夏热冬冷地区垂直绿化的适应性及其生态服务功能评估

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垂直绿化是“海绵城市”建设中常见的技术措施之一,它能够丰富城市生态功能、改善城市环境,应用日益广泛。而夏热冬冷地区的气候特征对垂直绿化的胁迫非常显著,研究在这种气候特征条件下垂直绿化的适应性是十分必要的。本文试验分析了长期的淹水和干旱对垂直绿化的胁迫,并开发了能够缓解这两类胁迫的基于有机废弃物基材的垂直绿化复配型基质,对湿冷条件下垂直绿化的热舒适改善效果进行ENVI-met软件模拟,并评估垂直绿化的生态服务功能。淹水胁迫下,夏热冬冷地区垂直绿化植物的适应性研究表明:轻度淹水胁迫下,矮麦冬的光合作用最强,净光合速率仅降低了5.64%,小叶栀子的光合作用最弱,净光合速率降低了58.31%;在中度和重度淹水胁迫下,大叶黄杨的净光合速率含量下降了98.92%~99.83%,矮麦冬的净光合速率下降了17.07%~29.36%;淹水胁迫造成叶片细胞膜的损伤,大叶黄杨的MDA含量增加了469.25%~490.27%,表明其细胞膜受损严重;沿阶草的抗氧化酶和渗透调节物质增加了3.55%~141.52%,表明其通过提升酶活性和渗透平衡适应胁迫;夏热冬冷地区植物的抗涝性强弱依次为:瓜子黄杨>矮麦冬>沿阶草>小叶栀子>大叶黄杨>小叶女贞,其中瓜子黄杨不定根中的氧气扩散系数为3.69×10-4g/s,体现出在夏热冬冷地区具有较强的抗涝性。干旱胁迫下,夏热冬冷地区垂直绿化植物的适应性研究表明:植物叶片的光合作用指标和生理指标均随着干旱时间的增加而下降;叶片通过降低气孔开闭程度保持内部水分平衡,细胞间CO2、蒸腾速率和净光合速率随之降低,其中,小叶栀子的净光合速率降低了73.65%,下降幅度最大;干旱胁迫造成叶片抗氧化物含量上升,抗氧化酶活性和渗透调节物质含量与抗旱性呈正相关,其中,大叶黄杨的抗氧化酶活性提升了4.48%,体现出较强的抗旱性;夏热冬冷地区植物的抗旱性强弱依次为:大叶黄杨>小叶女贞>瓜子黄杨>沿阶草>小叶栀子>矮麦冬。根据复配基质缓解夏热冬冷地区水分胁迫的性能,筛选出性能较优的复配基质:绿化垃圾粉、秸秆粉与沼渣以3:1:1的比例混合而成。该复配基质高容重为0.45g/cm~3,总孔隙度为74.53%,排水能力为19.11mm;其pH为7.18,有机质含量为476.75g/kg,并具有较优的保肥性能;使用该基质可以使瓜子黄杨的生物量增加45%,各项光合指标提高2.77%~11.29%;各项生理指标升高了4.08%~37.87%。垂直绿化在夏热冬冷地区的生态服务功能实测结果表明:垂直绿化在早上和夜晚能够升温7.5℃,在中午前后能够升温3.5℃;在中高频(1000~4000Hz)范围内,垂直绿化的噪声削减能力最佳,降噪指数可达65.13;每平方米垂直绿化可以滞尘3.25g;在冬季能够固碳2.71g,释氧2.53g。ENVI-met软件对夏热冬冷地区湿冷条件的模拟结果表明:垂直绿化能够有效缓解湿冷的影响,使研究区域的温度升高了7.36%~26.73%,相对湿度下降了3.04%~8.29%,热感觉平均标度预测值(PMV)升高了2.09%~8.84%。从环境和人体的角度综合评估垂直绿化对夏热冬冷地区带来的的生态服务功能价值,每平方米垂直绿化每年可以为环境带来127.48元的经济效益,并改善了人体热舒适度,提高了身心健康。研究成果对夏热冬冷地区垂直绿化的广泛应用给予了理论支撑。
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