1.1 生态功能
园林植物是城市生态系统的第一生产者,在改善小气候、净化空气和土壤、蓄水防洪,以及维护生态平衡、改善生态环境中起着主导和不可替代的作用。
1.1.1 改善城市小气候
1.1.1.1 调节气温
树木有浓密的树冠,其叶面积一般是树冠面积的20倍。太阳光辐射到树冠时,有20%~25%的热量被反射回天空,35%的热量被树冠吸收,加上树木蒸腾作用所消耗的热量,树木可有效降低空气温度。据测定,有树阴的地方比没有树阴的地方一般要低3~5℃;在冬季,一般在林内比对照地点温度提高1℃左右。
垂直绿化对于降低墙面温度的作用也很明显。根据对复旦大学宿舍楼的测定结果,爬满爬山虎的外墙面与没有绿化的外墙面相比表面温度平均相差5℃左右。另据测定,在房屋东墙上爬满爬山虎,可使墙壁温度降低4.5℃。
1.1.1.2 增加空气湿度
据测定,每公顷阔叶林比同面积裸地蒸发的水量高20倍。每公顷油松林一天的蒸腾量为4.36万~5.02万kg。宽10.5m的乔离木林带,可使近600m范围内的空气湿度显著增加。据北京市测定,平均每公顷绿地日平均蒸腾水量为18.2万kg,北京市建成区绿地日平均蒸腾水量34.2亿kg。南京市多以悬铃木作为行道树,在夏季对北京东路与北京西路相对湿度做了比较,因北京西路上行道树完全郁闭,其相对湿度最大差值可达20%以上。
1.1.1.3 控制强光与反光
应用栽植树木的方式,可遮挡或柔化直射光或反射光。树木控制强光与反光的效果,取决于其体积及密度。单数叶片的日射量,随着叶质不同而异,一般在10%~30%。若多数叶片重叠,则透过的日射量更少。
1.1.1.4 防风
乔木或灌木可以通过阻碍、引导、渗透等方式控制风速,亦因树木体积、树型、叶密度与滞留度,以及树木栽植地点,而影响控制风速的效应。群植树木可形成防风带,其大小因树高与渗透度而异。一般而言,防风植物带的高度与宽度比为1:11.5时及防风植物带密度在50%~60%时防风效率最佳。
1.1.2 净化空气
1.1.2.1 维持空气中二氧化碳和氧气的平衡
园林植物在进行光合作用时,大量吸收二氧化碳,释放氧气。通常情况下,大气中的二氧化碳含量约为0.032%,但在城市环境中,有时高达0.05%~0.07%。绿色植物每积累1000kg干物质,要从大气中吸收1800kg二氧化碳,放出1300kg氧气,对维持城市环境中的氧气和二氧化碳的平衡有着重要作用。计算表明,一株叶片总面积为1600m2的山毛榉可吸收二氧化碳约2352g/h,释放氧气1712g/h。生长良好的草坪,可吸收二氧化碳15kg/hm2·h,而每人呼出二氧化碳约为38g/h,在白天如有25m2的草坪就可以把一个人呼出的二氧化碳全部吸收。
1.1.2.2 吸收有害气体
城市环境尤其是工矿区空气中的污染物很多,最主要的有二氧化硫、酸雾、氯气、氟化氢、苯、酚、氨及铅汞蒸气等,这些气体虽然对植物生长是有害的,但在一定浓度下,有许多植物对它们亦具有吸收能力和净化作用。在上述有害气体中,以二氧化硫的数量最多、分布最广、危害最大。绿色植物的叶片表面吸收二氧化硫的能力最强,在处于二氧化硫污染的环境里,有的植物叶片内吸收积聚的硫含量可高达正常含量的5~10倍,随着植物叶片衰老和凋落、新叶产生,植物体又可恢复吸收能力。夹竹桃、广玉兰、龙柏、罗汉松、银杏、臭椿、垂柳及悬铃木等树木吸收二氧化硫的能力较强。
据测定,每公顷干叶量为2.5t的刺槐林,可吸收氯42kg,构树、合欢、紫荆等也有较强的吸氯能力。生长在有氨气环境中的植物,能直接吸收空气中的氨作为自身营养(可满足自身需要量的10%~20%);很多植物如大叶黄杨、女贞、悬铃木、石榴、白榆等可在铅、汞等重金属存在的环境中正常生长;樟树、悬铃木、刺槐以及海桐等有较强的吸收臭氧的能力;女贞、泡桐、刺槐、大叶黄杨等有较强的吸氟能力,其中女贞吸氟能力比一般树木高100倍以上。
1.1.2.3 吸滞粉尘
空气中的大量尘埃既危害人们的身体健康,也对精密仪器的产品质量有明显影响。树木的枝叶茂密,可以大大降低风速,从而使大尘埃下降,不少植物的躯干、枝叶外表粗糙,在小枝、叶子处生长着绒毛,叶缘锯齿和叶脉凹凸处及一些植物分泌的黏液,都能对空气中的小尘埃有很好的黏附作用。沾满灰尘的叶片经雨水冲刷,又可恢复吸滞灰尘的能力。
据观测,有绿化林带阻挡的地段,比无树木的空旷地降尘量少23.4%~51.7%,飘尘少37%~60%,铺草坪的运动场比裸地运动场上空的灰尘少2/3~5/6。树木的滞尘能力与树冠高低、总叶面积、叶片大小、着生角度及表面粗糙程度等因素有关。刺楸、白榆、朴树、重阳木、刺槐、臭椿、悬铃木、女贞、泡桐等树种的防尘效果较好。
1.1.2.4 杀灭细菌
空气中有许多致病的细菌,而绿色植物如樟树、黄连木、松树、白榆、侧柏等能分泌挥发性的植物杀菌素,可杀死空气中的细菌。松树所挥发的杀菌素对肺结核病人有良好的作用,圆柏林分泌出的杀菌素可杀死白喉、肺结核、痢疾等病原体。
地面水在经过30~40m林带后,水中含菌数量比不经过林带的减少1/2;在通过50m宽、30年生的杨树和桦木混变林后,其含菌量能减少90%。有些水生植物如水葱、田蓟、水生薄荷等也能杀死水中的细菌。
杀菌能力强的植物有油松、桑树、核桃等;较强的有白皮松、侧柏、圆柏、洒金柏、栾树、国槐、杜仲、泡桐、悬铃木、臭椿、碧桃、紫叶李、金银木、珍珠梅、紫穗槐、紫丁香和美人蕉;中等的有华山松、构树、银杏、绒毛白蜡、元宝枫、海州常山、紫薇、木槿、鸢尾、地肤;较弱的有洋白蜡、毛白杨、玉兰、玫瑰、太平花、樱花、野蔷薇、迎春及萱草。
1.1.3 净化土壤和水质
城市和郊区的水及土壤常受到工厂废水及居民生活污水的污染而影响环境卫生和人们的身体健康。绿色植物能够吸收污水及土壤中的硫化物、氰、磷酸盐、有机氯、悬浮物及许多有机化合物,可以减少污水中的细菌含量,起到净化污水及土壤的作用。绿色植物体内有许多酶的催化剂,有解毒能力。有机污染物渗入植物体后,可被酶改变而毒性减轻。
含氨的污水流过30~40m宽的林带后,氨的含量可降低1/2~2/3,通过30~40m宽的林带后,水中所含的细菌量比不经过林带的减少1/2。许多水生植物和沼生植物对净化城市污水有明显的作用。在实验水池中种植芦苇后,水中的悬浮物可减少30%、氯化物减少90%、有机氯减少60%、磷酸盐减少20%、氨减少66%、总硬度减少33%。水葱可吸收污水池中有机化合物,凤眼莲能从污水里吸取汞、银、金及铅等金属物质,并有降低镉、酚、铬等有机化合物的能力。
1.1.4 降低噪声
城市的噪声污染已成为一大公害,是城市应解决的问题。声波的振动可以被树的枝叶、嫩枝所吸收,尤其是那些有许多又厚又新鲜叶子的树木。长着细叶柄,具有较大的弹性和振动程度的植物,可以反射声音。在阻隔噪声方面,植物的存在可使噪声减弱,其噪声控制效果受到植物高度、种类、种植密度、音源、听者相对位置的影响。大体而言,常绿树较落叶树效果为佳,若与地形、软质建材、硬面材料配合,会得到良好的隔音效果。一般来说,噪声通过林带后比空地上同距离的自然衰减量多10~15dB。据南京环境保护办公室测定:噪声通过18m宽、由两行圆柏及一行雪松构成的林带后减少16dB;而通过36m宽同类林带后,则减少30dB。
1.1.5 保持水土
树木和草地对保持水土有非常显著的功能。当自然降雨时,有15%~40%的水量被树冠截留或蒸发,5%~10%的水量被地表蒸发,地表的径流量仅占0~1%,即50%~80%的水量被林地上一层厚而松的枯枝落叶所吸收,然后逐步渗入到土壤中,变成地下径流,因此植物具有涵养水源、保持水土的作用。坡地上铺草能有效防止土壤被冲刷流失,这是由于植物的根系形成纤维网络,从而加固土壤。