城鄉(xiāng)梯度上的喬木分布格局與功能研究.pdf

1、人口增長和經(jīng)濟(jì)發(fā)展促進(jìn)了城市化。土地覆蓋變化、管理和干擾影響了城市植被的結(jié)構(gòu)與功能。隨著人類對自身生存環(huán)境愈加重視，城市化引起的環(huán)境問題受到越來越多的關(guān)注。城市化通過影響生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能，影響了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給及人類從自然生態(tài)系統(tǒng)所獲得的利益。由于對城市生態(tài)系統(tǒng)缺乏足夠的科學(xué)理解，難以在城市的相關(guān)決策制定中考慮生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，以維持城市的可持續(xù)發(fā)展。
　　本文對城鄉(xiāng)梯度上喬木分布格局與功能進(jìn)行研究，有助于深入了解城市化對生

2、態(tài)系統(tǒng)的影響，為城市相關(guān)決策提供理論基礎(chǔ)與科學(xué)指導(dǎo)。長三角地區(qū)是我國城市化速率最高的地區(qū)之一。
　　本文以位于長三角地區(qū)的杭州和寧波兩個城市為案例，利用城鄉(xiāng)梯度研究方法，設(shè)置從市中心到城市邊緣的研究樣帶。采用分層隨機取樣法，實地調(diào)查并估算了樣方中喬木的冠層覆蓋度(TCC)、物種多樣性、碳儲存、碳吸收(NPP)以及生物源揮發(fā)性有機物(BVOCs)排放，分析了它們與距市中心距離、土地覆蓋以及地價的關(guān)系，進(jìn)而探討城鄉(xiāng)梯度上喬木分布格局與

3、功能的差異及其影響因素。主要研究結(jié)論如下:
　　(1)城鄉(xiāng)梯度上喬木冠層覆蓋度分布的研究表明:杭州喬木冠層覆蓋度隨著距市中心距離的增加呈先降低后增大的趨勢(P＜0.05)。寧波喬木冠層覆蓋度隨著距市中心距離增加呈先增大再減小的趨勢(P＜0.05)。導(dǎo)致這種差異的主要原因是兩個城市中喬木樹齡以及種植密度在城鄉(xiāng)梯度上分布的不同。同時，本研究分析了城鄉(xiāng)梯度上不透水層覆蓋率及地價與喬木冠層覆蓋度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)喬木冠層覆蓋度與土地覆蓋和地價相

4、關(guān)，杭州和寧波城鄉(xiāng)梯度上土地覆蓋的轉(zhuǎn)變以及地價的升高，均顯著降低了當(dāng)?shù)貑棠镜墓趯痈采w度(P＜0.05)。另外，城鄉(xiāng)梯度上樹齡較小的喬木，多為新近種植，隨著樹木生長，城市喬木冠層覆蓋度有可能在未來幾十年增大。
　　(2)杭州和寧波城鄉(xiāng)梯度上的喬木物種多樣性指數(shù)均隨著距市中心距離的增加而減小。研究樣帶上，距離越接近的不同距離段間的物種相似性越高:杭州近中心距離段和中間距離段的物種相似性指數(shù)為0.31，大于近市中心和城市邊緣的相似性指數(shù)

5、0.27;寧波近中心和樣帶中間距離段的相似性指數(shù)為0.58，大于近市中心和城市邊緣的相似性指數(shù)0.49。距市中心越近的距離段內(nèi)，喬木的物種差異性指數(shù)越高，即物種差異性越大。城市中的人為樹種選擇與管理增加了物種的差異性。
　　(3)杭州研究樣帶上的喬木碳密度為31±24tCha-1，碳吸收為4.1±2.8tCha-1yr-1。寧波研究樣帶上喬木碳密度為22±19tC ha-1，碳吸收為2.8±2.2 tCha-1yr-1，均低于野外

6、森林。杭州和寧波的喬木碳密度均隨著距市中心距離的增加而增大。杭州喬木碳吸收與距市中心距離之間具有顯著正相關(guān)關(guān)系(P＜0.05)。不透水層覆蓋率及地價與喬木碳密度與碳吸收之間均具有顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。杭州和寧波城市化導(dǎo)致的不透水層覆蓋率及地價的升高，均減小了當(dāng)?shù)貑棠镜奶济芏扰c碳吸收。另外，喬木冠層覆蓋度與喬木碳密度和碳吸收均具有極顯著正相關(guān)關(guān)系(P＜0.01)，喬木冠層覆蓋度可以在一定程度上解釋碳密度與碳吸收的變化。城市擴張過程中，應(yīng)注意在建

7、成區(qū)增加喬木種植與管理，以增大喬木覆蓋面積和高大的生長良好喬木比例，增加城市地區(qū)的植被碳密度和碳吸收。
　　(4)寧波地區(qū)2010年全年的BVOCs排放4.4×1010gC，包括異戊二烯排放4×1010gC，單萜排放0.26×1010 g C，OVOC排放0.16×1010 g C。建成區(qū)單位綠地面積的BVOCs排放強度(2.86gCm-2yr-1)高于野外森林(2.66g Cm-2yr-1，毛竹林除外)。建成區(qū)的毛白楊、垂柳、楓

8、香是具有極高排放潛力的樹種。寧波研究樣帶上的喬木BVOCs排放與距市中心的距離之間沒有顯著的線性相關(guān)關(guān)系。而杭州研究樣帶上喬木BVOCs排放隨著距市中心距離的增加而減小。表明喬木物種組成改變，使BVOCs排放發(fā)生變化，對空氣質(zhì)量的影響也會發(fā)生改變。作為一種促進(jìn)空氣污染的重要來源，城市管理者在制定空氣污染控制決策時應(yīng)考慮城市樹木的BVOCs排放。
　　(5)杭州近市中心范圍內(nèi)的喬木碳密度最低，為20±17tCha-1，卻具有最高的B

9、VOCs排放強度3.27±3.18 g C m-2yr-1。表明城市中具有較低碳密度的景觀，也會產(chǎn)生較多的BVOCs排放。因而對于城市中的喬木種植應(yīng)避免選擇高BVOCs排放的樹種。
　　(6)城市化導(dǎo)致的物種組成的改變增加了BVOCs排放引起的碳的損失。研究估算了寧波建成區(qū)不同綠地景觀和野外不同類型森林的BVOCs排放與NPP的關(guān)系。寧波地區(qū)2010年BVOC排放的碳占NPP的比值為4.3％，高于野外森林（毛竹林除外）。寧波建成區(qū)

10、主要樹種中楓香和毛白楊的BVOCs/NPP比值最大，野外毛竹林BVOCs/NPP比值最高(13.5％)，常綠闊葉林最低(0.51％)。城市建成區(qū)喬木BVOCs排放及固碳潛力相比野外森林有明顯的差異，說明城市化引起的植被覆蓋和組成的變化對空氣質(zhì)量和碳循環(huán)有一定影響。杭州研究樣帶上喬木BVOCs/NPP比值隨著距市中心距離增加逐漸減小(P＜0.05)，且不透水層覆蓋率以及地價均與喬木BVOCs/NPP比值呈顯著正相關(guān)關(guān)系。而寧波喬木BVOC