上海浦东新区绿地系统研究—分布格局、生态系统特征及服务功能

【摘要】：城市绿地系统是城市内唯一有生命的基础设施,不仅能美化环境,而且具有吸收空气中的有害气体、吸附颗粒物、吸声降噪、城市碳汇等多种生态功能,是城市生态环境及可持续发展的重要基础,也是提升居民健康和生活质量的重要因素。近年来,对城市绿地生态和社会服务功能开展定量的、多学科的综合研究已是国内外学者的共识,成为城市生态研究的热点。本论文以上海浦东新区绿地系统作为研究对象,宏观上应用GIS和人工神经网络研究了绿地系统的格局分布,微观上分析评价了常见绿化植物叶片抗酸能力及绿地土壤质量等生态系统特征,并应用被动式采样等方法定量分析了浦东新区典型绿地对大气污染物的净化效益,用调查问卷的方法研究了浦东新区公园的服务人群和游客需求。本文旨在建立城市绿地生态和社会服务功能研究的新方法,阐明绿地在改善城市生态环境、提高居民生活质量中发挥的作用,为浦东新区绿化规划、建设和改造提供基础数据,以期发挥更好的生态和社会服务功能。 在对绿地系统分布格局的研究中,应用GIS、人工神经网络模型等工具,实现了对浦东新区的绿量、景观格局等指标的空间格局分析,并进行了总体评价。结果发现绿化格局状况较好的区域为中部区域,西部沿江区域人口密集,绿地破碎化程度较高,而东部非建成区的绿化面积有限。因此对不同的区域提出不同的绿地规划和发展的建议,总体达到楔状、放射型的绿地生态体系,平衡浦东新区绿地整体的生态及社会服务功能。 对绿地生态系统特征的研究主要从植物和土壤两方面展开:通过对浦东新区6种常见绿化植物的生化指标、含硫量、含氮量分析,发现植物叶片细胞液的pH值和缓冲能力是植物吸收净化空气中SO_2、NO_x的主要控制因素,植物叶片pH值越高、酸缓冲能力越强,越有利于吸收空气中SO_2、NO_x等酸性气态污染物。通过对典型绿地土壤样点理化性质、养分状况、重金属污染和生物酶活性的分析测试,发现浦东新区绿地土壤的理化性状和养分状况总体属于中等偏下的状况,各重金属指标总体含量较低,但在公路绿地土壤中的含量偏高。通过研究酶活性与土壤其它质量因子的关系,建立了酶活性指示土壤生态质量的相对分级评定方法,对新区土壤质量进行了评价和验证,证明了用酶活性评价土壤生态质量的可行性和有效性。 对绿地系统的服务功能研究主要从生态服务功能和社会服务功能两方面开展研究。本论文首先选择了浦东新区有代表性的交通绿地和公园绿地作为典型绿地,通过与无植被的裸地进行对比分析,定量分析了典型绿地阻挡吸收大气污染物的生态服务功能。研究结果表明:公园绿地和交通绿地中的绿色植物可通过阻挡、吸收等作用降低由交通污染产生的约15-50%的TSP、8-20%的NO_2、和10-25%的SO_2污染,但是不同绿地之间以及同一绿地不同季节间,其污染物净化效果存在差异。 对开阔道路旁侧绿化带对大气污染物的净化过程进行了模型模拟和解析,建立了污染物底物浓度指数衰减模型,并探讨了衰减速率常数k与绿地结构和状况指标(郁闭度、疏透度、绿量密度)的关系,得到各指标最佳配置范围,并对典型交通绿地进行初步的植物配置:在300m2的交通绿化带样地中应配置12-15株乔木,30株左右大灌木及80株左右小灌木,并搭配至少100m2的草本植物;乔木、大灌木、小灌木的比例维持在1:2:5左右,草本植物种植面积达到30%以上。这种植物配置方式基本可以达到郁闭度75%、疏透度30%,绿量密度合适的疏透式植物群落。 在对公园绿地对大气污染物净化研究中引入了混合效应模型,分析城市公园周边环境的4类主要影响因素(气象、空间、污染源、植被)对污染物效果的影响,结果表明,公园的植物配置情况和污染物扩散距离是影响公园内污染物衰减的关键因素。在此基础上,估算出浦东新区绿地系统对大气污染物净化的贡献:绿地系统对TSP的净化贡献约为9.1%,对SO_2的净化贡献约为5.3%,对NO_2的净化贡献约为2.6%。 对社会服务功能的研究是通过对浦东新区主要公园的的游客群体进行问卷调查进行的,发现公园游客主体特征为50岁以上退休中老年人,收入偏低,每天独自步行或者骑车30分钟以内来公园进行锻炼健身或休闲娱乐活动。通过建立回归模型,筛选“老龄因子”,将16个公园根据不同服务人群和功能的分为三类,根据每类公园服务人群对公园的使用偏好和需求,提出优化公园设施配置和设计建议,提升城市公园的社会服务功能。