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上海浦东新区绿地系统研究——分布格局、生态系统特征及服务功能

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摘要

第一章 绪论

1.1 城市绿地系统概述

1.2 城市绿地系统分布格局研究综述

1.2.1 城市绿地格局理论

1.2.2 城市绿地景观格局评价指标体系

1.2.3 绿色生物量概述

1.3 城市绿地生态系统特征概述

1.3.1 绿化植物叶片的理化性质和抗酸能力

1.3.2 城市绿地土壤的特征及质量评价

1.4 城市绿地系统生态和社会服务功能综述

1.4.1 城市绿地系统生态服务功能

1.4.2 城市绿地系统社会服务功能

1.5 上海浦东新区绿地系统概况

1.6 本文的主要研究内容、目的、意义

1.6.1 研究的立意

1.6.2 研究目标

1.6.3 研究内容

1.6.4 技术路线

第二章 浦东新区绿地系统现状及分布格局

2.1 概述

2.2 新区绿地系统现状分析

2.2.1 新区绿地总量

2.2.2 各街镇绿地类型分布

2.2.3 植物种类、多样性

2.3 绿化覆盖率分布格局

2.3.1 研究方法

2.3.2 结果与讨论

2.4 绿量分布格局

2.4.1 研究方法

2.4.2 结果与讨论

2.5 人口及人均绿地和绿量的分布格局

2.5.1 研究方法

2.5.2 结果与讨论

2.6 绿地景观学特征分布格局

2.6.1 绿地斑块面积谱

2.6.2 绿地斑块密度指数

2.6.3 景观破碎化指数

2.6.4 景观内部生境面积破碎化指数

2.7 浦东新区绿地格局状况综合评价

2.7.1 评价的意义和方法

2.7.2 综合评价指数分布

2.7.3 绿地建设和管理对策的建议

2.8 本章小结

第三章 植物叶片理化性质与空气净化能力的关系

3.1 概述

3.2 材料与方法

3.2.1 采样点布设与样品采集

3.2.2 样品分析

3.3 结果与讨论

3.3.1 不同植物的叶片含水率变化

3.3.2 不同植物叶片的细胞液pH值和电位值变化

3.3.3 不同植物叶片的叶绿素含量变化

3.3.4 不同植物叶片的氮硫含量变化

3.3.5 不同植物的叶片细胞液缓冲能力的变化

3.3.6 植物叶片理化性质与含硫量、含氮量相关性分析

3.4 本章小结

第四章 浦东新区绿地土壤分析和评价

4.1 概述

4.2 绿地土壤理化性质和养分分析评价

4.2.1 材料与方法

4.2.2 绿地土壤理化性质和养分综合评价

4.3 绿地土壤重金属污染现状及评价

4.3.1 材料与方法

4.3.2 绿地土壤重金属污染现状分析

4.3.3 绿地土壤重金属污染综合评价

4.4 绿地土壤对绿化植物适宜度的评价

4.4.1 评价方法

4.4.2 土壤对绿化植物适宜度综合评价

4.5 浦东新区酶活性指示土壤生态质量的评价表征

4.5.1 浦东新区绿地表层土壤酶活性分布特征

4.5.2 土壤酶活性与其它土壤指标的关系

4.5.3 土壤酶活性指示绿地土壤生态质量

4.6 本章小结及土壤改良利用对策

4.6.1 本章小结

4.6.2 土壤改良利用对策

第五章 浦东新区绿地系统生态服务功能的定量化研究

5.1 概述

5.1.1 城市绿地系统净化大气污染物的研究概述

5.1.2 本章研究的技术路线

5.2 典型绿地系统对大气污染物净化的定量化研究

5.2.1 研究方法

5.2.2 绿地对二氧化硫的净化效益研究

5.2.3 绿地对二氧化氮的净化效益研究

5.2.4 绿地阻滞大气灰尘效益的研究

5.3 交通绿化带植物群落净化污染物的衰减过程模拟

5.3.1 概述

5.3.2 绿化带植物净化TSP的指数衰减机制模型

5.3.3 植物配置情况的量化表征

5.3.4 植物配置对衰减速率常数k的影响

5.3.5 绿地建设指标对污染物净化效益的最佳范围

5.3.6 对交通绿地植物配置的初步建议和配置设计

5.4 城市公园绿地对大气污染物净化的混合效应模型

5.4.1 概述

5.4.2 研究方法

5.4.3 影响大气污染物在公园绿地内衰减的因素分析

5.5 浦东新区绿地系统对污染物净化水平的贡献

5.6 浦东新区绿地系统环境生态效益总量的估算

5.7 本章小结

第六章 浦东新区主要公园社会服务功能情况分析

6.1 概述

6.2 材料与方法

6.2.1 问卷调查的发放

6.2.2 调查问卷的设计

6.2.3 调查问卷的统计分析

6.3 结果与讨论

6.3.1 浦东新区公园游客背景分析

6.3.2 公园游客出行过程及使用方式分析

6.3.3 不同公园服务人群评价及分类

6.3.4 对不同服务人群公园建设和管理的建议

6.4 本章小结

第七章 总结和展望

7.1 主要结论

7.2 主要创新点

7.3 研究展望

参考文献

附件

攻读博士期间发表的论文

致谢

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摘要

城市绿地系统是城市内唯一有生命的基础设施,不仅能美化环境,而且具有吸收空气中的有害气体、吸附颗粒物、吸声降噪、城市碳汇等多种生态功能,是城市生态环境及可持续发展的重要基础,也是提升居民健康和生活质量的重要因素。近年来,对城市绿地生态和社会服务功能开展定量的、多学科的综合研究已是国内外学者的共识,成为城市生态研究的热点。本论文以上海浦东新区绿地系统作为研究对象,宏观上应用GIS和人工神经网络研究了绿地系统的格局分布,微观上分析评价了常见绿化植物叶片抗酸能力及绿地土壤质量等生态系统特征,并应用被动式采样等方法定量分析了浦东新区典型绿地对大气污染物的净化效益,用调查问卷的方法研究了浦东新区公园的服务人群和游客需求。本文旨在建立城市绿地生态和社会服务功能研究的新方法,阐明绿地在改善城市生态环境、提高居民生活质量中发挥的作用,为浦东新区绿化规划、建设和改造提供基础数据,以期发挥更好的生态和社会服务功能。
  在对绿地系统分布格局的研究中,应用GIS、人工神经网络模型等工具,实现了对浦东新区的绿量、景观格局等指标的空间格局分析,并进行了总体评价。结果发现绿化格局状况较好的区域为中部区域,西部沿江区域人口密集,绿地破碎化程度较高,而东部非建成区的绿化面积有限。因此对不同的区域提出不同的绿地规划和发展的建议,总体达到楔状、放射型的绿地生态体系,平衡浦东新区绿地整体的生态及社会服务功能。
  对绿地生态系统特征的研究主要从植物和土壤两方面展开:通过对浦东新区6种常见绿化植物的生化指标、含硫量、含氮量分析,发现植物叶片细胞液的pH值和缓冲能力是植物吸收净化空气中SO2、NOx的主要控制因素,植物叶片pH值越高、酸缓冲能力越强,越有利于吸收空气中SO2、NOx等酸性气态污染物。
  通过对典型绿地土壤样点理化性质、养分状况、重金属污染和生物酶活性的分析测试,发现浦东新区绿地土壤的理化性状和养分状况总体属于中等偏下的状况,各重金属指标总体含量较低,但在公路绿地土壤中的含量偏高。通过研究酶活性与土壤其它质量因子的关系,建立了酶活性指示土壤生态质量的相对分级评定方法,对新区土壤质量进行了评价和验证,证明了用酶活性评价土壤生态质量的可行性和有效性。
  对绿地系统的服务功能研究主要从生态服务功能和社会服务功能两方面开展研究。本论文首先选择了浦东新区有代表性的交通绿地和公园绿地作为典型绿地,通过与无植被的裸地进行对比分析,定量分析了典型绿地阻挡吸收大气污染物的生态服务功能。研究结果表明:公园绿地和交通绿地中的绿色植物可通过阻挡、吸收等作用降低由交通污染产生的约15-50%的TSP、8-20%的NO2、和10-25%的SO2污染,但是不同绿地之间以及同一绿地不同季节间,其污染物净化效果存在差异。
  对开阔道路旁侧绿化带对大气污染物的净化过程进行了模型模拟和解析,建立了污染物底物浓度指数衰减模型,并探讨了衰减速率常数k与绿地结构和状况指标(郁闭度、疏透度、绿量密度)的关系,得到各指标最佳配置范围,并对典型交通绿地进行初步的植物配置:在300m2的交通绿化带样地中应配置12-15株乔木,30株左右大灌木及80株左右小灌木,并搭配至少100m2的草本植物;乔木、大灌木、小灌木的比例维持在1∶2∶5左右,草本植物种植面积达到30%以上。这种植物配置方式基本可以达到郁闭度75%、疏透度30%,绿量密度合适的疏透式植物群落。
  在对公园绿地对大气污染物净化研究中引入了混合效应模型,分析城市公园周边环境的4类主要影响因素(气象、空间、污染源、植被)对污染物效果的影响,结果表明,公园的植物配置情况和污染物扩散距离是影响公园内污染物衰减的关键因素。在此基础上,估算出浦东新区绿地系统对大气污染物净化的贡献:绿地系统对TSP的净化贡献约为9.1%,对SO2的净化贡献约为5.3%,对NO2的净化贡献约为2.6%。
  对社会服务功能的研究是通过对浦东新区主要公园的的游客群体进行问卷调查进行的,发现公园游客主体特征为50岁以上退休中老年人,收入偏低,每天独自步行或者骑车30分钟以内来公园进行锻炼健身或休闲娱乐活动。通过建立回归模型,筛选“老龄因子”,将16个公园根据不同服务人群和功能的分为三类,根据每类公园服务人群对公园的使用偏好和需求,提出优化公园设施配置和设计建议,提升城市公园的社会服务功能。

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