城市近自然森林生态效益研究_尹俊光

第5期2009年9月华东师范大学学报(自然科学版)J o u r n a l o f E a s t C h i n a N o r m a l U n i v e r s i t y (N a t u r a l S c i e n c e )N o .5　S e p t .2009文章编号:1000-5641(2009)05-0063-012城市近自然森林生态效益研究尹俊光1,　彭　鹓1,　章君果1,　达良俊1,2(1.华东师范大学环境科学系,上海　200062;2.华东师范大学上海市城市化生态过程与生态恢复重点实验室,上海　200062)摘要:以位于上海浦东新区种植7年的近自然森林为研究对象,测定空气负离子浓度、空气温度、空气湿度、空气微生物和土壤微生物5个指标;与浙江天童国家森林公园内的常绿阔叶林、城市常见的人工绿地类型进行对比.结果表明: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;城市绿地群落中,空气真菌、细菌和放线菌粒径分布不同,近自然森林四季空气细菌平均浓度低于对比样地,降菌作用明显;而四季空气真菌和放线菌平均浓度高于对比样地;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.关键词:近自然森林;　生态效益;　空气负离子;　空气微生物;　土壤微生物中图分类号:Q 948.1 文献标识码:A　收稿日期:2008-04　基金项目:高等学校博士学科点专项科研基金(20050269015);国家自然科学基金(30370255)　第一作者:尹俊光,男,硕士研究生,研究方向为城市生态学.　通讯作者:达良俊,男,教授,博士生导师,研究方向为城市生态学和植被生态学.E -m a i l :l j d a @d e s .e c n u .e d u .c n .S t u d y o n e c o l o g i c a l b e n e f i t s o f u r b a n n e a r -n a t u r a l f o r e s t sY I NJ u n -g u a n g 1,　P E N GY u a n 1,　Z H A N GJ u n -g u o 1,　D AL i a n g -j u n1,2(1.D e p a r t m e n t o f E n v i r o n m e n t S c i e n c e ,E a s t C h i n aN o r m a l U n i v e r s i t y ,S h a n g h a i 200062,C h i n a ;2.S h a n g h a i K e y L a b o r a t o r y f o r E c o d o g y o f U r b a n i z a t i o nP r o c e s s a n d E c o -r e s t o r a t i o n ,E a s t C h i n aN o r m a l U n i v e r s i t y ,S h a n g h a i 200062,C h i n a )A b s t r a c t :　T h i s p a p e r f o c u s e d o nt h ee c o l o g i c a l b e n e f i t s o f t h e n e a r -n a t u r a l f o r e s t i nP u d o n g S h a n g -h a i ,a n dc o n t r a s t e di t w i t ht h ee v e r g r e e nb r o a d -l e a f f o r e s t si nT i a n t o n gN a t i o n a l P a r ka n da l s ow i t h p l a n t c o m m u n i t i e s i n u r b a n a r e a s .S e v e r a l i n d i c e s w e r e s e l e c t e di n t h e i n v e s t i g a t i o n ,i n c l u d i n g c o n c e n -t r a t i o n o f a i r a n i o n ,a i r t e m p e r a t u r e a n dh u m i d i t y ,a i r m i c r o o r g a n i s m s a n ds o i l m i c r o o r g a n i s m s .W e g o t t h e f o l l o w i n g r e s u l t s .T h e a i r a n i o ni nn e a r -n a t u r a l f o r e s t w e r em u c hh i g h e r t h a nt h a t i nt h e c o n t r a s t c o m m u n i t i e s i nu r b a na r e a s ,b u t m u c hl o w e r t h a nt h a t i nt h e e v e r g r e e nb r o a d -l e a f f o r e s t s i nT i a n t o n g N a t i o n a l F o r e s t P a r k .T h e d i s t r i b u t i o no f a i r b a c t e r i a ,a i r f u n g u s ,a n d a i r a c t i n o m y c e t ew e r e d e f i -n i t e l y d i f f e r e n t .T h ea v e r a g e o f a i r b a c t e r i ac o n c e n t r a t i o n s o f u r b a nn e a r -n a t u r a l f o r e s t w a s l o w e r t h a nc o n t r a s t s a m p l e p l o t s ,b u t a i r f u n g i a n d a c t i n o m y c e t ew a s h i g h e r .N e a r -n a t u r a l f o r e s t w a s a p -p r o a c h i n g n a t u r a l f o r e s t b e t t e r t h a nc o n t r a s t p l a n t c o m m u n i t i e s i nu r b a n a r e a b y i t s n u m b e r s o f s o i l m i c r o o r g a n i s m s .华东师范大学学报(自然科学版)2009年64K e y w o r d s:　n e a r-n a t u r a l f o r e s t;　e c o l o g i c a l b e n e f i t s;　a i r n e g a t i v e i o n s;　a i r m i c r o o r g a n i s m s;　s o i l m i c r o o r g a n i s m s0　引 言城市绿地被称为城市的“肺”,近年来绿地生态效益越来越受到关注,国内外已有大量相关研究.城市绿地生态效益主要包括:调节空气温湿度,改善小气候;净化空气、水体和土壤等,改善环境质量;降噪滞尘,提高空气中的负离子含量,进而有利于人的身心健康等[1-5].城市森林是城市绿地的主要部分.虽然国内城市森林的研究发展很快,在建设方面也取得了一定成绩[6-12],但仍存在乡土物种重视不够、结构单一以及近自然化程度不高等不足[13].因而,急需寻求一种物种丰富、乡土物种比例高、群落结构完整且自然化程度高的城市森林建设模式.“近自然森林”即是符合此要求的种植模式,其源于日本著名生态学家宫胁昭教授提出的“环境保护林”的概念,又称“宫胁法”[14].“近自然森林”建设以生态学潜在自然植被和群落演替基本理论为依据,选择适生乡土种,应用容器育苗等“模拟自然”的技术和手法,超常速、低造价地营造具有群落结构完整、物种多样性丰富、生物量高、趋于稳定状态、后期完全遵循自然循环规律的“少人工管理型”林地[15-18].近自然森林的理念自实践成功至今,在世界各地得到了广泛地应用,日本、马来西亚、巴西、智利和泰国等国家均有成功案例[19,20].中国自1997年起首次进行了近自然森林建设的尝试,应用于长城周边的荒山造林,之后在马鞍山、徐州、青岛和宁波等市推广种植,上海于2000年6月和2001年4月在市区建造了面积为3000m2和20000m2的近自然森林样板地[15-18,21].目前,近自然森林生态效益的研究还处于定性描述阶段,少见对其生态效益进行定量的测定和评价,本文选择了与人体健康关系较密切的空气负离子浓度、空气温度、空气湿度、空气微生物以及土壤微生物5个指标,通过与不同结构群落和绿地对比研究,探究近自然森林生态效益,以期为城市近自然森林发展提供科学依据与技术支撑.1　样地设置与概况选择空气负离子浓度、空气温度、空气湿度、空气微生物以及土壤微生物5个指标,选取7个对比样地,其中2个是位于浙江天童国家森林公园的自然森林,4个是上海市区内常见类型的城市绿地,1个是人居区对照.结合生态效益指标的特点及客观实验条件限制,各个指标调查时对样地进行了针对性的选择,详情见表1.天童国家森林公园位于浙江省宁波市鄞州区东南部,森林植被保存良好,是亚热带常绿阔叶林的代表性地段.在群落种类组成上,以壳斗科、山茶科和樟科常绿阔叶树种为主.群落优势种为木荷、米槠、栲树和长叶石栎等[22].选择的两个样地中,栲树林位于山体中部,木荷林位于山体上部.上海城市近自然森林样地位于上海浦东科技馆旁,迎春路和张家浜河之间,建于2000年,面积3000m2.选择小叶青冈(C y c l o b a l a n o p s i s m y r s i n i f o l i a)、青冈(C y c l o b a l a n o p s i s g l a u c a)、苦槠(C a s t a n o p s i s s c l e r o p h y l l a)和红楠(M a c h i l u s t h u n b e r g i i)作为建群种;配以女贞(L i g u s t r u m l u c i d-u m)、海桐(P i t t o s p o r u mt o b i r a)、蚊母树(D i s t y l i u m r a c e m o s u m),以及归化种桃叶珊瑚(A u c u b a c h i n e n s i s v a r.v a r i e g a t a)和八角金盘(F a t s i a j a p o n i c a)等常绿灌木,同时引入少量枫香(L i q u i d a m-第5期尹俊光,等:城市近自然森林生态效益研究65 b a r f o r m o s a n a)和红瑞木(S w i d a a l b a)等落叶树种,共有11种.经过7年的生长,近自然森林生长茂盛,群落结构已成林地外貌,最大高度超过8m,群落结构为乔灌草3层,乔木层盖度达90%以上,灌木层植物盖度达40%,草本层盖度较小,仅为10%左右.样地内可见多种鸟类出现,林下形成了约5～10c m的枯枝落叶层.表1　不同结构群落、绿地生态效益研究样地设置T a b.1　T h e p l o t s o f d i f f e r e n t c o m m u n i t y a n d g r e e n s p a c e类型样地名称(代号)位置类型自然森林栲树林(N F1)浙江天童乔、灌、草木荷林(N F2)浙江天童乔、灌、草近自然森林城市近自然森林1(N N1)浦东乔、灌、草城市近自然森林2(N N2)浦东乔、灌、草人工树林广玉兰+白玉兰林(A F1)长风公园乔、亚乔、灌、草香樟林(A F2)浦东乔、灌、草广玉兰+香樟林(A F3)浦东乔、草对照人工草坪(C G)华东师范大学草校园对照(C K)华东师范大学-优势种最大高度/m郁闭度/%空气正、负离子、温、湿度空气微生物土壤微生物栲树、木荷2085√√木荷、长叶石栎1885√√青冈、红楠、小叶青冈1295√√√青冈、红楠、小叶青冈1290√√广玉兰、白玉兰990√√香樟、石楠、八角金盘、酢浆草1080√√√广玉兰、香樟、麦冬1050√狗牙根0.1-√---√注:表中出现的植物种名与拉丁名对照如下:青冈(C y c l o b a l a n o p s i s g l a u c a)、红楠(M a c h i l u s t h u n b e r g i i)、小叶青冈(C y c l o b a l-a n o p s i s m y r s i n i f o l i a)、香樟(C i n n a m o m u mc a m p h o r a)、石楠(P h o t i n i as e r r u l a t a)、八角金盘(F a t s i aj a p o n i c a)、酢浆草(O x a l i sc o r n i c u l a t a)、广玉兰(M a g n o l i ag r a nd i f l o r a)、麦冬(O p h i o p o g o nj a p o n i c u s)、白玉兰(M a g n o l i ade n u d a t a)、狗牙根(C y n o d o nd a c t y l o n)、栲树(C a s t a n o p s i s f a r ge s i i)、木荷(S c h i m a s u p e r b a)、长叶石栎(L i t h o c a r p u s h a r l a n d i i);表中“√”表示研究列中指标时选取了行中样地 华东师大中山北路校区约有19.5万m2的绿化面积,连续多次获得上海市绿化花园式单位称号.主要物种为园林绿化常见乔灌木,如:水杉(M e t a s e q u o i ag l y p t o s t o b o i d e s)、香樟(C i n n a m o m u mc a m p h o r a)和雪松(C e d r u s d e o d a r a)等.长风公园位于上海市中心城区西部,是上海市大型综合性公园,主要物种为园林绿化常见乔灌木,如:白玉兰(M a g n o l i a d e n u d a t a)、广玉兰(M a g n o l i a g r a n d i f l o r a)和八角金盘(F a t s i a j a p o n i c a)等.2　研究方法2.1　各指标测定方法2.1.1　空气负离子和温湿度的测定采用I T C-201A空气负离子浓度测定仪(日本A n d e s电气株式会社)进行测定.该仪器能够每秒测定并自动储存一组空气离子浓度和温湿度数据,正离子测10m i n,负离子测10 m i n,测定高度为1.5m呼吸高度.为了确定合适的测定时间和方式,进行了两个预实验.(1)近自然森林空气负离子场效应预试验华东师范大学学报(自然科学版)2009年66近自然森林宽度约10m,从近自然森林的林中心、林缘和林边空地,相隔5m等距离布点,9:00～17:00之间测定空气负离子浓度,间隔2h,重复3d,测定结果见表2.表2　近自然森林空气负离子浓度梯度变化T a b.2　T h e a i r a n i o n o f n e a r-n a t u r a l f o r e s t i nt h e c e n t r e,o n t h e e d g e a n da t o p e n s p a c e个/c m3测定点9:0011:0013:0015:0017:00均值林中心325±103335±147275±237315±106440±224340±172林缘300±162325±137245±144335±46315±92305±135空地100±5245±28150±41245±76260±68160±125 负离子浓度按林中心、林缘、空地依次降低,林中心和林缘的均值分别为340个/c m3和305个/c m3,林边空地最低160个/c m3;经L S D方法检验,林中心和林缘的负离子浓度与空地有显著差异(P<0.05),林中心和林缘差异不显著,说明在近自然森林内,随着与林中心距离的增大,空气负离子浓度没有显著变化,离开林地,空气负离子浓度会急剧降低.植物的尖端放电是产生地面上空气负离子的主要因素[23],并且负离子具有不稳定且寿命短等特性,因此植物群落是空气负离子的主要发生源,离开植物群落会大幅度衰减,近自然森林空气负离子的场效应不显著.同时对林中心和林缘处各时刻测定值采用L S D法检验,发现不同时刻的测定值有显著差异(P<0.05).(2)植物群落空气负离子浓度年变化规律预实验在华东师范大学校园内选取了6个植物群落作为测定样点(见表3),一是根据就近选点的原则,可以提高测定的频度,二是6个样地处于相同的背景环境下,可以尽量避免其他干扰因子.每月重复测定3d,每天分别于9:00,13:00以及17:00测定,最后取其均值.表3　华东师范大学校园内样点设置T a b.3　T h e p l o t s i n E C N U样地名称位置群落类型优势种最大高度/m郁闭度/%乔灌草水杉林1地理馆后乔、灌、草水杉、棕榈18～2095乔灌草水杉林2丽娃河边乔、灌、草水杉、珊瑚、麦冬18～2085乔灌草混交林夏雨岛乔、灌、草女贞、珊瑚、夹竹桃15～1880乔草水杉林图书馆后乔、草水杉、棕榈、麦冬18～2090草坪1食堂前草狗牙根0.1—草坪2主席像前草狗牙根0.1—注:表中出现的植物种名与拉丁名对照:水杉(M e t a s e q u o i ag l y p t o s t o b o i d e s)、棕榈(P h o e n i x r o e b e l e n i i)、珊瑚(V i b u r n u mo d o r a-t i s s i m u m)、麦冬(O p h i o p o g o n j a p o n i c u s)、女贞(L i g u s t r u m l u c i d u m)、夹竹桃(N e r i u m i n d i c u m)和狗牙根(C y n o d o nd a c t y l o n) 6个样地一年各月份空气正、负离子浓度变化见图1.图中显示,空气正、负离子浓度均在4-5月份出现一个次高峰值,8-9月份出现一年当中的峰值.与负离子浓度月变化趋势相比,正离子浓度受绿地群落结构影响较小,6个样地正离子浓度月变化趋势相同.根据上述两个预实验结果得出:(1)近自然森林空气负离子浓度场效应[24]不显著,但不同时刻浓度有显著差异,因而以样地中心点多次测定的浓度平均值代表这个群落的空气负离子浓度;(2)植物群落空气负离子浓度在4-5月和8-9月达到两个峰值,因此测定时间选择在5月进行;(3)植物群落主要影响空气负离子浓度高低,空气正离子浓度相对稳定,因此,比较实验中主要研究空气负离子浓度的差异.第5期尹俊光,等:城市近自然森林生态效益研究图1　华东师大校园内6个样地各月份正、负离子浓度变化趋势图F i g .1　M o n t h l y c h a n g e o f a i r i o na t t h e 6p l o t s i nE C N U 具体测定时在各样地林中心于9:00～17:00测定,每次间隔2h ,各样地重复3d .其中上海市区内样地选择3d 同时测定,天童地区样地另选3d 测定.2.1.2　空气微生物浓度及粒径分布测定采用F A -1空气微生物采样器(辽阳市康洁仪器研究所)进行野外采样.采样器分六级,可以依据空气微生物粒径大小分级采样(见表4).采样时于采样器内放置注有20m L 培养基的90m m 玻璃平皿.其中细菌采用营养琼脂培养基,真菌采用虎红琼脂培养基,放线菌采用高氏一号培养基.在呼吸高度1.5m 处采样,细菌和真菌的采样时间为5m i n ,放线菌采样时间为10m i n ,每个样地每个菌种重复采样3次.采样后,带回实验室培养、计数.表4　F A -1空气微生物采样器各级特征T a b .4　C h a r a c t e r i s t i c s o f F A -1a i r m i c r o o r g a n i s ms a m p l e r级数孔径/m m 捕集粒径/μm11.18>8.220.915.0～10.430.713.0～6.0级数孔径/m m 捕集粒径/μm 40.532.0～3.550.341.0～2.060.25<1.0注:采样流量28.3L /m i n67华东师范大学学报(自然科学版)2009年2.1.3　土壤微生物数量测定在样地内按“Z”字形选取5个点,采用多点混和法采集土样.去除枯枝落叶层,按0～10 c m和10～20c m分两层采集土样带回实验室.按照四分法筛选土样并剔除石块与杂物后,采用涂布平板法培养、计数,每个稀释度做3个平行样.培养基同空气微生物浓度测定. 2.2　数据处理(1)空气微生物浓度及粒径分布 将采样培养后的微生物菌落计数,换算成空气微生物浓度和各级带菌粒子百分比,表达式为n(C F U/m3)=mt×28.3×1000. 计算“各级带菌粒子百分比”,公式为Q=nT×100%,式中,n为各级空气微生物浓度,m各级微生物菌落数,t采样时间,Q为各级带菌粒子百分比,T为6级总空气微生物浓度.(2)土壤微生物数量归一化处理土壤细菌、真菌和放线菌的数量不在相同数量级上,直接相加不能体现真菌和放线菌的数量,因而采用线性变换法将细菌、真菌和放线菌的数量进行归一化处理,将所有数据化归到0～1之间[25].采用“强人为管理-自然生长”的梯度,对于在自然森林样地内数量小于人工树林样地的土壤微生物类群(细菌、放线菌),采用如下公式变换X指标=X m a x-XX m a x-X m i n. 对于在自然森林样地数量大于人工树林样地的土壤微生物类群(真菌),采用如下公式变换.X指标=X-X m i n X m a x-X m i n,式中,X指标表示变换后的数值,X表示变换前的数值,X m a x和X m i n分别表示变换前各样地中的最大和最小值.线性变换后,1代表发育良好的天然常绿阔叶林顶级群落各类群微生物的数量状态,0代表强人工管理的常见类型城市绿地各类群微生物的数量状态.3　结果与分析3.1　空气负离子浓度对比研究图2显示,天童地区栲树林和木荷林各时间段空气负离子浓度显著高于市区内样地,达到了对人体有益的浓度.空气负离子浓度全天均值,天童栲树林950个/c m3,木荷林1530个/c m3,近自然森林420个/c m3,广玉兰+白玉兰林为320个/c m3,香樟林280个/c m3,广玉兰+香樟林220个/c m3,草坪仅为60个/c m3.近自然森林各个时间段空气负离子浓度均高于作对比的人工树林和对照样地,且将近自然森林空气负离子浓度与广玉兰+白玉兰林、68第5期尹俊光,等:城市近自然森林生态效益研究香樟林、广玉兰+香樟林和草坪做差异显著性分析,在P=0.05水平上,近自然森林与市区内其他对比样地之间差异显著,而广玉兰+白玉兰林、香樟林和广玉兰+香樟林三者之间的差异不显著,草坪的负离子浓度显著低于其它群落.说明近自然森林在提高负离子浓度方面的效益优于对比人工林群落.同时各样地中存在群落结构越复杂空气负离子浓度越高的趋势.图2　不同结构群落和城市绿地空气负离子浓度对比F i g .2　T h e c o n t r a s t o f a i r n e g a t i v e a n i o ni nd i f f e r e n t c o m m u n i t i e s3.2　空气温湿度对比研究由表5可知,天童地区两个样地空气湿度相差较大,两个样地位于山体的不同位置是导致其湿度差异的主要原因;近自然森林的增湿效益从均值上看略高于市区内对比样地,但不显著;近自然森林尚处于幼年期,枝叶不够繁茂,吸收和遮挡热辐射的能力与结构相对完整的人工林相差不多.由于区域天气状况不同,天童地区与市区内样地温湿度不作比较.表5　不同结构群落和城市绿地空气温湿度对比T a b .5　T h ec o n t r a s t o f a i r t e m p e r a t u r e a n d h u m i d i t y i nd i f f e r e n t c o m m u n i t i e s指标样地9:0011:0013:0015:0017:00均值湿度/%栲树林86.4±1.286.3±1.078.5±0.780.2±0.985.1±1.183.3±10.2木荷林47.3±0.846.2±0.346.0±0.248.3±0.650.0±0.847.5±9.2近自然森林153.2±0.953.0±0.652.7±0.065.2±0.978.9±0.460.6±9.4广玉兰+白玉兰林60.4±1.044.3±0.744.6±0.860.4±0.064.3±0.457.1±9.0香樟林48.3±0.950.9±0.750.7±0.765.5±0.574.6±0.458.0±9.2广玉兰+香樟林48.6±0.749.4±0.252.1±0.666.8±0.282.0±0.359.8±9.3草坪149.6±0.436.4±2.346.0±1.157.7±0.765.1±0.951.6±10.4温度/℃栲树林14.1±0.115.0±0.017.0±0.115.5±0.115.2±0.015.3±1.1木荷林17.0±0.017.0±0.117.1±0.016.9±0.016.9±0.017.0±0.2近自然森林123.4±0.125.1±0.024.8±0.021.9±0.018.5±0.122.8±1.7广玉兰+白玉兰林20.2±0.123.3±0.124.4±0.122.6±0.120.9±0.122.3±2.0香樟林24.0±0.125.2±0.124.3±0.121.5±0.018.6±0.022.7±1.6广玉兰+香樟林25.8±0.028.6±0.125.9±0.123.9±0.118.5±0.024.5±1.5草坪124.7±0.126.2±0.426.3±0.424.1±0.121.4±0.124.5±2.63.3　空气微生物粒径分布特征研究(1)空气细菌的粒径分布特征空气细菌主要是以吸附在尘埃等颗粒上的形式存在,因此细菌粒子的粒径较大,主要分69华东师范大学学报(自然科学版)2009年70布在前三级中,春季城市近自然森林1、城市近自然森林2、香樟林以及校园对照第1,2,3级细菌粒子数百分比之和分别为77%,79%,78%,82%;夏季分别为74%,69%,38%,49%;秋季分别为90%,90%,88%,70%;冬季分别为69%,72%,91%,84%;并且随着季节的改变,分布略有变化,夏季细菌粒子的粒径分布相对偏小,秋、冬季细菌粒子的粒径分布相对偏大;与两个对比样地相比,近自然森林中空气细菌粒子的粒径分布稳定(见图3).图3　四季空气细菌各级分布F i g.3　D i s t r i b u t i o n o f b a c t e r i a b y s i z e i n t h e f o u r s e a s o n s(2)空气真菌的粒径分布特征图4看出,虽然季节间略有差异,但总体上观察,真菌粒子主要分布在第2,3,4级,春季城市近自然森林1、城市近自然森林2、香樟林以及校园对照第2,3,4级真菌粒子百分比之和分别为87%,82%,78%,72%;夏季分别为65%,81%,81%,81%;秋季分别为80%, 56%,78%,73%;冬季分别为97%,94%,93%,97%.真菌粒子以孢子形式存在于空气中,真菌孢子的种类不同,粒径大小也有差别.放线菌在空气中的浓度很低,测定结果表明,各样地各季节浓度均不超过50个/c m3,且各级分布未见明显规律.图5表明,近自然森林两个样地空气细菌浓度平均值低于对比样地,空气真菌和放线菌平均值高于两个对比样地.空气细菌浓度大小与人的活动频度密切相关,人和动物是空气中细菌的主要发生源,校园对照人流量大,细菌浓度最高;香樟林与近自然森林地处相同环境,人流量较少,香樟林空气细菌浓度高于近自然森林,说明近自然森林在降低空气细菌浓度方面有优势.空气真菌和放线菌主要源于土壤释放,而枯枝落叶层的保留能够促进土壤微生物数量的增多[26].近自然森林具有较完整的枯枝落叶层,因而其空气真菌和放线菌浓度较高.3.4　土壤微生物数量对比研究各样地土壤微生物数量见表6.天童常绿阔叶林与常见类型城市绿地之间在各类群土第5期尹俊光,等:城市近自然森林生态效益研究图4　四季空气真菌各级分布F i g .4　D i s t r i b u t i o no f f u n g u s b y s i z e i nt h e f o u r s e a s o n s图5　不同菌种四季平均浓度比较F i g .5　T h e a v e r a g e o f a i r m i c r o o r g a n i s m s 'c o n c e n t r a t i o n s i nt h e f o u r s e a s o n s壤微生物数量特征方面都具有很大的差异,尤其是在天童地区处于顶级群落地位的栲树林与人工树林中的香樟林样地之间所有层次各类群的土壤微生物数量均有显著差别(P<0.05).近自然森林的土壤微生物数量介于二者之间.细菌、真菌和放线菌的数量不存在相关性(P >0.05)需要进行综合考虑,而三者的数量不在一个数量级上,直接相加并不能综合反映各样地之间三者的实际差距,所以采用归一化处理,将三者统一.其中细菌、放线菌在0～10c m 和10～20c m 层之间无显著区别,采用两层数值之和参与变换;真菌两层之间有显著差异(P<0.05),则分别将0～10c m 和10～20c m 层的数据变换,求其平均值.求得的综合指标值见表7.土壤微生物数量综合指标表明,近自然森林样地经过近7年的恢复,比几乎同期建设的浦东绿带和建成多年的长风公园的常见类型城市绿地更接近于自然生长的常绿阔叶林.3　讨论与建议近自然森林空气负离子浓度高于作对比的城市绿地群落,远低于天童常绿阔叶林样地浓度.近自然森林密度高,群落结构完整,植株密度高,植物大多处于生长旺盛的幼年期,新71华东师范大学学报(自然科学版)2009年表6　各样地土壤微生物数量T a b.6　A m o u n t s o f s o i l m i c r o o r g a n i s m i ne a c hp l o t样地细菌数量/个每克干土真菌数量/个每克干土放线菌数量/个每克干土微生物总数/个每克干土香樟林0～10c m(4.6±0.1)E+10(7.0±0.0)E+04(1.6±0.0)E+064.6E+10 10～20c m(4.2±0.0)E+10(6.8±0.2)E+04(1.4±0.0)E+064.2E+10合计8.8E+101.4E+053.0E+068.8E+10广玉兰+白玉兰林0～10c m(4.7±0.0)E+10(8.4±0.1)E+04(1.6±0.0)E+064.7E+10 10～20c m(3.5±0.0)E+08(5.2±0.2)E+04(1.2±0.0)E+063.6E+08合计4.8E+101.4E+052.8E+064.8E+10城市近自然森林10～10c m(3.1±0.0)E+07(1.5±0.0)E+05(1.8±0.0)E+063.3E+07 10～20c m(3.9±0.1)E+08(4.6±0.1)E+04(1.4±0.0)E+063.9E+08合计4.2E+082.0E+053.1E+064.2E+08城市近自然森林20～10c m(3.1±0.1)E+08(1.5±0.1)E+05(1.8±0.0)E+063.2E+08 10～20c m(3.6±0.0)E+09(4.2±0.5)E+04(8.5±0.3)E+053.6E+09合计3.9E+091.9E+052.6E+063.9E+09木荷林0～10c m(1.4±0.0)E+06(9.4±0.1)E+04(3.9±0.1)E+051.9E+06 10～20c m(1.7±0.3)E+07(3.9±0.1)E+04(1.8±0.1)E+051.7E+07合计1.8E+071.3E+055.7E+051.9E+07栲树林0～10c m(1.2±0.2)E+08(4.4±0.1)E+05(4.3±0.1)E+051.2E+08 10～20c m(4.0±0.3)E+07(1.3±0.0)E+05(3.5±0.0)E+054.1E+07合计1.6E+085.7E+057.7E+051.6E+08表7　各样地土壤微生物数量特征的综合指标T a b.7　C o m p r e h e n s i v e i n d i c e s o f s o i l m i c r o o r g a n i s m i ne a c hp l o t样地细菌指标放线菌指标真菌(0～10c m)指标真菌(10～20c m)指标综合指标香樟林0.00000.04930.00000.30570.0674广玉兰+白玉兰林0.46180.13840.03760.13640.2291城市近自然森林10.99550.00000.21530.07160.3796城市近自然森林20.95640.20630.21200.02500.4271木荷林1.00001.00000.06550.00000.6776栲树林0.99840.92091.00001.00000.9731陈代谢作用旺盛,可以有效增加空气中负离子浓度[12,27],但其绿量有限,且城市人口密集、工业集中,负离子浓度的绝对值很低,在600个/c m3之内,与上海市公园空气负离子浓度水平相近[28].近自然森林四季细菌浓度平均值低于香樟林,远低于校园对照,近自然森林植株密度高,总叶面积大,可以吸附更多灰尘,降低空气中细菌含量;但其空气真菌和放线菌的浓度高于对比样地,空气中的真菌和放线菌大多是由土壤释放出来的,真菌和放线菌属于森林生态系统的主要分解者,近自然森林是少人工管护的“生态型”树林,具有完整的枯枝落叶层,提高了空气中真菌和放线菌浓度[29].细菌、真菌和放线菌的数量不在同一数量级上,通过探索土壤微生物数量特征的综合指标,可将其数量置于同一水平综合评价,直观地说明近自然森林具有更接近自然林的土壤微生物数量特征.不过由归一化方法得到的指标值,只能用于判定参与变化的各个样地之间的相对差距,指标值并没有对应的具体含义,因而这种方法只能用于对比研究.此外,细菌、真菌和放线菌是否需要有不同的权重还有待进一步探讨.本论文研究得出近自然森林的生态效益有:提高空气负离子浓度,降低空气中的细菌含72第5期尹俊光,等:城市近自然森林生态效益研究73量,改善土壤微生物群落结构;在空气真菌、放线菌含量、土壤微生物数量方面更加接近自然林状态,丰富了林地多样性;在调查中还发现,林内鸟类、昆虫类动物较多,枯枝落叶层完整.但限于绿量和规模,生态效益优势不显著,随着绿量的增加,相信其生态效益会逐渐增强.基于本文研究,建议在城市区域内推广种植近自然森林,尤其是在景观要求低的道路两旁绿化、工厂区或居住区隔离绿化等处可以使用该种植模式.[参　考　文　献][1]　陈自新,苏雪痕,刘少宗,等.北京城市园林绿化生态效益的研究[J].中国园林,1998,14(55):51-54.C H E NZX,S UXH,L I USZ,e t a l.T h es t u d y o n e c o l o g i c a l b e n e f i t s o f u r b a n g r e e ns p a c e B e i j i n g[J].J o u r n a l o f C h i-n e s e L a n d s c a p e A r c h i t e c t u r e,1998,14(55):51-54.[2]　钟林生,吴楚才,肖笃宁.森林旅游资源评价中空气负离子研究[J].生态学杂志,1998,17(6):56-60.Z H O N GLS,WUCC,X I A ODN.T h e r e s e a r c h o n a i r n e g a t i v e i o n s i ne v a l u a t i n gt h e r e s o u r c e s o f f o r e s t t r a v e l l i n g[J].C h i n e s e J o u r n a l o f E c o l o g y,1998,17(6):56-60.[3]　刘学全,唐万鹏,周志翔,等.宜昌市城区不同绿地类型环境效应[J].东北林业大学学报,2004,32(5):53-54.L I UXQ,T A N GW P,Z H O UZX,e t a l.E n v i r o n m e n t a l e f f e c t s o f d i f f e r e n t g r e e n b e l t t y p e s i nY i c h a n g[J].J o u r n a l o f N o r t h e a s t F o r e s t r yU n i v e r s i t y,2004,32(5):53-54.[4]　王洪俊.城市森林结构对空气负离子水平的影响[J].南京林业大学学报,2004,28(5):96-98.W A N GHJ.E f f e c t s o f s t u c t u r e o f u r b a nf o r e s t r yo na e r o-a n i o nc o n c e n t r a t i o n[J].J o u r n a l o f N a n j i n g F o r e s t r y U n i v e r s i t y (N a t u r a l S c i e n c e E d i t i o n),2004,28(5):96-98.[5]　张璐,杨加志,曾曙才,等.车八岭国家级自然保护区空气负离子水平研究[J].华南农业大学学报,2004,25(3):26-28.Z H A N GL,Y A N GJ Z,Z E N GS C,e t a l.A i r a n i o nc o n c e n t r a t i o n s i nC h e b a l i n g N a t i o n a l N a t u r e R e s e r v e[J].J o u r n a l o f S o u t hC h i n a A g r i c u l t u r a l U n i v e r s i t y,2004,25(3):26-28.[6]　彭镇华,江泽慧.中国森林生态网络体系建设研究[J].应用生态学报,1999,10(1):99-103.P E N GZH,J I A N GZH.T h e r e s e a r c ho nt h e n e t w o r k s y s t e mo f C h i n e s e f o r e s t e c o s y s t e m[J].C h i n e s e J o u r n a l o f A p p l i e dE c o l o g y,1999,10(1):99-103.[7]　彭镇华.乔木在城市森林建设中的空间效益[J].中国城市林业,2004,2(3):4-11.P E N GZH.D i s c u s s i o no n t h e s p a c e b e n e f i t s o f t r e e s i n u r b a n f o r e s t[J].J o u r n a l o f C h i n e s e U r a b n F o r e s t r y,2004,2(3): 4-11.[8]　宋永昌.城市森林研究中的几个问题[J].中国城市林业,2004,2(1):4-9.S O N GYC.D i s c u s s i o no ns o m e i s s u e s i nu r b a nf o r e s t r e s e a r c h[J].J o u r n a l o f C h i n e s e U r a b nF o r e s t r y,2004,2(1):4-9.[9]　王成.近自然的设计和管护———建设高效和谐的城市森林[J].中国城市林业,2003,1(1):44-47.W A N GC.C l o s e-t o n a t u r e d e s i g na n d m a n a g e m e n t,d e v e l o p i n g e f f e c t i v e a n d h a r m o n i o u s u r b a n f o r e s t i n C h i n a[J].J o u r n a l o f C h i n e s e U r a b nF o r e s t r y,2003,1(1):44-47.[10]　王成,彭镇华,陶康华.中国城市森林的特点及发展思考[J].生态学杂志,2004,23(3):88-92.W A N GC,P E N GZH,T A OKH.C h a r a c t e r i s t i c s a n d d e v e l o p m e n t o f u r b a n f o r e s t i n C h i n a[J].C h i n e s e J o u r n a l o f E c o l o-g y,2004,23(3):88-92.[11]　杨永川,达良俊.上海乡土树种及其在城市绿化建设中的应用[J].浙江林学院学报,2005,22(3):286-290.Y A N GYC,D ALJ.N a t i v e t r e e s p e c i e s a n dt h e i r a p p l i c a t i o ni nt h e u r b a nl a n d s c a p i n g i nS h a n g h a i[J].J o u r n a l o f Z h e-j i a n g F o r e s t r yC o l l e g e,2005,22(3):286-290.[12]　孙冰,粟娟,谢左章.城市林业的研究现状与前景[J].南京林业大学学报,1997,21(2):83-88.S U NB,S UJ,X I EZ Z.C u r r e n t s t a t e a n d p r o s p e c t i v e o f u r b a n f o r e s t r y[J].J o u r n a l o f N a n j i n g F o r e s t r y U n i v e r s i t y,1997, 21(2):83-88.[13]　陈克霞,吕晨,达良俊.城市森林建设中存在问题剖析及建议[J].中国城市林业,2004,2(4):48-51.C H E NKX,L C,D AL J.P r o b l e m s a n d s u g g e s t i o n o np l a n t i n g o f u r b a n f o r e s t[J].J o u r n a l o f C h i n e s e U r a b nF o r e s t r y,2004,2(4):48-51.华东师范大学学报(自然科学版)2009年74[14]　王希华,陈小勇.宫胁法在建设上海城市生态环境中的应用[J].上海环境科学,1999,18(2):100-104.W A N GXH,C H E NXX.A p p l i c a t i o no f m i y a w a k i m e t h o dt ot h e c o n s t r u c t i o no f S h a n g h a i u r b a ne c o l o g i c a l e n v i r o n m e n t [J].S h a n g h a i E n v i r o n m e n t a l S c i e n c e s,1999,18(2):100-104.[15]　达良俊,杨永川.上海城市近自然森林的恢复[G]∥何兴元.城市森林生态研究进展.北京:中国林业出版社,2002:136-139.D ALJ,Y A N GYC.T h e e c o-r e s t o r a t i o no f n e a r-n a t u r a l f o r e s t s i n S h a n g h a i[G]∥R e v i e wo n U r b a n F o r e s tE c o l o g y.B e i-j i n g:C h i n aF o r e s t r y P u b l i s h i n g H o u s e,2002:136-139.[16]　达良俊,许东新.上海城市“近自然森林”建设的尝试[J].中国城市林业,2003,1(2):17-20.D AL,X UDX.A na t t e m p t t o b u i l d a“c l o s e-t o-n a t u r e f o r e s t”i nS h a n g h a i[J].J o u r n a l o f C h i n e s e U r a b n F o r e s t r y,2003,1(2):17-20.[17]　达良俊,杨永川,陈鸣.生态型绿化法在上海“近自然”群落建设中的应用[J].中国园林,2004,20(99):38-40.D ALJ,Y A N GYC,C HE NM.T h e m e t h o do f e c o l o g i c a l g r e e n i n g a n d i t s a p p l i c a t i o n i nt h e c o n s t r u c t i o n o f t h e a p p r o a c h i n gn a t u r e p l a n t c o m m u n i t yi n S h a n g h a i[J].J o u r n a l o f C h i n e s e L a n d s c a p e A r c h i t e c t u r e,2004,20(99):38-40.[18]　达良俊,杨同辉,宋永昌.上海城市生态分区与城市森林布局研究[J].林业科学,2004,40(4):84-88.D ALJ,Y A N GT H,S O N GYC.S t u d y o nt h e u r b a ne c o l o g i c a l r e g i o n a l i z a t i o n a n df o r e s t d i s t r i b u t i o n i nS h a n g h a i,C h i n a[J].S c i e n t i a S i l v a e S i n i c a e,2004,40(4):84-88.[19]　M I Y A WA K I A.R e s t o r a t i o n o f u r b a n g r e e n e n v i r o n m e n t s b a s e do nt h e t h e o r i e s o f v e g e t a t i o ne c o l o g y[J].E c o l o g i c a l E n g i-n e e r i n g,1998,11(1-4):157-165.[20]　M I Y A WA K I A.C r e a t i v e e c o l o g y:r e s t o r a t i o n o f n a t i v e f o r e s t s b y n a t i v e t r e e s[J].P l a n t B i o t e c h n o l o g y,1999,16(1):15-25.[21]　陈伟峰,达良俊,陈克霞,等.“宫胁生态造林法”在上海外环环城绿带建设中的应用[J].中国城市林业,2005,2(5):21-23.C H E NW F,D AL J,C HE NKX,e t a l.A p p l i c a t i o no f“M i y a w a k i s e c o l o g i c a l m e t h o d t o r e f o r e s t a t o n”i n t h e c o n s t r u c t i o no f o u t e r r i n g r o a dg r e e n b e l t i nS h a n g h a i[J].J o u r n a l o f C h i n e s eU r a b n F o r e s t r y,2005,2(5):21-23.[22]　达良俊,杨永川,宋永昌.浙江天童国家森林公园常绿阔叶林主要组成种的种群结构及更新类型[J].植物生态学报,2004,28(3):376-384.D ALJ,Y A N GYC,S O N GYC.P o p u l a t i o n s t r u c t u r e a n dr e g e r a t i o n o f d o m i n a n t s p e c i e s i n a ne v e r g r e e n b r o a d l e a v e d f o r-e s t i nT i a n t o n g N a t i o n a l F o r e s t P a r k,Z h e j i a n g P r o v i n c e,e a s t e r nC h i n a[J].A c t a P h y t o e c o l o g i c a S i n i c a,2004,28(3):376-384.[23]　蒙晋佳,张燕.地面上的空气负离子主要来源于植物的尖端放电[J].环境科学与技术,2005,28(1):112-113.M E N GJ J,Z H A N GY.N e g a t i v e a i r o nt h e g r o u n dm a i n l y f r o m t h e p o i n t d i s c h a r g e o f v e g e t a t i o n[J].E n v i r o n m e n t a l S c i-e n c e a n d T o c h n o l o g y,2005,28(1):112-113.[24]　祝宁,李敏,柴一新.城市绿地综合生态效应场[J].中国城市林业,2004,2(1):26-28.Z H UN,L I M,C H A I Y X.S p a t i a l a n a l y s i s o f i n t e g r a t e de c o l o g i c a l e f f e c t so f u r b a ng r e e n l a n d[J].J o u r n a l o f C h i n e s e U r a b nF o r e s t r y,2004,2(1):26-28.[25]　张从.环境评价教程[M].北京:中国环境科学出版社,2002.Z H A N GC.E n v i r o n m e n t a l A s s e s s m e n t G u i d e[M].B e i j i n g:C h i n e s e E n v i r o n m e n t a l S c i e n c e P r e s s,2002.[26]　亚历山大M.土壤微生物学导论[M].广西农学院农业微生物学教研组,译.北京:科学出版社,1983.A L E X A N D E RM.I n t r o d u c t i o nt o S o i l M i c r o b i a l[M].B e i j i n g:S c i e n c e P r e s s,1983.[27]　邵海荣,贺庆棠.森林与空气负离子[J].世界林业研究,2000,13(5):19-23.S H A OH R,H EQT.F o r e s t a n da i r a n i o n[J].Wo r l d F o r e s t r y R e s e a r c h,2000,13(5):19-23.[28]　倪军,徐琼,石登荣,等.城市绿地空气负离子相关研究———以上海公园为例[J].中国城市林业,2004,2(3):30-33.N I J,X UQ,S H I DR,e t a l.T h e c o r r e l a t i v e s t u d y o na i r a n i o n s i n c i t y g r e e n b e l t:a s a c a s e o f t h e p a r k s i n S h a n g h a i[J].J o u r n a l o f C h i n e s e U r a b nF o r e s t r y,2004,2(3):30-33.[29]　黄健屏,吴楚才.与城区比较的森林区微生物类群在空气中的分布状况[J].林业科学,2002,38(2):173-176.H U A N GJ P,WUCC.D i s t r i b u t i o no f t h em i c r o o r g a n i s m g r o u p s i nt h e a i r o f f o r e s t a r e a[J].S c i e n t i a S i l v a eS i n i c a e,2002,38(2):173-176.。