12种乔木固碳释氧和增湿能力及景观评估概述

1引言1.1研究背景与意义1.1.1研究背景城市扩张速度过快而造成的环境问题已经严重影响到了人类的生存安全。特别是近年来北方春季降雪冰冻等极端天气的频繁出现，南方春节连续暴雨或持续干旱等不正常现象，给当代城市的环境保护敲响了警钟。人类单纯追求城市经济发展的心态，对生态系统无疑是一剂致命的毒药。随着气候变暖和空气污染脚步的加快，人类意识到全球性环境问题的解决迫在眉睫。绿地是城市生态环境的重要构成斑块，它的主要功能有两点：维持城市内部生态环境的平衡和改善城市局部生态质量，是现代都市人类赖以生存的物质环境空间。绿地中植物的生态效益是不可替代的。绿色植物通过光合作用储存空气中的CO,，并释放一定量的a，通过蒸腾作用挥发叶片表面及内部的大量水分，从而消耗周围空气中的大量热量，在一定程度上缓解了城市的热岛效应。城市绿地系统产生的生态效益是无形产品，人类对于生态资源的过度消费造成了生态系统的严重负担。植物作为城市绿地的基本组成单位，是改善城市生态环境和维护城市生态系统稳定性的根本。许多城市为了追求景观的新奇性，往往只将关注点放在外来物种上。但是，这样的做法弊大于利：一方面，由于园林工作者对植物习性缺乏了解，导致外来物种的养护问题，无形中增加了城市园林绿化的成本；更为严重的是，由于缺乏天敌，外来物种可能会对当地生态系统造成威胁，引发外来物种侵入的生态问题。园林植物的选择是衡量一个城市软质景观发展水平的关键因素，它关系到植物群落乃至整个绿地观赏效果和生态效益的发挥，而木兰科植物是能够营造出本土景观特色的植物，除具有重要的园林观赏价值外，还具有显著的生态效益。因此，学者们越来越重视木兰科植物园林应用价值的幵发与利用。本研究通过对木兰科植物的景观评价研究，力图发掘适合广泛开发利用的木兰科树种，为加大绿地建设投入提供科学的决策依据，也为缓解城市绿地压力找寻有效途径。1.1.2研究意义随着人们生活水平的提高，城市园林事业蓬勃发展，在本土特色风景园林的建设过程中，木兰科植物越来越受到园林科技工作者的亲睐。木兰科植物是一类观赏价值评价的过程就是为最终的判断提供依据。植物景观评价是由风景资源的评价发展和演变而来的，随着园林工作者们对植物这种有生命的要素融入到规划设计过程中，专业人士也将景观评价的概念引入植物景观的范畴人们对植物景观价值的关注始于1858年美国首建中央公园时，并在1872年的加利福尼亚州约塞米蒂国家公园的建设中不断加强。植物景观评价多是以植物的审美评价为主导因子进行的，是基于视觉和知觉的植物景观相对价值王竞红[IS]认为植物景观评价是对植物景观进行的多方面价值评价，应研究人的活动和情绪与植物景观的相互影响，主要包括组成植物景观的客体构成成分质量的评价和观赏者的感受质量评价。同时，也有学者认为植物景观评价应该侧重生态效益方面，并且以植物个体的生态适应性评价和生态功能性评价为主[I9]。孔国辉等人为植物景观评价是以植物生态功能及生态适应性进行系统测定，结合不同植物种类绿量为基础的定量研究。李舒仪[21]认为植物景观评价应该包括生态效益和美学角度两个方面，是用于评价植物的生态功能和植物配置合理性及宜人性的方法。在本文中，植物景观评价可定义为包含景观效果和生态效益两个方面，以个人或群体以经验、生理需求以及心理状态对植物景观进行的偏好选择、决策与评价。2 12种木兰科乔木固碳释氧和降温增湿效益分析2.1研究区概况与试验材料不同植物的叶面积指数相差很大，这主要是由于冠层结构的差异性。凹叶厚朴因其树冠高大紧凑而叶面积指数最大，为8.23;乐昌含笑虽然树冠很大，但是枝间空隙大，反而造成叶面积指数最小，只有4.35。可见，叶面积指数的大小不仅与冠幅大小有关，与枝叶的疏密程度也息息相关。叶面积指数越大，说明单位土地面积上植物的光利用率越高，单从叶面积指数来看，杂交鹅掌楸和凹叶厚朴属于上等的园林绿化树种。6种落叶乔木的叶面积指数平均值为6.7，常绿乔木的平均值为6.6全部试验树种的四个季节的光合速率日曲线都呈双峰型变化，除乐昌含笑冬季和观光木夏季日光合速率的第二个峰值出现在14:00之外，剩余树种以及乐昌含笑、观光木的其余三季的光合速率日变化峰值均分别出现在10:00和16:00。表2.5看出，12种乔木夏季的降温增湿能力最强，春季和秋季相差不大，冬季的降温增湿能力很弱，这也从另一方面证明植物的降温增湿能力受气温的影响很大。不管在哪个季节，紫花含笑的降温增湿能力都是最弱的。夏季单位叶面积的日蒸腾总量最大的树种为黄花玉兰，与紫花含笑的增湿量相差1 017.36g*nr2d、日降温值相差0.9°C。秋季降温增湿能力最强的是厚朴，日增湿量为2 060.64降温值为0.40°C。冬季时，观光木的日蒸腾总量比其它常绿树种高得多，而春季时毛桃木莲的日降温增湿效应则较其它树种显著。研究表明，植物在垂直降水天气（主要指雨、雪、雨松等）时，叶片细胞含水量会达到饱和状态，从而导致叶孔关闭，光合和蒸腾作用减弱甚至停止，因此在讨论12种试验乔木的年固碳释氧和降温增湿能力时引入降水天数的概念，通过降水天数间接计算出各个季节的光照天数，乘以各个季节的日固碳释氧和降温增湿量，加和得到全年固碳释氧和降温增湿总量。陈勇等人根据长沙4个人工观测站1951~2010年的逐日降水资料，总结分析了长沙近60年的四季平均降水天数，如图2.13。312种木兰科乔木的景观效果分析.........413.112种木兰科乔木的主要观赏特性.........413.212种试验树种的四季景观变化........453.3讨论........49412种木兰科乔木的景观评价........514.1评价方法........514.2指标赋分标准........574.312种木兰科乔木的景观评价等级........574.4 12种木兰科乔木的园林应用前景........584.5小结........595结论与建议........615.1 结论........615.2建议........62结论(1)通过比较得知，单位叶面积指数的大小排序为：四叶厚朴>杂交_掌楸>木莲>.二乔玉兰>紫花含笑〉观光木〉平伐含笑〉毛桃木莲>黄山木兰〉黄花玉兰〉厚朴〉乐昌含笑，单株植物绿量的大小排序为杂交鶴掌楸〉平伐含笑〉黄花玉兰〉乐昌含笑>观光木〉木莲〉四叶厚朴>厚朴>毛桃木莲〉紫花含笑>二乔玉兰〉黄山木兰，可见两者排序差别很大，说明植物的叶面积指数大，植物的绿量不一定大，单株植物绿量的大小还与其冠幅、冠层结构等因素相关。6种落叶树种的平均叶面积指数高于6种常绿树种的平均水平，这说明落叶植物对光能的有效吸收利用率要高于常绿植物。(2)12种木兰科乔木夏季的光合和蒸腾作用最强，春秋季次之，冬季最弱。不论什么季节，所有试验树种的日光合速率曲线都呈现出双峰型变化。除乐昌含笑和观光木外，绝大多数树种四季的光合速率日变化曲线走势一致，均在10:00和16:00达到峰值。根据蒸腾速率曲线可初步推断，大气温度存在影响植物蒸腾作用速率的阈值，在这个阈值范围内，植物的蒸腾速率随着光照强度的升高而升高；一旦超出或者低于这个阈的临界值，植物的蒸腾作用速率反而会随着外部光照强度的升高而降低。(3)单位土地面积上的绿量大小才是决定树种生态效能的关键因素。植物生长期内，单位土地面积上的固碳释氧能力排序为杂交鹅掌楸〉二乔玉兰>凹叶厚朴〉木莲>黄花玉兰>黄山木兰>厚朴>紫花含笑〉观光木〉平伐含笑>毛桃木莲〉乐昌含笑，平均降温增湿能力排序为杂交鹅掌楸〉二乔玉兰>凹叶厚朴>厚朴>黄花玉兰〉黄山木兰>木莲〉观光木〉毛桃木莲〉平伐含笑〉紫花含笑>乐昌含笑。6种落叶树种与6种常绿树种之间平均固碳释氧量相差1.50倍，降温增湿量相差1.84倍。植物生长期内，单位土地面积上，落叶树种的固碳释氧和降温增湿能力比常绿树种好。