全 文 ：哈尔滨市绿地系统生态功能分析 3
祝　宁 3 3 　李　敏 　柴一新　(东北林业大学 ,哈尔滨 150040)
【摘要】　将哈尔滨市的典型绿地分为片状绿地和带状绿地 ,按乔灌草、乔草、灌草、乔木、灌木和草坪等种
植结构类型 ,定点定时测定绿地中心和对照点的光照、温度、湿度及 CO2 浓度. 结果表明 ,在片状绿地中 ,
除草坪外 ,其它绿地均具有一定的遮荫效应 ,乔灌草、乔木、乔草和灌木结构绿地在降温、增湿和调节 CO2
浓度方面也均明显高于草坪. 带状绿地在遮荫、降温、增湿和调节 CO2 浓度方面也有一定的作用 ,其中灌
木结构绿地遮荫效应最强 ,乔灌结构绿地在降温、增湿、释氧固碳方面表现最佳. 相同种植结构的绿地中片
状绿地的生态效益大于带状绿地. 片状绿地或带状绿地的复层结构生态效益均大于单层结构.
关键词 　绿地系统 　小气候 　生态功能
文章编号 　1001 - 9332 (2002) 09 - 1117 - 04 　中图分类号 　S435. 62 　文献标识码 　A
Ecological functions of green land system in Harbin. ZHU Ning ,L I Min ,CHAI Yixin ( Northeast Forest ry U2
niversity , Harbin 150040) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2002 ,13 (9) :1117～1120.
Patch and strip green lands in Harbin with plantation structure of tree + shrub + herb ,tree + herb ,shrub + herb ,
tree ,shrub ,and lawn were selected as studied objects. Through testing PAR ,temperature (t) ,relative humidity
(RH) ,and CO2 concentration in the center and outside of the selected green lands ,the ecological functions of the
green lands on regulating city microclimate were analyzed. The results showed that except lawn ,patch green
lands had the function of shading. Green lands with plantation structure of tree + shrub + herb ,tree ,tree + herb ,
and shrub had greater effects on lowering temperature ,increasing humidity ,and adjusting CO2 concentration than
that of lawn. Strip green lands also had certain effects on shading ,lowering temperature ,increasing humidity ,and
adjusting CO2 concentration. Among different plantation structures of stripe green lands ,shrub had the best ef2
fect on shading ,and tree + shrub had the best effects on lowering temperature ,increasing humidity ,and adjusting
CO2 concentration. The ecological functions of patch green lands were better than those of strip green lands with
the same plantation structure ,and green lands with multistoried structure had greater ecological effects than those
with single layer.
Key words 　Green2land system , Microclimate , Ecological function.
3 国家科技部农业专项研究资助项目 (98211210209) .3 3 通讯联系人.
2002 - 03 - 15 收稿 ,2002 - 05 - 22 接受.
1 　引 　　言
绿色植被作为城市景观要素中的绿色斑块体 ,
对城市环境的光、热、水、O2 及有毒物质等具有积极
调节作用. 目前对绿地生态系统的研究已涉及到了
城市绿地改善空气质量、释氧固碳、调节小环境气候
及削弱紫外辐射等方面[6 ,7 ,9 ,10 ] . 绿地生态效益的优
劣由绿色植被的树种组成及空间结构等各方面因素
决定 ,研究其对环境影响的差异极具重要意义. 目前
对绿地及植被的生态效益研究尚处于起步阶
段[2～5 ] . 本文从改善环境小气候角度出发 ,针对哈
尔滨市典型绿地种植结构 ,分为片状与带状绿地进
行研究 ,以期对城市绿地系统的科学规划及建设提
供有益帮助.
2 　研究地区与研究方法
　　在哈尔滨市内选取乔灌草、乔草、灌草、乔木、灌木、草各
种绿地种植结构类型的片状绿地 6 块 ,乔灌、乔草、乔木和小
乔木种植类型的带状绿地 4 块 ,在选定林地中央各设一个观
测点 ,并在远离绿地的空旷铺装地另设一个非绿地对照观测
点.在距地面 1. 5m 处采取同步测定的方法 ,测定光照、温
度、湿度、CO2 浓度指标 ,测定时间为 8∶00～18∶00 ,2h 测定
一次. 为排除气象因素干扰 ,测定时间均安排在天气晴朗、静
风的夏天进行. 研究地林分状况见表 1、2.
　　对观测所得数据进行平均降温率、平均增湿效应、遮光
率及平均 CO2 吸收率的计算[8 ] .
　　平均降温率 :
　　T
-
6 =
1
6 ∑
6
i = 1
( Ti1 - T i2
T i1
) ×100 % (1)
式中 , T i1为对照点 1. 5m 处温度测定值 , Ti2为树木阴影中心
1. 5m 处温度测定值.
　　平均增湿效应 :
　　f
-
6 =
1
6 ∑
6
i = 1
( f i1 - f i2f i1 ) (2)
式中 , f i1为树木阴影中心 1. 5m 处相对湿度测定值 , f i2为对
照点 1. 5m 处相对湿度测定值.
应 用 生 态 学 报 　2002 年 9 月 　第 13 卷 　第 9 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Sept . 2002 ,13 (9)∶1117～1120
表 1 　不同种植结构片状绿地林分状况
Table 1 Stands status of patchs with different plantation structure
种植结构
Structure
树　种
Species
树　高
Height
(m)
胸　径
Diameter
(cm)
冠　幅
Crown range
(m)
密　度
Density
(n·m - 2)
面 积
Area
(m2)
乔灌草 Tree + Shrub + Herb 糖　槭 Acer negum da 12 29 7. 5 0. 01 1577. 46
丁　香 Syringa oblata 3. 25 - - 0. 206 -
乔　草 Tree + Herb 白　桦 Bet ula platyphylla 10. 4 17 6. 4 0. 071 1036. 8
灌　草 Shrub + Herb 丁　香 Syringa oblata 4. 1 - - 0. 119 77. 0
乔　木 Tree 家　榆 Ul m us pumila 13 19 7. 0 0. 072 2379. 41
灌　木 Shrub 树锦鸡儿 Caragana arborescens 4. 2 - - 0. 16 1564. 29
草　Lawn 2236. 68
表 2 　不同种植结构林带林分状况
Table 2 Stands status of strips with different plantation structure
种植结构
Structure
树　种
Species
树　高
Height
(m)
胸　径
Diameter
(cm)
冠　幅
Crown range
(m)
间　距
Distance
(m)
带　宽
Width
(m)
乔　灌 Tree + Shrub 旱　柳 S ali x matsudana 10 20 7. 5 3. 00 7. 50
水　蜡 L igust rum obt usif oli um 1 - - - 0. 8
乔　草 Tree + Herb 旱　柳 S ali x matsudana 2. 6 9. 7 2. 3 4. 65 2. 25
乔　木 Tree 旱　柳 S ali x matsudana 2. 6 9. 5 2. 3 4. 65 2. 25
小乔木 Tree 垂枝榆 Ul m us pumila var. pendula 3. 8 22 4. 3 4. 20 4. 30
　　遮光率 :
　　I
-
6 =
1
6 ∑
6
i = 1
( Ii1 - Ii2
Ii1
) ×100 % (3)
式中 , Ii1为对照点 1. 5m 处光照强度 , Ii2 为树木阴影中心
1. 5m处光照强度.
　　平均 CO2 吸收率 :
　　D
-
6 =
1
6 ∑
6
i = 1
( Di1 - Di2
Di1
) ×100 % (4)
式中 , Di1为对照点 1. 5m 处 CO2 浓度 , Di2为树木阴影中心
1. 5m处 CO2 浓度.
3 　结果与分析
311 　绿地遮荫效应分析
　　各非绿地对照点光强变化日动态基本呈单峰分
布 ,光强最低值出现于 18∶00 ,峰值出现于 10∶00～
12∶00 ,各时段内光强变化幅度较大. 光强分布范围
为 17. 0～1449. 3μmol·m - 2·s - 1 .
　　各绿地观测点光强变化日动态与自然光强度变
化的时间动态相一致 ,变化幅度较对照点平缓 (草坪
绿地除外) ,片状绿地光强分布曲线基本无峰值出
现 ,带状绿地则有较小峰值出现 ,峰值出现于 12∶00
左右.
　　片状绿地中 (表 3) ,除草坪绿地外 ,其它绿地植
被遮光效应均极为明显 ,其中以乔灌草、灌木和灌草
等种植结构遮荫效应最佳 ,均达 90 %以上. 草坪绿
地的光强与非绿地对照相差无几 ,有时甚至高出对
照点. 不同绿地的这种遮光效应主要由树种、生长状
态、配置及种植结构等综合决定. 带状绿地中 ,小乔
木带遮光率最明显 ,为 80. 28 %. 乔木、乔草两种带
状绿地遮光效应较差. 这是因为小乔木带树高较小 ,
林木冠幅大于单株林木间距 ,带内无大块光斑 ,且测
定点处于冠层中央. 乔木、乔草两种带状绿地冠幅小
于单株林木间距 ,带不连续且有大片光斑出现.
　　绿地遮光效应表现最明显的时间为 12∶00 左
右. 此时太阳辐射强度最大. 绿地形状是影响遮荫效
应的主要因素之一. 相同种植结构的绿地中 ,乔草结
构片状绿地较带状绿地遮光率增加 38. 81 % ,乔木
结构增加 15. 63 %.
312 　绿地调节空气温度分析
　　各非绿地对照点温度变化日动态基本呈单峰分
布 ,温度最低值出现于 8∶00 ,最高值出现于 14∶00 左
右 ,各时段内温度变化幅度较大.
　　片状绿地观测点日间温度变化曲线较对照点平
缓 ,但分布曲线仍有明显峰值出现. 带状绿地温度变
化规律与对照点相似 ,其中复层结构带状绿地测定
点各时刻温度值均低于对照点 ,单层结构有时高于
对照点. 各绿地最低温度与最高温度值出现时间与
相应对照点较一致.
　　片状绿地中乔灌草绿地降温幅度最大 ,平均温
度低于对照点 3. 76 ℃. 草坪降温幅度最小 ,日均温
比对照点低 1. 54 ℃. 由各绿地的降温率可见 (表 3) ,
三维绿量较大的乔灌草及乔木结构绿地 ,降温效应
极为明显 ,乔灌草结构降温率为 14. 78 %. 其它结构
绿地降温效应依次为灌木 > 乔草 > 灌草 > 草坪. 受
太阳辐射直接照射影响 ,草坪植被降温效应最差. 乔
灌草结构绿地降温率约为草坪的 3 倍和灌草的 1. 8
倍.
　　带状绿地中乔灌带降温效应最明显 ,平均降温
率达 8. 95 % ,最大降温幅度为 4. 4 ℃. 其次为乔草结
8111 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　13 卷
表 3 　不同种植结构绿地生态效应
Table 3 Ecologic effects of greenspace with different plantation structure
绿　地
Greenspace
种植结构
Structure
遮光率
Shadow rate
( %)
降温率
Temperature dropping
rate ( %)
增湿效应
Humidity increasing
effect
CO2 吸收率
CO2 absorbing rate
( %)
片　状 乔灌草 Tree + Shrub + Herb 95. 91 14. 78 5. 03 1. 75
Patchs 乔　草 Tree + Herb 94. 88 8. 55 6. 17 1. 67
灌　草 Shrub + Herb 91. 95 8. 09 2. 42 1. 33
乔　木 Tree 80. 74 12. 39 3. 95 1. 70
灌　木 Shrub 97. 65 9. 27 2. 60 1. 17
草　坪 Lawn 0. 38 4. 52 2. 15 0. 61
带　状 乔　灌 Tree + Shrub 69. 57 8. 95 4. 05 1. 06
Strips 乔　草 Tree + Herb 56. 07 6. 97 2. 87 0. 51
乔　木 Tree 65. 11 6. 28 2. 86 0. 06
小乔木 Tree 80. 28 4. 77 2. 51 0. 28
构 ,小乔木降温效应最差 ,平均降温率为 4. 77 % ,最
大降温幅度为 2. 6 ℃.
　　相同种植结构的绿地中 ,片状绿地降温率高于
带状绿地. 其中乔草结构片状绿地降温率较带状绿
地高 1. 58 % ,乔木结构高 6. 11 %.
313 　绿地调节空气湿度分析
　　各非绿地对照点日间空气湿度变化呈“U”字型
分布 ,变化范围为 10 %～45 % ,各时刻变化幅度较
大. 其中 8∶00 湿度最大 ,12∶00 左右达到最小. 此后
湿度略有回升 ,但回升趋势缓慢.
　　各绿地观测点空气湿度变化规律与非绿地极为
一致 ,呈“U”字型分布 ,变化范围为 15 %～50 %. 绿
地观测点各时刻湿度值均高于非绿地.
　　片状绿地中 (表 3) ,乔草复层结构绿地平均增
湿效应最大 ,为 6. 17 % ,最大增湿幅度达 14. 8 % ,其
次为乔灌草复层结构. 草坪单层结构具有一定的增
湿效应 ,但增湿效应较差 ,仅能增加 2. 38 % ,约为乔
草绿地增湿率的 1/ 2 ,最大增湿幅度为 4. 17 %. 复层
结构绿地增湿效应发挥最完全时为 12∶00～14∶00.
此刻对照点湿度达最小域值. 草坪增湿效应发挥最
完全时约为 8∶00.
　　带状绿地平均增湿效应为乔灌 > 乔草 > 乔木 >
小乔木. 乔灌带增湿效应最明显 ,为 4. 05 %. 垂枝榆
小乔木带增湿效应最差.
　　相同种植结构的绿地 ,片状绿地增湿效应大于
带状绿地. 其中乔草结构片状绿地增湿效应是带状
绿地的 2. 2 倍 ,乔木结构片状绿地较带状绿地高
1. 09 %.
314 　绿地释氧固碳效应分析
　　各非绿地对照点日间 CO2 浓度变化呈下降趋
势 ,且下降幅度较大. 各绿地观测点日间 CO2 浓度
变化基本呈下降趋势 ,10∶00 左右下降趋势最明显 ,
并强于对照点 ,午后下降趋势缓慢 ,甚至出现较为显
著的回升趋势 ,其值超过同时刻相应对照点.
　　6 种片状绿地中 ,乔灌草复层结构绿地吸收
CO2 能力最强 ,吸收率为 1. 75 %. 草坪最差 ,吸收率
仅为 0. 61 % ,前者约为后者的 3 倍. 其余结构绿地
排序为乔木 > 乔草 > 灌草 > 灌木 (表 3) .
　　各种带状绿地中 ,乔灌带吸收 CO2 能力最强 ,
平均 CO2 吸收率远高于其它带状绿地. 栽植密度稀
疏且为单层结构的乔木带吸收效应最差 , 仅为
0. 28 %.
4 　结论与讨论
　　绿地种植结构及形状直接影响遮光效应. 相同
种植结构的绿地 ,其中片状绿地 (除草坪外) 遮光效
应强于带状. 两种绿地中复层结构绿地遮荫效应均
强于单层绿地. 绿地的遮光效应同时受树木生长状
况、栽植密度等因素影响.
　　测定所得各种绿地均具一定的降温作用. 片状
绿地具有明显调节气温的作用 ,且温度越高 ,降温效
果越明显. 相同种植结构的绿地 ,片状绿地降温效应
强于带状绿地.
　　各绿地均具有一定的增湿作用. 无论片状绿地
或带状绿地 ,复层结构绿地增湿效应均较单层明显.
主要由于复层结构植被具有良好的遮荫效应及较强
的蒸腾作用 ,且具有空间冠层结构 ,其乱流交换强 ,
土壤及植被蒸散出的水汽不易扩散. 相同种植结构
的绿地 ,片状绿地增湿效应大于带状绿地.
　　各种绿地均具有一定的释氧固碳效应. 片状绿
地中乔灌草结构 CO2 吸收效应最强 ,草坪最弱 ,带
状绿地乔灌结构吸收 CO2 能力最强. 植物进行光合
作用 ,吸收 CO2 ,释放 O2 的能力 ,决定于林木的三维
绿量及树种光合作用强弱.
　　绿地生态系统的生态功能是绿地生态系统服务
的主要组成. 它是指以绿色植物生命支持的功能 ,包
括气体调节、气候调节、干扰调节、水调节、休闲、娱
乐和文化等项目. 它是由自然的或人工建造的生态
91119 期 　　　　　　　　　　　　　　　　祝 　宁等 :哈尔滨市绿地系统生态功能分析 　　　　　
系统的生境、物种、生物学状态、性质和生态过程所
产生的物质及其所维持的良好生活环境对人类服
务[1 ] . 因此在功能上 ,它具有整体性、动态性、分层
性及地域性的系统特点.
　　城市绿地生态系统的服务主要是生态功能和景
观功能两大方向. 本文对片状及带状绿地的光、温
度、湿度、CO2 浓度的研究只是其中一个基础的组成
部分. 应全面系统地描述绿地系统的生态功能.
　　首先 ,绿地系统的功能对环境的调节应是三维
立体的. 它在城市中的调节能力是有一定范围的. 以
绿地为中心建立起的相应效应场 ,影响的强度由中
心到边缘 ,在三维空间上呈梯度变化. 因此 ,测定这
一场效应十分重要.
　　其次 ,绿地系统的功能决定于它的结构 ,包括
1)组成结构 (植物组成) :这些植物的生态学特性 ,如
绿量、分枝状况、物候、释氧固碳、吸收有毒物质的能
力、蒸腾作用等. 2)层次结构 :即乔灌草、乔灌、乔草、
灌草、草坪等. 它不仅决定着绿地整体绿量的多少 ,
而且决定其功能的强弱. 3)配置结构 :主要指绿地的
栽植密度和数量等.
　　一块成功的城市绿地既要发挥其生态服务功
能 ,又要满足景观功能的要求. 其生态功能的发挥是
基础 ,而景观功能则是生态功能基础的延伸和升华.
参考文献
1 　Cai X2M (蔡晓明) . 2000. Ecosystem Ecology. Beijing : Science
Press. (in Chinese)
2 　Chen Z2X(陈自新) ,Su X2H (苏雪痕) ,Liu S2Z(刘少宗) . 1998.
Study of ecological effect of urban green space in Beijing (2) . Chin
Park (中国园林) ,14 (2) :51～54 (in Chinese)
3 　Chen Z2X(陈自新) ,Su X2H (苏雪痕) ,Liu S2Z(刘少宗) . 1998.
Study of ecological effect of urban green space in Beijing (4) . Chin
Park (中国园林) ,14 (4) :46～49 (in Chinese)
4 　Chen Z2X(陈自新) ,Su X2H (苏雪痕) ,Liu S2Z(刘少宗) . 1998.
Study of ecological effect of urban green space in Beijing (5) . Chin
Park (中国园林) ,14 (5) :57～60 (in Chinese)
5 　Jiang D2T (姜东涛) . 2001. The study of urban forest and green
land area. J Northeast For U niv (东北林业大学学报) ,29 (1) :70
～73 (in Chinese)
6 　Li H(李 　辉) ,Zhao W2Z(赵卫智) , Gu R2Z(古润泽) . 1999. Ef2
fects of three different green lands in plantation structure on the O22
emitting ,CO22fixing ,heat2absorbing and temperature2decreasing in
residential quarters. Envi ron Sci (环境科学) , 20 (6) : 41～44 (in
Chinese)
7 　Ma C2C(马长春) ,Wang L2H(王林和) . 1995. Discussing on func2
tions and designs of greenland of the city. J Inner Mongolia For
Coll (内蒙古林学院学报) ,17 (1) :52～57 (in Chinese)
8 　Qian M2F (钱妙芬) , Zhang F2J (张凤娟) , Zhang Y2J (张友金) .
2000. Research on summer small climate effects of walkway trees
and fuzzy comprehensive evaluation. J Nanjing For U niv (南京林
业大学学报) ,24 (6) :55～58 (in Chinese)
9 　Wang X2R(王祥荣) . 1998. Ecological park and urban environment
protecting. Chin Park (中国园林) ,14 (2) :14～16 (in Chinese)
10 　Xu X(徐　心) . 1997. Discussion on ecological function of the green
land in the city populated area. J Nanjing A gric Technol Coll (南京
农业专科学校学报) ,13 (4) :36～39 (in Chinese)
作者简介 　祝 　宁 ,男 ,1935 年生 ,教授 ,主要从事种群生态
学、城市生态学研究 ,发表论文 40 余篇. Tel :045122190615 ,
E2mail :muzi123 @0451. com
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