北京地區(qū)五環(huán)內(nèi)冬季園林綠地中裸土調(diào)研及其分布特征

張驊，王心語(yǔ)，張駿達(dá)，曲炳鵬，王小平，龔小強(qiáng)，張璐，孫向陽(yáng)?

(1.北京林業(yè)大學(xué)，100083，北京；2.北京市園林綠化局，100081，北京)

北京地區(qū)五環(huán)內(nèi)冬季園林綠地中裸土調(diào)研及其分布特征

張驊1，王心語(yǔ)1，張駿達(dá)1，曲炳鵬1，王小平2，龔小強(qiáng)1，張璐1，孫向陽(yáng)1?

(1.北京林業(yè)大學(xué)，100083，北京；2.北京市園林綠化局，100081，北京)

在中國(guó)北方地區(qū)，伴隨闊葉植物冬季落葉造成大量土地出現(xiàn)季節(jié)性裸露。土壤在裸露情況下極易造成揚(yáng)塵污染和空氣污染，進(jìn)而成為中國(guó)北方城市霧霾污染逐漸加重的重要組成部分；因此，準(zhǔn)確掌握冬季裸露土地的分布情況和建立合理的治理方案，對(duì)中國(guó)北方城市的環(huán)境保護(hù)和生態(tài)建設(shè)具有重大意義。本文以北京城區(qū)五環(huán)內(nèi)園林綠化用地中的裸地為調(diào)查對(duì)象，采用《全國(guó)土壤調(diào)查技術(shù)規(guī)程》中要求的調(diào)查方法，根據(jù)棋盤式布點(diǎn)法布設(shè)100個(gè)調(diào)查樣點(diǎn)，調(diào)查總面積25萬(wàn)m2，占北京地區(qū)五環(huán)總面積的3.73%，按照草坪裸地、灌木裸地、樹穴裸地3種類型進(jìn)行分類研究。園林綠化用地總面積為8萬(wàn)7 539.84 m2，僅占總樣方面積的35.02%，可見，北京城區(qū)內(nèi)仍是以建筑、公路等硬化用地組成。在園林綠化用地調(diào)查樣點(diǎn)中，草坪綠地、灌木綠地、樹穴綠地面積分別為6萬(wàn)6 647.30、1萬(wàn)6 329.64和4 562.91 m2，證明北京城區(qū)五環(huán)內(nèi)園林綠化用地以草坪綠地為主。裸地分布調(diào)查結(jié)果顯示草坪裸地對(duì)裸地面積的貢獻(xiàn)率達(dá)78.11%，是北京地區(qū)五環(huán)內(nèi)主要裸地類型。在100個(gè)全部的調(diào)查樣地中，43.42%的草坪綠地以及24.25%灌木綠地冬季變成裸地，而樹穴裸地比例達(dá)到90.91%，證明北京城區(qū)五環(huán)內(nèi)樹穴在冬季基本無(wú)覆蓋。通過對(duì)裸地區(qū)域分布研究發(fā)現(xiàn)，裸地面積排序前20個(gè)樣點(diǎn)中有13個(gè)樣點(diǎn)分布在南四環(huán)到南五環(huán)之間，裸地面積占總裸地面積的51.66%。裸露的土地不僅造成北京城區(qū)內(nèi)水土流失和土壤養(yǎng)分下降，也加重霧霾污染程度，降低城市空氣質(zhì)量，建議在北京地區(qū)五環(huán)內(nèi)推廣種植具備抗寒性的冷季型草坪草品種替代現(xiàn)在易枯萎草坪草品種，使用園林綠化廢棄物加工產(chǎn)物作為覆蓋物對(duì)其余裸土類型進(jìn)行有效覆蓋，嚴(yán)格控制北京城區(qū)冬季裸地面積，為北京冬季城市生態(tài)環(huán)境發(fā)展保駕護(hù)航。

北京城區(qū)； 冬季裸地； 草坪綠地； 地面覆蓋； 生態(tài)效益

北京位于N 39°54′20″，E 116°25′29″，闊葉植物多在冬季常以落葉和干枯形式存在，因此易在自然條件下造成土地大面積裸露，并且土地裸露情況明顯高于其他季節(jié)。土壤在裸露情況下極易造成揚(yáng)塵污染[1]和空氣污染。近年來(lái)，中國(guó)主要發(fā)展城市(如北京)的霧霾污染逐漸加重，研究[2]顯示：霾是由空氣中的灰塵、硫酸鹽、硝酸鹽、有機(jī)碳?xì)浠锏攘Ｗ咏M成。霾的形成主要有以下要素：生成顆粒性揚(yáng)塵的物理基源；運(yùn)動(dòng)差造成揚(yáng)塵的基源，以及揚(yáng)塵基源和運(yùn)動(dòng)差過程集聚在一定空間范圍內(nèi)與水分子結(jié)合集聚成霾[3]；同時(shí)，氣象條件也影響環(huán)境中PM10的污染程度。霧霾中顆粒物質(zhì)量濃度隨氣溫下降而上升，隨著逆溫層的生成、增強(qiáng)而增高。揚(yáng)塵是霧霾組成的一部分，由于地表裸露、氣候干燥、風(fēng)力強(qiáng)度較大等因素，各種沉降在地面的顆粒物、氣溶膠粒子也會(huì)再進(jìn)入空氣[4]，進(jìn)而形成霧霾。同時(shí)造成土壤中水分和多種養(yǎng)分如N、P、K等的流失，降低土壤質(zhì)量，阻礙植物生長(zhǎng)[5]；因此，準(zhǔn)確掌握冬季裸露土地的分布情況和建立合理的治理方案，對(duì)北京城區(qū)的環(huán)境保護(hù)和生態(tài)建設(shè)具有重大意義[6]，但目前相關(guān)研究較少。

本文基于對(duì)北京地區(qū)五環(huán)內(nèi)冬季裸露土地的調(diào)查，總結(jié)北京城區(qū)五環(huán)內(nèi)冬季裸露土地的現(xiàn)狀，詳細(xì)分析城區(qū)園林綠化用地中裸地的分布情況，并對(duì)解決和治理北京冬季裸露土地的問題提出相關(guān)建議。

1 研究區(qū)概況

北京西部為西山屬太行山脈；北部和東北部為燕山山脈，其氣候?yàn)榈湫偷谋睖貛О霛駶?rùn)大陸性季風(fēng)氣候，夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥，春、秋短促。北京轄東城區(qū)、西城區(qū)、朝陽(yáng)區(qū)、豐臺(tái)區(qū)、石景山區(qū)、海淀區(qū)、順義區(qū)、通州區(qū)、大興區(qū)、房山區(qū)、門頭溝區(qū)、昌平區(qū)、平谷區(qū)、密云區(qū)、懷柔區(qū)、延慶區(qū)16個(gè)區(qū)，筆者研究區(qū)域?yàn)楸本┏菂^(qū)五環(huán)內(nèi)的園林綠化用地，北京城區(qū)五環(huán)內(nèi)面積約670.24 km2，據(jù)統(tǒng)計(jì)北京五環(huán)內(nèi)園林綠化用地占地317.59 km2，占北京城區(qū)五環(huán)內(nèi)總面積的47.38%。

調(diào)查對(duì)象主要為北京園林綠化用地中在冬季未被植被覆蓋的裸露土地，其中包括園林綠化用地中的灌木裸地、行道樹(喬木)樹穴裸地、冬季草坪(草本)裸地等。通過土壤現(xiàn)場(chǎng)分類方法對(duì)主要的3種裸露土地分別進(jìn)行概念的界定：

灌木裸地是指長(zhǎng)勢(shì)較為高大的灌木，基徑部位無(wú)覆蓋造成地表裸露的土地，對(duì)于基徑部位有較為茂盛的枝葉的低矮灌木由于枝葉可以覆蓋于地面，其生長(zhǎng)的土地區(qū)域?qū)儆诙境鞘芯G地，不屬于冬季裸地。

樹穴裸地指街道兩側(cè)行道樹樹穴地表無(wú)任何覆蓋物而導(dǎo)致地表裸露的土地，如果行道樹樹穴已添加人工覆蓋物，則屬于城市樹穴綠地。

草坪裸地是指冬季由于氣候因素使草坪草枯萎造成地表裸露的土地；但是部分草坪草品種或宿根植被不因氣候因素等發(fā)生枯萎其附著土地不裸露，不屬于裸地。

2 研究方法

土壤調(diào)查依據(jù)《全國(guó)土壤調(diào)查技術(shù)規(guī)程》，采用精度最高為1:20萬(wàn)的比例尺，用棋盤式布點(diǎn)法布設(shè)100個(gè)標(biāo)準(zhǔn)取樣點(diǎn)，按照從下到上排列字母從左到右排列數(shù)字的方式進(jìn)行編號(hào)。每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)取樣點(diǎn)劃分出50 m×50 m(2 500 m2)的樣方作為調(diào)查區(qū)域。北京城區(qū)五環(huán)內(nèi)面積670.24 km2，取樣面積占北京城區(qū)五環(huán)內(nèi)面積的0.373‰，樣點(diǎn)分布如圖1所示。在每個(gè)樣區(qū)采取全查方式，調(diào)查內(nèi)容包括：經(jīng)緯度、草坪綠地面積、灌木綠地面積、樹穴綠地面積、樹干基徑、綠地面積、草本裸地面積、灌木裸地面積、樹穴裸地面積等。

圖1 調(diào)查樣點(diǎn)分布Fig.1 Distribution of surveyed plots

相關(guān)計(jì)算公式如下：

S基=π(d÷2)2；

(1)

S樹=S穴-S基；

(2)

S總=S草+S灌+S樹。

(3)

式中：d為樹干基徑，m；S基為樹干基部面積，m2；S穴為樹穴面積，m2；S樹為樹穴裸地面積，m2；S草為草坪裸地面積，m2；S灌為灌木裸地面積，m2；S總為總裸地面積，m2。

3 結(jié)果與分析

3.1 園林綠地的面積分析

總調(diào)查面積為25萬(wàn)m2。其中：調(diào)查樣區(qū)的園林綠化用地總面積為8萬(wàn)7 539.84 m2，占總樣方面積的35.02%；調(diào)查區(qū)域內(nèi)非園林綠化用地(如建筑、公路、鄉(xiāng)間土路、廢棄垃圾場(chǎng)等)面積為16萬(wàn)2 460.16 m2，占總樣方面積的64.98%(圖2)?？梢?，北京城區(qū)內(nèi)仍是以建筑、公路等硬化用地居多，由此可見園林綠化用地占北京五環(huán)內(nèi)城區(qū)面積較少。

圖2 北京市城區(qū)的土地利用方式Fig.2 Land use pattern within the 5th Ring of Beijing

3.2 綠地類型與分布

如圖3所示，在園林綠化用地調(diào)查樣點(diǎn)中，草坪綠地、灌木綠地、樹穴綠地分別為6萬(wàn)6 647.30 m2、1萬(wàn)6 329.64 m2和4 562.91 m2，分別占園林綠化用地76.13%、18.65%和5.22%的比例。其中，草坪綠地約占園林綠化用地總面積的76%，說(shuō)明北京城區(qū)五環(huán)內(nèi)園林綠化用地以草坪綠地為主。

圖3 北京市城區(qū)園林綠化用地中各類型綠地分布Fig.3 Distribution of various types of green land in gardens and greenbelts within the 5th Ring of Beijing

3.3 裸地類型和結(jié)構(gòu)

如圖4所示，本次調(diào)查裸露土地面積共3萬(wàn)7 049.62 m2，其中，草坪裸地、灌木裸地、樹穴裸地面積分別為2萬(wàn)8 941.66、3 959.69和4 148.27 m2，草坪裸地對(duì)裸地面積的貢獻(xiàn)率達(dá)78.11%，說(shuō)明北京主要裸地類型為草坪裸地。

圖4 北京市城區(qū)的各類綠化裸地分布Fig.4 Distribution of various types of bare land within the 5th Ring of Beijing

3.4 各類型裸地的分布

如圖5所示，在調(diào)查的100個(gè)樣點(diǎn)中：有61個(gè)樣點(diǎn)含有草坪裸地，面積為2萬(wàn)8 941.66 m2，分別占草坪綠地面積和園林綠化用地總面積的43.42%和33.06%；有38個(gè)樣點(diǎn)含有灌木裸地，面積為3 959.69 m2，分別占灌木綠地面積和園林綠化用地總面積的24.25%和4.52%；有56個(gè)樣點(diǎn)含有樹穴裸地，樹穴裸地面積為4 148.27 m2，分別占樹穴綠地和園林綠化用地總面積的90.91%和4.74%。研究表明，草坪裸地在所有裸地中面積最大，灌木在所有裸地中占比最小，灌木裸地中未裸露地區(qū)多種植冬青、小葉黃楊等，對(duì)于難以草坪裸地中難以治理區(qū)域可以考慮種植灌木。研究中樹穴裸地占樹穴綠地90%以上，說(shuō)明北京城區(qū)五環(huán)內(nèi)樹穴基本無(wú)覆蓋。

圖5 北京市城區(qū)園林綠地中各類型裸地分布Fig.5 Distribution of various bare lands among gardens and greenbelts within the 5th Ring of Beijing

3.5 區(qū)域裸地面積分布

根據(jù)調(diào)查的數(shù)據(jù)顯示綠地面積按順序排列主要分布于A5、A7、B1、B3、B4、B8、B9、C8、I6、D4、A3、C9、B2、I3、E7、A1、F11、J9、G2、J4、I10、J7、C5、J2、F5、F10、F1、J3、I4等30個(gè)樣點(diǎn)，其余樣點(diǎn)的園林綠化用地分布較少。將各樣點(diǎn)綠地裸地的面積由大到小排列得出，在前20個(gè)樣點(diǎn)中有13個(gè)樣點(diǎn)分布在南四環(huán)和南五環(huán)之間，裸露面積達(dá)1萬(wàn)9 134.53 m2，占總裸地面積的51.66%，說(shuō)明南四環(huán)到南五環(huán)區(qū)域內(nèi)土地冬季裸露情況嚴(yán)重。

4 結(jié)論與討論

1)本研究調(diào)查北京市裸地面積為3萬(wàn)7 049.62 m2，占總調(diào)查樣區(qū)的14.82%。根據(jù)調(diào)研推算，北京五環(huán)內(nèi)冬季裸土面積可達(dá)99.33 km2，冬季土地裸化現(xiàn)象已經(jīng)十分明顯，這不僅影響冬季的城市景觀，而且由裸土外露造成的揚(yáng)塵、水土流失等問題對(duì)北京城區(qū)的生態(tài)環(huán)境將造成嚴(yán)重破壞；因此，對(duì)于北京城區(qū)冬季裸露土地的治理尤為重要。

2)北京冬季草坪裸地對(duì)裸地面積的貢獻(xiàn)率最大，是現(xiàn)階段冬季裸露土地治理的重點(diǎn)，在調(diào)研過程中發(fā)現(xiàn)部分草坪草冬季耐寒型較強(qiáng)并沒有發(fā)生枯萎等情況，建議大力開展耐寒型草坪草[9]的種質(zhì)資源篩選，同時(shí)利用基因編輯等技術(shù)培育新型具備抗寒性的冷季型草坪草品種并在北京城區(qū)推廣應(yīng)用。治理北京冬季灌木裸地，應(yīng)在兼顧北京增彩延綠要求下多采用抗寒性較強(qiáng)小花溲疏、紫葉小檗、太平花、小葉黃楊等灌木品種。對(duì)于暫時(shí)沒有條件種植抗寒性較強(qiáng)草坪草的區(qū)域，需要種植冬季落葉宿根花卉[10]、花灌木的區(qū)域和北京冬季樹穴裸地應(yīng)使用對(duì)環(huán)境友好的覆蓋物及時(shí)對(duì)裸土進(jìn)行覆蓋，避免裸土外露。

3)建議選擇園林綠化廢棄物加工產(chǎn)物作為覆蓋物對(duì)北京冬季裸土進(jìn)行覆蓋。國(guó)外相關(guān)研究表明，使用園林綠化廢棄物生產(chǎn)出的有機(jī)覆蓋物不僅解決了園林廢棄物大量堆積問題，也降低了土地的裸化率[7-8]。例如美國(guó)許多地區(qū)推廣“落葉化土”的循環(huán)利用模式，加拿大也利用同樣的方法，不僅使園林廢棄物得到高效循環(huán)再利用，也可以改善揚(yáng)塵，增加土壤肥力，為植被新一年的生長(zhǎng)奠定良好基礎(chǔ)[11]。相關(guān)研究表明，在土壤上鋪設(shè)厚度8厘米的園林綠化廢棄物處理物可以使土壤保水保墑效率大幅提高并使作物生長(zhǎng)達(dá)到較優(yōu)狀態(tài)[13]，如果對(duì)北京市五環(huán)內(nèi)50%的冬季裸土鋪設(shè)園林綠化廢棄物處理物可以有效消納園林綠化廢棄物397萬(wàn)m3，合132.4萬(wàn)t，按照2012年我國(guó)處理1 t的垃圾平均花費(fèi)151元的標(biāo)準(zhǔn)，可以有效節(jié)約1.99億元垃圾處理費(fèi)用。由此可見，使用園林綠化廢棄物加工產(chǎn)物治理冬季裸地不僅可以有效減少冬季裸露土地提升人居環(huán)境質(zhì)量[12]還可以為國(guó)家節(jié)約垃圾處理成本。

總之，對(duì)于北京城區(qū)冬季裸地治理已經(jīng)刻不容緩，在先進(jìn)技術(shù)的保障下還需要政府出臺(tái)相應(yīng)政策嚴(yán)格控制北京城區(qū)冬季裸地面積，為北京冬季城市生態(tài)環(huán)境發(fā)展保駕護(hù)航。

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Investigation and distributions of the bare lands among gardens and greenbelts in winter within the 5th Ring of Beijing

ZHANG Hua1，WANG Xinyu1，ZHANG Junda1，QU Bingpeng1，WANG Xiaoping2，GONG Xiaoqiang1， ZHANG Lu1，SUN Xiangyang1

(1.Beijing Forestry University, 100083, Beijing, China; 2.Beijing Landscaping Bureau, 100081, Beijing, China)

[Background] In the north of China, large area of bare land accompanied with leaf dropping of broad leaved plant in winter, easily resulting the dust pollution and air pollution. It is important reason for the gradually worse of haze pollution in the northern cities of China. Thus, accurately grasping the distribution of bare land in winter and establishing a reasonable management plan is of significance for environmental protection and ecological construction of northern cities of China. [Methods] Beijing, as one of the most representative cities in the north of China, was taken as the survey object in this study. The bare lands of gardens and greenbelts within the 5th Ring of Beijing were investigated using survey method defined in theNationalSoilSurveyTechnicalRegulation. Total 100 survey samples were set up with board type location method. And 250 000 m2, accounting for 3.73% of the total area of 5th Ring of Beijing, were investigated. The study was carried out by 3 types of bare lawn, bare shrubs, and bare tree-pit land. [Results] Area of greenbelts was 87 539.84 m2, accounting for 35.02% of total area of this survey, suggesting that the majority within 5th Ring of Beijing occupied by hardening land such as buildings and roads. Among the surveyed greenbelts, the area of lawn green, shrubs green, and tree-pit green was 66 647.30 m2, 16 329.64 m2, and 4 562.91 m2, indicating the lawn green was the main proportion of greenbelts within the 5th Ring of Beijing. The results for bare land demonstrated that the contribution rate of bare lawn to total bare land was 78.11%, i.e., it was the major type of bare land within the 5th Ring of Beijing and corresponding measures should be firstly taken to improve bare lawn in future. Among 100 surveyed samples, 43.42% lawn green and 24.25% shrubs green became bare land in winter; moreover, the proportion of tree-pit green becoming bare land was up to 90.91%, indicating that there was no coverage for most tree-pits in winter. The regional distribution of bare land showed that 13 of top 20 surveyed plots of bare land were distributed in the area between the South 4th Ring and the South 5th Ring, accounting for 51.66% of the total surveyed bare land. This indicated that the area between South 4th Ring and the South 5th Ring exposed to severe bare land in winter. [Conclusions] Bare land not only caused soil erosion and soil nutrient loss with the 5th Ring of Beijing, but also increased haze pollution degree and deteriorated urban air quality. From the results that lawn green occupied a large proportion of gardens and greenbelts within the 5th Ring of Beijing, we suggest that we may strictly control the area of bare land in winter and ensure the protection of the ecological environment in Beijing in winter by planting cold-resistant turf grass varieties within the 5th Ring of Beijing to replace easy wilt turf grass, and using cut branches and bushes from maintaining gardens and greenbelts as cover materials to efficiently cover the bare land.

Beijing urban area; bare land in winter; green lawn； ground cover; ecological benefit

2016-10-17

2017-02-09

張驊(1985—)，男，博士，助理研究員。主要研究方向：土壤學(xué)、土壤分類和園林綠化廢棄物綜合利用。E-mail: bjlydxzh@163.com

?通信作者簡(jiǎn)介： 孫向陽(yáng)(1965—)，男，博士，教授。主要研究方向：土壤學(xué)、土壤分類和園林綠化廢棄物綜合利用。E-mail: sunxy@bjfu.edu.cn

S159.2

A

2096-2673(2017)02-0079-06

10.16843/j.sswc.2017.02.010

項(xiàng)目名稱： 北京市科技計(jì)劃項(xiàng)目；北京市綠地林地土壤質(zhì)量提升關(guān)鍵技術(shù)研究與示范(Z161100001116061)；北京市園林綠化局青年科技專項(xiàng)任務(wù)書；新常態(tài)下園林綠化科研創(chuàng)新管理體系研究(2015-01)