城市机动车道颗粒污染物扩散对绿化隔离带空间结构的响应

通过设置绿化隔离带以减少道路污染物的扩散是目前采用的道路生态防控措施之一。如何减少道路污染对机动车道行人的影响等问题则少有关注。基于对城市非机动车道行人生态安全的考虑,采取现场模拟方法研究道路绿化隔离带对道路中心颗粒污染物向非机动车道扩散的影响。 试验地点选择太原市城区,具体方法是在机动车道和非机动车道之间设置遮阳网。通过增减遮阳网的层数调整模拟隔离带的宽度和疏透度,每50 cm间隔1层遮阳网。为了更接近实际的绿化隔离带和更利于调整疏透度,近机动车道一侧的遮阳网均匀捆扎新鲜的离体植物枝条。实验采用三因素、四水平正交设计方法,通过测定绿带两侧污染物含量的变化评价绿带对非机动车道的净化效应。结果表明,道路绿化隔离带对于减少道路颗粒污染物向非机动车道的扩散具有明显的作用。道路绿化隔离带的诸因子净化非机动车道环境的作用有明显的差异。其中疏透度和高度所起的作用较为显著。本试验中净化PM₁₀过程中三因子的重要性排序依次为高度、疏透度、宽度。净化TSP过程中的重要性依次为疏透度、高度、宽度。三因子净化非机动车道颗粒污染物的最佳水平分别是:疏透度20%,高度350 cm,宽度250 cm,对TSP和PM₁₀的净化百分率分别达到46.10%和42.94%。各因子不同水平的净化效应排序分别为:疏透度20%、30%、40%、10% ,高度350 cm、250 cm、150 cm、50 cm,宽度250 cm、350 cm、150 cm、50 cm。     

城市道路绿化带"微峡谷效应"及其对非机动车道污染物浓度的影响

研究不同绿化带结构对非机动车道污染物浓度的影响,将为城市道路绿化带格局提供依据。利用遮荫网模拟10、20、30 m隔离的道路绿化带,并模拟了3种不同结构的绿化带,分别对各类道路微气候条件(风)及SO₂、NO_x、NH₃、总悬浮颗粒物(TSP)和可吸入颗粒物(PM10)等5种主要污染物浓度进行了观测。结果表明:风速小于2 m/s时,10 m和20 m间隔的道路绿化带会产生"微峡谷效应",使绿化带间隔内风速增加。10 m间隔的绿化带较其它两种绿化带对各种污染物的净化百分率更明显,且污染物净化百分率与风速大多正相关显著。12.5 m的模拟绿化带与10 m的间隔交替的绿化带可以更有效地降低非机动车道的污染物浓度,污染物净化百分率与风速也大多正相关显著。不同结构道路绿化带会影响道路微气候条件,从而影响非机动车道污染物浓度。城市道路绿带存在合理的绿带结构,可以通过设计更合理的城市道路绿带模式有效改善城市非机动车道空气质量。     

春季城区道路不同绿地配置模式对大气颗粒物的削减作用

研究城市道路不同绿地类型对大气颗粒物的吸附削减作用,是提高城市绿地大气污染治理功能绿地配置模式优化的重要基础。以位于北京市海淀区的3条典型主干道道路为对象,选取乔木、灌木、草本、乔-灌、乔-草、乔-灌-草6种典型绿地配置模式,在大气颗粒物污染严重以及城市植被发芽、开花、展叶完成的春季(3月中旬至4月上旬),采用Dustmate便携式颗粒物采样器和NK4500手持自动气象仪分1.5m和3m两个高度同步测定距污染源不同位置的大气颗粒物浓度与小气候因子,分析不同绿地配置模式对颗粒物削减能力的差异及其主要影响因素。研究结果表明:复合配置模式比单一配置模式下空气颗粒物浓度稳定程度高,其主要受风速与空气相对湿度的影响;大气颗粒物粒径越大绿地对其削减作用越强;地表覆盖程度是影响不同绿地配置模式对大气颗粒物垂直削减的关键因素,地表覆盖越好垂直削减效果越好,且垂直削减率与温度成正相关关系;草本、灌木对大气颗粒物的垂直削减作用比其他4种配置模式更好;由于受植被郁闭度、疏透度以及配置种类的综合影响,乔-草、灌木绿地配置对大气颗粒物的水平削减作用比其他4种模式更好。     

南京市不同纯林群落结构参数与夏季降温增湿效应关系研究

以往关于植物降温增湿效应主要基于绿带等大尺度测量和利用光合仪对叶片进行微观测量分析研究,模糊了植物群落结构差异的影响。该研究基于纯林群落的小尺度实测,采用stata虚拟变量回归分析法,探讨了降温增湿作用与群落疏透度、郁闭度的影响关系,并提出群落参数的最优阈值。结果表明:郁闭度和降温、增湿作用均呈显著的正相关,而疏透度和降温、增湿作用分别呈正相关和负相关,但影响都不显著。郁闭度在0.81~0.85,疏透度在0.31~0.35时,植物群落降温作用和增湿作用最优。同时,该文将树种类型作为一个相关因素,得出在降温作用上,枫香林和紫荆林的降温效果和广玉兰林相比无显著差异,而樱花林、鸡爪槭林、香樟林、红枫林的降温效果呈极显著性差异;在增湿作用上,桂花林、香樟林和红枫林的增湿效果和广玉兰林相比无显著差异,而乌桕、紫荆林的增湿效果差异显著。该研究结果为通过城市绿化建设缓解热岛效应的植物配置选择提供了科学依据,同时为城市绿地缓解热岛效应评价体系提供了量化的参考模式。     

数字图像处理法确定林带疏透度随机误差研究

在分析以数字图像处理为测定法确定林带疏透度误差来源的基础上,对其中的随机误差进行研究,结果表明:林带整体疏透度的机误方差小于其冠部和干部的较大者;所研究的各类型林带各部位疏透度随机误差均遵从正态分布;林带整体疏透度随机误差的分布与树种和带内配置无关;北京杨、双阳快杨和其它类杂交杨的矩形或品字形配置林带各自冠部与干部疏透度机误方差之间无显著差异,而乡土杨林带干部的显著大于冠部的。本文还分别各类型林带的各部位确定了由林带疏透度测定值估计其总体实际值的随机误差限,并讨论了在测定林带疏透度过程中据该误差限计算样本量和划定测定范围的应用意义。最后总结提出:以增加测定同一林带不同样段像片数限定随机误差,通过模型计算订正疏透度测定值中的投影误差和影缩误差确定林带疏透度是建立完善的“数字图像处理法确定林带疏透度”新方法的可行途径。     

山西省公路绿化植被生态效益评价

以山西省公路绿化工程为对象,对现有公路绿化带结构类型及生态效益进行调查。按照不同的绿化带结构类型选择典型路段设置调查样带,在样带内设置梯度采样点和观测点,以树种组成、密度、郁闭度、疏透度、LAI等关键性林带特征因子对各生态效应的影响为依据,建立公路绿化带生态效应模型,分析公路绿化植被对SO2和NO2的净化效应、滞尘效应、降噪效应、降温效应。通过生物量计算绿化植被碳储量,分析山西省公路绿化植被的固碳释氧效应,并采用生态经济学中替代市场法,对山西省公路绿化植被的主要生态服务功能进行相应的货币化计量。结果表明:至2011年,山西省公路绿化工程建设的有效绿化面积为29194.29 hm2,碳储量总计887343.6 t,山西省主要公路绿化植被对SO2和NO2的年净化效益经济价值分别为54.3和48.7万元·a-1,公路绿化植被年滞尘效益为442.1万元·a-1,降噪效益为98.7万元·a-1,公路绿化植被的固碳效益为26271.3万元·a-1,释氧效益为7744.1万元·a-1,降温效益为21.4万元·a-1,总计山西省主要公路绿化植被生态效益经济价值为3.47亿元·a-1。     

昼间气象条件对城市道路绿化带空气净化效果的影响——以太原市为例

道路绿化带可以净化空气,改善道路环境,道路中的小气候条件会改变道路污染物扩散方式和速度,进而会影响到绿化带对污染物净化效果。气象条件对道路绿地对大气污染物净化效果影响的研究将有助于了解道路绿地的净化途径,为改善城市道路环境提供依据。对太原市18个道路绿地气象因子和5种主要污染物浓度进行了观测。结果表明:夏季,太原市城市道路内各气象要素之间存在一定的相关性,气温和地温正相关显著,空气相对湿度与地温及气温呈显著和极显著负相关。大部分情况下,有绿地非机动车道污染物平均浓度低于无绿地非机动车道对照点平均浓度,即道路绿地起到了对道路污染物的净化作用。道路绿地对污染物的净化百分率与气象因子存在显著的回归关系,并可以建立达到统计显著水平的回归方程,但不同污染物受不同的主导气象因子影响。气象条件会影响道路绿地对道路污染物的净化效果,今后的城市建设和道路绿地规划中应更多地考虑气象条件对绿地净化效果的影响。     

深圳市居住区绿地植物冠层格局对微气候的影响

选取深圳市3个典型居住小区为研究对象,利用实地观测及景观格局分析方法,探讨居住区绿地植物冠层格局特征对微气候的影响.各小区内布设22～26个观测点,以测点周边20 m×20 m范围为一个样区,将样区划分为有植物冠层遮盖和无植物冠层遮盖两种斑块类型,计算了斑块密度和景观聚集度两种格局指数,分析了样区内绿化植物冠层格局指数与温湿度之间的关系.结果表明:深圳市绿地冠层格局显著影响其温、湿度调控效应,温度调控能力主要来自绿地植物的遮荫作用,还与绿地的植物绿量有关;裸露地表聚集度的增加对绿地温湿度调控功能有显著的负面影响;居住小区绿地的温湿度调控能力主要来自乔木树种.     

宜昌城区绿地景观格局与大气污染的关系

在湖北省宜昌市中心城区4种景观绿地分布格局分析的基础上,对比观测了各景观中的环境噪声和大气SO2、NOx、TSP含量。结果表明,以无绿化道路廊道和建筑铺装斑块为主要景观构成的对照景观绿地破碎化指数最高(18．1253ind·hm^-2),绿化覆盖率仅为1．00％,其景观中环境噪声较大、大气TSP含量高(0．4918mg·m^-3);大面积绿地斑块占优势的景观绿化覆盖率高(达43．59％),绿地破碎度指数最小(0．4539 ind·hm^-2),与对照景观相比,大气噪声减弱28．12％,TSP含量降低86．42％;中小面积绿地斑块和绿化廊道呈均匀分布的景观绿化覆盖率(11．34％)和绿地破碎度指数(2．7511 ind·hm^-2)均较低,与对照景观相比平均滞尘率为46．62％;以绿化廊道占绝对优势的景观绿化覆盖率仅为6．13％,绿地破碎度指数均较高(6．8700 ind·hm^-2),绿化廊道密度指数最大(0．8443hm·hm^-2),其景观中环境噪声、TSP和NOx含量分别比对照景观增加21．47％、5．08％和9．06％.可见,在城市景观中绿地斑块平均面积越大、破碎度指数越低,则其对大气污染净化的作用越大。     

数字图像处理法确定林带疏透度投影误差和影缩误差研究

继“数字图像处理法确定林带疏透度随机误差研究”之后,研究了数字图像处理法确定林带疏透度的投影误差和影缩误差。文中阐述了在林带像片上离像主点越近投影误差绝对值越小而影缩误差与在像片上的位置无关的规律;揭示了像片疏透度中的投影误差绝对值与照像机焦距和摄影距离均呈负相关的原理;分别建立了矩形、品字形和斜线等3种主要配置类型林带干部像片疏透度中投影误差和影缩误差模型;综合对诸误差研究的结论,提出了从测定样本量的确定和野外摄影到室内测定直至误差计算的尽量缩小、限制诸误差,订正林带干部像片疏透度中投影误差和影缩误差,最终实现按已知或既定界限值的准确度确定林带疏透度的一整套技术措施。     

Valuing urban green spaces in mitigating climate change: A city‐wide estimate of aboveground carbon stored in urban green spaces of China's Capital

Urban green spaces provide manifold environmental benefits and promote human well‐being. Unfortunately, these services are largely undervalued, and the potential of urban areas themselves to mitigate future climate change has received little attention. In this study, we quantified and mapped city‐wide aboveground carbon storage of urban green spaces in China's capital, Beijing, using field survey data of diameter at breast height (DBH) and tree height from 326 field survey plots, combined with satellite‐derived vegetation index at a fine resolution of 6 m. We estimated the total amount of carbon stored in the urban green spaces to be 956.3 Gg (1 Gg = 10⁹ g) in 2014. There existed great spatial heterogeneity in vegetation carbon density varying from 0 to 68.1 Mg C ha^‐1, with an average density of 7.8 Mg C ha^?1. As expected, carbon density tended to decrease with urban development intensity (UDI). Likely being affected by vegetation cover proportion and configuration of green space patches, large differences were presented between the 95th and 5th quantile carbon density for each UDI bin, showing great potential for carbon sequestration. However, the interquartile range of carbon density narrowed drastically when UDI reached 60%, signifying a threshold for greatly reduced carbon sequestration potentials for higher UDI. These findings suggested that urban green spaces have great potential to make contribution to mitigating against future climate change if we plan and design urban green spaces following the trajectory of high carbon density, but we should be aware that such potential will be very limited when the urban development reaches certain intensity threshold.     

林带空间配置与布局优化研究

农田防护林(林带)的空间配置与布局是影响防护林结构和防护效益发挥并持续的关键因素．为达到农田防护林防护效益最大并持续的经营目标。在保证林分多样性和稳定性的条件下．林带必须具有空间上布局的合理性和时间上的连续性．经过多年防护林营林研究实践．在对1992年于辽宁省昌图县双井子乡设计营造的试验示范林带调查的基础上．对农田防护林单条林带方向的设置、带内树木的空间搭配方式、树种组成形式,多条林带或林网的带间距离以及大面积或区域防护林体系的空间景观布局等进行了综合研究．结果表明,单条林带和林网走向都应以垂直主害风作为设计的原则;林带内树木的空间搭配以“品”字型为佳,在不同树种混交的同一条林带中,可利用“边行优势”将生长相对缓慢的树种配置于边行．生长相对迅速的树种配置于内行;多条林带或林网空间配置参数——带间距离的设计应以林带达到初始防护成熟龄时的树高作为成林高．以林带结构变化规律和降低害风比例作为林带设计关键参数;区域防护林体系的空间布局应以景观生态学原理为基础．对林网体系进行评价与调控．     

干旱荒漠区煤矸石山覆土区土壤水分物理性质的空间异质性

基于网格取样(20 m×20 m),采用经典统计学和地统计学相结合的方法,研究了干旱荒漠区煤矸石山表层(0~5 cm)土壤水分物理性质的空间异质性和分布格局。结果表明:研究区土壤容重、毛管孔隙度、毛管最大持水量、总孔隙度、饱和含水量表现为弱变异,土壤含水率表现为中等变异。除土壤容重的最佳拟合模型为高斯模型外,其余指标的最佳拟合模型均为指数模型;土壤容重和含水率的块基比[C₀/(C₀+C)]较小,空间自相关性强烈;土壤毛管孔隙度、毛管最大持水量、总孔隙度和土壤饱和含水量则表现为中等的空间自相关性;土壤容重与毛管孔隙度、毛管最大持水量、总孔隙度、饱和含水量呈极显著负相关,土壤含水率与其余指标没有显著的相关关系;土壤毛管孔隙度、毛管最大持水量、总孔隙度及饱和含水量两两之间呈极显著正相关关系;Kringing等值线图表明,土壤毛管孔隙度、毛管最大持水量、总孔隙度和饱和含水量分布类似,高值集中在坡中部及下部左侧,土壤容重则与之相反,土壤含水率的大小主要受坡位的影响,由坡上向坡下增大。建议干旱荒漠区煤矸石山覆土区在人工植被恢复时应采取整地措施,疏松根区土壤;在植被恢复初期,应适当提高坡上部的灌水量,以改善煤矸石山覆土区土壤水分状况,为植被恢复营造均一、良好的土壤水分物理条件。     

Direct and indirect effects of land use on floral resources and flower‐visiting insects across an urban landscape

Although urban areas are often considered to have uniformly negative effects on biodiversity, cities are most accurately characterized as heterogeneous mosaics of buildings, streets, parks, and gardens that include both ‘good’ and ‘bad’ areas for wildlife. However, to date, few studies have evaluated how human impacts vary in direction and magnitude across a heterogeneous urban landscape. In this study, we assessed the distribution of floral resources and flower‐visiting insects across a variety of land uses in New York City. We visited both green spaces (e.g. parks, cemeteries) and heavily developed neighborhood blocks (e.g. with high or low density residential zoning) and used structural equation modeling (SEM) to evaluate the direct and indirect effects of median income, vegetation, and development intensity on floral resources and insects in both settings. Abundance and taxonomic richness of flower‐visiting insects was significantly greater in green spaces than neighborhood blocks. The SEM results indicated that heavily‐developed neighborhoods generally had fewer flower‐visiting insects consistent with reductions in floral resources. However, some low‐density residential neighborhoods maintained high levels of floral resources and flower‐visiting insects. We found that the effects of surrounding vegetation on floral resources, and thus indirect effects on insects, varied considerably between green spaces and neighborhood blocks. Along neighborhood blocks, vegetation consisted of a mosaic of open gardens and sparsely distributed trees and had a positive indirect effect on flower‐visiting insects. In contrast, vegetation in urban green spaces was associated with increased canopy cover and thus had a negative indirect effect on flower‐visiting insects through reductions in floral resources. In both neighborhood blocks and green spaces, vegetation had a positive direct effect on flower‐visiting insects independent of the influence of vegetation on floral resources. Our results demonstrate how inter‐related components of an urban ecosystem can vary with respect to one another across a heterogeneous urban landscape, suggesting that it is inappropriate to generalize about urban systems as a whole without first addressing differences among component land use types.     

防护林阶段定向经营研究Ⅱ. 典型防护林种--农田防护林

以防护林阶段定向经营理论为基础,对典型防护林种-农田防护林的防护成熟、经营阶段、更新方式、方法进行了研究讨论：通过对东北地区农田防护林长期调查积累资料的分析,确定了乡土杨和杂交杨（Populus spp.)农田防护林和初始防护成熟龄和终止防护成熟龄分别为16-24年和自然成熟龄,第一代农田防护要的更新龄为32-36年,以树木径级离散度,防护成熟龄和更新龄为主要依据定量划分了杨树农田防护林的3个经营阶段,并重点讨论了不同更新方式下3个经营阶段的变化情况,给出了维持农田防护林成熟状态的疏透度调控技术及其相关的林木分级依据与标准,同时为实现定向经营的目标,提出了各个经营阶段内应采取的系列经营管理措施。     

防护林阶段定向经营研究Ⅱ.典型防护林种——农田防护林

以防护林阶段定向经营理论为基础,对典型防护林种———农田防护林的防护成熟、经营阶段、更新方式、方法进行了研究讨论;通过对东北地区农田防护林长期调查积累资料的分析,确定了乡土杨和杂交杨(Populus spp.)农田防护林的初始防护成熟龄和终止防护成熟龄分别为16～24年和自然成熟龄,第一代农田防护林的更新龄为32～36年.以树木径级离散度、防护成熟龄和更新龄为主要依据定量划分了杨树农田防护林的3个经营阶段,并重点讨论了不同更新方式下3个经营阶段的变化情况,给出了维持农田防护林成熟状态的疏透度调控技术及其相关的林木分级依据与标准.同时为实现定向经营的目标,提出了各个经营阶段内应采取的系列经营管理措施.