北京城区绿地主要乔灌草年耗水量的估算

论文摘要

本文着眼于北京市水资源短缺但绿地养护需要消耗大量水分的热点问题,在研究和掌握了北京市35种常用园林植物耗水规律的基础上,首次将其耗水量进行时间和空间尺度的扩展,对北京城区绿地(东城区、西城区、朝阳区、海淀区、崇文区、丰台区、宣武区、石景山区)主要植被的年耗水量进行了估算,为制定科学合理的城市绿地灌溉制度、提高城市绿地水分利用效率提供了理论依据。论文按照树种(草种)对绿地耗水量进行估算,分三大类进行:乔木、灌木、草坪。乔木详细估算了13个树种,油松、侧柏2个常绿乔木和国槐等11个落叶乔木,其余常绿和落叶树种采用同类树种耗水量的平均值。通过将树种不同径阶单株年耗水量扩展到北京城区各树种实有植株,实现乔木树种耗水量估算。其中,不同径阶单株年耗水量求算分两种方法进行:①胸径–耗水量模型,②树种单位叶面积年耗水量结合叶面积回归模型。而树种实有植株径阶分布状况,则通过抽样调查、统计分析得到样本径阶分布规律,再将该规律扩展到北京城区乔木实有植株。将不同径阶单株年耗水量,扩展到径阶内所有植株,再将各径阶实有植株年耗水量逐一累加,可实现树种年耗水量的估算,通过计算可得北京城区实有乔木树种年耗水量为3.3亿吨。灌木详细估算了17个树种,分三部分进行:常绿灌木、落叶灌木和绿篱色块。然而,灌木树种耗水量估算需要解决2个核心问题:单位叶面积年耗水量和实有植株叶面积的求算。单位叶面积的年耗水量可通过盆栽试验测定和查阅参考文献获得,实有植株叶面积的求算则需将单株灌木的叶面积扩展到该灌木树种的实有植株。其中,单株叶面积求算分两种情况:①丁香等12个落叶灌木树种,采用叶面积回归模型,②绿球和绿篱,绿面面积(冠表面积)通过几何体表面积计算公式求算,叶面积则通过引入绿面叶面积指数进行转换。叶面积的扩展通过调查灌木不同栽植方式的株型分布规律实现,首先求算某一株型内单株的叶面积,再将单株叶面积扩展到该株型内实有植株的叶面积,最后对树种各株型的叶面积进行累加,就可将灌木树种的实有植株数转换成实有总叶面积。通过上述方法,对常绿灌木、落叶灌木和绿篱色块的实有植株年耗水量分别进行了计算,最后将这3种类型灌木的计算结果进行累加,可知北京城区主要灌木树种年耗水量为23,191,407吨,约0.23亿吨。草坪通过测定高羊茅、草地早熟禾、黑麦草、结缕草、野牛草等5个北京常见草种单位草坪面积年耗水量,再将其扩展到各草种草坪的实有面积,则可求算出北京城区草坪年耗水量为0.36亿吨。结合乔木、灌木、草坪各自的年耗水量,可知北京城区绿地主要植被年耗水量为3.89亿吨,论文所估算的植被包括北京城区99.98%的乔灌木植株和89.98%的草坪面积。北京市年总用水量为34.8亿吨,其中,环境用水4.7亿吨,论文所估算的绿地植被年需水总量,为全市水资源总量的12.4%,全市环境总用水量的82.77%,可见,北京城区绿地每年需消耗大量的水资源。本课题对北京城区绿地主要乔灌草的年耗水量进行了估算,可用于指导园林绿地水分管理,在掌握年度气象信息、乔木树种径阶分布规律和灌木株型分布规律的基础上,可用于预测未来绿地需水情况。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 北京城区绿地耗水量估算的目的和意义
• 1.1.1 城市绿地的水文效益
• 1.1.2 北京市自然条件及水资源现状
• 1.1.3 北京城市绿化现状及发展目标
• 1.1.4 绿地耗水量估算的目的及对缓解北京水资源紧张状态的意义
• 1.2 植物耗水国内外研究进展
• 1.2.1 树木耗水性的概念、内涵及研究方法
• 1.2.1.1 树木耗水性的概念及内涵
• 1.2.1.2 树木耗水研究的主要内容
• 1.2.1.3 树木耗水性的研究方法
• 1.2.2 盆栽苗木蒸腾耗水特性研究进展
• 1.2.3 树干液流动态研究进展
• 1.2.4 树木耗水尺度扩展理论及方法的研究进展
• 1.3 本论文的创新之处
• 1.4 本论文的课题来源
• 2 城市绿地耗水量估算的理论基础
• 2.1 植物蒸腾耗水与模拟的理论基础
• 2.1.1 植物蒸腾耗水的环境影响因子
• 2.1.2 林木蒸腾耗水实测与模拟方法分析
• 2.2 耗水尺度扩展的原理
• 2.3 城市绿地植物耗水量估算方法
• 2.4 技术路线
• 3 研究方法
• 3.1 乔灌草耗水规律研究
• 3.1.1 试验地点概况
• 3.1.2 试验材料选择
• 3.1.3 研究方案
• 3.1.3.1 乔木树种边材液流的测定及单木耗水模型的研究
• 3.1.3.2 灌木单位叶面积耗水量的测定
• 3.1.3.3 单位面积草坪耗水量的测定
• 3.2 北京城区绿地常用乔灌草绿化情况的抽样调查
• 3.2.1 乔木树种径阶分布的调查
• 3.2.1.1 调查样点的设置
• 3.2.1.2 调查样方的设置
• 3.2.2 灌木树种绿面面积及绿面叶面积指数的调查
• 3.2.2.1 灌木栽植方式的调查
• 3.2.2.2 灌木叶面积的调查
• 4. 北京城区乔木树种年耗水量的估算
• 4.1 乔木树种耗水的尺度扩展方法
• 4.2 北京城区各乔木树种的实有植株
• 4.3 乔木树种径阶分布规律
• 4.3.1 样本的径阶分布规律
• 4.3.2 乔木树种实有植株的分布状况
• 4.4 乔木树种不同胸径单株年耗水量
• 4.4.1 油松、侧柏等5 个树种不同胸径单株年耗水量
• 4.4.1.1 树种胸径–耗水量模型的建立
• 4.4.1.2 树种耗水量时间尺度的扩展
• 4.4.2 国槐等8 个树种不同胸径单株年耗水量
• 4.4.2.1 落叶乔木叶面积回归模型的建立
• 4.4.2.2 落叶乔木单位叶面积年耗水量及其尺度扩展
• 4.5 北京城区乔木树种实有植株年耗水量
• 4.5.1 单株乔木年耗水量空间尺度扩展的方法
• 4.5.2 单个乔木树种年耗水量
• 4.5.3 所有乔木树种年耗水量
• 4.6 小结
• 5. 北京城区灌木树种年耗水量的估算
• 5.1 灌木树种耗水的尺度扩展方法
• 5.2 北京城区各灌木树种的实有植株及各绿篱、色块所占的面积
• 5.3 北京城区常绿灌木树种年耗水量
• 5.3.1 北京城区常绿阔叶灌木树种（绿球）年耗水量
• 5.3.1.1 绿球株型分布状况
• 5.3.1.2 绿球绿面叶面积指数的测定
• 5.3.1.3 北京城区绿球实有叶面积
• 5.3.1.4 北京城区绿球实有植株年耗水量
• 5.3.2 北京城区常绿针叶灌木树种年耗水量
• 5.3.2.1 北京城区常绿针叶灌木树种栽植面积
• 5.3.2.2 常绿针叶灌木绿面叶面积指数的测定
• 5.3.2.3 北京城区常绿针叶灌木实有叶面积及年耗水量
• 5.4 北京城区落叶灌木树种实有植株年耗水量
• 5.4.1 落叶灌木株型分布状况
• 5.4.2 北京城区落叶灌木实有植株及叶面积分布状况
• 5.4.2.1 落叶灌木实有植株
• 5.4.2.2 落叶灌木实有叶面积
• 5.4.3 北京城区落叶灌木单位叶面积年耗水量及尺度扩展
• 5.5 北京城区绿篱年耗水量
• 5.5.1 绿篱不同栽植方式的分布状况
• 5.5.2 不同树种绿篱的实有占地面积
• 5.5.3 绿篱绿面叶面积指数及叶面积的测定
• 5.5.4 北京城区绿篱灌木单位叶面积年耗水量及尺度扩展
• 5.6 小结
• 6 北京城区草坪年耗水量
• 6.1 草种单位草坪面积年耗水量
• 6.2 草坪实有面积年耗水量
• 7 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介
• 致谢