基于生态功能提升的寒地城市河岸带植被优化配置研究

The relationship between vegetation structure and ecological function in urban riparian zone is a topic of general interest in urban ecological research. The selection and spatial allocation of plant species in the riparian zones play a decisive role on their ecological functions. Simulation experiments will be conducted to select functional plant species from landscaping plants commonly used in cold-region cities. The preferred plant species will be screened based on their capacity of water conservation and purification effects on surface runoff pollutants. The coupling relationship among vegetation structures, the pollutant reduction, and water conservation function of the riparian zones will be quantified via sample survey, in-situ experiments, and structural equation model. On this basis, REMM, SWMM and InVEST models will be used to simulate the effects of different plants allocation patterns on their ecological functions of the riparian zones. This study will put forward an optimum plan for plant spatial allocation in the riparian zones of cold-region cities from the perspective of ecological function improvement. Moreover, it is an important supplement to the study of urban forest ecology in cold regions. It also provides a technical support and scientific basis for the forest ecosystems management and ecological functions improvement in cold-region cities.

城市河岸带植被结构与生态功能的关系是城市生态学研究的热点内容之一。河岸带植物种类的选择和空间配置对其生态功能的发挥起决定作用。本研究拟选取北方寒地城市常用园林绿化植物开展控制实验，分析不同植物对地表径流污染物的净化作用和水源涵养能力，筛选寒地河岸带不同功能的植物种类。利用样方调查与原位实验，结合结构方程模型，量化河岸带植被群落结构—污染物消减—水源涵养之间的耦合关系。在此基础上，综合运用河岸带生态系统管理模型（REMM）、暴雨洪水管理模型（SWMM）和生态系统服务和交易的综合评估模型（InVEST）模拟不同植物配置模式对河岸带生态功能发挥的影响，从生态功能提升的角度为寒地城市河岸带植物空间配置提出优化方案。本研究是对现有寒地城市森林生态功能研究的重要补充，可为寒地城市森林生态系统的管理和生态功能改善提供科学依据。

城市河岸带是城市中人类活动与自然过程共同作用最为强烈的地带之一，城市河岸带设计中植物种类的选择和空间配置已成为城市生态学研究的热点内容。河岸带植物种类和群落结构直接影响着城市河岸带生态功能的发挥，如何使有限的河岸带绿地系统发挥最大的生态功能成为亟待解决的问题。本研究主要以河岸带植物为研究对象，采用野外采样、实验室模拟的方法进行试验研究，分析北方寒冷地区河岸带常见木本植物的氮、磷含量特征；植物体内氮、磷积累量是由体内的氮磷含量和生物量共同决定；同种营养环境下不同植物生物量和氮磷含量之间的大小差异显著；同一植物在不同营养环境下生物量和氮磷含量的大小也有显著性差异。建立了由5个抗性指标、5个生态指标和5个美学指标所组成的河岸带植物的综合评价指标体系；并应用yaahp软件用层次分析法确定了各指标权重。在河岸植被恢复过程中，水曲柳、刺槐、核桃楸、黄檗、暴马丁香、白榆、旱柳和垂柳等乔木树种和珍珠梅、胡枝子、接骨木、蒿柳、紫穗槐和黄花忍冬等灌木树种可作为首选的恢复植物。因地制宜的构建了四种不同立地类型的河岸带植被模式组合：库区消落河岸带、河滩地土壤瘠薄河岸带、土壤肥厚平坦缓坡河岸带、近山体陡坡河岸带。多种植物组合时有利于植物之间的取长补短，保持稳定的净化效果。本项目在理论和方法上可以丰富和发展寒地城市河岸带恢复的研究内容，实践上可为寒地城市森林生态系统的修复和生态功能改善提供参考。