城市綠地綜合效應場

祝寧 李敏 柴一新

本文以生態(tài)場理論為基礎初步提出生物體與環(huán)境間相互作用產生空間綜合生態(tài)效應場，這種生態(tài)效應場包括溫度效應場，濕度效應場及CO₂，效應場等。并選取哈爾濱市的兩片典型綠地為研究對象，進行與人類舒適度密切相關的三種效應場 (溫度效應場，濕度效應場及CO₂效應場)的研究，指出了綜合生態(tài)效應場存在的物質性及有限性。同時指出以產生場的主體綠地為主中心的綜合生態(tài)效應場為空間梯度場，場強由綠地中央至外圍逐漸減弱，其減弱的程度各綠地間存在差異。

植物生態(tài)場理論的先驅工作起源于美國德克薩斯農工大學的一個著名的系統(tǒng)生物學研究組，這個系統(tǒng)生物學研究小組產生 "場"的想法始于對植物群落中個體的空間作用分析，尤其是相鄰植物的競爭與對其資源利用的研究。他們1985午在EcologlcalModeling上發(fā)表文章提出生態(tài)場理論:"Aspatialanalysisofresourceinterfrence among plants"。

國內對生態(tài)場理論的研究起步較早，其中王德利指出:生物之間 (非直接接觸)的相互作用是通過對生態(tài)環(huán)境的物質結構改變、能量轉化以及信息交換實現的，這種生物之間相互作用的空間稱為生態(tài)場。并將生態(tài)場進一步定義為:生物與生物之間、以及生物與環(huán)境之間相互作用形成生態(tài)勢的時空范圍。王根軒將其定義為生物的生命過程與環(huán)境相互作用產生的綜合生態(tài)效應的空間分布。

從生態(tài)場理論的提出至今，國內外有關植物生態(tài)場理論的研究，其對象由簡單的天然植物群落己經擴展到了天然、半天然及人工植物群落，研究層次也發(fā)展到了個體、種群和群落三個不同水平。生態(tài)場的提出，首先為探求生態(tài)學的核心問題相互作用的研究提供了一條定量化的途徑。其研究內容主要表現為建立植物競爭、共存等生態(tài)場模型，并對模型中的參數進行定量化，即研究生物體間的抑制與互惠作用。同時研究植物生態(tài)場的強度、相互作用場強度、場梯度。植物個體的影響范圍等各方面。國內的研究主要有 "紅松種群生態(tài)場特征函數的初步分析"，"半干旱生態(tài)條件下植物個體的綜合生態(tài)效應的空間距離分布規(guī)律"、"羊草種群地上部生態(tài)場二維行為的特征分析"、"不同種群密度狀態(tài)下羊草地上部生態(tài)場、生態(tài)勢、場梯度及其季節(jié)性變化規(guī)律研究"等。

生態(tài)場的產生與生物的生命活動密切相關，任何自然、半自然或人工環(huán)境中都存在著生物生命活動對環(huán)境的生態(tài)干涉。城市綠地生態(tài)系統(tǒng)作為一種特殊的人工生態(tài)系統(tǒng)，各種綠地類型的人工植物群落與環(huán)境交互作用產生的三維空間生態(tài)效應即可稱為生態(tài)場，以產生場的場源植物為中心發(fā)生的溫度、濕度、氣體成分等的空間梯度變化范圍我們則稱之為綜合生態(tài)效應場。隨著人們把綠地改善環(huán)境的生態(tài)效應凌駕于景觀效應之上，城市植物對周圍環(huán)境產生的這種效應場應該被人們所認知，且對場強及作用范圍的研究與確定急待解決。城市人工植物群落結合生態(tài)場理論，研究城市綠地生態(tài)系統(tǒng)對小環(huán)境的改善作用，在國內外研究中尚屬首例。本文對此方向做了初步研究，提出了城市綠地生態(tài)系統(tǒng)綜合生態(tài)效應場及場強梯度存在的物質性，以期為今后的城市綠地效應場的深人研究奠定基礎。

1、研究地區(qū)與研究方法

在哈爾濱市內選取2塊人工植物綠地作為研究對象，綠地周圍或至少某一個方向上20米范圍內為無人工建筑物或其他植被的空曠場地，以減少對測量的千擾。由于儀器設備及城市環(huán)境的限制，本實驗僅選定綠地為空曠場地的一個水平方向，在選定綠地中央、綠地邊緣、2倍樹高處，各設一個觀測點，并在遠離綠地的空曠地另設一個對照觀測點。在距地面1.5米處采取同步測定的方法，測定空氣溫度、濕度、CO₂濃度，測定時間為8:00到18:00，每2h測定一次，為排除氣象因素干擾，測定時間均安排在天氣晴朗、靜風夏天進行。研究綠地林分狀況（見表1）:

根據所得數據對各觀測點進行平均降溫率、平均增濕效應及平均CO₂吸收率的計算，計算公式如下:

2，結果與分折

對綠地中央、林緣、林外2倍樹高處各觀測點進行空氣溫度、濕度及CO₂濃度的觀測，計算得各點的降溫率、增濕效應及CO₂吸收率(見表2)

2.1溫度效應場水平梯度分布

即綠地對周圍環(huán)境的影響在水平方向上存在一個溫度生態(tài)效應場。綠地溫度生態(tài)效應場強在水平方向上存在梯度變化，隨觀測點距綠地距離的逐漸增加場強逐漸減弱，且衰減速率較大。其中對綠地中央觀測點的降溫效應最佳，林緣次之，林外2倍樹高處最差。兩綠地對各觀測點的氣溫影響強度其中喬灌草種植結構綠地大于灌木種植結構綠地。

2.2濕度效應場水平梯度分布

綠地對周圍環(huán)境的影響在水平方向上存在一個濕度生態(tài)效應場，兩片綠地對各觀測點均存在一定的增濕效應(見表2)，增濕效應最大值達到5.08。其中灌木種植結構綠地在林外2倍樹高處，增濕效應值僅為0.12，綠地在此處的濕度生態(tài)效應場場強極小，接近于零，此距離內可近似看作濕度生態(tài)場水平方向上的場范圍。綠地濕度生

態(tài)效應場對周圍環(huán)境的梯度影響與溫度生態(tài)效應場相似，場強均隨觀測點距綠地距離的逐漸增加而減弱。兩綠地對各觀測點空氣濕度的影響強度，其中喬灌草種植結構綠地大于灌木種植結構綠地。

2.3 CO₂效應場水平梯度分布

綠地對周圍環(huán)境的影響在水平方向上存在一個CO₂生態(tài)效應場。兩片綠地對各觀測點均存在一定的釋氧固碳效應，其中綠地中央CO₂吸收率均在1%。以上林緣及林外CO₂吸收率值則不超過1%。綠地釋氧固碳生態(tài)效應場強在水平方向那個存在梯度變化，場強對觀測點距綠地距離的增加逐漸減弱。

3.討 論

綠地植物的生命活動對周圍環(huán)境空氣溫度、濕度及CO₂濃度具有一定影響范圍，即植物的生命活動產生了空間綜合生態(tài)效應場。這種綜合生態(tài)效應場具有有限性，其場范圍的確定及場強度的變化形式需要進行儀器精度、靈敏度的改進及測量的時間與空間步長的加密。應該指出，由于種種條件限制，筆者僅做了一個點(兩塊綠地)試驗，其結論具有定性意義。待條件允許再行多點實驗，以便得出定量化結論。

綠地綜合生態(tài)效應場影響范圍內場強呈水平梯度分布，且場強分布從綠地中央至綠地邊緣至林外逐步遞減，遞減趨勢的強弱依綠地林分布狀況有異。

綠地綜合生態(tài)效應場同時具有重疊性、可測性、非線性時變性等特點。

城市生態(tài)中研究的綠地服務半徑，傳統(tǒng)上多指綠地的景觀可達性，我們認為綠地的服務半徑還應包括綠地生態(tài)效應可達性。綠地綜合生態(tài)效應場的研究不止限于本文的水平方向研究，還應注重向三維空間的拓展。城市綠地建設應以綜合生態(tài)效應場理論為基礎，確定場空間影響范圍及影響強度，合理布局城市綠地。