北京海淀区道路绿地地表覆盖状况季节变化研究*

刘兴明王 成郄光发张 喆贾益豪张 依贾雨龙

1 国家林业局城市森林研究中心 北京 100091

2 中国林业科学研究院林业研究所 国家林业局林木培育重点实验室 北京 100091

研究论文

北京海淀区道路绿地地表覆盖状况季节变化研究*

刘兴明1,2王 成1,2郄光发1,2张 喆1,2贾益豪1,2张 依1,2贾雨龙1,2

1 国家林业局城市森林研究中心 北京 100091

2 中国林业科学研究院林业研究所 国家林业局林木培育重点实验室 北京 100091

文章以北京市海淀区道路绿地作为调查对象，研究其生长季与非生长季的地表覆盖特征及影响要素结果表明:(1)两季中植物配置方式不变，而地表覆盖方式构成发生较大变化，表现为非生长季中复合覆盖模式绿地面积比生长季增加12%。(2)道路绿地整体地表覆盖率有大幅提高，灌草覆盖率下降，裸土灌草率降低。(3)不同区域的灌草及地表覆盖率在非生长季中的变化幅度排序与生长季灌草及地表覆盖率的排序相反，最终表现为在非生长季趋于一致。(4)植物配置中多种阔叶乔灌木配置对非生长季地表覆盖率贡献最大；地表覆盖物中枯枝落叶对非生长季的地表覆盖率贡献最大。总体上，北京市海淀区道路绿地地表裸土的问题还比较突出，要转变传统的绿地养护方式，大力推广地表有机覆盖物的应用，增强道路绿地滞尘、保水和促进植物生长等多种功能。

道路绿地，地表覆盖物，生态养护，季节变化

近年来,森林城市、绿色城市等城市生态建设新理念越来越深入人心,加大城市绿地的生态功能养护,发挥其在减少城市地表径流、提高土壤入渗率、节约水资源、滞尘特别是防止二次扬尘等方面的作用,成为城市林地绿地养护的重要方向[1－2]。目前,北京市城市森林生态系统已经趋于稳定,未来的林地绿地建设一方面是继续增加面积,同时更主要是提升现有生态空间的服务功能,需要从林地绿地结构包括地上植被和地下土壤结构方面着手,提高现有城市林地绿地的生态服务功能。国内外大量研究表明,土壤覆盖有机覆盖物后,有机物被分解渗透到土壤中去,能够促进土壤中微生物种群的增加,使得土壤中形成良好的生态系统,变得十分疏松,像真正的海绵一样,能够很好地起到蓄水的功能[2－4]。

长期以来北京城市绿化工作的重点是增加林地绿地面积,而对林地绿地养护更主要的是采取景观养护、农田式管理的修剪除草模式,地表裸土现象十分突出,许多林地绿地的地表土壤裸露,对这一问题一直未予以足够的重视[5]。本文以北京海淀区道路绿地为对象,按照植物的生长季与非生长季调查研究其地表覆盖状况,分析其产生的原因,以期为北京城市道路绿地的健康养护和提高生态服务功能提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

北京市海淀区地处北纬39°53′—40°09′,东经116°03′—116°23′,坐落于北京市城区西北部,与昌平、丰台、西城等区接壤。全区占地面积约为426 km2,占北京市总面积的2.53%。海淀区处于北温带,属大陆性季风气候,季节变化明显。植物受温度、湿度、紫外线照射强度等诸多因素的影响,物候变化特征明显。海淀区道路系统发达,全区道路面积11.53万m2,已绿化道路长度523.05 km。

1.2 研究方法

文中道路绿地指在街道的两旁及分隔带内种植树木和绿篱、布置花坛、林荫步道、街心花园以及建筑物前的绿化等。主要从灌草覆盖率和地表覆盖率两方面研究城市绿地地表覆盖状况。本研究采用随机分层抽样调查方法,在海淀区选取37个路段。根据北京的气候特点和植物的生长特性,调查集中在生长季和非生长季两个时间段进行。生长季调查于2013年8月23—30日,非生长季调查于2013年12月22—30日。调查指标包括灌草覆盖率、地表覆盖率、裸土灌草率、地表覆盖类型和植物配置类型。调查中将道路绿地植物配置划分为3大类10中类26小类,道路地表覆盖划分为2类11小类,具体方法参考作者的前期研究[6－7]。

2 结果与分析

2.1 道路绿地地表覆盖方式季节对比

随着季节变化,植物生长状态也会发生很大变化。由图1可以得出,非生长季复合覆盖的绿地面积与生长季相比上升幅度超过10%。这是因为在非生长季中,阔叶植物进入落叶期,使得枯枝落叶大量增加,从而使很多生长季中单一覆盖绿地转变为原覆盖材料与枯枝落叶共同覆盖的复合覆盖绿地。仅枯枝落叶量的变化就能造成不同绿地覆盖层次比例的大幅变化,说明目前地表覆盖单一,城市绿地养护应采用多种有效的地表覆盖材料。

图1 不同地表覆盖层次道路绿地面积对比

2.2 道路绿地地表覆盖材料季节对比

在单一覆盖模式中,不同季节覆盖材料的绿地面积构成比例发生了很大变化。灌草与地表覆盖面积的变化趋势与变化幅度基本一致,具体表现为非生长季与生长季相比,草坪覆盖面积大幅减少,而枯枝落叶覆盖面积大幅增加,达到绿地面积的1/2。这是因为非生长季阔叶植物落叶导致原有的单一草坪覆盖变为复合覆盖,原有的裸地变为枯枝落叶覆盖(图2,图3)。这一结果表明生长季中裸地占有很高比例,这些裸地在非生长季中也仅有枯枝落叶覆盖,覆盖效果欠佳。

在复合覆盖模式中,绿地在地表覆盖材料和覆盖构成上也都发生了较大变化(图4,图5)。非生长季与生长季比较,因为草本花卉的地上部分枯萎,所以减少了草本花卉＋草坪/野草和草本花卉＋枯枝落叶两种覆盖材料。而为了保护草本花卉的地下部分,增加了无纺布/地膜＋枯枝落叶的覆盖材料。此外,由于枯枝落叶增多,在生长季单一的草坪覆盖转化为非生长季中草坪＋枯枝落叶复合覆盖,使得草坪＋枯枝落叶的覆盖面积增加了30%。草坪铺设是目前城市绿地地表覆盖的主要方式,过多的草坪,特别是人工草坪在水资源、人力等方面都造成了一定的浪费。

图2 生长季单一覆盖中不同覆盖材料绿地面积构成

图3 非生长季单一覆盖中不同覆盖材料绿地面积构成

图4 生长季复合覆盖中不同覆盖材料绿地面积构成

图5 非生长季复合覆盖中不同覆盖材料绿地面积构成

对比研究表明,有机地表覆盖物对减少城市绿地裸露起到重要作用。在今后的绿地养护中,要重视地表有机覆盖物的应用。

2.3 不同植物配置方式道路绿地地表覆盖季节对比

不同植物配置层次绿地灌草与地表覆盖率变化情况均表现一致,具体为非生长季与生长季比较灌草覆盖率下降而地表覆盖率上升(图6)。因为2层配置模式中灌草覆盖率受灌木生长状态影响较大,非生长季中植物枯萎使得灌草覆盖率下降幅度最大；地表覆盖率上升幅度最大的是3层及以上配置模式,最小为单层配置模式,因为植物配置丰富程度与枯枝落叶量呈正比,进而提高地表覆盖率。因此,城市绿地植物配置应向多层次、多种类发展。

图6 不同植物配置层次道路绿地地表覆盖状况

由图7可以看到,非生长季与生长季相比,单一层次植物配置模式中不同植物构成道路绿地的灌草覆盖率均有所下降,地表覆盖率均有所上升。由于灌木在生长季对灌草覆盖率贡献较大,在非生长季则长势不良,而草本在非生长季紧贴地面生长,所以灌草覆盖率下降幅度为灌木配置＞乔木配置＞草本覆盖,地表覆盖率上升幅度为草本配置＞灌木配置＞乔木配置。两季中裸土灌草率表现一致,灌木配置最大,草本配置最小。

图7 单一层次植物配置模式中不同植物构成道路绿地地表覆盖状况

两季中,2层植物构成中,乔木＋乔木、乔木＋灌木2种配置方式灌草覆盖率变化不显著。而由于应用灌木＋灌木配置方式的绿地生长季灌草覆盖率很低,在非生长季枯枝落叶增多使得这种配置方式的灌草覆盖率大幅提高。而3种配置模式的地表覆盖率均有所上升,根据枯枝落叶凋落量的不同,上升幅度为乔木＋乔木＞灌木＋灌木＞乔木＋灌木。非生长季中灌木＋灌木配置模式的裸土灌草率在3种配置模式中最大,甚至超过了其在生长季中的值(图8)。根据图9可知,3层及以上植物配置模式中不同植物构成的道路绿地灌草及地表覆盖率在生长季与非生长季之间的差异趋于一致。具体表现为灌草覆盖率均有所下降,其中乔木＋乔木＋灌木的配置模式在两季中灌草覆盖率相较于其他类型而言均处于较低水平,且在非生长季下降幅度较大；而地表覆盖率均有所上升,其中乔木＋乔木＋乔木的配置模式因枯枝落叶丰富而上升幅度最大。乔木＋灌木＋灌木的配置模式与灌木＋灌木的配置模式相似,在两季中裸土灌草率均最大,且远高于其他3种配置模式。因此,在植物配置中,在注重景观效果之余,也要综合考虑绿地的生态效益。灌木应尽可能与其他类型植物结合应用,并重点关注其地表覆盖情况。

图8 2层植物配置模式中不同植物构成道路绿地地表覆盖状况

图9 3层及以上植物配置模式中不同植物构成道路绿地地表覆盖状况

2.4 不同地表覆盖方式道路绿地地表覆盖季节对比

由图10可以看到,不同地表覆盖层次道路绿地在两季中的灌草覆盖率均有所下降。而地表覆盖率则是单层覆盖模式略有下降,复合覆盖模式有大幅度上升,达15%。复合地表覆盖模式绿地在非生长季中的裸土灌草率与生长季相比有了大幅下降。这是因为复合覆盖材料中枯枝落叶占了较大比重,在非生长季中有大幅提高,同时也使灌草与地表覆盖率趋于一致。

图10 不同地表覆盖层次道路绿地地表覆盖状况

单一覆盖模式中,两季间灌草及地表覆盖率变化趋势均不一致。由于很多草坪覆盖稀疏,在非生长季中,长势变差,使得绿地的灌草覆盖率大幅下降；野草覆盖绿地灌草及地表覆盖率变化不大；枯枝落叶量在非生长季中大幅提高,其覆盖的绿地灌草、地表覆盖率也随之提高(图11)。仅有野草或枯枝落叶覆盖绿地多植物配置单一,疏于管理,在非生长季中地表覆盖质量差,因此裸土灌草率升高。

由于生长季与非生长季中复合覆盖模式的覆盖材质有所不同,因此,为了确保结果的有效性,本文在季节对比中只比较相同覆盖材质的绿地地表覆盖状况。根据图12可以看到,复合覆盖模式中,不同覆盖材质覆盖的道路绿地地表覆盖状况变化规律不一致。因为草坪＋枯枝落叶的覆盖模式多为质量较好的单一草坪配置,其草坪覆盖的部分在两季中变化不大,且因非生长季枯枝落叶增多而使灌草覆盖率有所上升,其他覆盖模式均下降,野草＋枯枝落叶覆盖绿地的灌草覆盖率下降超过40%；由于枯枝落叶＋石子覆盖绿地均为绿篱配置,枯枝落叶量小,地表覆盖率有较大幅度下降,其他覆盖模式均上升。4种覆盖模式下的裸土灌草率在非生长季中均有所下降。这一结果说明地表覆盖需要在园林养护中给予关注,使绿地形成稳定的地表覆盖物。

图11 单一覆盖模式中不同覆盖材质道路绿地地表覆盖状况

图12 复合覆盖模式中不同覆盖材质道路绿地地表覆盖状况

2.5 道路绿地地表覆盖特征影响因素季节对比

根据图13可知,不同区域道路绿地的地表覆盖率季节变化趋于一致,均有所增长。五环外绿地地表覆盖受季节影响最小,说明其生长季地表覆盖率高,地表覆盖物稳定。而灌草覆盖率变化幅度较小,只有五环外灌草覆盖率下降超过10%。一是因为五环外阔叶灌木配置的比例较高,两季中生长状态变化较大,影响了绿地灌草覆盖率。二是因为这一地区有大量新建绿地应用了草坪的覆盖方式,且种植稀疏,在非生长季中,草坪长势变差,使得灌草覆盖率下降；四环—五环绿地在两季中的裸土灌草率均为最大,体现出这一区域地表覆盖质量较差。因此,城市道路绿地应尽量避免破碎化,使各个绿地单元形成一个整体,构成丰富的植物种群。

图13 不同区域道路地表覆盖状况

图14 不同位置道路地表覆盖状况

由图14可知,在非生长季,路边、中心隔离带和街头3个位置的灌草覆盖率均有所下降,其中街头绿地灌草覆盖率下降幅度最大；4个位置的绿地只有街头绿地地表覆盖率在非生长季略有下降,且街头绿地在生长季和非生长季中裸土灌草率均为最大。这是因为街头绿地灌草覆盖率在生长季中较高,在非生长季中与其他位置绿地趋于一致,地表覆盖率两季差异不大。由于行道树绿地的覆盖物为石子等无机覆盖物,紧贴于地表,因此灌草与地表覆盖率在两季中均没有差异。街头绿地因为行车安全原因不能配置乔木,且在非生长季中,草本花卉地上部分枯萎,造成大量裸地。城市绿地养护应从地表覆盖物方面着手,有效降低裸土灌草率。

3 结论与讨论

3.1 结论

1)两季中道路绿地植物配置方式不变,地表覆盖构成发生较大变化。非生长季中复合覆盖模式绿地面积比生长季增加12%,地表覆盖材料中枯枝落叶量增多,人工覆盖种类增加。

2)从两季道路绿地不同配置方式的地表覆盖差异来看,乔木配置比例与地表覆盖率增加幅度呈正比,而灌木配置比例则与裸土灌草率的下降幅度呈反比。表明乔灌木合理搭配使用有利于增加地表覆盖。

3)从两季道路绿地不同覆盖方式来看,单一覆盖模式下灌草及地表覆盖率均下降,复合覆盖模式中灌草覆盖率略有下降,而地表覆盖率提高15%。说明在现有管理模式下,地表覆盖物的构成及数量随季节变化较大,不能形成稳定的系统,需要从转变绿地养护方式上加以改进。

4)从两季不同区域道路绿地对比来看,二环至三环及五环以外的灌草覆盖率下降而地表覆盖率上升,二环至五环则与之相反。表明五环以外地表覆盖率受季节影响最小,而五环以内则变化很大,这与过度园艺式、农田式的管护方式有很大关系。

5)从两季不同类型道路绿地对比来看,在非生长季,路边、中心隔离带、街头3个位置的灌草覆盖率均有所下降,其中街头绿地灌草覆盖率下降幅度最大；街头绿地地表覆盖率在非生长季略有下降,且街头绿地在生长季和非生长季中裸土灌草率均为最大。行道树绿地的灌草与地表覆盖率在两季中均没有差异,以裸地为主。

3.2 讨论

1)从植物层次结构现状和地表覆盖情况的比较来看,多层次覆盖模式绿地地表覆盖效果较好,而目前道路绿地植物配置趋于单一化,单一层次和2层配置的绿地面积占到绿地总面积的49%,且绿地地表覆盖质量整体不高。

2)生长季与非生长季地表覆盖状况存在一定的差异,生长季灌草及地表覆盖率分别为80.89%和55.29%,而非生长季灌草及地表覆盖率分别为76.9%和68.94%[6－7]。产生这一变化说明增加枯枝落叶可有效提高地表覆盖率,因此,在城市绿地养护过程中,对枯枝落叶的处理不能等同于垃圾,其资源化利用将是城市园林绿化的发展方向[8－9]。

3)北京市海淀区道路绿地地表覆盖状况还有较大的提升空间。一是绿地裸土灌草率相对较高,达到25%,二是地表覆盖物材料趋于单一,以草坪和少量枯枝落叶为主。应加强有机地表覆盖材料在道路绿地中的应用,并要按照科学的覆盖厚度,保证覆盖效果。

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Seasonal Variation in Surface Mulching of Road Green Spaces in Haidian District,Beijing

Liu Xingming1,2Wang Cheng1,2Qie Guangfa1,2Zhang Zhe1,2Jia Yihao1,2Zhang Yi1,2Jia Yulong1,2
(1.Research Center of Urban Forest,State Forestry Administration,Beijing 100091,China；2.Research Institute of Forestry,Chinese Academy of Forestry,State Key Laboratory of Tree Genetics and Breeding, Beijing 100091,China)

Taking road green spaces in Haidian District,Beijing,as the research objects,the paper comparatively analyzed the mulching characteristics of growing and non-growing seasons and their influencing factors.The preliminary conclusions were reached from the results:(1)between two seasons,the plant configuration modes remained unchanged while there were large changes in surface mulching characteristics,reflected as 12%increase in the greenbelt area under the composite mulching patterns in non-growing season than the growing one；(2)there was a high increase in the rate of surface coverage on road green space as a whole,leading to the drop in the rate of shrub-grass coverage and the decrease in the soil-shrub-grass coverage；(3)the shrub-grass and surface coverage rate in different areas had opposite amplitude of variation for non-growing season and growing season,and became converged in the non-growing season finally；(4)for plant configurations,a variety of broadleaf arbor-shrub configuration contributed largely to the surface mulching in the nongrowing season,and the litters in the mulching made the largest contribution to the surface mulching in the non-growing season.On the whole,problems of bare soilon the road green space are also prominent in Beijing Haidian Distric,we need to change the patterns of traditional green space maintenance,vigorously promote the application of organic mulch,enhance vatious road green space functions of dust catching,water holding,and promoting plant growth.

road green space,surface mulching,ecological maintenance,seasonal variations

book=7,ebook=11

10.3969/j.issn.1672－4925.2016.06.002

2016－11－18

林业公益性行业科研专项经费项目“森林对PM2.5等颗粒物的调控功能与技术研究”(项目编号:201304301)

刘兴明(1989－)，女，硕士，研究方向为城市森林与景观规划设计。E－mail:842422146＠qq.com

王成(1967－)，男，博士，研究员，博士生导师，主要从事城市森林与城市生态方面的研究工作。E－mail: wch8361＠163.com