不同尺度下北京公园绿地颗粒物变化特征及影响因子研究

发布时间：2017-12-11 04:08

  本文关键词：不同尺度下北京公园绿地颗粒物变化特征及影响因子研究

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【摘要】：为了探讨城市公园绿地对大气颗粒物污染的调控和改善作用,本研究基于城市公园、公园内绿地斑块、绿地斑块内植物群落、群落中植物个体4个不同尺度,开展多角度相结合的系统研究。分析了北京城市公园绿地阻滞颗粒物的影响机制,系统剖析了公园绿地内大气颗粒物的变化动态,构建了植物个体滞尘能力综合评价体系,量化了公园绿地阻滞颗粒的作用与生态环境因子及结构因子的关系,优化出几种有效阻滞颗粒物的城市公园绿地模式,为城市绿地结构规划、建设提供了理论基础。主要研究结果如下:(1)41种植物滞尘能力差异明显。植物单叶滞尘量最高的是黄栌,达1.071mg·leaf-1;单位叶面积滞尘量最高的乔木是侧柏,达0.339g·m-2,最高的灌木是大叶黄杨,达0.373g·m-2,最高的地被是艾蒿,达0.101g·m-2,最高的竹类是早园竹,达0.141g·m-2;单株滞尘量最高的乔木是侧柏、最高的灌木是大叶黄杨、最高的地被是蛇莓,最高的竹类是早园竹。侧柏、黄栌、大叶黄杨、沙地柏、蛇莓、早园竹等11种植物综合滞尘能力强,白蜡、雪松、珍珠梅、绣线菊、二月兰、箬竹等14种植物综合滞尘能力良好,国槐、白皮松、棣棠、紫薇、苔草等10种植物综合滞尘能力一般,垂柳、紫叶小檗、狗尾草等6种植物综合滞尘能力较弱。油松、黄栌、侧柏等植物叶片表面突起多易滞留颗粒物,毛白杨、女贞等叶片表面较平滑不易滞留颗粒物。(2)不同种类植物个体滞尘的时空变化特征差异明显。乔木滞尘8-10d达到饱和,灌木滞尘6-8d达到饱和,地被滞尘2-4d达到饱和,竹类滞尘周期内滞尘量持续增加。乔木、灌木、地被的单位叶面积滞尘量呈现“W”型日变化特征,竹类呈现出“V”型日变化特征。乔木内部叶片滞尘量小于外部、中部叶片,阔叶植物底部叶片滞尘量高于中部、顶部叶片,针叶植物中部叶片滞尘量高于顶部、底部叶片。(3)7种植物群落对TSP等4种粒径颗粒的阻滞作用差异显著。夏季和秋季要好于冬季和春季,针叶林群落对于TSP、PM10、PM2.5的阻滞能力最强,阔叶纯林群落对PM1.0的阻滞能力最强,草坪群落对4种粒径大气颗粒物的阻滞作用较差。植物群落、绿地斑块、城市公园3个尺度颗粒物浓度变化规律均呈现冬季、春季高,夏季、秋季低的规律。(4)植物群落结构因子与群落阻滞大气颗粒物的能力存在线性相关关系。群落平均叶倾角越大阻滞能力越差,郁闭度、平均乔木高度、平均胸径等均与其阻滞能力存在一定相关关系。乔灌草的植物群落配置模式更有利于净化颗粒物,阔叶纯林、阔叶混交林群落郁闭度在80%左右,种植密度在0.08-0.12株/m2时,针叶混交林、针叶纯林群落种植密度在0.13-0.15株/m2,郁闭度在85%左右时,表现出较好的阻滞作用。(5)绿地斑块内距边界不同距离、周边不同下垫面类型、斑块结构因子变化是影响其阻滞作用的主要因素。绿地斑块景观形状指数、周长面积比、植物覆盖率、郁闭度等结构因子的变化,与斑块阻滞颗粒物的能力有明显相关性。斑块周围下垫内观赏林所占比例的影响范围为75m,水系、草坪所占比例的影响范围为30m,园路、广场所占比例的影响范围为60m。乔灌草结构的常绿针叶、针叶阔叶混交、阔叶混交3种绿地斑块类型与灌草结构的常绿阔叶混交类型绿地斑块,最佳综合阻滞颗粒物的距离分别是165m、135-165m、165-210m、135m;草坪型绿地斑块最佳距离为105-165m。(6)不同城市公园绿地颗粒物浓度变化呈现出一定梯度变化,公园绿地结构因子与其阻滞作用存在一定相关性。城市公园外TSP和PM10呈现出“城区—郊外”浓度逐渐降低的变化趋势,冬季、春季时PM2.5和PM1.0浓度变化呈现出“城区—郊外”逐渐增加的趋势。冬季、春季,天坛公园对TSP等4种粒径颗粒物的阻滞率均为最高,夏季、秋季,对于TSP和PM10的阻滞率最高的是天坛公园,对PM2.5、PM1.0的阻滞率最高的是香山公园。公园面积与公园阻滞颗粒物的能力呈显著正相关,斑块数量与公园阻滞颗粒物的能力呈显著负相关,植被覆盖率仅与阻滞PM2.5呈显著正相关。(7)城市公园绿地颗粒物浓度变化与环境因子间存在显著相关性。春季、冬季,TSP、PM10与相对湿度呈显著正相关,与风速呈显著负相关;PM2.5、PM1.0与相对湿度呈显著正相关,与温度呈显著负相关。夏季、秋季,4种粒径颗粒物均与负离子浓度呈显著负相关,与相对湿度呈显著正相关性,与温度呈显著负相关性;TSP、PM10与风速显著正相关。(8)结合景观、游憩、生态等功能效益,建议构建阻滞大气颗粒物兼游憩型、阻滞大气颗粒物兼观赏型2类优化结构,建议构建疏林植物型、植物围合型、阔混交型、常绿片林型4种优化的植物配置模式。
【学位授予单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X513;S731

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本文编号：1277085