基于植物群落绿量的武汉市绿地滞尘量分布

摘要

粉尘污染是造成大气污染的主要因素，对人类健康已构成极大危害。园林植物可以削减空气中粉尘的含量，对城市环境质量改善和可持续发展具有重要意义。但由于植物滞尘的复杂性和地域性，定量研究城市绿地的滞尘能力及其滞尘分布可以为大气污染治理与城市绿地建设提供依据。本研究以武汉市中心城区绿地为对象，在90个典型植物群落参数、植物叶片滞尘量和叶面积指数（LAI）实测基础上，分析武汉市绿地典型植物群落种类组成、结构类型、不同结构群落绿量和滞尘量差异以及各层次植物群落绿量和滞尘量贡献。利用叶面积指数构建典型植物群落滞尘量反演模型，通过遥感影像提取武汉市绿地植被指数（VI），建立LAI与VI的相关系模型，计算得到武汉市中心城区植物生长季和非生长季绿量和滞尘量分布，并以2015年为例定量估算武汉市绿地的年滞尘量，以期为城市尺度绿地滞尘效益定量评估及城市绿地规划建设提供技术支撑。
　　本研究主要内容包括：⑴武汉市90个典型植物群落中共出现植物117种，其中乔木共55种，灌木41种，草本植物19种，藤本2种。总体看来，乔灌层植物种类丰富，草本和藤本种类较少。武汉市典型植物群落以乔灌草结构为主，乔草、乔灌和乔木结构类型次之。其中，乔灌草结构群落占所调查样地总数的61.1％，乔草结构群落占调查样地总数的20%，乔灌结构群落占调查样地总数的11.1%，乔木结构群落均占调查样地总数的7.8%。⑵不同结构植物群落的 LAI存在显著差异， LAI大小顺序为乔灌草（4.697m2·m-2）＞乔草（4.681m2·m-2）＞乔灌（4.25m2·m-2）＞乔木（3.978m2·m-2），说明群落结构越复杂则绿量越大。群落各层次植物对LAI贡献的大小顺序为乔木层＞草本层＞灌木层，可见乔木层和草本层是植物群落LAI贡献的主体层次。⑶不同结构植物群落的滞尘量存在显著差异，单位面积滞尘量大小顺序为乔灌草（9.477g·m-2）＞乔灌（9.384g·m-2）＞乔草（9.017g·m-2）＞乔木（7.06g·m-2），复层结构群落的单位面积滞尘量大于单层结构群落单位面积滞尘量。群落各层次植物对单位面积滞尘量贡献的大小顺序为乔木层＞草本层＞灌木层，可见群落层次的绿量越大则滞尘量越高。⑷武汉市典型植物群落滞尘量与群落叶面积指数（LAI）的相关性达到极显著水平，基于群落LAI反演群落滞尘量的最优模型为：Y=2.003exp（0.301x）（R2=0.478，Y为滞尘量，X为群落LAI）。⑸群落LAI与群落植被指数之间存在极显著相关。通过对LAI与植被指数（NDVI、RVI、SAVI、MSAVI）间回归方程的检验和筛选，发现归一化植被指数（NDVI）反演群落LAI结果最为理想，最优模型为：Y=2.358exp（1.899x）（R2=0.590，Y为LAI，X为NDVI）。⑹利用武汉市2015年逐日气象数据和滞尘量反演模型对武汉市绿地植物群落年滞尘量计算表明，高滞尘量（＞1.737t·hm-2·a-1）绿地主要分布于东湖和南湖周边、蛇山和龟山等地区，占武汉市中心城区绿地总面积的10.3%，以复杂群落和半自然林群落为主。中滞尘量（1.309t·hm-2·a-1-1.737t·hm-2·a-1）绿地主要散布于城市公园的绿地斑块中，呈现斑块镶嵌状分布，占武汉市中心城区绿地总面积的33.2%，以较为稀疏的乔灌草结构和较高郁闭度的乔草、乔灌群落结构为主。低滞尘量（＜1.309t·hm-2·a-1）绿地分布于北部和其它绿地斑块中，面积较大且分散分布，占武汉市中心城区绿地总面积的56.5%，以较低郁闭度的乔灌草、乔草、乔灌等人工群落结构为主。⑺以武汉市2015年绿地植物滞尘次数和滞尘时间为例，利用滞尘量反演模型计算得到武汉市绿地植物年滞尘总量为11973.441t·a-1。一年中植物生长季城市绿地滞尘总量为8352.531t，植物非生长季城市绿地滞尘总量为3620.91t，植物生长季绿地总滞尘量是非生长季的2.3倍。武汉市中心城区单位面积绿地年滞尘量平均值为1.34t·hm-2·a-1。

目录

声明

1.前言

1.1研究背景

1.2研究综述

1.2.1城市绿量的研究

1.2.2叶面积指数（LAI）与三维绿量的关系

1.2.3 城市绿地滞尘研究

1.3选题的目的与意义

1.4研究内容和技术路线

1.4.1研究内容

1.4.2研究的技术路线

2.研究区概况和研究方法

2.1研究区概况

2.1.1研究范围选择

2.1.2地理位置

2.1.3自然条件

2.2 研究方法

2.2.1样地设置和野外调查

2.2.2样地数据计算

2.2.3遥感影像处理

2.2.4 植被指数选择与提取

2.2.5 绿地植物滞尘次数和滞尘时间确定

2.2.6 绿地植被覆盖信息提取

2.2.7数据处理

3.1武汉市绿地典型植物群落现状分析

3.1.1 典型植物群落物种种类组成

3.1.2 典型群落结构类型分析

3.1.3武汉市常见树种统计分析

3.2典型植物群落叶面积指数与滞尘量分布研究

3.2.1不同结构典型植物群落叶面积指数分析

3.2.2典型植物群落不同层次的叶面积指数

3.2.3不同结构典型植物群落滞尘量分析

3.2.4典型植物群落不同层次的滞尘量

3.3城市绿地滞尘量反演模型

3.3.1典型植物群落滞尘量与群落LAI反演模型

3.3.2典型群落LAI与植被指数回归模型的建立

3.4武汉市绿地滞尘量空间分布与总量估算

3.4.1武汉市生长季和非生长季绿地植物绿量空间分布

3.4.2武汉市生长季和非生长季绿地植物滞尘量空间分布

3.4.3武汉市绿地植物群落年滞尘量空间分布及总量估算

4.结论与讨论

4.1结论

4.2 讨论

参考文献

致谢