綠地系統對城市生態環境影響淺析

雷錦濤

（林同棪國際工程咨詢（中國）有限公司，重慶市 401121）

綠地系統對城市生態環境影響淺析

雷錦濤

（林同棪國際工程咨詢（中國）有限公司，重慶市 401121）

工業化的快速發展和城市化進程的加劇，使得城市生態環境的破壞和污染愈來愈嚴重，加速了“城市生態環境危機”。城市綠地系統能夠通過植被的光合作用、吸收作用、隔離阻擋作用、蒸騰以及蒸散作用改善與保護城市的生態環境。將通過城市綠地系統的降溫、固碳釋氧、降噪等功能闡述其對城市生態環境的影響，并以實例進行論證分析。

城市綠地系統；城市生態環境；功能；影響

0 引言

城市是人口、政治、經濟、文化、宗教等高度密集的載體，是人類活動與自然環境高度復合的獨特生態系統。城市生態系統具有開放性、依賴性、脆弱性等特點，極易受到人類活動的干擾和破壞，引起城市生態系統的失衡，導致城市“生態環境危機”的出現[1]。近年來，快速的城市化進程使得大量的人造建筑取代自然地表，極大地改變城市的生態環境，影響人類的身體健康和生活環境[2-5]。綠地是植被生長、占據、覆蓋的地表和空間[6]。城市綠地可以通過植物的蒸騰、蒸散、吸收、吸附、反射等作用，達到降低溫度、增加濕度、固碳釋氧、抗污染（吸收粉塵、Cl2、SO2、CO等）、降低噪聲等作用。隨著生態城市概念的提出、建設和發展，人們日益關注到城市綠地的生態意義和環境價值。

1 降溫效應

20世紀50年代以來，全球氣候逐漸變暖，城市溫度持續增長，較半個世紀前增長0.5～5.5℃[7-9]。國外關于城市綠地降溫的研究較早，早在1971年Federer[10]發現，城市植被可以通過光合作用、蒸騰作用以及蒸散作用降低溫度、增加濕度，能有效緩解城市“熱島效應”。Bernatzky[11]研究表明一塊山毛櫸木林能夠蒸發掉其受輻射能量的83.8%，一小塊城市綠地的降溫效果可以達到3～3.5℃，可見蒸發是綠地系統降溫的主要原因之一。Jauregui[12]分別在干燥季節（4月份）和潮濕季節（7月份）對墨西哥的公園進行研究，發現城市綠地的降溫溫差在干燥季節達到4℃，而在潮濕季節只有1℃，2個月份比周邊環境溫度平均降低2～3℃，可見空氣濕度也是影響綠地降溫程度的因素之一。Taha[13]等考慮到白天和黑夜對城市綠地降溫效應的影響，以及綠地內部和外部城市綠地降溫效果的不同，對美國加利福尼亞州的城市綠地進行研究，發現在綠地邊緣內5m范圍內，白天溫度比周邊環境低4.5℃左右，而夜間比周邊環境僅低1℃；在綠地內部深處，白天溫度比周邊溫度低6℃左右，夜間低約3℃。國內學者陳康林[14]、崔麗娟[15]、馮義龍[16]等分別對廣州市、北京市、重慶市等綠地降溫效應進行類似的研究，在降溫溫差方面得到相似的結果。基于以上研究發現，城市綠地的降溫效應不僅在城區與市郊的大尺度空間上存在差異，而且在小尺度空間上（不同下墊面）也存在顯著差異；不僅在大尺度時間（季節、月份）上存在差異，而且在小尺度時間（日、時、刻）上也存在較大差異。

以重慶市主城區為例來說明綠地系統對城市降溫效應的影響。城市綠地斑塊特征與其內部降溫程度的相關關系如圖1所示。

由圖1可知，公園綠地的平均降溫程度最高，其次是附屬綠地和道路綠地（街旁及道路綠地），降溫程度最低的是立交橋綠地。這4種綠地（公園、附屬、立交橋和道路綠地）的降溫幅度分別在2.38～5.64℃、1.72～4.36℃、1.08～2.35℃、0.79～3.31℃，降溫效果均較顯著。附屬綠地內，人為活動頻繁，建筑空間結構復雜，維持居民正常生產和生活需要的能量較多，從而導致附屬綠地熱島效應產生具有多因素性。加之附屬綠地斑塊的破碎度較大，斑塊面積較小，所以占地面積相同的附屬綠地降溫效果不及公園綠地。立交橋綠地和道路綠地的面積是影響其降溫效果最為主要的因素。相對來說，立交橋、道路綠地面積較小，其降溫程度也明顯低于公園和附屬綠地。而立交橋綠地周圍環境較道路綠地復雜，受立交橋構筑物的影響大，因此立交橋綠地對溫度的影響較小。

圖1 4種類型綠地的平均降溫程度比較

2 固碳釋氧效應

研究表明，城市綠地可以通過3種方式進行固碳釋氧。第一種方式是通過植物的光合作用和生長機能來吸收和固定CO2。Zhao等[17]選擇中國杭州市區綠地作為研究對象，結果顯示綠地年平均吸收CO2為1.66t/（hm2·a）。城市綠地第二種固碳釋氧方式是可以通過樹蔭和蒸發作用，減少化石燃料的CO2排放。第三種方式就是植被和土壤對CO2的直接吸收作用。城市綠地可以通過增加綠蔭改變溫度和熱量，進而促進土壤吸收CO2。

綠地系統的固碳釋氧效應受諸多因素的影響，研究發現城市綠地類型是影響其固碳釋氧效果的重要因素。黃麟等[18]分別對森林、草地、濕地3種不同綠地類型的固碳能力進行定量研究和統計對比分析，結果顯示，約有73.26%的陸地碳匯儲存在森林生態系統中，草地碳儲量約占21.55%，濕地僅占5.18%。植被的不同也是影響綠地系統固碳釋氧的關鍵因素。饒顯龍[19]選取測定杭州西湖公園綠地中最常見的6種木蘭科植物的固碳釋氧能力，結果表明：6種木蘭科植物，7月的凈光合速率均大于9月；7月的固碳釋氧能力由大到小依次為廣玉蘭＞二喬玉蘭＞白玉蘭＞樂昌含笑＞馬褂木＞含笑；9月的固碳釋氧能力由大到小依次為廣玉蘭＞樂昌含笑＞馬褂木＞含笑＞二喬玉蘭＞白玉蘭；常綠植物的葉面積指數、單位面積固碳釋氧能力、單株固碳釋氧量均大于落葉植物。

以哈爾濱市常見的8種樹種糖槭、榆樹、白樺、山桃稠李、金銀忍冬、連翹、紫丁香、榆葉梅為研究材料，利用LCA-4型紅外氣體分析系統進行一個生長季的觀測；以觀測數據為基礎，對8種樹種的固碳釋氧量進行比較。進而探究樹種和季節的不同對綠地固碳釋氧效應的影響。

由圖2和圖3可以看出，在不同月份8種不同樹木的固碳量和不同樹種各月份的固碳量具有較大的差異，但總的來看，榆樹、紫丁香、糖槭、白樺等樹種的固碳量是十分可觀的，是進行固碳的優勢樹種。各個樹種固碳量出現的峰值均不相同，這與各樹種的生長規律有關，不同月份不同樹種植物生成作用旺盛程度不同，其光合作用也隨之不同，則固碳量的峰值也就不同。

圖2 不同月份8種樹木的固碳量對比

圖3 8種樹木在各月份的固碳量對比

現觀察各樹種不同月份及相同月份各樹種的釋氧量圖，對比圖4和圖5中的釋氧量，發現兩者具有一定的相關性。

圖4 不同月份8種樹木的釋氧量對比

圖5 8種樹木在各月份的釋氧量對比

在整個生長季中，8個樹種的固碳釋氧量由高到低排列為榆樹、糖槭、紫丁香、白樺、榆葉梅、連翹、金銀忍冬、山桃稠李。各樹種固碳釋氧量受環境因素影響,出現了夏季偏低、秋季較高的趨勢。金銀忍冬、山桃稠李在整個生長季中，個人認為還與其較強的滯塵能力有關，葉片上的懸浮顆粒堵塞了氣孔，影響了光合作用的正常進行。樹種的固碳釋氧量在不同的月份有不同的趨勢，也可以為樹種的配置提供依據。我國地域廣闊，氣候各異，適宜的樹種也不盡相同，因此對各城市適宜樹種進行調查、篩選是很有必要的，有利于樹種生態效益的提高，更有助于城市生態環境的建設。

3 降噪

現代城市中，廠房、工地比比皆是，在生產過程中，由于震動、摩擦和撞擊等不斷產生噪聲，同時汽車、火車、飛機、輪船等也轟鳴尖叫。這些噪聲不僅影響人們的正常工作和學習，嚴重的還能危害人們的健康。植物，特別是林帶對防治噪聲有一定的作用。據測定，40m寬的林帶可減低噪聲10～15dB，30m寬的林帶可減低噪聲6～8dB，44m寬的綠籬可減低噪聲6dB。樹木能減低噪聲，是因為聲能投射到枝葉上被反射向各個方向，造成樹葉微振而使聲能消耗而減弱。因此，噪聲的減弱是與樹冠、樹葉的形狀、大小、厚薄及林帶的寬度、高度、位置、配置方式等因素有密切關系，一般來說，分枝低的喬木減弱噪聲效果好，葉茂疏松的樹群能產生復雜的聲散射，其減噪作用亦顯著。

國內外許多學者對城市綠地系統的降噪效應進行了研究。Bernatzky[11]1982年研究發現針葉林和具有較大葉片的闊葉林，最大可降低12dB的噪聲。Broban研究結果顯示，為了達到10dB的降噪效果，綠地結構必須十分濃密，而且寬度至少要達到100m。趙明[21]、黃慧[22]、常鑫[23]和陸春芳[24]等對比分析不同綠地組合類型降噪效果的差異，發現喬木+灌木+草坪等綠地生物多樣性豐富、林下層次多的緊密型結構型城市綠地，其降噪效果要優于林下植被稀疏的綠地結構。袁玲[25]等分析夏、冬季植物體內部構造及外部形態特征的不同對交通噪聲衰減的影響。結果表明，季節的變化主要影響大于500Hz頻段噪聲衰減量，這一頻段噪聲衰減量變化與葉片數量有關；低于500Hz頻段林帶噪聲衰減量主要與植物莖的胸徑及數量有關，季節變化對此頻率段噪聲衰減量影響不顯著。

另外通過研究與調查報告可知綠地結構（濃密程度）和高度是綠地降噪的重要影響因素：當綠地面密度達到20kg/m2時，可降低噪聲5dB左右。在此基礎上綠地高度每增加1m，將增加1.5dB的降噪效果；一般情況下，自然界中的單通道綠地降噪廊道降噪上限為20dB左右，雙通道綠地降噪廊道降噪上限可達到25dB左右；降噪綠地廊道的長度一般要大于或等于其遠離噪聲源距離的8倍左右。巴成寶[26]對北京4種常見闊葉綠籬球的減噪功能進行了測定，并對其結構特征進行了定量化統計，以探尋與植物減噪密切相關的影響因子。結果表明，影響單株植物減噪排名前五的相關結構因子分別是樹冠體積（0.804）、冠高（0.781）、綠籬高度（0.733）、葉質地（0.690）、平均冠寬（0.679）；葉大小、冠層、葉質地和傾斜狀態、葉密度、枝密度5個主因子的累積方差貢獻率已達85.233%，在綠化減噪應用中要重點考慮這5個因子。孫偉等[27]研究結果顯示，不同林帶的降噪效果有明顯的差異；且針葉混交林或分枝高度較低、分枝多、葉片小而密集的樹種降噪效果較好。

可見，城市綠地的降噪效果一般在5～15dB，綠地植被組合類型、結構因子、高度、緊密度、寬度、噪聲頻率等是決定城市綠地降噪程度的主要影響因子。

4 結 語

城市綠地系統除前文所述的降溫、固碳釋氧、降噪等功能外，還起著增濕、抗污染和保護生物多樣性等功能。這些功能對生態環境的建設與改善起著重要的推動作用。此外城市綠地系統除了具有可觀的生態價值外，還具有經濟與社會等價值。例如城市綠地在改善城市環境質量的同時，創造了環境優勢，從而促進城市地價及布局其間的各種經濟成分增值。此外城市綠地系統還可提高城市知名度，促進城市旅游業發展，集聚高素質人才，促進城市經濟發展等。所以合理地規劃城市綠地系統將有助于推動城市的全面發展。而這也是今后城市發展的一個主題方向，值得我們深入進行研究討論。

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：1009-7716（2017）02-0175-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.02.054

2016-12-06

雷錦濤（1987-），男，重慶人，中級工程師，從事海綿城市、城市水系統的優化與管理、河湖生態景觀以及市政管網設計工作。