城市道路滯塵植物群落結構探討

陳穎佳　劉中兵

摘要：對城市道路植物群落結構的研究進行了綜述和分析，提出了城市道路滯塵植物群落結構的內涵和構建，對有關植物群落結構穩定性與變異性、滯塵功能與多功能組合、滯塵植物群落結構與綠地系統的構建及其發展等方面進行了討論。

關鍵詞：城市道路;滯塵;植物群落結構;構建;綠地系統

中圖分類號：Q948.116;X173? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2020）02-0102-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.02.021? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Research on the detaining dust plant community structure in urban road

CHEN Ying-jia，LIU Zhong-bing

（Wuhan University of Bioengineering，Wuhan 430415，China）

Abstract： The study on the community structure of urban road plants was reviewed and analyzed， and the connotation and construction of the structure of the plant community in the urban road were put forward. The stability and variability of plant community structure， the combination of detaining dust function and multi-function， the construction and development of detaining dust plant community structure and green space system were discussed.

Key words： urban road; detaining dust; plant community structure; construction; green space system

城市綠地植物群落是城市綠地系統的基本單元，是城市綠地系統功能的基礎。不同植物群落結構在景觀功能、生態功能、環保功能等方面表現的功能范疇和功能強度不同。城市道路滯塵植物群落結構對通過其本身功能效益的發揮，以及通過道路連接城市各類綠地構成綠地系統的功能效益的發揮都有著重要的影響，因此，構建科學、合理的滯塵植物群落結構對城市生態環境、生活、生產和經濟的發展都具有重要意義。本研究旨在通過對城市道路植物群落結構已有研究的綜合分析，探討城市道路滯塵植物群落結構配置，以便為進一步開展道路滯塵植物群落結構研究和充分發揮城市道路園林綠地的滯塵作用提供資料。

1? 城市道路滯塵植物群落結構的內涵

基于廣義的植物群落概念，可以認為滯塵植物群落結構包括物種結構、空間結構和時間結構，其物種結構是植物的種類及其組合比例，空間結構是植物的垂直結構和水平結構（包括植物種類的空間組合、郁閉度、疏透度、空間距等）及其與控制粉塵濃度空間變化的配套滯塵，時間結構是常綠與落葉植物組合比例、速生與慢生植物組合比例、植物生長節律及其與控制粉塵濃度時間變化的配套滯塵。

2? 城市道路滯塵植物群落結構的構建

滯塵植物群落結構的構建，需從滯塵植物群落的物種結構、時間結構和空間結構方面進行規劃設計。處理好功能需求、立地條件、群落結構三者之間的關系，盡力找到以功能需求為主要目標的三者之間的結合點，構建出主體功能突出、綜合功能充分發揮的植物群落結構。

2.1? 物種結構

在植物物種的選擇方面，已有很多研究者研究了自然條件下植物滯塵能力的強弱[1-6]。研究了植物滯塵量隨時間的變化及達到飽和滯塵量的時間[2，7-9]。包鵬威等[10]研究了靜風、恒溫、恒濕條件下常綠景觀植被對空氣中PM10、PM2.5的阻滯作用。范舒欣等[11]綜合對單位葉面積滯塵量、單葉滯塵量以及單株滯塵量3個因子進行聚類分析，研究了8種常綠（含半常綠）闊葉樹種的綜合滯塵能力。在不同植物種類滯塵能力強弱方面的研究雖然較多，但因試驗研究時植物所處位置不同，試驗環境和試驗方法不同，以及受研究者主觀因素的影響，導致結論不同。無論是喬木、灌木或草本植物的種類或是由他們通過各種植物配置組成的不同植物群落，其滯塵能力均存在較大的差異[12]。選擇好植物物種雖是構成物種結構的基礎，但是物種結構也同樣重要，要在選好植物物種的基礎上，安排好各種植物的搭配，即植物的種類和各種植物的組合比例，在這方面尚需大力開展研究。

豐富和優化植物物種組成結構是提高植物群落滯塵能力的基礎。在構建滯塵植物群落物種結構方面，應豐富和優化物種組成結構，首先要選擇最優的植物種，該物種具有下列特性：①滯塵功能強，即滯塵能力強、植物滯塵飽和時間長、飽和量大、滯塵效率高、滯塵持久;②適地能力強，即對氣候、土壤及其他環境條件適應性強;③綜合功能配合能力強，即與其他植物在景觀、生態、環保等方面共同發揮綜合效益的配合能力強;④對控制粉塵濃度時空變化的配套滯塵能力強;⑤對構建優良穩健的滯塵植物群落和綠地系統的配合能力強。在此基礎上，安排好各種植物的搭配，使植物的種類和各種植物的組合比例適宜，形成優良穩健、可持續發展的物種組成結構。

2.2? 空間結構

植物群落的空間結構包括垂直結構與水平結構。群落的垂直結構指群落在垂直方向的配置狀態，其最顯著的特征是成層現象。群落的水平結構指群落在水平方向的不均勻性，表現為以斑塊出現，在不同的斑塊上，植物種類、數量比例、郁閉度、生產力以及其他性質都有不同。在空間結構方面已有一些研究[13-21]。其中，馮建軍等[13]研究表明，若植物種類多、喬-灌-草立體結構明顯、綠化帶寬，則對TSP的凈化效果越顯著。羅曼[16]通過多重比較分析不同群落結構的綠地對顆粒污染物的消減率得出，喬灌草>喬草、灌草>喬木>草坪。殷杉等[17]研究表明，為達到較高的TSP凈化效益，交通綠化帶寬度應不小于5 m，最佳為10 m;綠地內植物郁閉度的最佳范圍為0.70～0.85，疏透度的最佳范圍為0.25～0.33。在垂直結構方面的研究結論較為一致，以喬灌草結合的類型滯塵效益較好，以喬木為主的復層結構綠地能有效地提高綠地的滯塵效益。綠化帶寬度、郁閉度和疏透度等對TSP的消減率都有重要影響。

道路大氣中粉塵濃度有著明顯的空間變異規律，因此，在滯塵植物群落的空間結構方面應有與道路大氣中粉塵濃度的空間變異規律相適應的植物配置。在滯塵植物群落空間結構方面，其空間結構力爭具有下列特性：①滯塵植物配置適于控制粉塵濃度水平方向變化進行滯塵，即縱向和橫向水平結構的樹種類型搭配、均勻性和連貫性，所形成平面上疏密相間的結構適于植物群落滯塵效益的發揮;②滯塵植物配置適于控制粉塵濃度垂直方向變化進行滯塵，即垂直結構的樹種類型搭配、層次性和連貫性以及速生與慢生、深根與淺根、喜光與耐陰等不同生理特性的植物配置構建的立體植物結構適于植物群落滯塵效益的發揮;③空間結構的疏密程度和林帶寬度適宜，即在空間結構的構成中具有適宜于植物群落充分穩定發揮其功能效益的植物株行距、密度、覆蓋度、疏透度、郁閉度和林帶寬度;④適于與其他植物組合發揮多功能效益;⑤適于與其他植物組合構成優良穩健、可持續發展的滯塵復合系統。

2.3? 時間結構

研究者研究了植物在不同季節的滯塵能力[1，6，15，22]。其中，張莉[1]的研究表明，在南京市同一采樣地點大部分道路綠化樹種滯塵量的季節動態規律為冬季>秋季>春季>夏季，冬季達到一年的最大值。殷杉等[17]研究顯示，交通綠化帶對機動車引起的TSP污染有明顯的凈化作用，其中夏、秋季凈化百分率較高，春、冬季較低。閆生榮等[23]提到在不同季節，綠地植物的生長狀態與其各項生理特征，如植株高度、枝葉密度、葉片大小、葉面微結構特征等發生變化，因此其消減PM2.5污染的效果也會產生差異。已有研究表明，常綠與落葉植物的生理特性、生長發育習性、生態環境功能、景觀、栽培管理要點等都有不同。研究了各地常綠與落葉植物的搭配、速生與慢生植物的搭配和植物群落生態結構演替。

道路大氣中粉塵濃度有著明顯的時間變異規律，其季節變化規律對滯塵植物群落配置影響較大，在滯塵植物群落時間結構方面，其時間結構力爭具有下列特性：①滯塵植物物種和群落配置適于控制粉塵濃度季節變化進行滯塵，即植物群落滯塵與塵埃濃度時間分配變化的搭配適宜，同時有主要基于滯塵要求的景觀、生態、環保方面的季候季相變化和優良的季候季相結構;②常綠與落葉植物、速生與慢生植物、闊葉與針葉植物配置適宜，即有基于滯塵要求的常綠與落葉植物、速生與慢生植物、闊葉與針葉植物的合理搭配，同時有樹種齡級的優化組合;③植物配置結構發展適于植物群落演替規律，即植物群落生態結構演替符合充分發揮植物群落服務功能和可持續發展的要求，使結構具有穩定性和自維持的機制和能力，能形成優良、有序和穩定的群落;④適于與其他植物組合發揮多功能效益;⑤適于與其他植物組合構成優良穩健、可持續發展的滯塵復合系統。

在城市道路滯塵植物群落結構的構建中，可通過對植物配置物種結構、空間結構、時間結構的協同組合，達到其群落結構能充分、持續發揮功能效益的目的。

3? 城市道路滯塵植物群落結構構建問題的討論

3.1? 城市道路滯塵植物群落結構的變異性和穩定性

研究者從各種角度研究了植物群落結構的變異性和穩定性。黨承林[24]提出生態系統的穩定性在很大程度上取決于植物群落對干擾的抵抗能力和自我修復能力。陳利頂等[25]提出干擾直接影響著生態系統的結構和功能演替。林源祥等[26]提出在一個穩定的生物群落中由于多種群在群落中具有各自的生態位，種群間能避免直接的競爭，從而保證了群落的穩定性。王旭東等[27]提出城市綠地植物群落結構是多重因素綜合作用的結果，是人工形成、自然進程、人工干預的動態過程的體現。

基于植物群落結構變異性和穩定性問題的一般概況，可以看出：①植物群落結構的變異和穩定是必然同時存在的，由于自然環境、植物生長、人為干擾都在變，因此變異是必然的，但在相對穩定的變異條件影響下會逐步達到一種穩定狀態，如果在群落結構自調的基礎上進行正確的人為干預，就會使群落結構成為既符合群落結構的自然發展規律又符合人們對功能需要的穩定的可持續發展群落結構;②變異和穩定是動態發展的。③變異和穩定是系統統一的。城市道路自然環境條件和人為干預條件變化較大;道路綠地線性分布、范圍較小、植物群落結構較單一;道路綠地的立地條件如土壤與大氣條件較差;道路綠地植物配置隨著人們的功能需要而變化;植物個體生長與群體生長的差異性變化等，這些都易導致城市道路植物群落結構演變、穩定性較差。特別是城市道路滯塵植物群落受到強烈的人為干擾，其結構常常是一個穩定性較差的臨時性架構，在頻繁的人為干擾下，城市道路植物群落結構存在著穩定性較差、植物配置結構不良、植物生長不良、功能衰退等問題，但是，如果根據人們的功能需要，采用擬自然的人為干預就會構建出優良穩定的滯塵植物群落結構。

因此，在城市道路滯塵植物群落結構的構建中應充分注意立地條件的變異性與穩定性、植物生長的變異性與穩定性、人為干擾的變異性與穩定性，處理好人、植物、環境三者間的關系。依據道路園林植物對區域自然與人為環境的適宜性，針對普遍存在植物群落結構穩定性較差的問題，需要掌握植物群落變異的因素和規律，采用擬自然的人為干預建成優良、穩定、可持續發展的滯塵植物群落結構;遵循結構與功能的關系原理，實行動態調控，嚴防植物群落結構退化，促進優良植物群落結構可持續發展;對植物配置結構不良、植物生長不良和功能衰退的植物群落結構進行更新或重構。

3.2? 城市道路滯塵植物群落結構的滯塵功能與多功能組合

關于植物群落的功能類型，林源祥等[26]提出要根據主導功能，如污染防護、防風、特定小氣候環境的改善或觀賞游憩環境的構筑等目標，進行群落結構優化設計，并以相應的群落結構來實現綜合功能的優化。一些研究者根據主導功能的不同，分別將林帶結構模式、植物群落結構、行道樹種配置模式及植物群落配置模式分成各種類型[28-31]。

基于植物群落結構滯塵功能與多功能組合問題的一般概況，可以看出：①滯塵功能與生態、景觀、環保其他方面功能是同時存在的，是統一地存在于一個特定的區域;②滯塵功能與生態、景觀、環保其他方面功能是相輔相成的，如提高了滯塵能力，就能改善環保中大氣環境的其他因素，就能改善生態、景觀等方面的條件，如果找到其中的良好結合點，就會創造更優良的綜合功能發揮的基礎;③滯塵功能與多功能組合是相協調、動態發展的。城市道路滯塵植物群落結構是以滯塵為主要目標建立的植物群落結構，但是也對景觀、生態、環保、文教、建造、經濟功能等方面作用的發揮有很大的影響。因此，應在構建城市道路滯塵植物群落結構時，盡力找出充分發揮滯塵效應與綜合效應的結合點，形成適于當地道路滯塵效應與綜合效益都能充分發揮的、穩定的植物群落結構。為此，需在突出植物群落結構滯塵功能的同時，選擇適于與其他植物組合充分發揮多功能效益，適于與其他植物組合構成優良穩健、可持續發展的滯塵復合系統的植物群落結構。

3.3? 城市道路滯塵植物群落結構與綠地系統的構建及其發展

在綠地的內部結構和空間布局及城市綠地系統研究方面，已有一些研究。周志翔等[32]提出，當綠地覆蓋率小于40%時，綠地整體生態效益的發揮主要取決于綠地的內部結構和空間布局。魏斌等[33]提出，通過對國內外城市綠地效果的分析發現，當綠地覆蓋率小于40%～60%時，綠地的內部結構和空間分布的程度更顯示其重要性。張浪等[34]提出，城市綠地系統的布局結構對于城市綠化整體效能的發揮和環境質量的改善具有決定性意義。王國玉等[20]提出從更大尺度看，綠地消減PM2.5污染更重要的是發揮城市綠地系統的作用。

從植物群落結構與綠地系統的一般概況可以看出：①一個多區域的群落結構必然組成綠地系統，因此群落結構總是綠地系統的基本單元，是綠地系統發揮功能的基礎;②植物群落結構組成的各類綠地系統是同時存在的，各類綠地系統合理組合更能發揮綠地系統的功能效益;③植物群落結構與綠地系統構建和發展是相輔相成的，其中存在著植物群落結構與綠地系統的關系，植物群落結構構建與發展的關系，綠地系統構建和發展的關系，處理好這些關系是植物配置的重要環節。

優良的植物群落結構是優良綠地系統構建和發展的基礎，優良綠地系統構建和發展又是植物群落結構構建目標功能的提升，而且構建是發展的基礎，發展是構建的提升，因此首先要構建好優良的植物群落結構與綠地系統，隨后要對其進行動態調控、成為可持續發展的優良植物群落結構與綠地系統。在基于滯塵及其他功能發揮而進行植物配置和植物栽培時，從植物種類到植物群落再到綠地系統是一個連續的過程，前者為后者打基礎，綠地系統則是發揮植物滯塵效益及綜合功能效益的最高級植物配置形式，因而應通過城市道路綠地系統的規劃和管理，充分發揮植物滯塵效益及綜合功能效益。從滯塵的角度來看，將具有較強滯塵能力的植物群落合理配置成的道路滯塵綠地系統能更有效地、更充分地發揮城市道路綠化植物的滯塵作用。

道路滯塵綠地系統是各級道路廊道綠地與各類塊狀綠地在平面與立面數量、規模、層次和分布上，在結構、特性和功能上，構成的相互聯系、相互制約的有機的、系統的、動態的、開放的、網絡化的綠地系統;城市道路大氣中粉塵濃度存在明顯的時空變異，為了全時域、全方位防治城市大氣粉塵污染，優選出相應的滯塵植物配置模式，需從滯塵植物種的選擇、滯塵植物群落選擇、滯塵綠地系統選擇進行三級優選，構建適應道路大氣中粉塵濃度時空變異規律的、滯塵效益高的滯塵植物配置模式[35]。在道路滯塵植物群落與綠地系統中，植物生長、人為干預、自然環境條件等有水平縱向、水平橫向、垂直豎向三維動態變化，這三維動態變化同時隨著時間連續變化，導致滯塵植物群落與綠地系統縱、橫、豎、時的四維動態變化，因此，需要根據道路大氣中粉塵濃度時空變異規律進行植物配置和植物栽培的四維動態調控。在植物物種、植物群落和綠地系統植物配置三級協同優選構成的優良的綠地系統基礎上，進行植物配置和植物栽培的四維動態調控，形成三級優選與四維調控模式，可構建出適應道路大氣中粉塵濃度時空變異規律、滯塵效益高、綜合功能強、可持續發展的城市道路滯塵植物群落結構與綠地系統。

4? 小結

城市道路滯塵植物群落結構包括物種結構、時間結構和空間結構。優化物種組成結構是提高植物群落滯塵能力的基礎，其空間結構應有與道路大氣中粉塵濃度的空間變異規律相適應的、在垂直結構與水平結構方面能充分穩定發揮其滯塵功能效益的植物配置，其時間結構應有與道路大氣中粉塵濃度的季節變異規律和植物群落發展與動態演替規律相適應的，能持續穩定發揮其滯塵功能效益的植物配置。在城市道路植物群落結構構建中要充分處理好有關其穩定性與變異性、滯塵功能與多功能組合、滯塵植物群落結構與綠地系統的構建及其發展之間的關系。

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收稿日期：2019-05-20

作者簡介：陳穎佳（1997-），女，湖北武漢人，在讀本科生，研究方向為園林綠地規劃與設計，（電話）13618659652（電子信箱）yjchen97@163.com;

通信作者，劉中兵（1978-），男，湖北枝江人，副教授，高級園藝師，碩士，主要從事園林植物資源利用與繁殖、園林綠地規劃與設計等

方面的研究，（電話）13871496378（電子信箱）lzb_whsw@sohu.com。