城市绿地生态效应研究

1 城市绿地生态效应研究的主要背景

　　城市绿地作为“城市的肺”，一直受到城市规划和建设者的关注。早在20世纪初，城市绿地的研究就受到了有关学者和城市决策者的重视，但多局限于对绿地美学效应的研究，而绿地结构和大气生态的相关性研究却比较晚。近年来，有关这方面的研究受到了挑战。一方面通过园林绿化来缓解城市气候效应、改善城市环境质量，已为园林科技工作者和城市决策者所推崇；另一方面，城市规模的日益扩大，使城市土地寸土寸金，可用于绿化的土地愈来愈少，成本也愈来愈高，尤其是老城改造中的绿地规划难度更大。人们逐渐认识到，提高城市园林绿化的生态效益，仅把眼光盯在扩大绿地面积上还远远不够，必须依靠科技，对有限的绿地在生态类型、斑块群落结构、空间格局等方面，进行科学合理的规划和设计，提高单位绿地面积和城市绿地景观整体的生态效应，共同解决城市环境保护与改善这一重大问题。应该说，这一意识的确立，极大地推动了城市园林生态效应的研究进程，使之成为园林科学领域的热门话题。也吸引了众多园林、生态、城市规划等领域的专家的视线。自20世纪90年代以来，随着我国经济的持续稳定发展，生态环境建设问题已摆在面前，尤其是生态园林城市建设的呼声此起彼伏。许多科学家配合我国的城市生态建设，开展了富有成效的研究，并获得大量的研究成果，从而使这一学科进入从未有过的发展时期。

2 国内外研究成果综述

2 1 相关学科研究动态

　　城市园林绿地生态问题，属于新生的园林生态学研究范畴。但由于园林生态学尚处于草创阶段，很难进行上述问题的分析。过去城市园林绿地生态效应、研究最为密切的学科之一是景观生态学。通过对近几年来有关学术会议和文献资料的分析研究可以看到，目前国际上，景观生态学研究的热点大致可概括为5个方面，即景观单元的类型组成、空间配置及生态过程；干扰对景观格局和过程的影响；景观的多重评价；景观规划和设计与景观社会经济研究(社会经济发展规划与决策基础)等。其中，不同尺度的景观空间格局与生态过程，是当今景观生态学研究的核心，也是景观生态学理论研究与应用逐步走向整合的基础。


　　国际景观生态学研究的热点区域或热点对象，主要集中在4个方面：首先是重点自然景观，如热带或亚热带森林景观，独特生境或特殊物种栖息地等；其次为流域系统。如上游和下游的生态关系，高地景观与河岸带景现设计，高地景观与河岸植物对流域水文过程的影响，河谷湿地结构与功能等；再次是文化景观，包括文化景观安全保障，土地利用的社会基础和土地多项利用等；最后是城市景观，包括城市景观安全格局、城布绿地的有效配置，城乡过渡带的绿地系统规划以及污染城市、超大城市生态规划与设计等：其中，对城市生态规划设计理论及方法的研究，受到了有关学者和城市管理者的极大关注，其原因主要是随着全球城巾化过程的加快，城市环境的恶化加剧，引起人们对城市生存环境质量的高度关注，而在以往城市生态学原理指导下对城市生态问题的研究，主要侧重于对城市环境污染的防治，对满足城市规划、经济发展、土地资源开发利用以及水利、园林、环境保护等城市决策管理的实际需要尚有一定的距离。


2 2 国外城市绿地生态效应研究状况

2 2 1 绿化植物的生态机理研究

　　1913年康亨和拉斯顿在英国利兹用装有相同土壤的容器在不同的地方栽培植物，发现空气中的硫酸盐浓度和植物体内的硫酸盐浓度密切相关。自此以来，绿化植物的生态机理，一直受到有关专业人员的重视，到20世纪末，已在植物的降温、增湿、吸收CO2及有毒气体、释放O2、抗污滞尘、杀菌和减低环境噪音等方面取得了—批令人注目的研究成果。近几年里，相关研究又有了新的发展，从植物个体和群体的生态功能、植物生态效应的生理机制等发展到定量研究这种作用和绿地定额的关系，尤其在研究植物对城市污染的净化能力方面，基本弄清了植物叶片污染物含量的积累途径，以及部分有毒物质降解或转移的生化机制。


2 2 2 城市廊道效应

　　城市廊道(urban
corridor)作为沟通城市内部以及城市与郊区不同景观单元之间的物质流、能量流、信息流的主要途径，愈来愈受到重视。杜奈(1995)根据廊道在城市生态系统中所起的作用，以巴黎和伦敦为例，对城市廊道进行分类，并论述了不同廊道的生态功能和格局。在对城市廊道的评价上，尤其是以植物为材料的绿色廊道(Green
way)效应方面，取得了喜人的成果。许多学者针对大城市的发展特点，提出城市交错带概念、扩散与反波效应以及廊道效应。杰夫(1995)等人以美国俄亥俄州为例，研究城市不同类型廊道的效应，证明自然廊道决定着城市景观结构和人口的空间分布模式。尤为可喜的是，自然廊道在城市生物多样性保护方面的作用也得到了肯定，并就城市廊道的生态评价方法做了积极的探索。与此同时，许多景观生态规划师开始探索城市自然廊道的结构设计原理与方法，并在理论和方法上多有建树。


2 2 3 园林绿地结构与格局对城市气候的影响

　　从园林绿地格局入手，研究城市绿地对周围气候的生态响应，是景观生态学加盟城市绿地生态效应研究的重要内容。近年来，一些学者利用景观生态学格局、过程和尺度相结合的原理与方法，分析城市绿地景观的时空格局，把城市绿生态学研究由定性化向定量化大大推进了一步。如绿地景观的时空格局对物种、种群分布以及物质和营养的水平流动过程的影响，都有一些定量化的研究成果问世。同时，这些方法也部分应用于城市园林景观格局生态效应的分析上。如城市绿地广场和天空可视因子(Skv
View—Factor}，对城市温度格局(如热岛效应)的影响，都不断有成果报道。值得称赞的是戈登(2000)所做的极富意义的工作，该研究通过对美国哥伦里郊区10个居民院落(其中5个位于绿化密集区，其余5个位于住宅密集区)温度等气候因子，进行的为期一周的定点观测，证明了城市绿地斑块对城市气候的改善确有明显的作用。


2 3 我国城市绿地生态效应研究动态

　　园林学是我国的一个传统优势学科，但长期以来，我国园林学界多倾向于对园林美学的研究和实践，而很少把精力放在园林的生态效应等理论问题上。尤其在自觉运用景观生态学原理和方法，研究城市绿地的结构、格局和生态功能等方面，更显得薄弱。改革开放以来，一批学者纷纷投入到这项工作中来。首先在城市不同类型绿化植物和绿地的生态效应上，做了大量的试验，印证了城市绿地对城市的温度、湿度具有明显的调节作用。比较有代表性的是陈自新等人，对北京市城市园林绿化生态效益的研究。面对我国城市空气污染的严峻现实，许多学者着重在绿化植物和不同类型绿地的杀菌效应上开展了卓有成效的研究，并筛选出了一批抗污染乡土绿化植物。


　　针对我国城市潜在绿地面积普遍不足的现状，许多学者就发展城郊环城绿地，以及将城郊绿地效应通过一定的途径引入市中心等有关方面的问题进行了研究。与此同时，配合国家城市建设标准的实施，不少学者开展了城市绿地评价体系的研究。其中绿化三维量和以此为基础的城市生存环境绿色量值群概念的提出，引起了不少学者和城市决策者的关注。生长绿当量(Green
Equivalent)概念的提出为确定不同城市的绿地定额提供了新的理论依据与方法：城市绿地景观的水平格局与生物多样性的相关性研究亦有报道。


　　我国科学家对城市绿地生态效应的研究可以概括为如下几点：

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旨定了绿色植物对城市的温度、湿度具有明显的调节作用。其调节能力的大小与绿地的立体结构和平面布局有关。一般认为乔、灌、草相结合的三元复合结构绿地，其生态效应明显优于单一结构的绿地。


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大多数绿化植物对空气的净化具有一定的作用，不同的树种其净化空气的能力不同，并在此基础上，筛选出适合我国不同地区栽植的抗污染绿化植物。