应对气候变化

来源 :中国城市林业 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lalalalalaaa
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  摘要:当今我们依然缺乏气候变化对城市树木影响的知识,很少将气候变暖的科学预测和城市森林研究相结合,对城市森林树种的科学认识不足。作者提出需理性地理解树种规划和树种选择的关系、乡土树种和外来树种的关系、树种丰富度和均匀度的关系、行道树单一性栽植和多树种栽植的关系、树木生长动态和立地的关系、树木生长和气候变化的关系、树种选择和群落配植的关系,需要通过科学研究提出一个具有前瞻性的城市树种名单,建立更合理的树种选择模式来应对城市环境和未来的环境变化。
  关键词:气候变化,城市森林,树种,树种选择
  DOI:10.3969/j.issn.1672-4925.2017.03.001
  2014年IPCC报告指出.气候变暖是全球气候变化的主要特征,引起海平面上升、极端灾害性气候频发、生物多样性减少等一系列问题,已经并将持续对自然和人类系统产生重大影响.并将城市列入了气候变化风险的主要区域。一系列与气候变化相关的风险因子,如台风、风暴潮、高温热浪、极端降水、内陆和沿海洪水、干旱等对城市已经并将继续构成严重风险,许多风险因子发生的强度和频率呈现增加的趋势。而最近提出的适应气候变化的城市规划理论指出,绿色基础设施同城市道路、给排水等基础设施一样,对适应气候变化至关重要。
  减缓全球气候变暖途径有:通过降低能源消耗来减少向大气排放温室气体,提高从大气中吸收和除去温室气体的能力。绿色植物兼有这两方面的功能,森林则是绿色植物中功能最强者,而城市森林的作用不容忽视。城市森林不仅对改善城市生态环境、增进居民身心健康、提高城市经济活力起关键作用,在缓和温室效应、减缓气候变暖方面也有重要作用。据Nowak估算:美国的城市森林(市区范围)吸收CO2的量相当于全国森林的8%,因此必须构建和维护一个结构稳定、健康生长的城市森林生态系统,其基础是树木正常生长、保持健康、延长寿命、增强功能。
  1气候变暖对城市森林的影响
  气候变暖将影响地球上几乎所有物种的时空动态、种间关系及其对环境的适应能力。对城市森林树木的影响极为明显,主要包括:树种分布发生变化,树木生长(物候)受到影响,树木生长减缓,寿命变短、而管护更新的投入增加,影响以树木为寄主的病虫害种群动态及其危害能力,灾害性气象导致对树木的损伤,一些树种会失去原有的生长环境而最终消失。具体表现为:
  1)城市植物区系变化加速。相对于自然环境,城市植物区系的变化更快,这是自然因素和人为活动叠加的结果,主要是引种导致的外来树种增加迅速。据北京市2003年统计,6~8年引种植物128种,1990年约有园林植物359种,到2009年增至615种;传统应用的竹类只有2种,现在增至50余种。气候暖会导致管理者对极端低温失去警惕,忽略可能出现新的环境胁迫问题,从而非理性地扩大树种选择范围,不断扩大的引种导致城市外来植物增多。
  2)城市树木光合作用下降、生长量降低。主要是气温升高本身造成的影响,而病虫害是部分原因,可导致成年树木吸收CO,量减少12%左右,可能会过高评价城市树木吸收CO,的功能
  3)影响树木的物候。气候变暖树木展叶和开花提前、生长期延长。据阿诺德树木园的研究,1980—2002年树木开花时间较1900—1920年早了8 d。徐文铎预测,平均气温上升1℃,沈阳城市树木开花提前5 d。据作者观察,从20世纪的60年代至今,合肥市中心紫荆开花至少提前了10 d,悬铃木落叶推迟了15 d。
  4)现在的城市树种不能适应未来气候条件。Mcbride根据气候模型预测,在加州中部城市,至2100年现在常用树种的90%将不再适应。
  2我国城市森林树种的基本情况
  目前我国城市森林树种的丰富度总体上来说还是比较高的,在引种驯化、选种育苗方面都取得了很大成就,各城市都可列出一个长长的树种名单。但有几个问题需要注意:
  1)城市树木种群结构不够合理。在多数城市中,仅少数几个树种成为城市森林的主体,如北京,国槐、银杏、毛白杨、加杨、小叶杨、旱柳、垂柳、刺槐等占了落叶乔木总量的53%;合肥市中心,女贞、香樟、红叶李、广玉兰、二球悬铃木、国槐等10种阔叶树,占了整个阔叶树木的81.9%。
  2)城市森林树种的趋同性明显。有人评说我国的城市“千城一面”,这不仅表现在建筑,城市绿化也是如此,绿化模式雷同、树种选择相似。据史琰对我国21个城市的研究,在建成区中按重要值排在前三位的,香樟、大叶榕、小叶榕、悬铃木、国槐、银杏、榆樹、枫香、白蜡、加杨、水杉、侧柏等17个优势树种的数量,占全部树木的30%~60%。
  3)所谓“流行”。城市绿化常常会追逐“流行”,譬如对色彩树种、低纬度树种的“情有独钟”,对棕榈科树种的追风等等,导致过于依赖引种。结果是,许多传统的优良树种却不再应用。20世纪50年代上海的传统绿化树种,如榧、刺楸、肥皂荚、上海黄檀等都已很少应用,或已消失。
  4)城市树种更替较快。造成这个结果的原因很多,如城市改造、城市立地条件导致树木死亡率高、选择了不适合的树种必须更新等等。因此,有的城市同一条街道的行道树在几年中竟发生多次变化。
  5)苗木需求与供给侧脱节。苗圃业者常常培育周期短、开发容易、流行的树种,结果设计者希望选用的乡土树种、珍稀树种常常无苗木来源。
  3城市树种规划、选择研究的简单回顾
  我国城市树种的选择与规划很早就为业界所重视,早在20世纪30年代,造园学家陈植在镇江伯先公园计划中(1931年)就列出了可种植的树种名录,毫不夸张地说这份名单还要优于今天的许多树种规划。另外如范肖岩的造园法(1935年),莫朝豪之园林计划(1937年)等都有树种规划。50年代,吴中伦先生最早提出园林树种选择和规划问题,1979年中国园艺学会开展城市园林树种探讨,建设部组织了“城市园林树种调查、引种和选种”的研究:80年代,吴中伦提出了“一个城市树种规划的宏观方向及研究背景”:90年代陈有民主持完成“中国城市园林一树种一区域规划”,又在2006年完成了《中国园林绿化树种区域规划》;现在有许多学者将城市绿化树种选择提高到战略问题对待.指出城市树种选择是影响整个城市设计的大问题。据文献记载,至2013年全国至少有113个城市已完成树种规划研究,但作者检索了近期发表关于树种选择的1 000余篇文章,只有2篇明确涉及考虑气候变化的影响,可见对于气候变化与树种选择的关系还没有受到真正关注。   4树种选择的思考
  城市环境本来就有它的特殊性,其气候、土壤、植被都不同于原生环境,还由于城市空间格局的人为性,导致立地复杂、生境多样,城市树木更易受到各种环境胁迫和人为活动的影响,因此城市森林构建时的树种选择、配植以及后续管理和养护,一直是城市林业的主要内容之一。
  树种选择首先考虑立地因子,包括环境因素和种植限制因素,也必须分析能否适应今后有变化的环境:另外还有经济和社会服务及功能方面的考量。在城市树种选择上有几个问题需要我们思考。
  1)树种规划与树种选择。一般情况下树种规划是较大尺度范围的,如一个城市、一个公园、一个小区,都可有树种规划,但这只是提供了在相应尺度下可供选择的树种名单,并不等于这些树种都能适应某一个具体的立地环境。而选择树种即是针对具体立地而言的小尺度活动,必须考虑立地环境、适应性,空间、景观和功能要求等等因素。目前,我们更多关注树木本身特点,而对与周围环境的协调性或适应性缺乏研究.特别是对于树木生长动态与生长空间,及相伴植物的竞争关系较少考虑。当然,树种选择首先必须遵循“适地适树”原则,然而“地”和“树”之间的平衡是相对的、动态的,应贯穿于树木整个生长过程。在城市绿化中还有一种说法叫“改地适树”,那是需要采用各种措施使树木生长与立地环境达到平衡,其作用是不应被过度夸大的。
  2)基调树种和树种丰富度及优势度。按现在的城市绿地系统规划要求,树种规划一般提出基调树种4~6种、骨干树种20余种、其他一般树种。这个规划模式对城市树种选择的影响极大。笔者一直在思考何谓“基调树种”、是否有必要提“基调树种”,拿景观生态学来理解,基调应是基质、背景,是面积占50%以上的主体部分。如是,即使一个城市的绿化树种有几百种,树种的丰富度是提高了,但实际种植的主要是“基调树种”或“骨干树种”,反复种植少数几个树种,树种均匀度就低了。这不是真正意义上的生物多样性,显然是不符合现在大力提倡的生物多样性保护战略。
  3)乡土树种和外来树种。乡土树种最适合当地气候土壤环境,因此我们强调应多用乡土树种。但国内外的研究都表明,外来物种比重高是城市植物区系的一个主要特点,我国的大部分城市也如此。这是因为,一方面我们为了提高效果而太多依赖引种:而另一方面,客观地讲对于城市中的有些立地环境来说,外来树种比乡土树种更适应,选择外来植物也是“适地适树”的结果,而在气候变暖的情况下选择外来树种的机会还会增加。因此,在我们强调选择乡土树种的时候,又不能一味的排斥外来树种.必须掌握适度的比例,而在构建更接近自然的群落时应首先选择乡土树种。
  另外,关于乡土树种的界定,不应只局限于本地(行政区划范围),可理解为同一个植被带、或亚带的数值,以扩大选择的范围。
  4)理性对待彩叶树种。最近十几年兴起一股彩叶树种的热潮,在植物配置、景观设计、风景林改造等等项目中,都把增加色彩作为主要内容。其实,几乎所有的树种在不同季节都会有一定的色彩变化,真正常彩的树种并不多,而且与气候、土壤条件有关。色彩树种的应用也需考虑适度,更要打破单一的应用模式,注意色彩的配置、以点景为主不宜过多。当然最重要的是开发当地彩叶树种,引种彩色树种必须进行栽培试验。
  5)行道树的单树种栽植和多树种栽植模式。城市行道树栽植一直有单一树种(Monoculture)和多树种(Polvculture)2种模式,前者统一整齐、方便管护,后者从生物多样性和结构稳定方面考虑,是20世纪30年在美国发生荷兰榆树病导致大量美国榆树行道树死亡后提出的。现在,提出根据生物多样性的原则规划行道树结构,原则是不要过于依赖少数的几个树种,如美国Michigan州规定一条街的行道树至少要分属4个属,2株同一树种的树木不应相邻种植,但这个标准比较高,在大多数城市难以实现。
  6)环境胁迫加剧及灾害性天气增加对树木的影响。气候变化表现为暖冬、夏季降雨减少但暴雨增加,炎热天数增加,如上海在增温的大背景下,成灾台风的生成频数会继续增加,这对行道树影响最大,应把耐热、抗旱、抗风、保持水土功能作为行道树选择的考虑因素,如树木根系特点、固着性、抗风害、受损后的更新及保持水土功能等。
  7)基于树种功能的选择。据Nowak对美国10个城市的研究,城市森林树木每年直接减少PM2.5的量达到4.75~64.5 t,而通过降温减低能源消耗、减少大气光化学反应能间接减少大气二次污染物。但此功能在不同树种间有较大差异,取决于树木体量、叶面积、叶面结构等。而且有的树种因释放单萜、异戊二烯等生物挥发性有机化合物(BVOC),再与大气中的其他污染物发生化学反应而生成二次污染物成为PM2.5的源,这是树种选择必须慎重考虑的。
  8)树种选择和群落配植。用于群落配置的树种选择,不能只考虑树形搭配、色彩变化等景观效果。不仅应考虑组成种之间的生态位,即种间的生态关系和竞争,还需考虑今后群落结构动态变化与树木生长之间的关系,创造类似森林的生长环境,减少树木养护及群落调控措施的使用,维持相对稳定的群落结构。
  9)城市森林结构稳定性与树种选择。整个城市森林结构是动态变化的过程,不同经营方法、开发规划、土地利用的变化、决策层的作用等都会引发城市森林结构变化,而树种结构的合理与否也是影响城市森林结构稳定的一个因素。在满足上述树种选择要求外,还需得到社会公众的认同与支持,树种组成应能充分提供生物多样性的支持。目前,美国城市林业采用一个公式《Diversification formula》来决定树种的比例,属于同一个科的树木不宜超过10%,属于同一个种的树木不宜超过5%。5需要进一步深入研究的问题
  1)对城市森林树种的科学认识。在森林经营中,我们对主要造林树种已有很多研究,可基于它們的生理生态、生长特性实施科学经营。但城市森林树种数量多、来源复杂,对于多数树种依然停留在感性认识的阶段,因此应加强对主要树种的基础研究。
  2)预测未来至少50年城市树木对气候变暖导致干旱的反应。全球气候变暖成为人类活动必须面对的问题,城市森林经营也不例外,必须研究城市树木对未来气候变化的反应,为应对未来变化选择树种提供科学依据。
  3)通过科学研究,提出一个具有前瞻性的城市树种名单。植物园应成为研究主力,如芝加哥植物园的研究结果,将银杏列为最适应未来城市环境的树种,其次有美国榆树的2个品种及美洲椴、美洲黄栌、香槐、鹅掌楸、七叶树、美国紫树等,而适合作为行道树的有榉树、水杉、落羽杉、朴树、国槐、美国皂荚、黄金树,其中有产于我国的几个树种。美国D.Nowak等开发的I-Tree Tools,建立基于1585个树种的数据库,该工具结合城市气候变化模型,可作为应对气候变化的树种选择工具。
  4)将气候变暖的科学预测和城市森林研究相结合。我们依然缺乏气候变化对城市树木影响的知识,在树种选择时缺乏对气候变化的考虑。因此,不仅在树种选择方面,在城市森林宏观布局、城市森林评价、管护等方面都必须与气候变化的影响相结合开展研究。
  5)科学评测和研究城市森林的功能。城市森林功能与树种组成、树木生长情况、叶面积量、分布格局等以及必要的管护等多种因素有关,需要综合分析、客观评价。如上所述,有的树种挥发有机挥发物而成为污染源,选择需要加大养护的树种会增加能源消耗,反而可能成为碳源。
  6树种选择模式
  鉴于上述分析,作者提出如下城市树种选择模式,纳入气候变化的影响、并作为一个重要的因素(图1)。为构建健康、稳定、高功能的城市森林生态系统,在树种规划和选择上,要协调设计者、种植者、使用者、供给者的意见(图2)。
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