基于生態(tài)效益的沈陽市常用綠化樹種種植模式研究

孫振幫，屈海燕　(1.東北林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150400；.沈陽建筑大學(xué)建筑與規(guī)劃學(xué)院，遼寧沈陽 110168)

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基于生態(tài)效益的沈陽市常用綠化樹種種植模式研究

孫振幫1，2，屈海燕2(1.東北林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150400；2.沈陽建筑大學(xué)建筑與規(guī)劃學(xué)院，遼寧沈陽 110168)

摘要近些年城市園林綠化多停留在美學(xué)層面。筆者于2013年和2014年4～8月連續(xù)兩年進(jìn)行植物葉片瞬時光合速率的測定，得到兩年數(shù)據(jù)的平均值，通過測定樹種葉片的光合速率計(jì)算凈同化量，再換算葉片固定CO2和釋放O2的量，根據(jù)排序選擇合適的園林植物進(jìn)行搭配，得出基于固碳釋氧效益的植物配置模式；以測量差重的方式來測定單位面積葉片的滯塵能力，并求取平均值，根據(jù)排序選擇合適的園林植物進(jìn)行搭配，得出基于滯塵能力的植物配置模式。該研究將植物種植的生態(tài)效益融入園林綠化之中，旨在使城市綠地在提高居民生活質(zhì)量的措施中發(fā)揮更大的價值。

關(guān)鍵詞生態(tài)效益；固碳釋氧；滯塵效益；種植模式；城市綠地

人類通過破壞環(huán)境換來了自身物質(zhì)水平的提高以及社會的進(jìn)步。CO2是空氣的重要成分，隨著人類活動的大量排放而不斷增加，使全球氣溫上升，冰川融化，危害人們健康，并成為導(dǎo)致“溫室效應(yīng)”的首要原因。植物由于不需要借助任何方法和手段而成為最經(jīng)濟(jì)的“吸碳器”。城市公共綠地兼有體現(xiàn)城市形象及為城市居民提供休憩活動場所的功能，利用綠地植物自身的固碳釋氧能力，為居民提供更多的新鮮空氣，可有效改善或緩解城市局部小環(huán)境，因此成為維持居住環(huán)境碳氧平衡的重要手段。

我國對于人居環(huán)境的探索主要在改革開放后。1980年生態(tài)學(xué)家馬世駿先生明確提出城市是典型的社會-經(jīng)濟(jì)-自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)和建設(shè)“天人合一”的中國生態(tài)城市的思想。1993年吳良鏞先生和周干峙、林志群結(jié)合我國國情和現(xiàn)狀創(chuàng)立了“人居環(huán)境科學(xué)”。2001年出版的《人居環(huán)境科學(xué)導(dǎo)論》提出以建筑、園林、城市規(guī)劃為核心學(xué)科，把人類聚居作為一個整體，從社會、經(jīng)濟(jì)、工程技術(shù)等多方面，較為全面、系統(tǒng)、綜合地加以研究，集中體現(xiàn)整體、統(tǒng)籌的思想。1997年由聯(lián)合國環(huán)境計(jì)劃署(UNEP)支持，提出評選“花園城市”，旨在創(chuàng)建宜居的社區(qū)和城市，提升市民生活質(zhì)量，構(gòu)建和諧發(fā)展的社會。在這種大背景下，城市綠地建設(shè)追求植物的美學(xué)效果，同時更應(yīng)注重其以生態(tài)效益為重的綜合效益。筆者對沈陽市城市綠地中常用綠化樹種的生態(tài)效益進(jìn)行測定，得到更適宜的優(yōu)化配置方式，從而為城市綠地建設(shè)提供更科學(xué)的理論及實(shí)踐依據(jù)，以期形成美觀且具有生態(tài)效益的居民活動場所，為建設(shè)美麗城市添磚加瓦。1沈陽市常用綠化樹種固碳釋氧效益的研究

1.1固碳釋氧能力的測定目前對于植物固碳釋氧能力的測定包括同化量法和生物量推算法[1]。該研究主要應(yīng)用同化量法，即通過測定樹種單位葉面積光合速率來推算樹種固碳量及年削減量[2]。

研究采用美國生產(chǎn)的Li-6400便攜式植物光合測定儀作為測試儀器，測定葉片的瞬時光合速率。在2013年和2014年4～8月，連續(xù)兩年進(jìn)行植物葉片瞬時光合速率的測定，得到兩年數(shù)據(jù)的平均值。每年選擇相同季節(jié)和基本一致的天氣狀況，在同一年的不同月份，選定氣象條件較為穩(wěn)定的幾天進(jìn)行不同地點(diǎn)的測定。試驗(yàn)選取沒有風(fēng)或者風(fēng)力很弱，晴朗的天氣，使用自然光進(jìn)行照射，選擇那些長勢旺盛并且朝陽，沒有被損壞的葉子做活體試驗(yàn)。從早上8：00到下午4：00，每經(jīng)過兩個小時做1次測量，對5個不同時刻的光合速率進(jìn)行測定。每個品種的植物選取3株，在每一株植物上選取5片葉子，測量各個葉片的瞬間光合速率數(shù)據(jù)，測量3次取平均值。通過測定樹種葉片的光合速率計(jì)算凈同化量，再換算葉片固定CO2和釋放O2的量[3]。

單位面積的葉面固碳釋氧的量能夠體現(xiàn)出該植物的葉片具備的固碳釋氧能力。對沈陽市常用的22種不同綠化植物的凈同化量進(jìn)行測定，并對單位面積的葉片一天能夠固碳釋氧的數(shù)量進(jìn)行計(jì)算，具體數(shù)值見表1。

由此可見，闊葉樹種單位面積日固碳釋氧量顯著高于針葉樹種。通過對22種不同樹種的分析可以看出，由于樹種自身的特性，不同種類的樹種單位葉面積以及每天單位面積的固碳釋氧數(shù)量不同。也就是說，葉片自身的內(nèi)在結(jié)構(gòu)會影響葉片接受的光照。為提高單位面積日固碳釋氧量，需要選擇樹干高大，冠幅開闊，葉片層次多的樹種，并通過合理配置喬灌木，有效提高單位土地面積的綠量。通過對喬木樹種、灌木樹種的比較發(fā)現(xiàn)，單位面積葉片的固碳釋氧能力幾乎相同，也就是說，這幾種樹在單位面積葉片上的光合速率非常接近。闊葉樹種的單位葉面積和單位面積的固碳釋氧能力都高于針葉樹種。鑒于沈陽市冬夏時間長，春秋時間短的特點(diǎn)，更適宜多選擇落葉樹種。在溫度較高、光照充分的季節(jié)，可選擇落葉樹種做上層喬木或散點(diǎn)配置，提高單位面積的固碳釋氧能力。

1.2基于固碳釋氧效益的植物優(yōu)化配置在良好的城市環(huán)境中，城市綠地不僅可以提供新鮮的空氣，還可以讓廣大居民有休閑娛樂的地方。綠地固碳釋氧的效益對于改善城市環(huán)境具有重大作用。城市綠地是人流活動密集地區(qū)，應(yīng)以突出樹種的固碳釋氧效益為基礎(chǔ)進(jìn)行綜合的種植搭配。單位面積固碳釋氧效益可以直接反映樹種單位土地面積的效益，不受場地面積影響，可為樹種配置提供參考。

通過對沈陽市22種樹種固碳釋氧效益的分析可知，喬木強(qiáng)于灌木，闊葉強(qiáng)于針葉。通過對固碳釋氧效益的聚類分析可得到如下結(jié)果，喬灌木的固碳釋氧量比較高，喬木包括五角楓、暴馬丁香、新疆楊、火炬樹、西府海棠；灌木包括紅瑞木、紅王子錦帶花、金鐘連翹、金銀忍冬、黃刺玫。

整體來說，固碳釋氧效益比較好的樹種是新疆楊。新疆楊的種植形式大多都是和草坪相結(jié)合，進(jìn)行行列式的種植。這種種植方式比較適合圍合場地和道路兩邊行道樹的種植，例如人行道、車行道或者場地邊緣，還有林蔭路。喬灌草結(jié)構(gòu)有利于充分利用光照，提高單位面積的綠量，可將新疆楊作為上層樹種，增加中層的小喬木和下層灌木。綜合分析，適合作為上層的樹種有新疆楊、五角楓；適合作為中層的樹種有火炬樹、暴馬丁香、西府海棠、山桃稠李；適合作為下層的樹種有紅王子錦帶花、榆葉梅、水蠟、金銀忍冬、紫丁香、黃刺玫、金鐘連翹、紅瑞木。

在滿足固碳釋氧效益的基礎(chǔ)上，植物搭配應(yīng)注重季相效果，如早春開花的紫丁香、金鐘連翹、黃刺玫和榆葉梅；秋季觀果的金銀忍冬、火炬樹；秋季觀葉的五角楓；冬季觀干的紅瑞木等。

2沈陽市常用綠化樹種滯塵效益的研究

西方國家在工業(yè)化大發(fā)展時期發(fā)生了震驚世界的八大公害事件。工業(yè)大發(fā)展，城市化腳步加快，交通業(yè)迅猛發(fā)展，能源大量消耗，因此現(xiàn)階段我國也正面臨著較為嚴(yán)重的空氣污染問題。大氣中污染物的主要成分有二氧化硫(SO2)、總懸浮顆粒(TSP)、一氧化碳(CO)、一氧化氮(NO)等，在這些污染物的主要成分中，占比重較大的是TSP污染物，指懸浮在空氣中的空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑≤100 μm的顆粒物，包括PM10和PM2.5等粉塵微粒。對于我國大部分城市來說，污染物的絕大部分就是這些粉塵微粒。在各種塵源，例如地面揚(yáng)塵、降塵和大氣中的飄塵等的共同配合作用下形成了這些固體粉塵微粒。

空氣中漂浮的塵埃隨著人體呼吸進(jìn)入體內(nèi)，對人體健康產(chǎn)生重要影響。園林植物可通過葉片、枝干滯留空氣中的大量塵埃。當(dāng)空氣中有灰塵時，植物的枝葉可以直接把氣流中直徑較大的顆粒阻擋住，而直徑較小的粉塵顆粒則會被葉片表面的褶皺、粗糙、絨毛和油脂等以滯留、吸附(黏附)或阻截等多種方式進(jìn)行滯塵，保留一段時間，經(jīng)降雨沖刷流入地面，重新恢復(fù)滯塵能力，這樣反復(fù)作用，有效減少空氣中的顆粒物，改善空氣質(zhì)量。城市綠地作為一個較為開放和公共的人群聚居地，利用園林植物有效滯塵，提高空氣質(zhì)量顯得尤為重要。

植物滯塵是一個復(fù)雜的動態(tài)過程，它受到周圍場地環(huán)境的污染源、氣象條件、樹種葉片特征、樹冠結(jié)構(gòu)、枝葉著生方式、疏密程度和葉面傾角等多種因素影響。植物的樹干、枝條也具有一定的滯塵效果，但枝葉是植物滯塵的主要方式，總?cè)~片數(shù)量與滯塵效果成正相關(guān)。筆者對樹種阻擋、滯留粉塵顆粒的能力進(jìn)行了大量研究，旨在證明在城市中建設(shè)公共綠地對于減少城市的粉塵以及防止霧霾有重大作用。

2.1滯塵量的測定一般認(rèn)為，當(dāng)降雨量達(dá)到15 mm時，可有效起到清洗樹葉的作用，將附著于樹葉表面的灰塵沖洗掉，滯塵量歸零后重新滯塵。選定在雨后7 d和14 d采集葉片，每種樹種選5株，分別在樹種的四周、上下等不同部位隨機(jī)剪取葉片，闊葉植物采集30～50枚葉片，針葉植物采集50～80束或60～100 g[4]，并避免抖動造成灰塵抖落，將葉片直接放入塑料袋內(nèi)封存[5]。

單位面積葉片的滯塵能力需要通過測量差重的方式來測定，包括擦拭葉表面的方法和用水清洗并且過濾的方法[6]。該研究采用的是過濾的方法，在測量前要將使用的濾紙稱重，然后將使用后的濾紙稱重，兩次稱重的差值就是單位面積的葉片滯塵質(zhì)量。采集來的葉片首先要用蒸餾水清洗，然后放水里浸泡2 h，之后用鑷子將葉片夾出來放在不見陽光的地方展開晾干。將浸泡過葉片的溶液用已經(jīng)稱過重量并且烘干的濾紙過濾(W1)，然后將這張使用過的濾紙放在60 ℃的溫度下烘24 h，烘干后的濾紙要用精確到萬分之一的天平稱重(W2)，濾紙前后兩次的重量差額就是采集的樣品葉片上附著的顆粒物的重量。為求精確，要對樣品的滯塵量測定3次，取這3組數(shù)據(jù)的平均值[7-8]。晾干后的闊葉樹種的葉片要用葉面積儀測定面積，而針葉樹種的樹葉則要通過分析天平稱重[7-9]。具體數(shù)值如表2所示。

不同綠地的滯塵效益差異較大，明顯受到周邊環(huán)境、車輛和行人的干擾、樹種配置結(jié)構(gòu)及養(yǎng)護(hù)管理等因素的影響。城市公共綠地集中且面積大，樹種配置注重喬灌草的復(fù)層結(jié)構(gòu)，有利于發(fā)揮各樹種的功能，共同發(fā)揮滯塵效益，能增加城市局部區(qū)域濕度，減少空氣中的含塵量。

2.2基于滯塵效益的植物優(yōu)化配置城市綠地環(huán)境較為開敞，塵土來源較多，在大面積的城市綠地中采取滯塵效果較好的植物搭配，可有效提高局部空氣質(zhì)量。筆者研究得知，滯塵效益針葉強(qiáng)于闊葉，喬木強(qiáng)于灌木，喬灌草的垂直結(jié)構(gòu)滯塵效果最佳。

通過對滯塵效益的聚類分析，選擇滯塵效益較高的喬灌木，喬木有紅皮云杉、新疆楊、五角楓、山桃稠李、沈陽檜；灌木有金銀忍冬、鋪地柏、紫丁香、金鐘連翹、紅王子錦帶。

2.2.1單層喬木的優(yōu)化配置。喬木以針葉植物滯塵效益最佳，單層喬木的滯塵配置為紅皮云杉行列式種植的配置結(jié)構(gòu)，可用在小區(qū)圍墻的邊界處，隔離城市道路的粉塵，也可用在小區(qū)車行道的兩側(cè)，有效吸收汽車排放的尾氣，或形成以沈陽檜叢植的配置結(jié)構(gòu)，用于較為開闊的綠地。

2.2.2喬灌草結(jié)構(gòu)的配置。上層以針葉植物為主體，下層以闊葉灌木為主體，紅皮云杉+樟子松-紅王子錦帶花+紫丁香-草坪的配置結(jié)構(gòu)。紫丁香和紅王子錦帶花既可成片種植，又可剪型栽植。紫丁香和紅王子錦帶花都以春天觀花為主要觀賞特性，同時紫丁香的芳香沁人心脾。紅皮云杉和樟子松在紫丁香和紅王子錦帶花枯落后，仍可發(fā)揮滯塵效益，可有效吸附沈陽市公共綠地上漂浮的灰塵。

紅皮云杉+新疆楊-天目瓊花+金銀忍冬-草坪的優(yōu)化配置結(jié)構(gòu)中，天目瓊花和金銀忍冬以春花和紅色的秋果為主要觀賞特色，挺拔向上的紅皮云杉與開闊渾圓的新疆楊形成互補(bǔ)。此外還可應(yīng)用山桃稠李-榆葉梅+金銀忍冬-草坪的優(yōu)化配置結(jié)構(gòu)，梓樹-金銀忍冬+紫丁香+毛櫻桃的優(yōu)化配置結(jié)構(gòu)。

適合作為上層樹種的有紅皮云杉、新疆楊、五角楓；適合作為中層樹種的有山桃稠李、沈陽檜、梓樹；適合作為下層樹種的有金銀忍冬、鋪地柏、紫丁香、紅王子錦帶花、金鐘連翹、榆葉梅。

3結(jié)語及展望

城市園林綠化種植并不只有觀賞作用，還有實(shí)際的使用價值，為廣大城市居民的各種戶外活動提供場地和空間。除此之外，園林綠化種植對于生態(tài)環(huán)境也有重大作用，它不僅可以讓廣大城市居民有優(yōu)美的生活環(huán)境，還可以使城市環(huán)境在整體上得到提高[10]。城市中的園林綠化種植具有固碳釋氧的功能，這種功能可以改善城市空氣質(zhì)量，維持碳氧平衡，為城市居民提供較為新鮮的空氣；滯塵功能可有效吸附、滯留空氣中的粉塵，凈化空氣，提高空氣質(zhì)量。

筆者通過對沈陽市22種常用綠化樹種固碳釋氧及滯塵能力的綜合比較分析，可大致得出表現(xiàn)較好的11種樹種，其排列順序?yàn)椋盒陆畻?西府海棠>金銀忍冬>紫丁香>金鐘連翹>紅王子錦帶花>梓樹>榆葉梅>暴馬丁香>山桃稠李>紅瑞木，因研究尚未結(jié)束，在今后的工作中可就此方向做更為細(xì)致的討論，以求為實(shí)際應(yīng)用提供更為準(zhǔn)確的參考依據(jù)。

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Study on Planting Patterns of Common Greening Tree Species in Shenyang Based on Ecological Benefit

SUN Zhen-bang1,2, QU Hai-yan2

(1. College of Landscape Architecture, Northeast Forestry University, Harbin, Heilongjiang 150040; 2. College of Architecture and Planning, Shenyang Jianzhu University, Shenyang, Liaoning 110168)

Key wordsEcological benefits; Carbon fixation and oxygen release; Dust adsorption efficiency; Planting pattern; Urban green space

AbstractCity landscaping stay in aesthetic aspect in recent years. From Apr. to Aug. in 2013 and 2014, the instantaneous photosynthetic rate of plant leaf was determined, the average of two years data was obtained. By measuring tree leaf photosynthetic rate to calculate the net assimilation rate, and converting the leaf CO2fixation and O2release amount, according to the order to choose the appropriate greening plant, the plant disposition pattern based on CO2fixation and O2release benefit was obtained; the dust removal capacity per unit area was determined by measuring weight difference method, the mean was calculated, according to the order to choose the appropriate greening plant,the plant disposition pattern based on dust removal capacity was obtained. The ecological benefits of plants cultivation were integrated into garden greening, in order to make urban green space to play a greater value in improving residents’ life quality.

基金項(xiàng)目國家自然科學(xué)基金(31470031)。

作者簡介孫振幫(1979-)，男，遼寧沈陽人，講師，碩士，從事園林植物與觀賞園藝研究。

收稿日期2016-01-29

中圖分類號S 731.2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號0517-6611(2016)07-190-04