绿地系统对城市生态环境影响浅析

雷锦涛

（林同棪国际工程咨询（中国）有限公司，重庆市 401121）

绿地系统对城市生态环境影响浅析

雷锦涛

（林同棪国际工程咨询（中国）有限公司，重庆市 401121）

工业化的快速发展和城市化进程的加剧，使得城市生态环境的破坏和污染愈来愈严重，加速了“城市生态环境危机”。城市绿地系统能够通过植被的光合作用、吸收作用、隔离阻挡作用、蒸腾以及蒸散作用改善与保护城市的生态环境。将通过城市绿地系统的降温、固碳释氧、降噪等功能阐述其对城市生态环境的影响，并以实例进行论证分析。

城市绿地系统；城市生态环境；功能；影响

0 引言

城市是人口、政治、经济、文化、宗教等高度密集的载体，是人类活动与自然环境高度复合的独特生态系统。城市生态系统具有开放性、依赖性、脆弱性等特点，极易受到人类活动的干扰和破坏，引起城市生态系统的失衡，导致城市“生态环境危机”的出现[1]。近年来，快速的城市化进程使得大量的人造建筑取代自然地表，极大地改变城市的生态环境，影响人类的身体健康和生活环境[2-5]。绿地是植被生长、占据、覆盖的地表和空间[6]。城市绿地可以通过植物的蒸腾、蒸散、吸收、吸附、反射等作用，达到降低温度、增加湿度、固碳释氧、抗污染（吸收粉尘、Cl2、SO2、CO等）、降低噪声等作用。随着生态城市概念的提出、建设和发展，人们日益关注到城市绿地的生态意义和环境价值。

1 降温效应

20世纪50年代以来，全球气候逐渐变暖，城市温度持续增长，较半个世纪前增长0.5～5.5℃[7-9]。国外关于城市绿地降温的研究较早，早在1971年Federer[10]发现，城市植被可以通过光合作用、蒸腾作用以及蒸散作用降低温度、增加湿度，能有效缓解城市“热岛效应”。Bernatzky[11]研究表明一块山毛榉木林能够蒸发掉其受辐射能量的83.8%，一小块城市绿地的降温效果可以达到3～3.5℃，可见蒸发是绿地系统降温的主要原因之一。Jauregui[12]分别在干燥季节（4月份）和潮湿季节（7月份）对墨西哥的公园进行研究，发现城市绿地的降温温差在干燥季节达到4℃，而在潮湿季节只有1℃，2个月份比周边环境温度平均降低2～3℃，可见空气湿度也是影响绿地降温程度的因素之一。Taha[13]等考虑到白天和黑夜对城市绿地降温效应的影响，以及绿地内部和外部城市绿地降温效果的不同，对美国加利福尼亚州的城市绿地进行研究，发现在绿地边缘内5m范围内，白天温度比周边环境低4.5℃左右，而夜间比周边环境仅低1℃；在绿地内部深处，白天温度比周边温度低6℃左右，夜间低约3℃。国内学者陈康林[14]、崔丽娟[15]、冯义龙[16]等分别对广州市、北京市、重庆市等绿地降温效应进行类似的研究，在降温温差方面得到相似的结果。基于以上研究发现，城市绿地的降温效应不仅在城区与市郊的大尺度空间上存在差异，而且在小尺度空间上（不同下垫面）也存在显著差异；不仅在大尺度时间（季节、月份）上存在差异，而且在小尺度时间（日、时、刻）上也存在较大差异。

以重庆市主城区为例来说明绿地系统对城市降温效应的影响。城市绿地斑块特征与其内部降温程度的相关关系如图1所示。

由图1可知，公园绿地的平均降温程度最高，其次是附属绿地和道路绿地（街旁及道路绿地），降温程度最低的是立交桥绿地。这4种绿地（公园、附属、立交桥和道路绿地）的降温幅度分别在2.38～5.64℃、1.72～4.36℃、1.08～2.35℃、0.79～3.31℃，降温效果均较显著。附属绿地内，人为活动频繁，建筑空间结构复杂，维持居民正常生产和生活需要的能量较多，从而导致附属绿地热岛效应产生具有多因素性。加之附属绿地斑块的破碎度较大，斑块面积较小，所以占地面积相同的附属绿地降温效果不及公园绿地。立交桥绿地和道路绿地的面积是影响其降温效果最为主要的因素。相对来说，立交桥、道路绿地面积较小，其降温程度也明显低于公园和附属绿地。而立交桥绿地周围环境较道路绿地复杂，受立交桥构筑物的影响大，因此立交桥绿地对温度的影响较小。

图1 4种类型绿地的平均降温程度比较

2 固碳释氧效应

研究表明，城市绿地可以通过3种方式进行固碳释氧。第一种方式是通过植物的光合作用和生长机能来吸收和固定CO2。Zhao等[17]选择中国杭州市区绿地作为研究对象，结果显示绿地年平均吸收CO2为1.66t/（hm2·a）。城市绿地第二种固碳释氧方式是可以通过树荫和蒸发作用，减少化石燃料的CO2排放。第三种方式就是植被和土壤对CO2的直接吸收作用。城市绿地可以通过增加绿荫改变温度和热量，进而促进土壤吸收CO2。

绿地系统的固碳释氧效应受诸多因素的影响，研究发现城市绿地类型是影响其固碳释氧效果的重要因素。黄麟等[18]分别对森林、草地、湿地3种不同绿地类型的固碳能力进行定量研究和统计对比分析，结果显示，约有73.26%的陆地碳汇储存在森林生态系统中，草地碳储量约占21.55%，湿地仅占5.18%。植被的不同也是影响绿地系统固碳释氧的关键因素。饶显龙[19]选取测定杭州西湖公园绿地中最常见的6种木兰科植物的固碳释氧能力，结果表明：6种木兰科植物，7月的净光合速率均大于9月；7月的固碳释氧能力由大到小依次为广玉兰＞二乔玉兰＞白玉兰＞乐昌含笑＞马褂木＞含笑；9月的固碳释氧能力由大到小依次为广玉兰＞乐昌含笑＞马褂木＞含笑＞二乔玉兰＞白玉兰；常绿植物的叶面积指数、单位面积固碳释氧能力、单株固碳释氧量均大于落叶植物。

以哈尔滨市常见的8种树种糖槭、榆树、白桦、山桃稠李、金银忍冬、连翘、紫丁香、榆叶梅为研究材料，利用LCA-4型红外气体分析系统进行一个生长季的观测；以观测数据为基础，对8种树种的固碳释氧量进行比较。进而探究树种和季节的不同对绿地固碳释氧效应的影响。

由图2和图3可以看出，在不同月份8种不同树木的固碳量和不同树种各月份的固碳量具有较大的差异，但总的来看，榆树、紫丁香、糖槭、白桦等树种的固碳量是十分可观的，是进行固碳的优势树种。各个树种固碳量出现的峰值均不相同，这与各树种的生长规律有关，不同月份不同树种植物生成作用旺盛程度不同，其光合作用也随之不同，则固碳量的峰值也就不同。

图2 不同月份8种树木的固碳量对比

图3 8种树木在各月份的固碳量对比

现观察各树种不同月份及相同月份各树种的释氧量图，对比图4和图5中的释氧量，发现两者具有一定的相关性。

图4 不同月份8种树木的释氧量对比

图5 8种树木在各月份的释氧量对比

在整个生长季中，8个树种的固碳释氧量由高到低排列为榆树、糖槭、紫丁香、白桦、榆叶梅、连翘、金银忍冬、山桃稠李。各树种固碳释氧量受环境因素影响,出现了夏季偏低、秋季较高的趋势。金银忍冬、山桃稠李在整个生长季中，个人认为还与其较强的滞尘能力有关，叶片上的悬浮颗粒堵塞了气孔，影响了光合作用的正常进行。树种的固碳释氧量在不同的月份有不同的趋势，也可以为树种的配置提供依据。我国地域广阔，气候各异，适宜的树种也不尽相同，因此对各城市适宜树种进行调查、筛选是很有必要的，有利于树种生态效益的提高，更有助于城市生态环境的建设。

3 降噪

现代城市中，厂房、工地比比皆是，在生产过程中，由于震动、摩擦和撞击等不断产生噪声，同时汽车、火车、飞机、轮船等也轰鸣尖叫。这些噪声不仅影响人们的正常工作和学习，严重的还能危害人们的健康。植物，特别是林带对防治噪声有一定的作用。据测定，40m宽的林带可减低噪声10～15dB，30m宽的林带可减低噪声6～8dB，44m宽的绿篱可减低噪声6dB。树木能减低噪声，是因为声能投射到枝叶上被反射向各个方向，造成树叶微振而使声能消耗而减弱。因此，噪声的减弱是与树冠、树叶的形状、大小、厚薄及林带的宽度、高度、位置、配置方式等因素有密切关系，一般来说，分枝低的乔木减弱噪声效果好，叶茂疏松的树群能产生复杂的声散射，其减噪作用亦显著。

国内外许多学者对城市绿地系统的降噪效应进行了研究。Bernatzky[11]1982年研究发现针叶林和具有较大叶片的阔叶林，最大可降低12dB的噪声。Broban研究结果显示，为了达到10dB的降噪效果，绿地结构必须十分浓密，而且宽度至少要达到100m。赵明[21]、黄慧[22]、常鑫[23]和陆春芳[24]等对比分析不同绿地组合类型降噪效果的差异，发现乔木+灌木+草坪等绿地生物多样性丰富、林下层次多的紧密型结构型城市绿地，其降噪效果要优于林下植被稀疏的绿地结构。袁玲[25]等分析夏、冬季植物体内部构造及外部形态特征的不同对交通噪声衰减的影响。结果表明，季节的变化主要影响大于500Hz频段噪声衰减量，这一频段噪声衰减量变化与叶片数量有关；低于500Hz频段林带噪声衰减量主要与植物茎的胸径及数量有关，季节变化对此频率段噪声衰减量影响不显著。

另外通过研究与调查报告可知绿地结构（浓密程度）和高度是绿地降噪的重要影响因素：当绿地面密度达到20kg/m2时，可降低噪声5dB左右。在此基础上绿地高度每增加1m，将增加1.5dB的降噪效果；一般情况下，自然界中的单通道绿地降噪廊道降噪上限为20dB左右，双通道绿地降噪廊道降噪上限可达到25dB左右；降噪绿地廊道的长度一般要大于或等于其远离噪声源距离的8倍左右。巴成宝[26]对北京4种常见阔叶绿篱球的减噪功能进行了测定，并对其结构特征进行了定量化统计，以探寻与植物减噪密切相关的影响因子。结果表明，影响单株植物减噪排名前五的相关结构因子分别是树冠体积（0.804）、冠高（0.781）、绿篱高度（0.733）、叶质地（0.690）、平均冠宽（0.679）；叶大小、冠层、叶质地和倾斜状态、叶密度、枝密度5个主因子的累积方差贡献率已达85.233%，在绿化减噪应用中要重点考虑这5个因子。孙伟等[27]研究结果显示，不同林带的降噪效果有明显的差异；且针叶混交林或分枝高度较低、分枝多、叶片小而密集的树种降噪效果较好。

可见，城市绿地的降噪效果一般在5～15dB，绿地植被组合类型、结构因子、高度、紧密度、宽度、噪声频率等是决定城市绿地降噪程度的主要影响因子。

4 结 语

城市绿地系统除前文所述的降温、固碳释氧、降噪等功能外，还起着增湿、抗污染和保护生物多样性等功能。这些功能对生态环境的建设与改善起着重要的推动作用。此外城市绿地系统除了具有可观的生态价值外，还具有经济与社会等价值。例如城市绿地在改善城市环境质量的同时，创造了环境优势，从而促进城市地价及布局其间的各种经济成分增值。此外城市绿地系统还可提高城市知名度，促进城市旅游业发展，集聚高素质人才，促进城市经济发展等。所以合理地规划城市绿地系统将有助于推动城市的全面发展。而这也是今后城市发展的一个主题方向，值得我们深入进行研究讨论。

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：1009-7716（2017）02-0175-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.02.054

2016-12-06

雷锦涛（1987-），男，重庆人，中级工程师，从事海绵城市、城市水系统的优化与管理、河湖生态景观以及市政管网设计工作。