基于生态效益的沈阳市常用绿化树种种植模式研究

孙振帮，屈海燕　(1.东北林业大学园林学院，黑龙江哈尔滨 150400；.沈阳建筑大学建筑与规划学院，辽宁沈阳 110168)



基于生态效益的沈阳市常用绿化树种种植模式研究

孙振帮1，2，屈海燕2(1.东北林业大学园林学院，黑龙江哈尔滨 150400；2.沈阳建筑大学建筑与规划学院，辽宁沈阳 110168)

摘要近些年城市园林绿化多停留在美学层面。笔者于2013年和2014年4～8月连续两年进行植物叶片瞬时光合速率的测定，得到两年数据的平均值，通过测定树种叶片的光合速率计算净同化量，再换算叶片固定CO2和释放O2的量，根据排序选择合适的园林植物进行搭配，得出基于固碳释氧效益的植物配置模式；以测量差重的方式来测定单位面积叶片的滞尘能力，并求取平均值，根据排序选择合适的园林植物进行搭配，得出基于滞尘能力的植物配置模式。该研究将植物种植的生态效益融入园林绿化之中，旨在使城市绿地在提高居民生活质量的措施中发挥更大的价值。

关键词生态效益；固碳释氧；滞尘效益；种植模式；城市绿地

人类通过破坏环境换来了自身物质水平的提高以及社会的进步。CO2是空气的重要成分，随着人类活动的大量排放而不断增加，使全球气温上升，冰川融化，危害人们健康，并成为导致“温室效应”的首要原因。植物由于不需要借助任何方法和手段而成为最经济的“吸碳器”。城市公共绿地兼有体现城市形象及为城市居民提供休憩活动场所的功能，利用绿地植物自身的固碳释氧能力，为居民提供更多的新鲜空气，可有效改善或缓解城市局部小环境，因此成为维持居住环境碳氧平衡的重要手段。

我国对于人居环境的探索主要在改革开放后。1980年生态学家马世骏先生明确提出城市是典型的社会-经济-自然复合生态系统和建设“天人合一”的中国生态城市的思想。1993年吴良镛先生和周干峙、林志群结合我国国情和现状创立了“人居环境科学”。2001年出版的《人居环境科学导论》提出以建筑、园林、城市规划为核心学科，把人类聚居作为一个整体，从社会、经济、工程技术等多方面，较为全面、系统、综合地加以研究，集中体现整体、统筹的思想。1997年由联合国环境计划署(UNEP)支持，提出评选“花园城市”，旨在创建宜居的社区和城市，提升市民生活质量，构建和谐发展的社会。在这种大背景下，城市绿地建设追求植物的美学效果，同时更应注重其以生态效益为重的综合效益。笔者对沈阳市城市绿地中常用绿化树种的生态效益进行测定，得到更适宜的优化配置方式，从而为城市绿地建设提供更科学的理论及实践依据，以期形成美观且具有生态效益的居民活动场所，为建设美丽城市添砖加瓦。1沈阳市常用绿化树种固碳释氧效益的研究

1.1固碳释氧能力的测定目前对于植物固碳释氧能力的测定包括同化量法和生物量推算法[1]。该研究主要应用同化量法，即通过测定树种单位叶面积光合速率来推算树种固碳量及年削减量[2]。

研究采用美国生产的Li-6400便携式植物光合测定仪作为测试仪器，测定叶片的瞬时光合速率。在2013年和2014年4～8月，连续两年进行植物叶片瞬时光合速率的测定，得到两年数据的平均值。每年选择相同季节和基本一致的天气状况，在同一年的不同月份，选定气象条件较为稳定的几天进行不同地点的测定。试验选取没有风或者风力很弱，晴朗的天气，使用自然光进行照射，选择那些长势旺盛并且朝阳，没有被损坏的叶子做活体试验。从早上8：00到下午4：00，每经过两个小时做1次测量，对5个不同时刻的光合速率进行测定。每个品种的植物选取3株，在每一株植物上选取5片叶子，测量各个叶片的瞬间光合速率数据，测量3次取平均值。通过测定树种叶片的光合速率计算净同化量，再换算叶片固定CO2和释放O2的量[3]。

单位面积的叶面固碳释氧的量能够体现出该植物的叶片具备的固碳释氧能力。对沈阳市常用的22种不同绿化植物的净同化量进行测定，并对单位面积的叶片一天能够固碳释氧的数量进行计算，具体数值见表1。

由此可见，阔叶树种单位面积日固碳释氧量显著高于针叶树种。通过对22种不同树种的分析可以看出，由于树种自身的特性，不同种类的树种单位叶面积以及每天单位面积的固碳释氧数量不同。也就是说，叶片自身的内在结构会影响叶片接受的光照。为提高单位面积日固碳释氧量，需要选择树干高大，冠幅开阔，叶片层次多的树种，并通过合理配置乔灌木，有效提高单位土地面积的绿量。通过对乔木树种、灌木树种的比较发现，单位面积叶片的固碳释氧能力几乎相同，也就是说，这几种树在单位面积叶片上的光合速率非常接近。阔叶树种的单位叶面积和单位面积的固碳释氧能力都高于针叶树种。鉴于沈阳市冬夏时间长，春秋时间短的特点，更适宜多选择落叶树种。在温度较高、光照充分的季节，可选择落叶树种做上层乔木或散点配置，提高单位面积的固碳释氧能力。

1.2基于固碳释氧效益的植物优化配置在良好的城市环境中，城市绿地不仅可以提供新鲜的空气，还可以让广大居民有休闲娱乐的地方。绿地固碳释氧的效益对于改善城市环境具有重大作用。城市绿地是人流活动密集地区，应以突出树种的固碳释氧效益为基础进行综合的种植搭配。单位面积固碳释氧效益可以直接反映树种单位土地面积的效益，不受场地面积影响，可为树种配置提供参考。

通过对沈阳市22种树种固碳释氧效益的分析可知，乔木强于灌木，阔叶强于针叶。通过对固碳释氧效益的聚类分析可得到如下结果，乔灌木的固碳释氧量比较高，乔木包括五角枫、暴马丁香、新疆杨、火炬树、西府海棠；灌木包括红瑞木、红王子锦带花、金钟连翘、金银忍冬、黄刺玫。

整体来说，固碳释氧效益比较好的树种是新疆杨。新疆杨的种植形式大多都是和草坪相结合，进行行列式的种植。这种种植方式比较适合围合场地和道路两边行道树的种植，例如人行道、车行道或者场地边缘，还有林荫路。乔灌草结构有利于充分利用光照，提高单位面积的绿量，可将新疆杨作为上层树种，增加中层的小乔木和下层灌木。综合分析，适合作为上层的树种有新疆杨、五角枫；适合作为中层的树种有火炬树、暴马丁香、西府海棠、山桃稠李；适合作为下层的树种有红王子锦带花、榆叶梅、水蜡、金银忍冬、紫丁香、黄刺玫、金钟连翘、红瑞木。

在满足固碳释氧效益的基础上，植物搭配应注重季相效果，如早春开花的紫丁香、金钟连翘、黄刺玫和榆叶梅；秋季观果的金银忍冬、火炬树；秋季观叶的五角枫；冬季观干的红瑞木等。

2沈阳市常用绿化树种滞尘效益的研究

西方国家在工业化大发展时期发生了震惊世界的八大公害事件。工业大发展，城市化脚步加快，交通业迅猛发展，能源大量消耗，因此现阶段我国也正面临着较为严重的空气污染问题。大气中污染物的主要成分有二氧化硫(SO2)、总悬浮颗粒(TSP)、一氧化碳(CO)、一氧化氮(NO)等，在这些污染物的主要成分中，占比重较大的是TSP污染物，指悬浮在空气中的空气动力学当量直径≤100 μm的颗粒物，包括PM10和PM2.5等粉尘微粒。对于我国大部分城市来说，污染物的绝大部分就是这些粉尘微粒。在各种尘源，例如地面扬尘、降尘和大气中的飘尘等的共同配合作用下形成了这些固体粉尘微粒。

空气中漂浮的尘埃随着人体呼吸进入体内，对人体健康产生重要影响。园林植物可通过叶片、枝干滞留空气中的大量尘埃。当空气中有灰尘时，植物的枝叶可以直接把气流中直径较大的颗粒阻挡住，而直径较小的粉尘颗粒则会被叶片表面的褶皱、粗糙、绒毛和油脂等以滞留、吸附(黏附)或阻截等多种方式进行滞尘，保留一段时间，经降雨冲刷流入地面，重新恢复滞尘能力，这样反复作用，有效减少空气中的颗粒物，改善空气质量。城市绿地作为一个较为开放和公共的人群聚居地，利用园林植物有效滞尘，提高空气质量显得尤为重要。

植物滞尘是一个复杂的动态过程，它受到周围场地环境的污染源、气象条件、树种叶片特征、树冠结构、枝叶着生方式、疏密程度和叶面倾角等多种因素影响。植物的树干、枝条也具有一定的滞尘效果，但枝叶是植物滞尘的主要方式，总叶片数量与滞尘效果成正相关。笔者对树种阻挡、滞留粉尘颗粒的能力进行了大量研究，旨在证明在城市中建设公共绿地对于减少城市的粉尘以及防止雾霾有重大作用。

2.1滞尘量的测定一般认为，当降雨量达到15 mm时，可有效起到清洗树叶的作用，将附着于树叶表面的灰尘冲洗掉，滞尘量归零后重新滞尘。选定在雨后7 d和14 d采集叶片，每种树种选5株，分别在树种的四周、上下等不同部位随机剪取叶片，阔叶植物采集30～50枚叶片，针叶植物采集50～80束或60～100 g[4]，并避免抖动造成灰尘抖落，将叶片直接放入塑料袋内封存[5]。

单位面积叶片的滞尘能力需要通过测量差重的方式来测定，包括擦拭叶表面的方法和用水清洗并且过滤的方法[6]。该研究采用的是过滤的方法，在测量前要将使用的滤纸称重，然后将使用后的滤纸称重，两次称重的差值就是单位面积的叶片滞尘质量。采集来的叶片首先要用蒸馏水清洗，然后放水里浸泡2 h，之后用镊子将叶片夹出来放在不见阳光的地方展开晾干。将浸泡过叶片的溶液用已经称过重量并且烘干的滤纸过滤(W1)，然后将这张使用过的滤纸放在60 ℃的温度下烘24 h，烘干后的滤纸要用精确到万分之一的天平称重(W2)，滤纸前后两次的重量差额就是采集的样品叶片上附着的颗粒物的重量。为求精确，要对样品的滞尘量测定3次，取这3组数据的平均值[7-8]。晾干后的阔叶树种的叶片要用叶面积仪测定面积，而针叶树种的树叶则要通过分析天平称重[7-9]。具体数值如表2所示。

不同绿地的滞尘效益差异较大，明显受到周边环境、车辆和行人的干扰、树种配置结构及养护管理等因素的影响。城市公共绿地集中且面积大，树种配置注重乔灌草的复层结构，有利于发挥各树种的功能，共同发挥滞尘效益，能增加城市局部区域湿度，减少空气中的含尘量。

2.2基于滞尘效益的植物优化配置城市绿地环境较为开敞，尘土来源较多，在大面积的城市绿地中采取滞尘效果较好的植物搭配，可有效提高局部空气质量。笔者研究得知，滞尘效益针叶强于阔叶，乔木强于灌木，乔灌草的垂直结构滞尘效果最佳。

通过对滞尘效益的聚类分析，选择滞尘效益较高的乔灌木，乔木有红皮云杉、新疆杨、五角枫、山桃稠李、沈阳桧；灌木有金银忍冬、铺地柏、紫丁香、金钟连翘、红王子锦带。

2.2.1单层乔木的优化配置。乔木以针叶植物滞尘效益最佳，单层乔木的滞尘配置为红皮云杉行列式种植的配置结构，可用在小区围墙的边界处，隔离城市道路的粉尘，也可用在小区车行道的两侧，有效吸收汽车排放的尾气，或形成以沈阳桧丛植的配置结构，用于较为开阔的绿地。

2.2.2乔灌草结构的配置。上层以针叶植物为主体，下层以阔叶灌木为主体，红皮云杉+樟子松-红王子锦带花+紫丁香-草坪的配置结构。紫丁香和红王子锦带花既可成片种植，又可剪型栽植。紫丁香和红王子锦带花都以春天观花为主要观赏特性，同时紫丁香的芳香沁人心脾。红皮云杉和樟子松在紫丁香和红王子锦带花枯落后，仍可发挥滞尘效益，可有效吸附沈阳市公共绿地上漂浮的灰尘。

红皮云杉+新疆杨-天目琼花+金银忍冬-草坪的优化配置结构中，天目琼花和金银忍冬以春花和红色的秋果为主要观赏特色，挺拔向上的红皮云杉与开阔浑圆的新疆杨形成互补。此外还可应用山桃稠李-榆叶梅+金银忍冬-草坪的优化配置结构，梓树-金银忍冬+紫丁香+毛樱桃的优化配置结构。

适合作为上层树种的有红皮云杉、新疆杨、五角枫；适合作为中层树种的有山桃稠李、沈阳桧、梓树；适合作为下层树种的有金银忍冬、铺地柏、紫丁香、红王子锦带花、金钟连翘、榆叶梅。

3结语及展望

城市园林绿化种植并不只有观赏作用，还有实际的使用价值，为广大城市居民的各种户外活动提供场地和空间。除此之外，园林绿化种植对于生态环境也有重大作用，它不仅可以让广大城市居民有优美的生活环境，还可以使城市环境在整体上得到提高[10]。城市中的园林绿化种植具有固碳释氧的功能，这种功能可以改善城市空气质量，维持碳氧平衡，为城市居民提供较为新鲜的空气；滞尘功能可有效吸附、滞留空气中的粉尘，净化空气，提高空气质量。

笔者通过对沈阳市22种常用绿化树种固碳释氧及滞尘能力的综合比较分析，可大致得出表现较好的11种树种，其排列顺序为：新疆杨>西府海棠>金银忍冬>紫丁香>金钟连翘>红王子锦带花>梓树>榆叶梅>暴马丁香>山桃稠李>红瑞木，因研究尚未结束，在今后的工作中可就此方向做更为细致的讨论，以求为实际应用提供更为准确的参考依据。

参考文献

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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.

基金项目国家自然科学基金(31470031)。

作者简介孙振帮(1979-)，男，辽宁沈阳人，讲师，硕士，从事园林植物与观赏园艺研究。

收稿日期2016-01-29

中图分类号S 731.2

文献标识码A

文章编号0517-6611(2016)07-190-04