乌鲁木齐市3种典型绿地系统生态效益评价

袁蕾

摘要 [目的]为合理利用乌鲁木齐植物配置，提高园林绿化生态效益提供科学依据。[方法]针对乌鲁木齐市公园绿地、附属绿地、生产绿地3种典型绿地绿化植物的比叶重、光合量、固氮释氧量、蒸腾量，对不同绿地系统进行了生态效益评价。[结果]公园绿地绿化植物的平均比叶重和日均光合速率大于附属绿地和生产绿地，附属绿地典型绿化植物的平均比叶重高于生产绿地，但生产绿地典型绿化植物的日均光合速率高于附属绿地。3种典型绿地绿化植物的日释氧量表现为公园绿地>生产绿地>附属绿地;日固碳量表现为公园绿地>生产绿地>附属绿地;平均蒸腾耗水量表现为生产绿地>附属绿地>公园绿地。[结论]乌鲁木齐3种典型绿地系统的生态效益以公园绿地最高，其次是生产绿地、附属绿地。

关键词 乌鲁木齐;绿地;生态效益评价;园林绿化植物

中图分类号 TU-985.12  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2021）13-0124-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.13.030

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Ecological Benefit Evaluation of Three Typical Green Space Systems in Urumqi

YUAN Lei

（Urumqi LI Yu shan Park， Urumqi， Xinjiang 830011）

Abstract [Objective]To provide scientific basis for rational utilization of Urumqi plant configuration and improvement of ecological benefits of landscape greening. [Method]According to the specific leaf weight， photosynthetic rate， nitrogen fixation， oxygen release and transpiration rate of three typical green space in Urumqi， the ecological benefits of different green space systems were evaluated. [Reslut]The average specific leaf weight and daily average photosynthetic rate of green plants in the park were higher than those in the attached green space and production green space. The daily oxygen release of three typical green plants was as follows：park green space > production green space > attached green space; daily carbon fixation capacity was shown as park green space > production green space > affiliated green space; average transpiration water consumption rate was shown as production green space > affiliated green space > park green space. [Conclusion]The ecological benefits of the 3 typical green spaces in Urumqi were the highest in park green space，followed by production green space and subsidiary green space.

Key words Urumqi;Green space;Ecological benefit evaluation;Landscaping plant

城市绿地作为城市复合生态系统重要组成部分，在改善城市环境质量、维持生态系统稳定、促进人体健康发展等方面有着巨大作用，被称为城市环境 “绿色卫士”[1]。城市绿地生态效益是一个城市绿地系统的结构和功能的真实反映[2]。城市绿地生态效益在利用生态系统自我调节能力与生态系统之间起着一定的补偿作用，能够提高物种再生能力，对人类赖以生存、生产和生活的自然环境和生态系统的稳定性有所维持和改善，从而获得环境整体性效益[3]。在乌鲁木齐城市化水平提高、城市人口剧增、城市建筑物越来越密集、绿地空间越来越有限的背景下，城市绿化不仅要重视增加绿地面积的数量，尤其需要提高绿地的质量和水平。这就意味着，乌鲁木齐城市绿地急切面临的问题是如何在城市有限的土地和空间中，合理利用植物配置，增加绿量，提高园林绿化生态效益[4]。定量评价乌鲁木齐绿地生态效益，可以说明绿地系统在改善乌鲁木齐生态环境中起作用的具体指标，也可检验乌鲁木齐整体绿化水平，从而对乌鲁木齐整体环境有所改善[5]。笔者通过对乌鲁木齐城市綠地系统的主要园林绿化植物光合速率、固碳释氧能力和蒸腾耗水速率等生态指标进行量化研究，对乌鲁木齐市3种典型城市绿地系统的主要植物生态效益进行了全面、综合的评价。

1 材料与方法

1.1 研究区域和植物选取

选取公园绿地（水上乐园）、附属绿地（河滩路沿线绿化带）、生产绿地（乌鲁木齐市种苗场）为3种典型研究区域，在水上乐园选取大叶榆、大叶白蜡、苹果、白榆、小叶白蜡、紫丁香、紫穗槐、榆叶梅8种典型绿化植物作为测试植物种类;河滩沿线选取大叶白蜡、王族海棠、山楂、黄金树、白榆、水蜡、紫丁香和榆叶梅8种典型绿化植物作为测试植物种类;乌鲁木齐市种苗场选取大叶白蜡、小叶白蜡、王族海棠、白榆、黄榆、榆叶梅、金叶榆、香茶藨子和金叶红瑞木9种典型绿化植物作为测试植物种类。

每个典型研究区内选择3～5株无病虫害、健康、胸径（基径）与冠幅相似的植株为待测植株。

1.2 試验方法

1.2.1 比叶重的测定方法。每种植物叶片比叶重（SLW）的计算公式：

SLW=1nWi/1 000n×a （i=1，2，3，…，n）（1）

a=π×（r/1 000）2（2）

式中，SLW为某种植物叶片的比叶重（g/m2），Wi为每片相同面积叶圆片的干重（mg）;n为叶圆片的数量;a为每片叶圆片的面积（m2）;r为每片叶圆片的半径（mm）[6-7]。

1.2.2 光合速率的测定方法。植物叶片的光合速率通过改良半叶法进行测定。叶片净光合速率的计算公式：

Pn=1n（W光照-WCK）/32×1 000/（a×t×3 600）（3）

a=π×（r/1 000）2（4）

式中，Pn为叶片净光合速率（μmol/（m2·s））;W光照，WCK为测试叶圆片干重（mg）;a为植株叶圆片的面积（m2）;r为叶圆片的圆直径（mm）;t为同组叶片前后剪取的时间差（s）[7]。

1.2.3 固碳释氧能力的计算方法。待测植株的固碳释氧量采用以下计算公式：

WCO2= P×44/1 000×t（5）

WO2= P×32/1 000×t（6）

式中，WCO2为一定时间段内单位叶面积的净固定CO2 量（g/m2）;WO2为 一定时间段内单位叶面积的释放O2 量（g/m2）;t为时间段（h）[7-8]。

1.2.4 植物茎流监测方法及蒸腾耗水速率评估方法。

采用SF300分体液流仪对树干液流进行测量。选择树干通直、长势良好、无病虫害、树皮光滑的待测植株，分别对待测植株进行连续24 h的茎干液流监测[9-10];对茎流实时监测时，热脉冲速率（Vh′）由仪器自动每30 min测定1次，树干液流速度（Vs）采用以下计算公式得出：

Vs=（0.505Fm+Fl）×Vh″（7）

式中，Fm为木质体积因子;Fl为水体积因子;Vh″为每小时2次测量值的平均值;Fm、Fl采用下式得出：

Fl=（Wf-Wd）/Wi（8）

Fm=Wd/（1.53×Wi）（9）

式中，Wf为白木质部鲜重;Wd为木质部干重;Wi为相同边材浸出纯水质量[7]。

1.3 数据统计分析 数据统计采用SPSS软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 绿地植物比叶重和光合速率的关系

由表1可知，综合分析后，公园绿地典型绿化植物的平均比叶重（43.133 8 g/m2）和日均光合速率（8.424 3 μmol/（m2·s））大于附属绿地和生产绿地，附属绿地典型绿化植物的平均比叶重（42.472 2 g/m2）高于生产绿地（40.860 5 g/m2），但生产绿地典型绿化植物的日均光合速率（6.776 0 μmol/（m2·s））高于附属绿地（5.933 6 μmol/（m2·s））。

根据3种典型绿地绿化植物的比叶重和叶片日均光合速率的皮尔逊相关分析研究结果，可以判断园林绿化植物叶片的比叶重和光合速率之间均不存在显著相关关系。最新研究发现，叶肉导度主要受4个因素共同控制：叶片内部光合特性的异质性、呼吸及光呼吸速率、叶绿体被膜对碳酸氢根的通透性、细胞质及叶绿体基质中的碳酸酐酶催化的CO2水化反应。

2.2 绿地植物释氧量评价

根据表1，综合3种典型绿地的主要园林绿化植物叶片12 h（08：00—20：00）的单位叶面积日均释氧量和日总释氧量来看，公园绿地8种典型绿化植物的叶片单位面积平均日释氧量为11.327 4 g/m2，日总释氧量为90.619 4 g/m2;附属绿地8种典型绿化植物的叶片单位面积平均日释氧量为8.202 6 g/m2，日总释氧量为65.620 9 g/m2;生产绿地9种典型绿化植物的叶片单位面积平均释氧量为9.367 1 g/m2，日总释氧量为84.304 1 g/m2。因此，3种典型绿地绿化植物的日释氧量表现为公园绿地>生产绿地>附属绿地。

采用LSD多重比较统计3种典型绿地园林绿化植物叶片单位面积的释氧量，结果发现，尽管3种典型绿地的主要园林绿化植物叶片的单位面积释氧量有差异，但两两之间的差异并未达到显著水平，即3种典型绿地主要园林绿化植物叶片的释氧量差异并不明显。

2.3 绿地植物的固碳量评价

综合3种典型绿地的主要园林绿化植物叶片12 h时段（08：00—20：00）的单位叶面积日均固碳量和日总固碳量（表1）可知，公园绿地8种典型绿化植物的叶片单位面积平均日固碳量为16.783 2 g/m2，日总固碳量为134.265 5 g/m2;附属绿地8种典型绿化植物叶片单位面积平均固碳量为12.303 9 g/m2，日总固碳量为98.431 3 g/m2;生产绿地9种典型绿化植物叶片单位面积平均日固碳量为14.050 7 g/m2，日总固碳量为126.456 3 g/m2。因此，3种典型绿地绿化植物的日固碳量表现为公园绿地>生产绿地>附属绿地。

统计结果表明，尽管3种典型绿地的主要园林绿化植物的叶片单位面积固碳量有差异，但采用LSD多重比较可知，两两之间的差异并未达到显著水平，即3种典型绿地的主要绿化植物叶片的固碳量差异也并不显著。

2.4 绿地植物蒸腾耗水评价

植物的蒸腾速率在一定程度上表征着植物的蒸腾耗水量大小。根据3种典型绿地主要园林绿化植物的24 h蒸腾速率来看，园林绿化植物的主要蒸腾耗水都集中发生在07：00—20：00，凌晨和夜间的蒸腾耗水速率相对较低。

综合对比3种不同的绿地生态系统典型园林绿化植物的24 h平均蒸腾速率，表现为生产绿地（0.136 8 kg/h）>附属绿地（0.117 4 kg/h）>公园绿地（0.108 1 kg/h）。鉴于3种典型绿地主要园林植物的平均蒸腾耗水速率有差异，进一步采用LSD多重比较统计分析，结果显示，尽管3种绿地植物的平均蒸腾量有差异，但并未达到显著水平。

3 结论与建议

（1）该研究对比分析了3种典型绿地的植物生态效益，以公园绿地最高，其次是生产绿地、附属绿地。3个典型绿地的园林绿化植物叶片的比叶重和光合速率之间不存在显著相关关系，表明尽管比叶重大的植物叶片厚度可能较厚、叶肉细胞壁可能较厚或者叶片密度较大，但这并代表着叶片叶肉导度就低。因此，在乌鲁木齐市园林绿化植物选择和配置过程中，不能简单地用植物叶片的比叶重作为筛选植物光合效率的有效指标。平均蒸腾量的比较分析结果表明，如果要维持同样面积和植株大小的绿地生态系统，生产绿地（种苗场）的植物配置生态需水量最大，其次为附属绿地（河滩沿线），植物配置生态需水量最小的是公园绿地（水上乐园）。

（2）根据调查发现，为更好地提高乌鲁木齐城市绿地生态效益，要根据绿地主要功能选择绿化树种，同时充分利用绿化空间，合理进行园林绿化植物配置模式的选择。

参考文献

[1]

张超， 吴群， 彭建超，等. 城市绿地生态系统服务价值估算及功能评价：以南京市为例[J].生态科学，2019，38（4）：142-149.

[2] 严晓，王希华，刘丽正，等. 城市绿地系统生态效益评价指标体系初报[J].浙江林业科技，2003，22（2）：68-72.

[3] 李满春，周丽彬，毛亮. 基于RS、GIS的城市绿地生态效益评价与预测模型[J].中国环境监测，2003，19（3）：48-51.

[4] 王建梅，胡慧芳.长治市五种园林绿地的环境生态效益评价[J].长治学院学报，2013，30（2）：71-75.

[5] 陈自新，苏雪痕，刘少宗，等.北京城市园林绿化生态效益的研究[J].中國园林，1998，14（1）：57.

[6] 陶洪斌，林杉.打孔称重法与复印称重法和长宽校正法测定水稻叶面积的方法比较[J].植物生理学通讯，2006，42（3）：496-498.

[7] 王新. 乌鲁木齐市绿化植物的固碳释氧及蒸腾耗水率比较[J].湖南林业科技，2018，45（6）：1-8.

[8] 刘敏敏.高速公路低碳绿化技术研究——公路绿化植物的固碳释氧特性及影响因素研究[D].上海：东华大学，2014.

[9] 赵勇，陈桢，樊巍，等.太行山低山丘陵区7种典型植物水分利用特征[J].中国水土保持科学，2010，8（5）：61-66.

[10] 梁月，郭建斌，殷丽强.黄土高原侧柏、臭椿光合、蒸腾作用比较研究[J].水土保持研究，2008，15（2）：156-158.