北京城市园林绿化生态效益的研究(3)

    提要　以北京城近郊建成区园林绿化生态效益为例，将城市绿地视为一个整体，全面系统地进行大范围区域性的城市绿化生态效益的研究，并对各类不同结构的绿地在生态效益上的差异进行定量比较。

    关键词　区域性　生态效益　定量评价

    中图分类号　TU985.1

    第三部分　区域性园林绿化生态效益的定量化研究——北京城近郊建成区园林绿化生态效益的定量评价

    城市园林绿化生态效益的定量评价，既是客观阐明绿化在改善城市生态环境中作用的具体指标，又是用以检验城市绿地质量进而改进城市绿化的有效手段。迄今为止，国内外有关园林绿化生态效益的研究报道，大量均为对个体绿地(如几公顷林地或一片草地)的小气候效益的零散的研究。将城市绿地视为一个整体，全面系统地进行大范围区域性的城市绿化生态效益的研究，并对各类不同结构的绿地在生态效益上的差异进行定量比较，尚未见诸文献。

    以北京园林植物计算绿量的回归模型为基础，以北京不同种类园林植物各项生态功能差异性的量化研究为根据，结合北京绿化普查对北京城市现有园林植物的种类、数量及分布的实际情况进行科学计算和评价，是本项目对北京城近郊八个区的建成区(493.9km2)范围内进行区域性园林绿化生态效益定量研究的主要技术框架。

    在对北京城近郊建成区绿化生态效益的量化评价中，既显示建成区有关绿量及各项生态效益的总和，又分别对城近郊八个区之间、城市五种主要绿地类型:公用绿地、道路绿地、居住区绿地、专用绿地及隔离片林(以下均简称五种类型绿地)之间进行比较，目的是通过这些比较分析，展示北京城市绿化的质量结构现状及问题，为市、区各级领导绿化决策及园林绿化部门的工作提供依据。

    一　北京城近郊建成区园林植被绿量的计算

    北京城市园林植物的绿量，既与不同树种的特性有关，又受北京城市植物生存条件对其生长量影响的制约。目前在农业和林业领域对植物的叶面积研究方面已做了不少工作，但由于植物种类的不同，产生绿量(同植物生长状况相关)的立地条件不同，同时也因不适合于园林绿化植物配植的特点而在城市绿化中缺乏应用价值。

    在北京绿化普查已提供植物组成与结构具体数据的基础上，我们进一步对五种主要类型绿地的植物组成与植株大小进行了调查，共计普查树木87万株，其中实测2万8千株，依据调查得出的树种组成比例和植株大小，结合北京市1995年树种普查资料和绿量回归模型计算建成区的总绿量。

    (一)城近郊八个区总和

    研究结果显示建成区总绿量为1，956km2，平均每公顷绿地的绿量为0.10688km2(表3.1)，虽然乔木株数在数量上不占优势，但其绿量最高，占总绿量的84%。

    (二)城近郊八个区间及五种类型绿地绿量的差异比较

    研究表明城近郊八个区之间绿地面积与绿量的相关性及其绿量差异均十分显著。四个老城区(东城、西城、崇文和宣武)低于近郊四区(朝阳、海淀、丰台和石景山)，其中朝阳区最高；而宣武区最低。

    五种绿地中，由于绿地面积的差异，以专用绿地绿量最高，居住区绿地的绿量较小。由于植物配植结构的不同，尽管公共绿地和道路绿地面积相差无几，但公共绿地的绿量值却高出道路绿地38%之多；虽然居住区绿地面积小于隔离片林，但其绿量是隔离片林的2.8倍。公共绿地、专用绿地和居住区绿地复层结构的比例较大，复层结构能有效地增加单位绿地面积上的绿量。所以用绿量作为评价一个地区的绿化状况的指标，显然具有合理性和科学性。

　  　　

    图3.1　五种类型绿地绿量的差异比较

    二　北京城近郊建成区园林绿地的吸收二氧化碳、释放氧气量

    以北京市主要园林植物的生态效益指标(参见表2.2)为基础，根据建成区绿量值评价绿地吸收二氧化碳量及释放氧气量。

    (一)城近郊八个区总和

    北京城近郊建成区绿地日平均吸收二氧化碳3.3万t。释放氧气2.3万t(详见表3.2。)

    雨天中，由于环境中的水分达到饱和状态，植物叶片细胞吸水膨胀，导致叶片上的气孔关闭，因而光合作用被迫停止或极其微弱(王沙生 1994)，因此计算光合作用的年总量时需要扣除植物生长季的雨天日数。通过对北京市1951年至1980年的30年的气象资料的分析(北京市气象局1982年)，植物生长季中，日降雨量超过5mm的雨天平均日数为22.3天，所以植物进行光合作用的有效日数为127.7天。建成区绿地全年吸收二氧化碳为424万t，释放氧气为295万t。

    平均每公顷绿地日平均吸收二氧化碳1.767t，释放氧气1.23t。其中乔木树种占总量的比例最大。

    (二)城近郊八个区间及五种类型绿地释氧固碳效益的差异比较

    由于城近郊八个区的绿化状况不同，区之间差异很大，近郊四个区(朝阳、海淀、丰台和石景山)值较高，其中朝阳区最高，其值分别为吸收二氧化碳6654t/d，释放氧气4618t/d；老城区(东城、西城、崇文和宣武)值较低，其中崇文区最低，其值仅为吸收二氧化碳348t/d，释放氧气246t/d。

    表3.5中显示，五种类型绿地中，专用绿地的效益值最高，主要原因是其绿地面积最大；依次为公共绿地、居住区，片林的值最低，其间差异的主要原因在于绿地类型间的绿化状况不同。

    按平均每公顷绿地的日平均效益值计算，以公共绿地最高，其次为专用绿地和居住区，片林最低，这主要是单位绿地面积上的绿量不同引起的差异，1公顷绿地的绿量最高的是公共绿地，为1.21万m2，而最低的是片林，仅为2.4万m2(详见表3.6)。

　  

    图3.2　蒸腾水量增加幅度

　  

    图3.3　蒸腾吸热增加幅度

　  

　  

　  

　  

　  

　  

　  　　

    三　北京城近郊建成区园林绿地的蒸腾吸热、蒸腾水量

    北京市城市热岛现象明显，强度大，热岛形状有以旧城区为中心的圆形、有以长安街为轴的纺锤型等。绿地和水体的蒸散降温作用，对降低北京市热岛强度起着重要作用。一方面树木的遮荫有降温效能，当阳光辐射到树冠时，有20%～50%的热量反射到天空，还有35%被树冠吸收。另一方面绿地的蒸散作用，水分汽化，又要消耗大量热量。据测定，夏季乔灌草结构的绿地气温比非绿地低4.8℃。另外，空气湿度低也是城市气候的基本特征，绿化可以增加空气湿度。植物的蒸腾作用释放大量的水分，绿地的降温作用，也相应地提高了空气相对湿度，乔灌草结构的绿地空气湿度可以增加10%～20%。特别是炎热的夏季，上述绿地的降温增湿作用有利于改善城市小气候，提高城市居民生活环境的舒适度。

    以北京市主要园林植物的生态效益指标(参见表2.2)为基础，根据建成区绿量值评价绿地蒸腾水量及蒸腾吸热量。

    (一)城近郊八个区总和

    北京市建成区绿地日平均蒸腾水量342万t，蒸腾吸热841万kkj(见表3.7)。建成区绿地全年蒸腾水量4.39亿t，蒸腾吸热107396亿千焦耳。

    平均每ha绿地日平均蒸腾水量182t，蒸腾吸热4.48亿焦耳。其中乔木树种占总量的比例最大。

    (二)城近郊八个区间及五种类型绿地蒸腾吸热、蒸腾水量的差异比较

    城近郊八个区由于其绿化状况不同，区之间差异很大(见表3.9)。

    表3.10中显示，五类型绿地中，专用绿地的总效益值最高，其日均蒸腾水量、蒸腾吸热分别为1.03百万t、2526亿焦耳，依次为公共绿地、居住区，片林的值最低，仅为9.6万t、235亿焦耳。

    按平均每ha绿地的日平均蒸腾吸热、蒸腾水量计算，公共绿地最高，为2l4.42t、5.26亿焦耳，其次为专用绿地和居住区，片林最低，仅为43.91t、1.08亿焦耳。这也是单位绿地面积上的绿量不同引起的差异(详见表3.11)。

    由以上分析可知，通过改善种植结构，提高现有绿地生态效益的潜力很大，图3.2、图3.3显示居住区、道路、专用绿地和片林的单位绿地绿量如增加至公共绿地绿量(12.1万m2/ha)时，其蒸腾吸热、蒸腾水量增加的幅度。

    如果现有绿地的绿化结构和植被状况保持不变，即各类型的绿地上的绿量不变，那么效益值增加到上述幅度时，城近郊八个区现有绿地需要扩大62.6%，即达到25，465.84ha的绿化面积。这显然是难度极大而欠现实的，因而必须从提高绿化质量入手，增加单位绿地面积上的绿量，最大程度地发挥现有绿地的环境生态效益。

    四　城近郊建成区园林绿地年滞尘量

    北京粉尘污染较严重，原因是北京冬春季节风多雨少、空气湿度小，地面干旱，另外北京是一个以煤为主要能源的城市，年耗煤量在2000～2500万t，大气中煤尘的污染占很大的比例(北京环境保护年鉴1993)。根据《1994年北京市环境质量报告书》，北京市年降尘量为262.8t，/km2。因此，对北京城近郊建成区园林植物的滞尘量作出的定量研究，具有重要的现实意义。

    研究结果表明，1995年城近郊八个区建成区绿地总滞留粉尘量为30，516.56t，平均每ha绿地滞尘量为1.518t。

　  

　  

　  

　  

　  

　  

　  

    由于城近郊八个区绿地面积以及绿化状况不同，决定它们年总滞尘量的差异和每ha绿地滞尘量的不同。如朝阳区年总滞尘为8，258t，而崇文区仅为457t，平均每ha滞尘量以东城区最低，为786.9kg/yr，朝阳区最高，其值为1685.2kg/yr(详见表3.12、3.13)。

  　　

    图3.4　城近郊八个区每公顷绿地绿量、乔木株数、年滞尘量的关系

    每公顷绿地滞尘量的差异主要是由于单位绿地面积上的树木绿量不同引起的，绿地的减尘效益决定于单位绿地面积上的乔灌木绿量，尤其乔木的影响最大(见图3.4)。

    表3.14表明，五种类型绿地中年总滞尘量专用绿地最高，为l0714.71t，依次为公共绿地、道路和居住区，片林最低，仅为1488.15t，是专用绿地的13.9%。按平均每ha年滞尘量计算，公共绿地则最高，为2.35t，依次为专用绿地、道路和居住区，片林最低，为0.684t，是专用绿地的29.1%。

    五　小结

    (一)北京城近郊建成区绿地全年吸收二氧化碳424万t，释放氧气295万t，蒸腾水量4.39亿t，蒸腾吸热107396亿千焦耳。l995年建成区绿地总滞留粉尘量为30516.56t，平均每ha绿地滞尘量为1.5l8t。这些生态效益主要产生于城市的近地面层，在城市建筑密集形成相对封闭的环境空间的条件下，对改善城市人群居住及活动区域的环境质量有重要作用。

    (二)主要由于绿化面积的差异，在城近郊八个区中，近郊四个区(朝阳区、丰台区、海淀区、石景山)的生态效益值较高，城区四个区(东城区、西城区、崇文区、宣武区)生态效益值较低。在继续发展郊区绿化以改善城市周边环境的同时，对人口密集、环境质量较差的城区积极挖掘潜力，增加绿地有特别重要的意义。

    (三)在北京城市五种主要类型绿地中，平均单位绿地面积上的生态效益值，以公共绿地最高，依次为专用绿地、道路绿地和居住区绿地，片林最低。形成不同绿地环境生态效益的差异有两个方面的因素，一是绿地规模，二是单位面积绿地上的绿量。因此，提高绿地的生态效益应从这两方面入手，首先尽可能地扩大城市绿地面积，提高绿化覆盖率，其次应充分利用绿化空间，合理改善植物配植结构，提高现有绿地上的绿量。后者在城市用地紧张，扩大绿地规模难度较大的条件下，更有重要意义。

    ※“八五”国家科技攻关专题；“八五”北京市科技攻关项目。

    注:参加本项研究的还有:古润泽、李延明、周道英、韩丽莉、王雁、李辉、王巧占等同志。