上海城市森林生态效应评价及结构优化布局研究
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摘要
本文在借鉴国内外城市森林建设理论与实践经验的基础上,开展了上海生态环境与综合自然条件、土地利用状况、工业布局以及大气污染、水污染、土壤污染等环境要素的分析与评价,并以典型城市森林类型为研究对象,采用定性与定量研究相结合的方法进行城市森林规划与布局、城市森林群落结构设计。同时,对城市森林生态功能与绿化植物的选择应用等方面开展研究。确立了上海城市森林建设的基本思路及内容,提出了提升上海城市森林建设质量的对策措施,为进一步推动上海城市森林建设进程和改善城市森林布局与生态功能提供理论依据。主要研究结论如下:
(1)上海城市森林结构指标值为0.48,城市森林功能指标值为0.46,城市森林协调性指标值为0.60,城市森林综合指标值为0.48。上海城市森林的协调性相对较好,但综合指数值偏低,距离森林生态服务功能的理想发挥还有较大差距,需要在森林覆盖率、大气环境质量、水土保持、景观环境容量、水网林网化、景观布局协调性等方面提高其指标值。
(2)在受调查的上海城市公园中,接近80%的公园热效应达到容许热效应等级以上;超过80%的公园清洁度达到容许清洁度等级以上;大多数公园的苔藓植物BI等级处于D级以上。除静安公园和淮海公园外,其它公园的综合自然生态效应都能达到D级以上。
(3)上海城市森林目前活立木总蓄积量为2.752×106m3,可吸收CO2 5.036×106t;活立木年均总生长量3.01×105m3,年均净吸收CO2 5.51×105t,每年产生经济效益2755万元;年均释放氧气4.88×105t,占呼吸耗氧量的10.9%,每年产生经济效益3.42亿元;全市8.92×104hm2林地,涵水总量达到8.8亿t,涵养水源的经济效益为7.92亿元;全市防止水土流失总量可达2.178×107m3,经济效益可达到6.5亿元。
(4)围绕上海城市森林发展规模和目标,根据上海市生态环境分区及其生态环境建设要求,确立上海城市森林以沿海防护林和部分自然保护林为生态前沿,以大型片林、廊道林带为生态腹地。提出城郊一体化的“三网、一区、多核“的上海城市森林总体布局构架,最终形成点、线、面一体的城市森林网络结构。
(5)根据森林结构的内涵以及森林结构功能关系原理,按城市森林的主要功能,提出将上海城市森林结构模式分为四类:观赏型森林群落植物模式、环保型森林群落植物模式、生产型森林群落植物模式和文化休闲型森林群落植物模式。
(6)在城市园林植物群落中出现频率超过30%的绿化树种只有3种,包括香樟、广玉兰及瓜子黄杨。出现树种数量较多的频率段在1%至20%之间,共有57种;其中出现树种最多的频率段为1%至5%之间,有24种。调查中出现频率小于1%的树种数量相对较少,有11种,如无患子、七叶树和杨梅等树种。而出现频率大于10%的树种数量有24种,达到常用树种的三分之一左右。
(7)在上海市城镇尤其是城郊结合地带的园林植物群落具有较高的树种丰富度。郊区绿化仍没有受到足够的重视,村镇“四旁”部分残存自然植物群落,只有极少的乡土树种和经济林果树种,主要为苦楝、榆树、构树、水杉、杨柳、早园竹、枇杷、无花果、金桔、桃树等构成的简单群落。
(8)根据生长适应性指标与城市森林立地条件区划,对现有树种进行生长状况的分区调查,结果显示:普遍生长较好的树种主要有悬铃木、法国冬青、洒金桃叶珊瑚、蚊母树、鸡爪槭、水杉、香樟、海桐、枫杨、合欢、国槐、冬青、枫香、小叶女贞、迎春、杨梅等。目前应用频率尚较低的树种有槲栎、黄连木、无患子、乌桕、榉树、香椿、木荷、日本柳杉、榧树等树种。在上海地区现有绿化树种选择规划中,应着重考虑的关键因子是土壤水分状况和土壤酸碱度对树种生长的影响。
Based on the theory and practice of urban forest construction home and abroad, this paper undertaked an analysis and an assessment of Shanghai’s environmental factors such as its ecological environment, integrative natural conditions, land use types, industrial outlay, air pollution, water pollution, soil pollution, with typical urban forest as its research objective. Urban forest design and arrangement and urban forest structure layout were carried out with a combination of qualitative and quantitative analysis methods. At the same time, this paper also undertaked research on the ecological functions of urban forest and the choice of virescence plant species. Some measurements for improving the qulity of Shanghai’s urban forest construction were put forward. The suggestions could provide a theoretical foundation for driving the tenor of Shanghai’s urban forest construction, and for improving the layout and the ecological functions of its urban forest. The main conclusions were described as follows:
(1) The values of urban forest structure index, urban forest function index, urban forest coordination index and urban forest comprehensive index in Shanghai was 0.48, 0.46, 0.60 and 0.48, respectively. The coordination capacity of shanghai’s urban forest was relatively good, but its integrative indexes was a little lower, far below the ideal functioning of a forest’s ecosystem service functions. The forest coverage rate, air environment quality, water and soil conservation, environmental capacity of landscape, water and forest networks, the compatibility of landscape required to be improved.
(2) Among the city parks investigated in Shanghai, the thermal effects of 80% of the parks were above that permitted. More than 80% of the parks had a higher cleanness than cleanness grade permitted. Most parks had a bryophytes BI grade level above grade D. All other parks had an integrative natural ecological function above grade D except Jing’an Park and Huaihai Park.
(3) Presently in Shanghai urban forest total volume of alive standing trees was 2.752×106m3,with a yearly growth rate of 3.01×105m3 and an average CO2 absorbing ability of 5.036×106t, resulting in an economic effect of 27.55 million yuan. Annual O2 release by forest was 4.88×105t, covering 10.9% of its breathing consumption, producing an economic effect of 342 million yuan. The 8.92×104 hm2 forest land in Shanghai can store 880 million tons of water peryear, with an economic effect of 792 million yuan. The total amount of soil conservation in Shanghai came to 2.178×107 m3 peryear, with its economic effect coming to 650 million yuan.
(4) The most common tree in greenland communities was Cinnamomum camphora, with its emergence frequency of 0.27, higher than that of other trees by far. Populus canadensis cv. also showed a relatively high emergence frequency of 0.13, but the densities of many Populus canadensis cv. forest were too high, with a simple community structureand poor stability. So it is need to transformate the species composition and forest form in the near future. The other trees with relatively high emergence frequency were Ligustrum lucidum, Cedrus deodara, Metasequoia glyptostr-oboides, Magnolia grandiflora, Platatnus orientalis L., Elaeocarpus glabripetalus, etc. Some trees with low emergence frequencies were used in the past such as Robinia pseudoacacia, Bischofia polycarpa, Gleditsia sinensis, Ulmus parvifolia Jacq., Pterocarya stenoptera DC. are becoming less applied.
(5) According to structure and function relationship priciples, and main functions of urban forest, four models of urban forest structure were proposed: ornamental forest community model, environmental protection model, production forest community model, and leisure and culture model.
(6) Only 3 types of trees had an emergency frequency higher than 30%, including Cinnamomum camphora, Magnolia grandiflora and Buxus sinica (Rehd. et Wils.) Cheng ex M. Cheng. With frequencies ranging from 1% to 20%, appeared a relatively larger number of tree types, 57 types altogether. With frequencies ranging from 1% to 5%, appeared the largest number of tree types, 24 types altogether. in our investigation, only a small number of types of trees such as Sapindus mukorossi Gzertn., Aesculus chinensis and Myrica rubra (Lour.) Sieb. et Zucc. appeared with a emergency frequency lower than 1%, while 24 types of trees appeared with a emergency frequency higher than 10%, covering about one third of regularly used tree types.
(7) In towns of Shanghai city, especially in the area connecting the town with its suburb, the garden plant community had a relatively high diversity. Suburban virescence had not attracted enough attention. In some remnant land around villages natural plant communities remain, with rare types of home trees and some economical fruit trees composing some simple communities, such as Melia azedarach, Ulmus pumila, Broussonetia papyrifera, Metasequoia glyptostro boides, Salix babylonica, Phyllostachys praecox C.D.Chu et C.S.Chao, Eriobotrya japonica, Ficus carica L., Citrus microcarpa, Prunus persica, etc.
(8) A classification investigation of the present trees was carried out according to the growth adaption indices and conditions of urban forest site. The result showed that such trees as Platatnus orientalis L., Viburnum awabuki, Aucuba japonica Var. iegata, Distylium racemosum, Acer palmatum Thunb., Metasequoia glyptostr-oboides, Cinnamomum camphora, Pittosporum tobira, Pterocarya stenoptera DC., Albizia julibrissin Durazz, Sophora japonica L., Ilex chinensis Sims., Liquidambar formosana, Ligustrum quihoui, Jasiminum nudiflorum, Myrica rubra (Lour.) Sieb. et Zucc. grew well. The trees that were used with a relatively low frequency were Quercus aliena Blume, Pistacia chinensis Bunge, Sapindus mukorossi Gzertn., Sapium sebiferum, Zelkova schneideriana, Toona sinensis, Schima superba Gardn et Champ, Cryptomeria japonica, Torreya grandis, etc. In the selection and plan of existing tree species in Shanghai, the effect of soil moisture property and soil pH on the trees species growth could be considered as key factors.
(1)上海城市森林结构指标值为0.48,城市森林功能指标值为0.46,城市森林协调性指标值为0.60,城市森林综合指标值为0.48。上海城市森林的协调性相对较好,但综合指数值偏低,距离森林生态服务功能的理想发挥还有较大差距,需要在森林覆盖率、大气环境质量、水土保持、景观环境容量、水网林网化、景观布局协调性等方面提高其指标值。
(2)在受调查的上海城市公园中,接近80%的公园热效应达到容许热效应等级以上;超过80%的公园清洁度达到容许清洁度等级以上;大多数公园的苔藓植物BI等级处于D级以上。除静安公园和淮海公园外,其它公园的综合自然生态效应都能达到D级以上。
(3)上海城市森林目前活立木总蓄积量为2.752×106m3,可吸收CO2 5.036×106t;活立木年均总生长量3.01×105m3,年均净吸收CO2 5.51×105t,每年产生经济效益2755万元;年均释放氧气4.88×105t,占呼吸耗氧量的10.9%,每年产生经济效益3.42亿元;全市8.92×104hm2林地,涵水总量达到8.8亿t,涵养水源的经济效益为7.92亿元;全市防止水土流失总量可达2.178×107m3,经济效益可达到6.5亿元。
(4)围绕上海城市森林发展规模和目标,根据上海市生态环境分区及其生态环境建设要求,确立上海城市森林以沿海防护林和部分自然保护林为生态前沿,以大型片林、廊道林带为生态腹地。提出城郊一体化的“三网、一区、多核“的上海城市森林总体布局构架,最终形成点、线、面一体的城市森林网络结构。
(5)根据森林结构的内涵以及森林结构功能关系原理,按城市森林的主要功能,提出将上海城市森林结构模式分为四类:观赏型森林群落植物模式、环保型森林群落植物模式、生产型森林群落植物模式和文化休闲型森林群落植物模式。
(6)在城市园林植物群落中出现频率超过30%的绿化树种只有3种,包括香樟、广玉兰及瓜子黄杨。出现树种数量较多的频率段在1%至20%之间,共有57种;其中出现树种最多的频率段为1%至5%之间,有24种。调查中出现频率小于1%的树种数量相对较少,有11种,如无患子、七叶树和杨梅等树种。而出现频率大于10%的树种数量有24种,达到常用树种的三分之一左右。
(7)在上海市城镇尤其是城郊结合地带的园林植物群落具有较高的树种丰富度。郊区绿化仍没有受到足够的重视,村镇“四旁”部分残存自然植物群落,只有极少的乡土树种和经济林果树种,主要为苦楝、榆树、构树、水杉、杨柳、早园竹、枇杷、无花果、金桔、桃树等构成的简单群落。
(8)根据生长适应性指标与城市森林立地条件区划,对现有树种进行生长状况的分区调查,结果显示:普遍生长较好的树种主要有悬铃木、法国冬青、洒金桃叶珊瑚、蚊母树、鸡爪槭、水杉、香樟、海桐、枫杨、合欢、国槐、冬青、枫香、小叶女贞、迎春、杨梅等。目前应用频率尚较低的树种有槲栎、黄连木、无患子、乌桕、榉树、香椿、木荷、日本柳杉、榧树等树种。在上海地区现有绿化树种选择规划中,应着重考虑的关键因子是土壤水分状况和土壤酸碱度对树种生长的影响。
Based on the theory and practice of urban forest construction home and abroad, this paper undertaked an analysis and an assessment of Shanghai’s environmental factors such as its ecological environment, integrative natural conditions, land use types, industrial outlay, air pollution, water pollution, soil pollution, with typical urban forest as its research objective. Urban forest design and arrangement and urban forest structure layout were carried out with a combination of qualitative and quantitative analysis methods. At the same time, this paper also undertaked research on the ecological functions of urban forest and the choice of virescence plant species. Some measurements for improving the qulity of Shanghai’s urban forest construction were put forward. The suggestions could provide a theoretical foundation for driving the tenor of Shanghai’s urban forest construction, and for improving the layout and the ecological functions of its urban forest. The main conclusions were described as follows:
(1) The values of urban forest structure index, urban forest function index, urban forest coordination index and urban forest comprehensive index in Shanghai was 0.48, 0.46, 0.60 and 0.48, respectively. The coordination capacity of shanghai’s urban forest was relatively good, but its integrative indexes was a little lower, far below the ideal functioning of a forest’s ecosystem service functions. The forest coverage rate, air environment quality, water and soil conservation, environmental capacity of landscape, water and forest networks, the compatibility of landscape required to be improved.
(2) Among the city parks investigated in Shanghai, the thermal effects of 80% of the parks were above that permitted. More than 80% of the parks had a higher cleanness than cleanness grade permitted. Most parks had a bryophytes BI grade level above grade D. All other parks had an integrative natural ecological function above grade D except Jing’an Park and Huaihai Park.
(3) Presently in Shanghai urban forest total volume of alive standing trees was 2.752×106m3,with a yearly growth rate of 3.01×105m3 and an average CO2 absorbing ability of 5.036×106t, resulting in an economic effect of 27.55 million yuan. Annual O2 release by forest was 4.88×105t, covering 10.9% of its breathing consumption, producing an economic effect of 342 million yuan. The 8.92×104 hm2 forest land in Shanghai can store 880 million tons of water peryear, with an economic effect of 792 million yuan. The total amount of soil conservation in Shanghai came to 2.178×107 m3 peryear, with its economic effect coming to 650 million yuan.
(4) The most common tree in greenland communities was Cinnamomum camphora, with its emergence frequency of 0.27, higher than that of other trees by far. Populus canadensis cv. also showed a relatively high emergence frequency of 0.13, but the densities of many Populus canadensis cv. forest were too high, with a simple community structureand poor stability. So it is need to transformate the species composition and forest form in the near future. The other trees with relatively high emergence frequency were Ligustrum lucidum, Cedrus deodara, Metasequoia glyptostr-oboides, Magnolia grandiflora, Platatnus orientalis L., Elaeocarpus glabripetalus, etc. Some trees with low emergence frequencies were used in the past such as Robinia pseudoacacia, Bischofia polycarpa, Gleditsia sinensis, Ulmus parvifolia Jacq., Pterocarya stenoptera DC. are becoming less applied.
(5) According to structure and function relationship priciples, and main functions of urban forest, four models of urban forest structure were proposed: ornamental forest community model, environmental protection model, production forest community model, and leisure and culture model.
(6) Only 3 types of trees had an emergency frequency higher than 30%, including Cinnamomum camphora, Magnolia grandiflora and Buxus sinica (Rehd. et Wils.) Cheng ex M. Cheng. With frequencies ranging from 1% to 20%, appeared a relatively larger number of tree types, 57 types altogether. With frequencies ranging from 1% to 5%, appeared the largest number of tree types, 24 types altogether. in our investigation, only a small number of types of trees such as Sapindus mukorossi Gzertn., Aesculus chinensis and Myrica rubra (Lour.) Sieb. et Zucc. appeared with a emergency frequency lower than 1%, while 24 types of trees appeared with a emergency frequency higher than 10%, covering about one third of regularly used tree types.
(7) In towns of Shanghai city, especially in the area connecting the town with its suburb, the garden plant community had a relatively high diversity. Suburban virescence had not attracted enough attention. In some remnant land around villages natural plant communities remain, with rare types of home trees and some economical fruit trees composing some simple communities, such as Melia azedarach, Ulmus pumila, Broussonetia papyrifera, Metasequoia glyptostro boides, Salix babylonica, Phyllostachys praecox C.D.Chu et C.S.Chao, Eriobotrya japonica, Ficus carica L., Citrus microcarpa, Prunus persica, etc.
(8) A classification investigation of the present trees was carried out according to the growth adaption indices and conditions of urban forest site. The result showed that such trees as Platatnus orientalis L., Viburnum awabuki, Aucuba japonica Var. iegata, Distylium racemosum, Acer palmatum Thunb., Metasequoia glyptostr-oboides, Cinnamomum camphora, Pittosporum tobira, Pterocarya stenoptera DC., Albizia julibrissin Durazz, Sophora japonica L., Ilex chinensis Sims., Liquidambar formosana, Ligustrum quihoui, Jasiminum nudiflorum, Myrica rubra (Lour.) Sieb. et Zucc. grew well. The trees that were used with a relatively low frequency were Quercus aliena Blume, Pistacia chinensis Bunge, Sapindus mukorossi Gzertn., Sapium sebiferum, Zelkova schneideriana, Toona sinensis, Schima superba Gardn et Champ, Cryptomeria japonica, Torreya grandis, etc. In the selection and plan of existing tree species in Shanghai, the effect of soil moisture property and soil pH on the trees species growth could be considered as key factors.
引文
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