城市近自然森林生态效益探究及评价——与不同结构的群落、绿地对比研究(硕士学位论文).doc
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1、2008届研究生硕士学位论文 学校代码:10269 学 号:51050802019 城市近自然森林生态效益探究及评价与不同结构的群落、绿地对比研究院 系:资源与环境科学学院专 业:生 态 学 研 究 方 向:城 市 生 态 学 指 导 教 师: 达良俊 教授 硕士研究生: 彭 鹓 2008年6月完成Master Degree of 2008 University code:10269 Student number:51050802019East China Normal UniversityExploration and Evaluation of Ecological Benefits of
2、 Urban Near-natural Forest contrast with artificial plantations and nature forestsDepartment: Environmental ScienceSubject: EcologyMajor: Urban EcologySupervisor: Prof. Da LiangjunMaster: Peng YuanJune 2008, Shanghai学位论文独创性声明本人所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究
3、成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名: 日期: 学位论文授权使用声明本人完全了解华东师范大学有关保留、使用学位论文的规定,学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅。有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。 学位论文作者签名: 导师签名:日期: 日期: 彭鹓硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称单位备注周秀佳教授上海中医药大学主席由文辉教授华东师范大学顾泳洁副教授华东师范
4、大学张庆费教授级高工上海市园林科学研究所张德顺高工上海辰山植物园摘 要快速城市化导致人居环境迅速恶化,威胁到人体健康,城市森林已从单纯的休憩、景观功能,转向如何最大程度发挥其对人体有利、改善城市环境的的功能效益。“近自然森林”是源于日本的植被恢复新理念,选择当地乡土种,在前期简单的养护之后,后期以自然生长为主,应用“模拟自然”的手法所营造的在种类组成和群落结构上与区域顶级群落接近的人工森林。本文以2000年在上海营建的3000m2城市近自然森林为研究对象,选取了空气正负离子浓度、空气温湿度、空气微生物、土壤微生物4个指标,与宁波天童地区常绿阔叶林、城市常见的人工绿地类型进行对比,探究并评价城市
5、近自然森林生态效益。研究结果如下:1城市近自然森林空气负离子浓度场效应不显著,空气负离子浓度在林中最高,林中心和林缘差异不显著,林外浓度随距离增加大幅度衰减。空气正负离子浓度的季节变化曲线显示,空气正负离子浓度基本上在4-5月出现一个峰值,8-9月出现另一个峰值,这与植物生长的季节周期性相一致。林内空气负离子浓度受空气温湿度、季相和群落结构的影响。2城市近自然森林空气负离子浓度高于常见城市人工绿地类型,但远低于天童常绿阔叶林样点的浓度,目前的群落状态尚不能显著提高城市人居环境的空气负离子浓度。3城市绿地群落中,空气真菌、细菌、放线菌粒径分布不同。近自然森林四季空气细菌总浓度低于对比样地,降菌作
6、用明显;而四季空气真菌和放线菌总浓度高于对比样地,城市近自然森林具有完整的枯枝落叶层,因为空气真菌和放线菌主要来自于土壤释放。近自然森林除菌效果仅仅是针对细菌而言。4以土壤微生物数量来衡量城市近自然森林土壤恢复状况,结果表明:土壤细菌、放线菌及好氧自生固氮菌在010cm和1020cm之间无显著差别,真菌有显著差别。采用线性变换法将土壤细菌、真菌、放线菌的数量进行归一化处理,将数据化归到01区间内,建立各样地土壤微生物数量特征的综合指标,得出近自然林比同期建设的浦东绿化带和建成多年的长风公园的绿地在土壤微生物数量特征上更接近于自然生长的常绿阔叶林。综上所述,城市近自然森林可以提高空气中负离子浓度
7、、发挥一定的降温增湿作用、减少降低空气中细菌含量、改善土壤中微生物群落。但限于目前近自然森林发育不成熟,绿量低,因而生态效益优势不显著,但随其演替进展和绿量增加,其生态效益会逐渐加强。因此,近自然森林具有良好的推广和应用价值,适合于在景观要求较低的道路两旁绿化、工厂区或居住区隔离绿化等处种植。关键词:城市近自然森林 生态效益 空气离子 降温增湿 空气微生物 土壤微生物AbstractSince rapid urbanization resulted in worsening human habitat and increasing threat to physical health, Urba
8、n Greening has evolved its function from mere aesthetic landscaping to improving city environment and thus minimizing health threats. Near-natural forest is a new vegetation restoration concept that applies a simulated natural approach to create an artificial forest close to regional Climax Communit
9、y on species composition and community structure.In year 2000, an Near-natural forest area of 3000 m2 was constructed in Shanghai for the first time. This paper uses this sample plot as the research object, and contrasts it with the evergreen broad-leaf forest in TianTong National Park and with gree
10、n landscapes commonly seen in urban cities. Several indexes were selected in the investigation, including concentration of air positive and negative ions, air temperature and humidity, air microorganisms and soil microorganisms. We will explore and evaluate the ecological benefits of the near-natura
11、l forest. We get the following result.1. The field effect of the air negative ions in near-natural forest is not significant. Air negative ion concentration in the center of forest differs little from that near the edge. It does, however, drop sharply outside of the forest. At the six sample plots l
12、ocated in ECNU campus, the first peak in air negative ion concentration values occurs during AprilMay, while the second peak occurs during August-September. It shows that air negative ion concentration is related to metabolism of plants. The more complete the Communitys structure is, the higher air
13、negative ions will be. The correlation between air negative icons and air humidity is strong.2. The air negative ions in near-natural forest are much higher compare to those typical urban green landscapes. But its biomass is quite limit still cant compare to TianTong National Park, and not very help
14、ful with the urban environment. 3. The air microbe sampler can put air microorganisms onto six stages by their size. The results proved that the distribution of air bacteria, air fungi, and air actinomycete are definitely different. The total air bacteria concentrations of urban near-natural forest
15、in four seasons are lower than Pudong and Campus sample plots. This tells us that near-natural forest can decrease the amount of air bacteria. On the other hand, the total concentration of air fungi and actinomycete of near-natural forest in four seasons is higher than Pudong and Campus sample plots
16、. We observed that near-natural forest has integrated deadwood fallen nuts with abundant soil fungi and actinomycete.4. Soil bacteria, actinomycete and azotobacter do not have notable differences between 0-10cm and 10-20cm among the sample plots, but epiphyte does. Using linear transformation method
17、, we normalized the amount of soilbacteria, fungi and actinomycetes into numbers between 0 and 1.The result shows that near-natural forest is approaching natural forest better than contrasted man-made urban greening.This paper shows that near-natural forest can effectively improve the concentration
18、of air negative ions, decrease temperature, and enhance humidity to some extent. Also, it can reduce the amount of air bacteria and increase biodiversity. But because of the area and the biomass we cant tell its benefit to the environment. But we can believe in the few year. They will contribute a l
19、ot the cities. For all of this, we suggest popularizing the planting of near-natural forest in urban areas, especially along road or around factory. Key Words:near-natural forest, ecological benefit, air ion, air temperature and humidity, air microorganisms, soil microorganisms目 录1前言101.1研究目的和意义101.
20、2研究进展111.2.1 城市近自然森林建设的发展过程及现状111.2.2 城市森林及绿地生态效益研究进展131.3 研究内容142研究区域地理位置与自然条件163研究方法173.1实验地概况173.2样地设置183.3野外测定、采样与室内实验方法213.4数据处理与分析233.4.1空气负离子与温湿度233.4.2空气微生物254 空气正负离子浓度、温湿度规律性研究264.1城市近自然森林空气负离子浓度和温湿度场效应264.2空气正负离子浓度、温湿度季节变化及日变化规律284.2.1空气正负离子浓度、温湿度季节变化规律284.2.2空气正负离子浓度、温湿度日变化规律334.2.3群落结构与空
21、气质量关系研究394.2.4空气正负离子浓度和温湿度相关性分析414.3讨论415基于与不同结构群落、绿地对比的近自然森林生态效益评价435.1空气负离子、温湿度对比研究435.1.1 空气负离子浓度435.1.2 空气温湿度445.2空气微生物粒径分布特征研究455.2.1空气微生物粒径分布465.2.2各菌种四季变化525.2.3不同菌种样地间总浓度分布比较545.3除菌率对比研究555.4土壤微生物数量对比研究575.4.1各类群土壤微生物在不同深度层次的分布575.4.2各类群土壤微生物在不同样地的分布585.4.3各类群土壤微生物的分布特征的综合分析625.5讨论646结论与建议66
22、6.1结论666.2建议686.3论文不足之处与研究展望68参考文献70致 谢74附:照片751前言1.1研究目的和意义快速城市化导致人口密度骤增、改变了土地利用类型、恶化了空气、水体和土壤环境、引发了热岛效应,影响了区域气候1;城市环境恶化迫使人类关注如何改善城市环境。城市森林是城市唯一具有生命的基础设施,城市森林建设是改善城市环境的重要途径之一,其功能已从单纯的休憩、景观,向最大程度的发挥其对人体有利、改善城市环境的生态效益方面转化。城市森林的提法最早源于美国和加拿大。1962年,美国肯尼迪政府在户外娱乐资源调查报告中,首次使用了“城市森林”(urban forest )这一名词2。各国学
23、者对“城市森林”的理解有所不同,美国学者重视城市内散生树木的生态功能和经济、社会价值的研究,欧洲学者强调城市森林为人类提供的休闲娱乐功能2-5。我国城市森林和城市林业的研究与建设同国外相比起步较晚,但近年来发展迅速,贵阳、沈阳、长春、广州、上海等城市被先后评为国家森林城市和国家园林城市2,6-12。在上海,九十年代以来,城市绿化建设经历了缓慢复苏到小步发展,再从快速发展到还清历史旧帐取得突破性进展的发展过程,城市生态环境面貌得到明显改善。1991年市区人均公共绿地面积和绿化覆盖率分别只有1.07平方米和12.7%。2004年,上海市区人均公共绿地面积10.11平方米,城市绿化覆盖率达到36.0
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