高速公路互通綠地生態(tài)效能研究與分析-以寧杭高速公路為例

1、高速公路互通綠地生態(tài)效能研究與分析以寧杭高速公路為例論文摘要：改善植物的空間分布狀況，增加綠量，是提高現(xiàn)代道路綠化水平的有效途徑和重要標(biāo)準(zhǔn)。本文以寧杭高速公路互通綠地及相關(guān)環(huán)境為研究區(qū)域，選取節(jié)點不同景觀樣地，以綠量作為研究生態(tài)效能的指標(biāo)，通過對不同類型植物綠量的科學(xué)測定及其單位面積植物綠量綜合比擬得出：以喬木為主體，喬灌草搭配復(fù)層式綠地其單位面積綠量通常大于單一結(jié)構(gòu)的綠地。由此借助綠量從光合、蒸騰和滯塵效應(yīng)方面，研究高速公路綠地植物群落在環(huán)境綠化中發(fā)揮的生態(tài)效能，為科學(xué)合理建設(shè)高速公路綠地提供理論依據(jù)。論文關(guān)鍵詞：高速公路,互通綠地,生態(tài)效能,分析森林群落是陸地所有植被類型中生物量最大、生態(tài)

2、綜合效益最高的類型，生態(tài)效能和植物葉面積指數(shù)密切相關(guān)。道路網(wǎng)絡(luò)是典型的廊道類型，具有明顯的人工特性，車流、人流集中，廢氣、噪聲集中，影響人們的身心健康，將植物群落景觀與道路廊道結(jié)合起來，形成生態(tài)綠廊，發(fā)揮森林群落的減噪、降塵、防災(zāi)及降低污染、調(diào)節(jié)小氣候等功能，將道路打造成綠化和生態(tài)有機(jī)結(jié)合的綠色廊道，是實現(xiàn)社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)開展的重要手段之一。本研究以寧杭高速公路互通綠地及相關(guān)環(huán)境為主體，通過對不同互通區(qū)植被綠量的測定,以綠地植被固碳釋氧、蒸騰效應(yīng)、滯塵效應(yīng)為研究方法，準(zhǔn)確測算高速公路綠地在城郊環(huán)境中的生態(tài)效能和生態(tài)經(jīng)濟(jì)價值，為科學(xué)建設(shè)高速公路綠地提供理論依據(jù)。1研究對象與方法1.1研究對象植物生

3、態(tài)效能的測定指標(biāo)多種多樣，其中一個極重要的指標(biāo)是看其植物所截獲太陽光能的數(shù)量，而光能數(shù)量的獲取是通過對植物葉片總面積測量經(jīng)轉(zhuǎn)換來完成的。綠量;這一概念克服了二維綠化指標(biāo)的缺乏，針對不同植物種類不同綠地結(jié)構(gòu)間存在的功能差異，提出了以植物所占據(jù)的綠色空間體積作為評價標(biāo)準(zhǔn)，將人們的綠化思維從二維面積引向三維空間，由綠化覆蓋面積引向綠色空間占有量，更確切反映綠地植物構(gòu)成的合理性及生態(tài)效益水平，使園林綠化定量研究發(fā)生了質(zhì)的飛躍。綠量指植物全部葉片的1/2總面積，即闊葉樹全部葉片的單面總面積，針葉樹全部葉子的斷面總面積。綠量在植物生長周期內(nèi)隨著年齡的增長而增長，并隨著季節(jié)的更替而變化，為便于在生態(tài)規(guī)劃中應(yīng)

4、用，本研究自2006年設(shè)立調(diào)查點以來，選取當(dāng)?shù)?.2研究區(qū)域選取寧杭高速公路四個不同類型互通(沿寧杭方向)各取面積相近的一塊節(jié)點綠地作為樣地，取各互通地名首字母為樣地代碼，分別是：Ljb-駱家邊互通二區(qū),Lyn-溧陽南互通一區(qū),Sx-上興互通一區(qū),Yx-宜興互通二區(qū),測定其總綠量及其各類植物類型的分綠量，比擬不同綠化類型單位面積的綠量水平與差異。1.3研究方法研究說明，綠地植物可以通過吸收CO、放出O，吸滯粉塵和有害氣體，以及減少空氣含菌量而起到凈化空氣的目的。高速公路綠化是城郊道路綠地系統(tǒng)的重要組成，各節(jié)點的綠化呈現(xiàn)出斑塊綠地的特征，物種豐富，數(shù)量較多，綠地面積較大，成片的植物群落對生態(tài)系統(tǒng)

5、有較大的承載力，研究其生態(tài)效能的發(fā)揮對周邊環(huán)境的改善有著重要意義。城市大氣環(huán)境的碳氧平衡，是在森林綠地與城市之間通過綠色植物的光合作用不斷調(diào)整制氧與耗氧關(guān)系的根底上實現(xiàn)的。唐述虞研究不同大氣環(huán)境條件下植物的光合作用強(qiáng)度，確定了維持城市碳氧平衡所必需的綠地定額。本研究根據(jù)陳自新等研究結(jié)果單株喬木、灌木和1草坪日吸收CO和釋放O量表推算得出了不同植物類型其單位綠量日平均吸收CO和釋放O量值，從樣地中選取植物綠量最高且植物群落結(jié)構(gòu)多樣的溧陽南互通一區(qū)(Lyn)綠地，結(jié)合綠量計算其綠地日平均吸收CO和釋放O量。樹木花草葉面的遮陽和蒸騰作用能降低氣溫、調(diào)節(jié)濕度、吸收太陽輻射，對改善城市小氣候、降低城市熱

6、島強(qiáng)度有積極作用。據(jù)測定，夏季喬灌草結(jié)構(gòu)的綠地氣溫比非綠地低4.8；植物的蒸騰作用釋放大量水分，綠地的降溫作用，也相應(yīng)提高了空氣相對濕度，喬灌草結(jié)構(gòu)的綠地空氣濕度可以增加10%-20%。筆者根據(jù)陳自新等研究結(jié)果單株喬木、灌木和1草坪日蒸騰吸熱和蒸騰水量表推算得出了不同植物類型其單位綠量日平均蒸騰吸熱和蒸騰水量，結(jié)合綠量參數(shù)，計算該綠地日平均蒸騰吸熱和蒸騰水量。高速公路車速快，車流量大，且全封閉的行車環(huán)境不利于環(huán)衛(wèi)工作的進(jìn)行，粉塵堆積較多，綠化植物的滯塵功能就為周圍環(huán)境的改善起到重要作用。根據(jù)GrimstoneAV.近年來從葉片解剖學(xué)特征對植物防止大氣污染進(jìn)入體內(nèi)的機(jī)制研究結(jié)果說明，樹木減塵是借

7、助3種方式同時進(jìn)行的：一是滯留或停著，降塵隨機(jī)落在葉外表；二是附著，因葉外表的構(gòu)造如溝狀結(jié)構(gòu)，能夠吸附一定量降塵，這種方式滯塵比擬穩(wěn)定，不易被風(fēng)刮起；三是黏附，靠植物葉外表特殊的分泌物黏附降塵，這種方式最穩(wěn)定。所有的滯塵都通過降水將塵埃顆粒洗出葉表完成滯塵過程。2研究結(jié)果與分析2.1互通綠地植物綠量通常覆蓋完全的一片草地與同面積的喬灌草復(fù)層結(jié)構(gòu)群落，其航測綠化覆蓋率相等，但二者的生態(tài)效能值卻相差很大，這主要是由于種植結(jié)構(gòu)的不同和植被綠量的差異所致。Table1Thecomparisionofgreenamountofdifferenttypicalplantsamonginterchanges

8、 地點 不同植物類型的綠量 落葉喬木 常綠喬木 灌木類 草坪地被 總計 Ljb 75985.919 2705.464 80322.536 356091.600 515105.519 Lyn 99082.487 315581.477 29125.445 210153.200 653942.609 Sx 97104.100 18126.400 16305.674 249011.150 380547.324 Yx 51297.097 54046.230 25254.198 98610.589 229208.114 將樣地植物簡單分為喬灌草三類統(tǒng)計，表1顯示，互通各區(qū)樣地總綠量排序為：LynLjbSx

9、Yx。由于Lyn(溧陽南互通一區(qū))的喬木類綠量明顯多于其它幾區(qū)，而使其總綠量位居第一，由此得出喬木是產(chǎn)生綠量的主體，從而也能發(fā)揮巨大的生態(tài)效能，是綠地組成的關(guān)鍵物種。該區(qū)植物總綠量653942.609，其中常綠喬木綠量所占比重最大，為46.22%；這與常綠喬木數(shù)量較多且大局部為中小型革質(zhì)葉物種，葉量較多那么相應(yīng)葉面積較大有關(guān)。通過各類型植物的冠幅正投影面積之和，計算出樣地各類型植物的單位面積綠量，說明影響綠地單位面積綠量的因素，與植物群落結(jié)構(gòu)組成密切相關(guān)。表2樣地不同類型植物的單位面積綠量比擬Table2Thecomparisionofgreenamountofdifferenttypical

10、plantsinaunitofareaamongeveryareas 地 點 不同類型植物的單位面積綠量 落葉喬木 常綠喬木 灌木類 草坪地被 總計 Ljb 84.897 7.640 10.954 9.109 112.601 Lyn 48.716 331.010 16.891 7.189 403.807 Sx 111.407 29.276 10.543 8.193 159.419 Yx 75.889 147.673 15.490 11.952 251.004 均值 80.227 128.900 13.470 9.111 231.708 表2顯示，通過計算單位綠量均值得出，不同類型植物的單位面積

11、綠量排序為：常綠喬木落葉喬木灌木類草坪地被類。不同類型的植物因其著生葉量不同，葉型和葉面積大小也有差異；單株植物的葉面積與其單葉面積大小和著生葉量成正比。樹體高大枝繁葉茂的喬木其單株綠量就比等量的其它植物綠量值高許多，常綠喬木四季有葉的特性也決定其綠量值相對較大。因此，以喬木為主體，喬灌草搭配復(fù)層式綠地其單位面積綠量明顯大于單一結(jié)構(gòu)的綠地。2.2互通綠地生態(tài)效能評價筆者根據(jù)陳自新等研究結(jié)果，從樣地中選取單位面積植物綠量最高且喬木綠量占主體、植物群落結(jié)構(gòu)多樣的Lyn(溧陽南互通一區(qū))綠地，分喬灌花草四種植物類型，研究其生態(tài)效能。表3顯示，該區(qū)不同植物類型吸收CO釋放O量的排序為：常綠喬木草坪地被

12、類落葉喬木花竹類灌木類。與其綠量排序 單位綠量 吸收CO 單位綠量 釋放O (kg/-d ) 總綠量 吸收CO 總綠量 釋放O 落葉喬木 99082.487 0.0176 0.012 1743.852 1188.99 常綠喬木 315581.477 0.0163 0.0119 5143.978 3755.42 灌木類 29125.445 0.0136 0.0099 396.106 288.342 草坪地被 210153.2 0.0153 0.0111 3215.344 2332.701 花竹類 28865.168 0.0143 0.0103 412.772 297.311 總 計 682807

13、.777 0.0771 0.0552 10912.052 7862.763 由表4可得，從單位綠量蒸騰吸熱能力和蒸騰水量分析，不同植物類型，其蒸騰吸熱和蒸騰水量都各有差異。該樣地的單位綠量日平均蒸騰吸熱與蒸騰水量數(shù)值均顯示：常綠喬木落葉喬木花竹類灌木類草坪地被類，可見喬木類蒸騰效應(yīng)最強(qiáng)，而草坪地被類最弱。但是，當(dāng)組成綠量的喬、灌木及草本等的日平均蒸騰吸熱和蒸騰水量數(shù)值相差不大時，那么綠量差異就成為影響其蒸騰效應(yīng)發(fā)揮的主導(dǎo)因素，因此該樣地整體蒸騰效應(yīng)仍與其綠量成正相關(guān)。由此可得，在有限空間內(nèi)合理提高綠地總綠量水平，是提高綠地蒸騰吸熱和蒸騰水量的關(guān)鍵。表4Lyn綠地日平均蒸騰吸熱和蒸騰水量Tabl

14、e4AmountofwatertranspirationandheatabsorptionduringtranspirationforgardeningplantsinLynperday 植物類型 綠量 單位綠量 蒸騰水量(kg/-d ) 單位綠量 蒸騰吸熱 (Mj/-d ) 總綠量 蒸騰水量 總綠量 蒸騰吸熱 落葉喬木 99082.487 1.738 4.265 172205.362 422547.174 常綠喬木 315581.477 2.125 5.211 670642.197 1644621.309 灌木類 29125.445 1.479 3.631 43096.921 105745.

15、754 草坪地被類 210153.2 1.276 3.132 268176.499 658094.746 花竹類 28865.168 1.691 4.147 48822.545 119692.306 總計 682807.777 8.311 20.385 1202943.5 2950701.29 根據(jù)王月菡測得南京春夏秋冬四季的常見綠化樹種一周單位葉面積最大滯塵量，推算得出不同植物類型的平均單位綠量滯塵量(見表5)。結(jié)合樣地綠量，估算其喬灌木類植物的總綠量滯塵量。據(jù)研究，不同種類的植物滯塵量之間有較大的差異，其中，灌木的單位綠量滯塵量和單葉滯塵量最大，常綠喬木次之，落葉喬木最小。而表5顯示，該區(qū)

16、是常綠喬木的總滯塵量最大，結(jié)合其喬灌木類的綠量組成分析，原因是常綠喬木的綠量明顯大于其它植物所致。表5Lyn綠地喬灌木類一周最大滯塵量Table5ThemaximumvegetationquantityandabsorptionquantityofarborandshrubinLyninaweek 植物類型 綠量 單位綠量滯塵量 總綠量滯塵量(kg/w) 落葉喬木 99082.487 1.891 187364.9829 常綠喬木 315581.477 68.4295 21595082.68 灌木類 29125.445 491.953 14328350.2 總計 443789.409 562.2

17、735 36110797.86 植物的滯塵作用主要與其形態(tài)結(jié)構(gòu)有關(guān)，由于樹種的差異使其形態(tài)結(jié)構(gòu)和生物學(xué)特性諸如葉面粗糙程度、葉片著生角度，以及樹冠結(jié)構(gòu)、枝葉密度等不同，對灰塵的阻滯能力也有差異。由此得出，綠地植物組成中，葉片是其發(fā)揮生態(tài)效能的重要部位，無論何種類型的植物，都要根據(jù)需要科學(xué)選擇并進(jìn)行合理搭配，功能與景觀并重，才能最大限度的發(fā)揮其生態(tài)效能。3研究結(jié)論3.1合理計算植物綠量是準(zhǔn)確評價綠地生態(tài)效能的重要指標(biāo)綜合各樣地綠量表現(xiàn)，均反映出植物類型、規(guī)格數(shù)量和葉型葉量等均不同程度的影響其綠量值大小。以葉面積為主要標(biāo)志的綠量，是決定綠地生態(tài)效能大小的最具實質(zhì)性的因素，綠地中的物流和能流數(shù)量的大

18、小，決定于植物葉片面積總量的大小。改善植物的空間分布狀況，增加綠量，是提高現(xiàn)代綠化水平的有效途徑和重要標(biāo)準(zhǔn)。3.2科學(xué)構(gòu)建復(fù)層植物群落是充分發(fā)揮綠地生態(tài)效能的重要手段眾所周知，植物的生態(tài)效能，如固碳釋氧、蒸騰降溫、吸收毒氣、降噪滯塵等功能，主要靠植物葉片來完成，生態(tài)效能與單位綠地的葉面積成正比關(guān)系。由此，增加生態(tài)效能就要增加葉面積。不同類型植物的葉面積相差較大，正常情況下喬木的葉面積，為其樹冠正投影面積的20倍左右，灌木為510倍，草坪更小。前人研究結(jié)果和筆者對樣地的測算均說明，高大喬木的生態(tài)效能高于灌木更高于草坪；由喬灌草結(jié)合建造的復(fù)層結(jié)構(gòu)綠地其生態(tài)效能明顯大于雙層或單層結(jié)構(gòu)綠地，同樣面積的綠地，其結(jié)構(gòu)不同，由喬灌草結(jié)合產(chǎn)生的生態(tài)效能為單層草坪的幾倍、十幾倍甚至幾十倍。因此，綠化的生態(tài)環(huán)境效能不僅取決于綠化的覆蓋面積，而且取決于綠化的空間結(jié)構(gòu)。就固碳釋氧的功能而言，成齡喬木林的日固碳釋氧量約相當(dāng)于同面積草坪的3-5倍。就降低噪音而言，