园林绿地生态功能研究概况

付偲僮

(河北农业大学 园林与旅游学院，河北 保定 071000)

1 引言

园林绿地系统能够在特定的时空范围内发挥生态效应。城市绿地生态服务功能是指绿地系统为保持城市人类活动和居民身心健康提供物态和心态产品、环境资源和生态公益的能力。它在特定时空范畴内为人类社会提供产出组成生态服务功效。目前，对城市绿地生态效益的研究主要有以下几个方面。

(1)净化功能：城市绿地生态系统具有净化空气、水体和土壤以及吸收二氧化碳和释放氧气等功能。

(2)调节气候：主要调节太阳辐射、温度及湿度，降低热岛效应，改变风速风向等。

(3)涵养水源: 通过绿地保持水土、增加雨水渗透等。

(4)活化土壤和养分循环：增加土壤生物，改善土壤理化性质。

(5)保护生物多样性。

(6)景观游憩功能。

(7)休闲文化和教育功能。

(8)服务社会保护人们身心健康，加强人们沟通，稳定人际关系。

(9)防护和减灾功能：抵御大风火灾地震等灾害。

城市绿地系统生态服务功能的强弱在于绿地的数量组成和结构、镶嵌格局分布特征、与周边人工景观的关系以及管理水平等。本文主要讨论园林绿地对城市温度、水、大气、土壤的生态调节作用以及对生物多样性的保护作用。

2 园林绿地对大气的净化功能

大气圈是地球生物的保护圈，它能维持地球远比其他星球稳定的温度。大气调节地球环境的温度干湿平衡，且生物的生长发育会被其影响。然而工业化的发展改变了气其成分，产生了大气污染，在城市地区表现尤为突出。一方面大气污染影响所有生物的生命活动，另一方面园林植物具有净化空气的作用。

植物可以吸收有毒气体。硫是植物氨基酸的组成成分，是植物的营养元素之一，所以植物体都含有一定量的硫。植物生活在被二氧化硫污染的大气环境中，当浓度不超过其生理极限浓度而使植物坏死时，一般都能通过叶片上的气孔吸收一定量二氧化硫至体内。据调查，柳杉林每年可吸收二氧化硫720 kg/hm2,槐树林吸收15 kg/hm2,核桃林吸收10 kg/hm2。

鲁敏、李英杰等通过人工熏气法研究测定了部分园林绿化树种对主要大气污染物SO2,Cl2,HF吸收净化能力，得到如下结论。

(1)园林树种对大气污染物有一定的吸收能力，可各树种对他们的吸收具有一定选择性，在同一条件下差异明显。

(2)木本植物吸硫量与科属之间没有发现正相关，一般代谢强度大生长快的树木吸硫量都较高。

(3)结果表明，树木中吸硫量中等的树种有：沙松、赤杨、白桦、枫杨、暴马丁香、连翘。较低的有白皮松、银杏、樟子松[1]。

植物也具有一定的滞尘能力。植物叶片表面可以分泌粘性汁液，能够截取和固定大气尘埃，使其脱离大气环境。因而园林植物成为净化空气的重要过滤体。

园林植物的滞尘量具有一定的时空变化规律，不是随着时间的积累而线性增加，而是增幅减少，饱和时便不再增加或增加幅度减少，直到下次大雨过后植物叶片再重新滞尘[2]。一般认为大于15 mm的雨量就可以冲洗植物叶片的降尘。此外，园林植物的址尘作用在不同季节也会有较大差别。张景等研究发现叶片滞尘量的变异系数受不同季节外界自然因素的干扰变化较大[3]。同一地点大部分绿化树种滞尘能力的季节动态规律是冬季滞尘量最高，春秋季次之，夏季最低[4]。李玉琛的研究也表明，滞尘量的变化规律为冬秋含量高春夏低[5]。

此外，植物叶片的滞尘量随着植株高度和污染远距离增加呈递减趋势[6]。有研究表明，植物叶片的滞尘量随着离公路距离的增加而减少，到距离公路60 m处这种减少的趋势逐渐变缓[7]。程政红的研究表明[8]，同种树木均以重度污染区的滞尘量最大，轻度污染区最小。

综上所述，园林绿地能够有效吸滞粉尘，所以可通过营建防风林带来减少粉尘。营建防风林带时，应该密度适中，乔、灌木、落叶、常绿树木混合配置，以便最大限度的发挥防风减尘效果。

罗充等人选取了贵阳市19种植物进行了实验，试验结果表明：园林植物对于不同的菌种也有一定的杀灭作用[9]。

植物能减弱风力降低风速。防风效果主要与防风林带的结构、高度宽度以及风向的交角有关。

园林绿地除了上述作用外，还可以维持碳氧平衡、增加空气负离子、吸收放射性物质。

3 园林绿地对温度的调节作用

温度影响植物的地理分布。城市温度条件与郊区比较有很大差异，热岛效应是其主要特点，建筑物的影响尝试局部地区的温度条件产生大的变化，影响园林植物的生长发育，同时园林植物主要通过蒸腾作用对城市温度发挥重要调节作用。

植物群落是园林绿地发挥温湿效应的主要载体，不仅可以通过冠层等结构特征如郁闭度、叶面积指数、平均叶倾角等影响、吸收和反射太阳直接辐射和周围环境的反射辐射[10]，而且也可以通过蒸腾作用和光合作用等生理活动对群落内部的热量和水分进行调节[11]。园林绿地对温度的调节作用主要表现在降温增湿效应、营造城市小气候和改善城市热岛效应等。

绿色植物能够吸收反射并遮挡太阳辐射，使到达地面及树冠下面的太阳辐射显著减少，并借助自身光合作用将太阳辐射能转化为化学能[12],这就是绿色植物的遮阴作用。研究表明。不同树种间的降温效果差异较大，这与树冠大小、树叶的疏密度和叶片的质地相关[13]。

绿色植物生活活动中产生的生态效益也具有良好的调节气温和增加空气湿度作用。植物通过蒸腾从环境中吸收大量热量，降低空气温度。植物通过光合作用，大量吸收空气中的二氧化碳，抑制了温室效应。植物还能滞留大气中的粉尘，减少了引起空气升温的颗粒物。实践证明，生长良好的成片绿地和树林，能有效吸收和阻挡太阳辐射，调节大气湿度[14]。城市绿地降温增湿效应因自然环境条件、绿地类型、绿化面积大小、树冠郁闭度、树木种类以及生长发育状况等不同有所差异。

有关城市绿地降温增湿作用的研究表明[15]：与无植物冠层遮挡的空气相比，植物群落可以降低空气温度0.8～5.15 ℃，增加相对湿度2.9%～8.3%。

秦仲等曾对北京奥林匹克国家公园中的毛白杨、榆树、旱柳、栾树、银杏5种植物群落为研究对象，以空旷草坪为对照，分别对5种植物群落及对照点的空气温度、相对湿度、风速和冠层结构参数进行测试，结果表明[16]：5种植物群落的温湿度在24 h中呈现单峰型的变化规律，且各个群落在一天中处于高温低湿的时间段各不相同。毛白杨群落是11：00～16：00，银杏群落是12:00～17：00，旱柳群落高温低湿时段最长，为11：00～17：00，而榆树和栾树群落未出现明显的高温低湿时间段。此外，在8：00～18：00，物种植物群落都具有明显的降温增湿作用，日均降温3.0～4.3 ℃，平均为3.7 ℃，日均增湿10.2%～12.8%，平均为11.3%。而在18：00～8：00，5种植物群落与对照点间的温湿度差异并不显著。仅榆树群落具有不明显的降温增湿作用。

由于园林绿地的降温增湿作用以及营造小气候作用，并且能够改善城市下垫面的热特性[18],所以对能够很好的改善热岛效应。 城市热岛效应(Urban Heat Island Effect)是在不同区域气候背景下，在人类活动特别是城市化因素影响下的一种特殊小气候，是生态环境失调引起的一种城市气温比相邻郊外气温高的自然现象[17]。Weng等[19]根据城郊温度历史性差异，分析了城市发展对城市热岛效应的影响，认为城市下垫面的扩张对城市热岛强度和地表温度变化具有巨大的影响，20世纪80年代的城市气温持续增长与城市发展密切相关。城市化是城市热岛效应形成的不可忽视的因素。

研究表明，绿化能有效改善城市热岛效应，热岛比例与植被覆盖率呈明显的负相关。覆盖率越高则热岛比例越低[20]。由绿化覆盖率和强次热岛辐射办理的关系可知，当覆盖率达到30%以上后，绿地对热岛有较明显的削弱作用。覆盖率大于50%后，热岛效应影响可以得到更有效地控制，且达到在其中生活舒适度令人满意的程度，规模大于3 hm2且绿化覆盖率达到60%以上的集中绿地基本与郊区自然下垫面温度相当，即消除了热岛效应[21]。

4 园林绿地对水的净化功能

园林植物对城市水环境也发挥一定的调节作用。城市地区降水主要受所处地理位置影响，同时由于城市下垫面与自然地面存在很大差异，城市地区人口密集，耗水量大，污染严重，城市地区水环境又不同与周围农村地区，有一定的特殊性如径流量增加、湿度低、云雾多等。

园林植物能够增加空气湿度。因为植物能够蒸腾大量水分，不断向空气中输送水蒸气，故可以提高空气湿度。据调查，一般森林的相对湿度比城市高36%，公园的相对湿度比城市其他地区高27%,即使在冬季，城市绿地的风速较小，土壤和树木蒸发的水分不易扩散，绿地的相对湿度也比非绿地地段高出大约10%。绿地的蒸发散热还可以消耗大量的热能，使环境气温下降。

园林植物可以涵养水源保持水土。园林植物与绿地能改变降水的去向及其所占的比例，从而发挥涵养水源保持水土的效益。

园林植物具有减轻水污染净化水体的作用，其作用原理包括以下3个方面。

(1)植物的吸收富集作用。植物可吸收水中的溶解质，水生植物通常以根茎叶等器官分别吸附空气、水、底泥中的化学物质[28]，当水生植物被吸出水生系统时，被吸收的营养物质则随之从水体中携带输出[29～32]，因此，可种植水生植物以治理园林水景中水体污染[33，34]。

(2)植物的代谢解毒作用。在水体的自净过程中，生物体是最活跃最积极的因素，水体的有机物反应过程一般都有生物体的参与。

(3)植物对浮游藻类的竞争作用。富营养化严重的水体中，藻类疯长水质恶化，栽种植物后，植物与藻类竞争营养物质及光热条件，同时分泌抑藻物质，破坏藻类正常生理功能和代谢作用，迫使藻类死亡，以防止其带来的毒素。 自20世纪60年代起，国内外的学者们就相继采用植物来进行污水治理的研究。研究表明，利用种植水生植物净化水体的系统是完全可行的，水生高等植物能有效地净化富营养化湖水，提高水体自净能力，也是人工湿地系统发挥净化作用必不可少的因素之一[22]。我国利用水生植物净化水质的研究始于20世纪70年代中期，对武汉东湖、巢湖、滇湖、太湖、洪湖、湖北鸭儿湖、河北白洋淀等浅水湖泊的富营养化控制和湿地生态系统恢复的大量研究证明了水生植物在水质净化中不可或缺的地位[23]。

贾一非等在狐尾藻对园林水景污染水体的净化作用实验中发现：狐尾藻治理园林水体富营养化能力较强，水中的富营养盐类物质均降低，而且，狐尾藻在水底层去除作用明显较之表层要强，究其原因除水体氮磷态物质在水中沉降外[24～26]，与狐尾藻生长量变化有关。植物生长与水体中氮磷的变化是相辅相成的，水体氮磷浓度增加，植物体内氮磷富集量升高，植物加快生长，反过来又有效降低水体中和氮磷浓度[27]。所以植物在净化水体方面起了重要作用。

5 园林绿地对土壤的改善作用

植物对土壤的调节作用主要体现在植物对盐碱地的改良上。盐碱土是各种盐土和碱土以及各种盐化土和碱化土的统称。 目前改良盐碱土的措施主要有水利、农业、生物3个方面。 生物改良措施主要包括种植耐盐植物、植树造林、种植绿肥等。生物改良盐碱地，灌溉水利用率高，又有利于生态环境的良性循环和永久建设[35]。种植耐盐植物能够有效的降低土壤蒸发量，减少土壤的盐碱化程度[36]。园林植物在盐碱土上生存下来之后，就能够对盐碱土造成有利影响，降低土壤含盐、含碱量。耐盐植物同时能够降低土壤含盐量、PH、ESP[37]。

6 园林绿地与生物多样性

城市的发展导致了大面积土地利用方式的改变，引起的直接后果是生物多样性的丧失。解决这一矛盾的方法之一是在园林绿化中较多的利用植物尤其是乡土植物。乡土植物作为大自然长期进化的结果，能为当地物种的保护提供更多的栖息地和食物资源，对生物多样性的保护具有重要意义[38]。

7 结语

园林绿地对于城市大气条件、水热条件、土壤条件等都具有一定的调节作用，并且具有景观功能，还能有效保护生物多样性，因此应该对城市绿地系统进行有效的正确的管理，建立城市绿地管理体系，提高规划设计水平，维护城市绿地系统的健康和稳定，维护景观格局和异质性，以提高城市生态环境质量，促进城市生态系统稳定和可持续发展。进行城市绿地管理，首先，要树立生态管理意识，充分发挥自然生态过程的作用，根据绿地的类型与性质，确定管理的强度，尽可能减少人为干扰，降低管理成本。其次，应及时掌握城市绿地系统的现状和动态变化，积极采取行政、经济、法律和工程技术措施，对城市绿地的规划设计、建设、养护和保护、变更等工作实施有效和科学的管理和监督，不断提高城市绿地的数量和质量，更大限度地发挥城市园林绿地的生态效益和社会效益，提高生态环境质量生态环境，为实现区域社会经济和可持续发展提供保障。