北京海淀區(qū)道路綠地地表覆蓋狀況季節(jié)變化研究*

劉興明王 成郄光發(fā)張 喆賈益豪張 依賈雨龍

1 國家林業(yè)局城市森林研究中心 北京 100091

2 中國林業(yè)科學研究院林業(yè)研究所 國家林業(yè)局林木培育重點實驗室 北京 100091

研究論文

北京海淀區(qū)道路綠地地表覆蓋狀況季節(jié)變化研究*

劉興明1,2王 成1,2郄光發(fā)1,2張 喆1,2賈益豪1,2張 依1,2賈雨龍1,2

1 國家林業(yè)局城市森林研究中心 北京 100091

2 中國林業(yè)科學研究院林業(yè)研究所 國家林業(yè)局林木培育重點實驗室 北京 100091

文章以北京市海淀區(qū)道路綠地作為調(diào)查對象，研究其生長季與非生長季的地表覆蓋特征及影響要素結(jié)果表明:(1)兩季中植物配置方式不變，而地表覆蓋方式構(gòu)成發(fā)生較大變化，表現(xiàn)為非生長季中復合覆蓋模式綠地面積比生長季增加12%。(2)道路綠地整體地表覆蓋率有大幅提高，灌草覆蓋率下降，裸土灌草率降低。(3)不同區(qū)域的灌草及地表覆蓋率在非生長季中的變化幅度排序與生長季灌草及地表覆蓋率的排序相反，最終表現(xiàn)為在非生長季趨于一致。(4)植物配置中多種闊葉喬灌木配置對非生長季地表覆蓋率貢獻最大；地表覆蓋物中枯枝落葉對非生長季的地表覆蓋率貢獻最大。總體上，北京市海淀區(qū)道路綠地地表裸土的問題還比較突出，要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的綠地養(yǎng)護方式，大力推廣地表有機覆蓋物的應用，增強道路綠地滯塵、保水和促進植物生長等多種功能。

道路綠地，地表覆蓋物，生態(tài)養(yǎng)護，季節(jié)變化

近年來,森林城市、綠色城市等城市生態(tài)建設新理念越來越深入人心,加大城市綠地的生態(tài)功能養(yǎng)護,發(fā)揮其在減少城市地表徑流、提高土壤入滲率、節(jié)約水資源、滯塵特別是防止二次揚塵等方面的作用,成為城市林地綠地養(yǎng)護的重要方向[1－2]。目前,北京市城市森林生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)趨于穩(wěn)定,未來的林地綠地建設一方面是繼續(xù)增加面積,同時更主要是提升現(xiàn)有生態(tài)空間的服務功能,需要從林地綠地結(jié)構(gòu)包括地上植被和地下土壤結(jié)構(gòu)方面著手,提高現(xiàn)有城市林地綠地的生態(tài)服務功能。國內(nèi)外大量研究表明,土壤覆蓋有機覆蓋物后,有機物被分解滲透到土壤中去,能夠促進土壤中微生物種群的增加,使得土壤中形成良好的生態(tài)系統(tǒng),變得十分疏松,像真正的海綿一樣,能夠很好地起到蓄水的功能[2－4]。

長期以來北京城市綠化工作的重點是增加林地綠地面積,而對林地綠地養(yǎng)護更主要的是采取景觀養(yǎng)護、農(nóng)田式管理的修剪除草模式,地表裸土現(xiàn)象十分突出,許多林地綠地的地表土壤裸露,對這一問題一直未予以足夠的重視[5]。本文以北京海淀區(qū)道路綠地為對象,按照植物的生長季與非生長季調(diào)查研究其地表覆蓋狀況,分析其產(chǎn)生的原因,以期為北京城市道路綠地的健康養(yǎng)護和提高生態(tài)服務功能提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

北京市海淀區(qū)地處北緯39°53′—40°09′,東經(jīng)116°03′—116°23′,坐落于北京市城區(qū)西北部,與昌平、豐臺、西城等區(qū)接壤。全區(qū)占地面積約為426 km2,占北京市總面積的2.53%。海淀區(qū)處于北溫帶,屬大陸性季風氣候,季節(jié)變化明顯。植物受溫度、濕度、紫外線照射強度等諸多因素的影響,物候變化特征明顯。海淀區(qū)道路系統(tǒng)發(fā)達,全區(qū)道路面積11.53萬m2,已綠化道路長度523.05 km。

1.2 研究方法

文中道路綠地指在街道的兩旁及分隔帶內(nèi)種植樹木和綠籬、布置花壇、林蔭步道、街心花園以及建筑物前的綠化等。主要從灌草覆蓋率和地表覆蓋率兩方面研究城市綠地地表覆蓋狀況。本研究采用隨機分層抽樣調(diào)查方法,在海淀區(qū)選取37個路段。根據(jù)北京的氣候特點和植物的生長特性,調(diào)查集中在生長季和非生長季兩個時間段進行。生長季調(diào)查于2013年8月23—30日,非生長季調(diào)查于2013年12月22—30日。調(diào)查指標包括灌草覆蓋率、地表覆蓋率、裸土灌草率、地表覆蓋類型和植物配置類型。調(diào)查中將道路綠地植物配置劃分為3大類10中類26小類,道路地表覆蓋劃分為2類11小類,具體方法參考作者的前期研究[6－7]。

2 結(jié)果與分析

2.1 道路綠地地表覆蓋方式季節(jié)對比

隨著季節(jié)變化,植物生長狀態(tài)也會發(fā)生很大變化。由圖1可以得出,非生長季復合覆蓋的綠地面積與生長季相比上升幅度超過10%。這是因為在非生長季中,闊葉植物進入落葉期,使得枯枝落葉大量增加,從而使很多生長季中單一覆蓋綠地轉(zhuǎn)變?yōu)樵采w材料與枯枝落葉共同覆蓋的復合覆蓋綠地。僅枯枝落葉量的變化就能造成不同綠地覆蓋層次比例的大幅變化,說明目前地表覆蓋單一,城市綠地養(yǎng)護應采用多種有效的地表覆蓋材料。

圖1 不同地表覆蓋層次道路綠地面積對比

2.2 道路綠地地表覆蓋材料季節(jié)對比

在單一覆蓋模式中,不同季節(jié)覆蓋材料的綠地面積構(gòu)成比例發(fā)生了很大變化。灌草與地表覆蓋面積的變化趨勢與變化幅度基本一致,具體表現(xiàn)為非生長季與生長季相比,草坪覆蓋面積大幅減少,而枯枝落葉覆蓋面積大幅增加,達到綠地面積的1/2。這是因為非生長季闊葉植物落葉導致原有的單一草坪覆蓋變?yōu)閺秃细采w,原有的裸地變?yōu)榭葜β淙~覆蓋(圖2,圖3)。這一結(jié)果表明生長季中裸地占有很高比例,這些裸地在非生長季中也僅有枯枝落葉覆蓋,覆蓋效果欠佳。

在復合覆蓋模式中,綠地在地表覆蓋材料和覆蓋構(gòu)成上也都發(fā)生了較大變化(圖4,圖5)。非生長季與生長季比較,因為草本花卉的地上部分枯萎,所以減少了草本花卉＋草坪/野草和草本花卉＋枯枝落葉兩種覆蓋材料。而為了保護草本花卉的地下部分,增加了無紡布/地膜＋枯枝落葉的覆蓋材料。此外,由于枯枝落葉增多,在生長季單一的草坪覆蓋轉(zhuǎn)化為非生長季中草坪＋枯枝落葉復合覆蓋,使得草坪＋枯枝落葉的覆蓋面積增加了30%。草坪鋪設是目前城市綠地地表覆蓋的主要方式,過多的草坪,特別是人工草坪在水資源、人力等方面都造成了一定的浪費。

圖2 生長季單一覆蓋中不同覆蓋材料綠地面積構(gòu)成

圖3 非生長季單一覆蓋中不同覆蓋材料綠地面積構(gòu)成

圖4 生長季復合覆蓋中不同覆蓋材料綠地面積構(gòu)成

圖5 非生長季復合覆蓋中不同覆蓋材料綠地面積構(gòu)成

對比研究表明,有機地表覆蓋物對減少城市綠地裸露起到重要作用。在今后的綠地養(yǎng)護中,要重視地表有機覆蓋物的應用。

2.3 不同植物配置方式道路綠地地表覆蓋季節(jié)對比

不同植物配置層次綠地灌草與地表覆蓋率變化情況均表現(xiàn)一致,具體為非生長季與生長季比較灌草覆蓋率下降而地表覆蓋率上升(圖6)。因為2層配置模式中灌草覆蓋率受灌木生長狀態(tài)影響較大,非生長季中植物枯萎使得灌草覆蓋率下降幅度最大；地表覆蓋率上升幅度最大的是3層及以上配置模式,最小為單層配置模式,因為植物配置豐富程度與枯枝落葉量呈正比,進而提高地表覆蓋率。因此,城市綠地植物配置應向多層次、多種類發(fā)展。

圖6 不同植物配置層次道路綠地地表覆蓋狀況

由圖7可以看到,非生長季與生長季相比,單一層次植物配置模式中不同植物構(gòu)成道路綠地的灌草覆蓋率均有所下降,地表覆蓋率均有所上升。由于灌木在生長季對灌草覆蓋率貢獻較大,在非生長季則長勢不良,而草本在非生長季緊貼地面生長,所以灌草覆蓋率下降幅度為灌木配置＞喬木配置＞草本覆蓋,地表覆蓋率上升幅度為草本配置＞灌木配置＞喬木配置。兩季中裸土灌草率表現(xiàn)一致,灌木配置最大,草本配置最小。

圖7 單一層次植物配置模式中不同植物構(gòu)成道路綠地地表覆蓋狀況

兩季中,2層植物構(gòu)成中,喬木＋喬木、喬木＋灌木2種配置方式灌草覆蓋率變化不顯著。而由于應用灌木＋灌木配置方式的綠地生長季灌草覆蓋率很低,在非生長季枯枝落葉增多使得這種配置方式的灌草覆蓋率大幅提高。而3種配置模式的地表覆蓋率均有所上升,根據(jù)枯枝落葉凋落量的不同,上升幅度為喬木＋喬木＞灌木＋灌木＞喬木＋灌木。非生長季中灌木＋灌木配置模式的裸土灌草率在3種配置模式中最大,甚至超過了其在生長季中的值(圖8)。根據(jù)圖9可知,3層及以上植物配置模式中不同植物構(gòu)成的道路綠地灌草及地表覆蓋率在生長季與非生長季之間的差異趨于一致。具體表現(xiàn)為灌草覆蓋率均有所下降,其中喬木＋喬木＋灌木的配置模式在兩季中灌草覆蓋率相較于其他類型而言均處于較低水平,且在非生長季下降幅度較大；而地表覆蓋率均有所上升,其中喬木＋喬木＋喬木的配置模式因枯枝落葉豐富而上升幅度最大。喬木＋灌木＋灌木的配置模式與灌木＋灌木的配置模式相似,在兩季中裸土灌草率均最大,且遠高于其他3種配置模式。因此,在植物配置中,在注重景觀效果之余,也要綜合考慮綠地的生態(tài)效益。灌木應盡可能與其他類型植物結(jié)合應用,并重點關(guān)注其地表覆蓋情況。

圖8 2層植物配置模式中不同植物構(gòu)成道路綠地地表覆蓋狀況

圖9 3層及以上植物配置模式中不同植物構(gòu)成道路綠地地表覆蓋狀況

2.4 不同地表覆蓋方式道路綠地地表覆蓋季節(jié)對比

由圖10可以看到,不同地表覆蓋層次道路綠地在兩季中的灌草覆蓋率均有所下降。而地表覆蓋率則是單層覆蓋模式略有下降,復合覆蓋模式有大幅度上升,達15%。復合地表覆蓋模式綠地在非生長季中的裸土灌草率與生長季相比有了大幅下降。這是因為復合覆蓋材料中枯枝落葉占了較大比重,在非生長季中有大幅提高,同時也使灌草與地表覆蓋率趨于一致。

圖10 不同地表覆蓋層次道路綠地地表覆蓋狀況

單一覆蓋模式中,兩季間灌草及地表覆蓋率變化趨勢均不一致。由于很多草坪覆蓋稀疏,在非生長季中,長勢變差,使得綠地的灌草覆蓋率大幅下降；野草覆蓋綠地灌草及地表覆蓋率變化不大；枯枝落葉量在非生長季中大幅提高,其覆蓋的綠地灌草、地表覆蓋率也隨之提高(圖11)。僅有野草或枯枝落葉覆蓋綠地多植物配置單一,疏于管理,在非生長季中地表覆蓋質(zhì)量差,因此裸土灌草率升高。

由于生長季與非生長季中復合覆蓋模式的覆蓋材質(zhì)有所不同,因此,為了確保結(jié)果的有效性,本文在季節(jié)對比中只比較相同覆蓋材質(zhì)的綠地地表覆蓋狀況。根據(jù)圖12可以看到,復合覆蓋模式中,不同覆蓋材質(zhì)覆蓋的道路綠地地表覆蓋狀況變化規(guī)律不一致。因為草坪＋枯枝落葉的覆蓋模式多為質(zhì)量較好的單一草坪配置,其草坪覆蓋的部分在兩季中變化不大,且因非生長季枯枝落葉增多而使灌草覆蓋率有所上升,其他覆蓋模式均下降,野草＋枯枝落葉覆蓋綠地的灌草覆蓋率下降超過40%；由于枯枝落葉＋石子覆蓋綠地均為綠籬配置,枯枝落葉量小,地表覆蓋率有較大幅度下降,其他覆蓋模式均上升。4種覆蓋模式下的裸土灌草率在非生長季中均有所下降。這一結(jié)果說明地表覆蓋需要在園林養(yǎng)護中給予關(guān)注,使綠地形成穩(wěn)定的地表覆蓋物。

圖11 單一覆蓋模式中不同覆蓋材質(zhì)道路綠地地表覆蓋狀況

圖12 復合覆蓋模式中不同覆蓋材質(zhì)道路綠地地表覆蓋狀況

2.5 道路綠地地表覆蓋特征影響因素季節(jié)對比

根據(jù)圖13可知,不同區(qū)域道路綠地的地表覆蓋率季節(jié)變化趨于一致,均有所增長。五環(huán)外綠地地表覆蓋受季節(jié)影響最小,說明其生長季地表覆蓋率高,地表覆蓋物穩(wěn)定。而灌草覆蓋率變化幅度較小,只有五環(huán)外灌草覆蓋率下降超過10%。一是因為五環(huán)外闊葉灌木配置的比例較高,兩季中生長狀態(tài)變化較大,影響了綠地灌草覆蓋率。二是因為這一地區(qū)有大量新建綠地應用了草坪的覆蓋方式,且種植稀疏,在非生長季中,草坪長勢變差,使得灌草覆蓋率下降；四環(huán)—五環(huán)綠地在兩季中的裸土灌草率均為最大,體現(xiàn)出這一區(qū)域地表覆蓋質(zhì)量較差。因此,城市道路綠地應盡量避免破碎化,使各個綠地單元形成一個整體,構(gòu)成豐富的植物種群。

圖13 不同區(qū)域道路地表覆蓋狀況

圖14 不同位置道路地表覆蓋狀況

由圖14可知,在非生長季,路邊、中心隔離帶和街頭3個位置的灌草覆蓋率均有所下降,其中街頭綠地灌草覆蓋率下降幅度最大；4個位置的綠地只有街頭綠地地表覆蓋率在非生長季略有下降,且街頭綠地在生長季和非生長季中裸土灌草率均為最大。這是因為街頭綠地灌草覆蓋率在生長季中較高,在非生長季中與其他位置綠地趨于一致,地表覆蓋率兩季差異不大。由于行道樹綠地的覆蓋物為石子等無機覆蓋物,緊貼于地表,因此灌草與地表覆蓋率在兩季中均沒有差異。街頭綠地因為行車安全原因不能配置喬木,且在非生長季中,草本花卉地上部分枯萎,造成大量裸地。城市綠地養(yǎng)護應從地表覆蓋物方面著手,有效降低裸土灌草率。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

1)兩季中道路綠地植物配置方式不變,地表覆蓋構(gòu)成發(fā)生較大變化。非生長季中復合覆蓋模式綠地面積比生長季增加12%,地表覆蓋材料中枯枝落葉量增多,人工覆蓋種類增加。

2)從兩季道路綠地不同配置方式的地表覆蓋差異來看,喬木配置比例與地表覆蓋率增加幅度呈正比,而灌木配置比例則與裸土灌草率的下降幅度呈反比。表明喬灌木合理搭配使用有利于增加地表覆蓋。

3)從兩季道路綠地不同覆蓋方式來看,單一覆蓋模式下灌草及地表覆蓋率均下降,復合覆蓋模式中灌草覆蓋率略有下降,而地表覆蓋率提高15%。說明在現(xiàn)有管理模式下,地表覆蓋物的構(gòu)成及數(shù)量隨季節(jié)變化較大,不能形成穩(wěn)定的系統(tǒng),需要從轉(zhuǎn)變綠地養(yǎng)護方式上加以改進。

4)從兩季不同區(qū)域道路綠地對比來看,二環(huán)至三環(huán)及五環(huán)以外的灌草覆蓋率下降而地表覆蓋率上升,二環(huán)至五環(huán)則與之相反。表明五環(huán)以外地表覆蓋率受季節(jié)影響最小,而五環(huán)以內(nèi)則變化很大,這與過度園藝式、農(nóng)田式的管護方式有很大關(guān)系。

5)從兩季不同類型道路綠地對比來看,在非生長季,路邊、中心隔離帶、街頭3個位置的灌草覆蓋率均有所下降,其中街頭綠地灌草覆蓋率下降幅度最大；街頭綠地地表覆蓋率在非生長季略有下降,且街頭綠地在生長季和非生長季中裸土灌草率均為最大。行道樹綠地的灌草與地表覆蓋率在兩季中均沒有差異,以裸地為主。

3.2 討論

1)從植物層次結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀和地表覆蓋情況的比較來看,多層次覆蓋模式綠地地表覆蓋效果較好,而目前道路綠地植物配置趨于單一化,單一層次和2層配置的綠地面積占到綠地總面積的49%,且綠地地表覆蓋質(zhì)量整體不高。

2)生長季與非生長季地表覆蓋狀況存在一定的差異,生長季灌草及地表覆蓋率分別為80.89%和55.29%,而非生長季灌草及地表覆蓋率分別為76.9%和68.94%[6－7]。產(chǎn)生這一變化說明增加枯枝落葉可有效提高地表覆蓋率,因此,在城市綠地養(yǎng)護過程中,對枯枝落葉的處理不能等同于垃圾,其資源化利用將是城市園林綠化的發(fā)展方向[8－9]。

3)北京市海淀區(qū)道路綠地地表覆蓋狀況還有較大的提升空間。一是綠地裸土灌草率相對較高,達到25%,二是地表覆蓋物材料趨于單一,以草坪和少量枯枝落葉為主。應加強有機地表覆蓋材料在道路綠地中的應用,并要按照科學的覆蓋厚度,保證覆蓋效果。

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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

林業(yè)公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費項目“森林對PM2.5等顆粒物的調(diào)控功能與技術(shù)研究”(項目編號:201304301)

劉興明(1989－)，女，碩士，研究方向為城市森林與景觀規(guī)劃設計。E－mail:842422146＠qq.com

王成(1967－)，男，博士，研究員，博士生導師，主要從事城市森林與城市生態(tài)方面的研究工作。E－mail: wch8361＠163.com