿地的作用与其设计密切相关。如带状开敞绿地,若与夏季主导风向平行,则具有良好的通风效应。若绿化林带与冬季主导风向垂直,则具有良好的防风效应,既可降低风速,又可减少风沙,改造局地气候绿化林带减小风力7城市园林绿地及绿化降低城市噪声树木能降低噪声,是因为声波投射到树叶、树枝上后被反射到各个方向,造成树叶微振而使声能消耗减弱。减轻噪声效果最好的树种是那些枝叶茂密,叶片较肥厚并具有较长叶柄的乔木和灌木。这些特征的结合,有助于叶片的摆动和振动。粗大的树枝和树干也能够使声波发生偏转和折射。就平均情况而言,30m宽的林带可减弱频率为1000Hz的声波6~8dB(A)绿化带隔绝和吸收噪音绿化减噪效果示意7城市园林绿地及绿化一般地说,城市街道上的散生树木无显著的减噪作用;分枝低的乔木比分枝高的乔木减低噪声的效果大;叶茂植疏的树群,因能产生复杂的声散射,其减噪作用非常显著;以乔、灌、草构成的致密防护带,其消音效果更好为达到理想的消音效果,林带应该种植在靠近噪声源,而不是靠近接收者的位置处;林带的长度应该大约为从噪声源到接收者之间距离的两倍;如果林带位于道路两侧,林带在道路两侧的延伸长度应该相等7城市园林绿地及绿化在有可能时,应选择适当高度的树种,其枝叶要繁茂,并均匀地分布在枝下高较小的整个树干上;当乔木很高时,应在其下配置灌木、高草或其他松软的地面覆盖层;乔木和灌木应种植得尽量紧密,以利形成一个连续的、密集的障碍体此外,长年具有噪声污染的地段应尽可能栽用常绿树种或展叶期长的落叶树种7城市园林绿地及绿化3城市园林绿地的其他效用美化环境及科学教育:增添了生动的画面，减少了生硬化和直线化游憩娱乐和健康疗养生物物质生产导引街道走向和边界,维系交通安全抗震防火蓄水保土7城市园林绿地及绿化城市园林植物的环境指示作用城市园林植物与野生植物一样,与它们的生活环境间相关极为密切,因而可被用于指示其所处的生活环境园林植物指示体大多为植物群体,根据他们对环境因子影响的反映特点,可将之区分为两类:外显型:以体表可见特征反应环境条件的指示体积累型:植体本身虽无受害特征,但体内有害物质的积累大大超过一般植物7城市园林绿地及绿化利用植物指示体指示环境,既可以是被动监测:通过对生境中某些野生或栽培植物的调查进行；也可以是主动监测:通过将某种植物在标准条件下移栽到自然生境中的方法来进行7城市园林绿地及绿化监测空气污染通常利用地衣(lichen)、苔藓(algae)和其他高等植物如菜豆、烟草、唐昌蒲、杨树等进行指示土壤污染利用城市野生植物如(早熟禾)进行指示热量状况主要是以物候观测指示城市热岛效应7城市园林绿地及绿化7.2城市园林绿地系统规划1确定城市园林绿地定额的几个因素国内外城市绿地现状水平的对比资料表明,欧、美国家的城市公共绿地指标较高,一般在20m2/人以上,如英国大伦敦为24.2m2/人(1977年),法国巴黎为24.7m2/人(1976年),美国纽约为19.0m2/人(1976年),洛杉矶为20.0m2/人(1974年),即基本在20m2/人以上7城市园林绿地及绿化相比之下,我国城市绿地面积水平很低。31个城市(1990年)的公共绿地面积,每个非农业人口居民平均为3.8m2。其中较好的城市有深圳(38)、威海(15.5)、长春(15.6)、北京(8.3)等，上海最低，仅1.2m2这个数字现在已经发生变化(见下页表),然而与国外相比,差距仍十分明显联合国在1969年的一份报告中要求,城市居民拥有的市区内公园绿地面积应达人均60m2中国直辖城市园林绿化现状人均公共绿地面积城区绿化覆盖率城市2000年2001年2000年2001年北京9.79.036.538.2上海4.65.522.023.5天津5.425.0重庆2.472.720.420.27城市园林绿地及绿化城市环境与健康保护的科学要求根据林学方面的研究,一个地区的植物被覆率至少应在30%以上,才能起到改良气候的作用;疗养学方面的研究指出,舒适的休养环境,其绿地面积应占总用地面积的50%以上从保护环境和抗震防灾的要求来看,城市绿化覆盖面积应大于市区用地的30%。而我国1993年绿化覆盖率全国城市总平均仅约为21.4%,目前约为25%,尚不够30%,难以起到改善城市生态环境的作用7城市园林绿地及绿化城市园林绿地的定额指标应从以下方面考虑:首先应从植物净化大气、吸收噪音、调节小气候、防免灾害等保护环境的功能方面,推算出城市绿地的需用量其次要从国民经济水平、城市性质、规模、现状等条件出发。我国人口多,耕地少,城市用地紧张,既要恰当合理发展城市绿地,又要尽量少占农业良田7城市园林绿地及绿化就城市性质及大小而论,风景城市如杭州、桂林、肇庆、承德等，其定额标准要高些中、小城市离郊区近,市区的绿化可少些;大城市市区绿地标准应高些旧城市建筑密集,用地紧张,虽然正需要增加绿地,但实际困难较多,定额也不能过高新建城市或卫星城镇,限制条件较少,有可能按合理的需要,制订定额7城市园林绿地及绿化此外,还要根据气候、地形等自然条件来考虑定额标准:南方干热地区,需要运用绿化降低气温,增加湿度,绿化条件也好,绿地指标可以高些多风沙城市需要营造大面积的防护林带,指标必然应该高一些7城市园林绿地及绿化2游憩绿地游人容量的确定游憩绿地要求有一个合理的游人密度,游人密度要考虑两个因素:一是每个游客在绿地中所需要的活动面积(m2/人),二是单位时间内最高游人量占城市总人口的百分比。关于供城市居民游憩的各类公共绿地面积的大小,我国还没有制定详细的定额。俄罗斯学者认为,一个游人在公园中至少应有60m2的活动面积,而节假日期间游人一般大约占城市居民的10%,因此推算每个居民至少应有6m2的公园面积7城市园林绿地及绿化我国城市流动人口大约占城市总人口的20%,流动人口过境,大多都要到公园或名胜古迹观光。北京全市公共绿地面积(包括各种公园、动物园、植物园、陵园以及花园、游园和供游览休息用的林荫道绿地、