上海環(huán)城林帶群落生態(tài)學(xué)與生態(tài)效益及景觀美學(xué)評價研究.pdf

1、城市森林是由人類和自然過程相互作用所形成的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)和功能是城市森林的首要特征，了解城市森林的結(jié)構(gòu)及其與功能的關(guān)系、協(xié)調(diào)城市森林多種功能的發(fā)揮是更好地管理城市森林生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵。本研究以上海城市森林的重要組成部分環(huán)城林帶為對象，在對環(huán)城林帶進(jìn)行全面群落調(diào)查和典型群落功能測定的基礎(chǔ)上，從群落類型和結(jié)構(gòu)特征，生態(tài)效益以及景觀美學(xué)效益三個方面進(jìn)行分析研究，以闡明環(huán)城林帶的結(jié)構(gòu)特征和健康狀況，探究群落結(jié)構(gòu)與生態(tài)效益和景觀美學(xué)效益之間的

2、關(guān)系，揭示影響生態(tài)效益和景觀美學(xué)效益發(fā)揮的主要因子，既為上海環(huán)城林帶結(jié)構(gòu)優(yōu)化和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的提升提供理論依據(jù)，也為城市森林的建設(shè)和改造實踐提供參考。主要結(jié)論如下：
　　 ⑴環(huán)城林帶群落類型、結(jié)構(gòu)特征和健康診斷。共記錄維管植物87科184屬226種，但少數(shù)樹種主導(dǎo)整個林帶，在樹種構(gòu)成上具有明顯的集聚性。并且鄉(xiāng)土樹種應(yīng)用比例低，鄉(xiāng)土樹種和外來樹種的比例僅為1：3。群落類型豐富，分為7種植被類型，67個群落類型，以落葉闊葉林和常綠

3、闊葉林為主，但缺乏地帶性植被類型。群落物種多樣性低，喬木層的平均物種數(shù)為1.68，灌木層平均物種數(shù)為0.92。群落結(jié)構(gòu)過于簡單，多呈中間稀疏兩頭多的“啞鈴型”特征，以“喬木+自然草本”模式最多。主要建群種的種群結(jié)構(gòu)以單峰型更新類型為主，只有少部分樹種呈現(xiàn)間歇型，大多數(shù)群落難以實現(xiàn)自我更新，且生長勢水平一般，從發(fā)展趨勢上看是衰退的。林分密度過高，樹木生長受限，呈現(xiàn)出隨密度增加，樹木胸徑和冠幅減小的格局，并由此推斷目前群落的最適密度為100

4、0株/hm2左右，最適合樹木的生長。群落多樣性低下、生長不良主要是由于種植模式和管護(hù)方式造成的，由于大量引種外來種，忽視了鄉(xiāng)土樹種的應(yīng)用，加之多采用純林式的種植模式，造成群落的地帶性差，結(jié)構(gòu)不合理，而密植的種植模式增加了個體間的競爭，導(dǎo)致生長不良，同時高強(qiáng)度的管理和養(yǎng)護(hù)，清除了喬灌木幼苗和枯枝落葉層，造成了群落更新維持能力下降，養(yǎng)分歸還能力差。此外上海地區(qū)土壤類型以高鹽堿、高粘性為主，地勢較低而地下水位較高，地形比較單一，促使上述問題更

5、為突出。
　　 ⑵不同植物群落的生態(tài)效益及與結(jié)構(gòu)特征的關(guān)系。在群落類型劃分的基礎(chǔ)上，選取典型的植物群落對其調(diào)節(jié)溫濕度、提供負(fù)離子、抑菌、降噪、凈化大氣和土壤改良6個方面的生態(tài)效益進(jìn)行測定，并結(jié)合群落結(jié)構(gòu)參數(shù)，探究影響生態(tài)效益的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)特征。在夏季，落葉針葉林池杉群落除抑菌功能以外，在其他功能上均具有較好的效果，而落葉闊葉林最差，其他類型的群落居中。在冬季，常綠闊葉林女貞群落在各方面均具有較高的生態(tài)效益，其次為常綠落葉闊葉混交林，

6、而落葉闊葉林、針闊混交林和落葉針葉林表現(xiàn)較差。植物群落對土壤的改良作用主要表現(xiàn)在表層(0～20cm)，其中落葉闊葉林懸鈴木群落和落葉針葉林池杉群落的效果較好。在夏季，除土壤改良外，其他效益中的降溫、增濕、空氣負(fù)離子、降噪4種效益的大小受群落結(jié)構(gòu)因子調(diào)控，這其中最顯著的是葉面積指數(shù)、郁閉度和林分密度，葉面積指數(shù)與上述4種效益均呈顯著正相關(guān)，而郁閉度和林分密度與其中的部分效益呈正相關(guān)。冬季，除土壤改良外，各種生態(tài)效益的大小均與群落結(jié)構(gòu)因子相

7、關(guān)，其中主要因子為葉面積指數(shù)、郁閉度和疏透度。整體上，葉面積指數(shù)、郁閉度越大，疏透度越小時，群落效益就越大。葉面積指數(shù)和郁閉度在一定程度上體現(xiàn)植物葉量，反映了光合、蒸騰等生理代謝活動的強(qiáng)度，同時，這兩個因子在夏冬兩季均與多項生態(tài)效益呈顯著正相關(guān)，因此，葉面積指數(shù)和郁閉度是指示群落生態(tài)效益高低的重要結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　　 ⑶不同植物群落的景觀效益及與結(jié)構(gòu)特征的關(guān)系。在群落類型劃分的基礎(chǔ)上，選取典型的植物群落評判各季相景觀的美景度，并結(jié)合

8、群落結(jié)構(gòu)參數(shù)，探究影響景觀美學(xué)效益的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)特征。不同植被類型中，落葉針葉林在不同季節(jié)均表現(xiàn)出最高的美景度，竹林的美景度最低。針葉林中，常綠針葉林的美景度四季均低于落葉針葉林；闊葉林中，落葉闊葉林的美景度在春季和夏季高于常綠落葉林，常綠闊葉林在秋季和冬季高于落葉闊葉林；混交林中，除秋季外，針闊混交林的美景度均高于常綠落葉闊葉混交林；林內(nèi)景觀平均和林外景觀均表現(xiàn)為夏季最高，冬季最低。影響環(huán)城林帶林內(nèi)景觀的結(jié)構(gòu)因子主要為胸徑因子（平均胸徑和

9、胸徑變異系數(shù)）、郁閉度和疏透度。在春季，隨著樹木胸徑的增長美景度增加；在夏季，郁閉度高會提升植物群落的美景度；在秋季，胸徑變異較小的群落具有更好的觀賞性；而在冬季，疏透度對林內(nèi)景觀美景度貢獻(xiàn)最大。除結(jié)構(gòu)特征外，群落的季相特征也是影響群落美景度的重要因子，在不同的季節(jié)，影響群落美景度的季相特征也會不同。黃色、紫色等明度較高的色相和開花量適中的群落在春季美景度最佳。在夏季生長勢好、林冠層變化較小、樹干清晰度的群落具有較高的美景度，觀花相比于

10、非觀花可以顯著提高夏季群落的美景度。彩葉色調(diào)變異性會影響群落秋季的美景度，色彩越純，美景度越高。在冬季，具有深顏色樹皮的群落美景度最高。群落外貌特征對林外景觀美景度有顯著的影響，其中林冠線對林外景觀美景度貢獻(xiàn)最大，其次為林緣線。林冠線起伏不大，豎向結(jié)構(gòu)層次豐富會提高林外美景度，具有自然形林緣線的林外景觀美景度最高。
　　 ⑷環(huán)城林帶植物群落生態(tài)效益與景觀美學(xué)效益協(xié)調(diào)性探討。夏季，落葉針葉林池杉群落除抑菌效益外，其他生態(tài)效益和美景

11、度均最大；常綠闊葉林、針闊混交林和常綠落葉闊葉混交林生態(tài)效益和景觀美學(xué)效益的表現(xiàn)均低于落葉針葉林；落葉闊葉林雖然美景度較高，但生態(tài)效益卻最低。冬季，常綠闊葉林女貞群落的各種生態(tài)效益和美景度均較高。落葉闊葉林、針闊混交林和常綠落葉闊葉混交林在生態(tài)效益和景觀美學(xué)效益上表現(xiàn)均低于常綠闊葉林；落葉針葉林生態(tài)效益較差，但美景度最高。從群落結(jié)構(gòu)特征對生態(tài)效益和景觀美學(xué)效益的影響上看，夏季，郁閉度是影響群落生態(tài)效益和美學(xué)效益的主要因子，并且郁閉度越高

12、，生態(tài)效益和美學(xué)效益越高，即通過提高群落的郁閉度，可以使生態(tài)效益和美景度得到同步增加。冬季，疏透度是影響兩種效益發(fā)揮的主要因子，并呈現(xiàn)群落越緊密，生態(tài)效益越高，而群落越疏透，美景度越高，疏透度并沒有對兩種效益產(chǎn)生一致性的影響。在進(jìn)行生態(tài)效益測定的群落中，郁閉度和疏透度呈顯著負(fù)相關(guān)，即通過提高群落的郁閉度，也會使冬季生態(tài)效益增加。由于結(jié)構(gòu)特征和季相特征均可以影響美景度，因此，可以通過增加群落中具有深顏色樹皮的樹種來提高冬季美景度，保證群落