發(fā)布時間：2017-12-11 04:08

  本文關鍵詞：不同尺度下北京公園綠地顆粒物變化特征及影響因子研究

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【摘要】：為了探討城市公園綠地對大氣顆粒物污染的調控和改善作用,本研究基于城市公園、公園內綠地斑塊、綠地斑塊內植物群落、群落中植物個體4個不同尺度,開展多角度相結合的系統(tǒng)研究。分析了北京城市公園綠地阻滯顆粒物的影響機制,系統(tǒng)剖析了公園綠地內大氣顆粒物的變化動態(tài),構建了植物個體滯塵能力綜合評價體系,量化了公園綠地阻滯顆粒的作用與生態(tài)環(huán)境因子及結構因子的關系,優(yōu)化出幾種有效阻滯顆粒物的城市公園綠地模式,為城市綠地結構規(guī)劃、建設提供了理論基礎。主要研究結果如下:(1)41種植物滯塵能力差異明顯。植物單葉滯塵量最高的是黃櫨,達1.071mg·leaf-1;單位葉面積滯塵量最高的喬木是側柏,達0.339g·m-2,最高的灌木是大葉黃楊,達0.373g·m-2,最高的地被是艾蒿,達0.101g·m-2,最高的竹類是早園竹,達0.141g·m-2;單株滯塵量最高的喬木是側柏、最高的灌木是大葉黃楊、最高的地被是蛇莓,最高的竹類是早園竹。側柏、黃櫨、大葉黃楊、沙地柏、蛇莓、早園竹等11種植物綜合滯塵能力強,白蠟、雪松、珍珠梅、繡線菊、二月蘭、箬竹等14種植物綜合滯塵能力良好,國槐、白皮松、棣棠、紫薇、苔草等10種植物綜合滯塵能力一般,垂柳、紫葉小檗、狗尾草等6種植物綜合滯塵能力較弱。油松、黃櫨、側柏等植物葉片表面突起多易滯留顆粒物,毛白楊、女貞等葉片表面較平滑不易滯留顆粒物。(2)不同種類植物個體滯塵的時空變化特征差異明顯。喬木滯塵8-10d達到飽和,灌木滯塵6-8d達到飽和,地被滯塵2-4d達到飽和,竹類滯塵周期內滯塵量持續(xù)增加。喬木、灌木、地被的單位葉面積滯塵量呈現(xiàn)“W”型日變化特征,竹類呈現(xiàn)出“V”型日變化特征。喬木內部葉片滯塵量小于外部、中部葉片,闊葉植物底部葉片滯塵量高于中部、頂部葉片,針葉植物中部葉片滯塵量高于頂部、底部葉片。(3)7種植物群落對TSP等4種粒徑顆粒的阻滯作用差異顯著。夏季和秋季要好于冬季和春季,針葉林群落對于TSP、PM10、PM2.5的阻滯能力最強,闊葉純林群落對PM1.0的阻滯能力最強,草坪群落對4種粒徑大氣顆粒物的阻滯作用較差。植物群落、綠地斑塊、城市公園3個尺度顆粒物濃度變化規(guī)律均呈現(xiàn)冬季、春季高,夏季、秋季低的規(guī)律。(4)植物群落結構因子與群落阻滯大氣顆粒物的能力存在線性相關關系。群落平均葉傾角越大阻滯能力越差,郁閉度、平均喬木高度、平均胸徑等均與其阻滯能力存在一定相關關系。喬灌草的植物群落配置模式更有利于凈化顆粒物,闊葉純林、闊葉混交林群落郁閉度在80%左右,種植密度在0.08-0.12株/m2時,針葉混交林、針葉純林群落種植密度在0.13-0.15株/m2,郁閉度在85%左右時,表現(xiàn)出較好的阻滯作用。(5)綠地斑塊內距邊界不同距離、周邊不同下墊面類型、斑塊結構因子變化是影響其阻滯作用的主要因素。綠地斑塊景觀形狀指數(shù)、周長面積比、植物覆蓋率、郁閉度等結構因子的變化,與斑塊阻滯顆粒物的能力有明顯相關性。斑塊周圍下墊內觀賞林所占比例的影響范圍為75m,水系、草坪所占比例的影響范圍為30m,園路、廣場所占比例的影響范圍為60m。喬灌草結構的常綠針葉、針葉闊葉混交、闊葉混交3種綠地斑塊類型與灌草結構的常綠闊葉混交類型綠地斑塊,最佳綜合阻滯顆粒物的距離分別是165m、135-165m、165-210m、135m;草坪型綠地斑塊最佳距離為105-165m。(6)不同城市公園綠地顆粒物濃度變化呈現(xiàn)出一定梯度變化,公園綠地結構因子與其阻滯作用存在一定相關性。城市公園外TSP和PM10呈現(xiàn)出“城區(qū)—郊外”濃度逐漸降低的變化趨勢,冬季、春季時PM2.5和PM1.0濃度變化呈現(xiàn)出“城區(qū)—郊外”逐漸增加的趨勢。冬季、春季,天壇公園對TSP等4種粒徑顆粒物的阻滯率均為最高,夏季、秋季,對于TSP和PM10的阻滯率最高的是天壇公園,對PM2.5、PM1.0的阻滯率最高的是香山公園。公園面積與公園阻滯顆粒物的能力呈顯著正相關,斑塊數(shù)量與公園阻滯顆粒物的能力呈顯著負相關,植被覆蓋率僅與阻滯PM2.5呈顯著正相關。(7)城市公園綠地顆粒物濃度變化與環(huán)境因子間存在顯著相關性。春季、冬季,TSP、PM10與相對濕度呈顯著正相關,與風速呈顯著負相關;PM2.5、PM1.0與相對濕度呈顯著正相關,與溫度呈顯著負相關。夏季、秋季,4種粒徑顆粒物均與負離子濃度呈顯著負相關,與相對濕度呈顯著正相關性,與溫度呈顯著負相關性;TSP、PM10與風速顯著正相關。(8)結合景觀、游憩、生態(tài)等功能效益,建議構建阻滯大氣顆粒物兼游憩型、阻滯大氣顆粒物兼觀賞型2類優(yōu)化結構,建議構建疏林植物型、植物圍合型、闊混交型、常綠片林型4種優(yōu)化的植物配置模式。
【學位授予單位】：中國林業(yè)科學研究院
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：X513;S731

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