公路绿化带滞尘效应研究

道路交通扬尘不仅危害人体健康,而且会造成环境污染。以山西省典型公路绿化带为研究对象,对不同公路绿化带进行分类,并选择粒径分别为150、106、75、53μm的黄土粉,模拟道路交通TSP,采用喷粉机设置1、2、3、4 m·s-1的喷粉速度在路沿处设置人工喷粉,在路侧设置样带分0、2、5、10、15、20 m距离梯度布设采样点进行尘源样品的采集,进行称重。本文提出绿化带净滞尘率和梯度净化率的概念,研究不同粒径水平、不同瞬时风力条件以及不同类型绿化带对交通扬尘的阻滞吸收效应,最后基于显著影响因子和因子的互作采用逐步回归法拟合绿化带滞尘效应多元回归模型,分析绿化带滞尘效应与多种林带特征因子的关系。结果表明,公路绿化带明显改变了道路TSP扩散格局,对空气中的粉尘有显著的净化效应。本实验条件下,在距道路5 m范围内绿化带开始发挥效应,净滞尘效应均值达22.95%,随后TSP净滞尘率降低,在20m净滞尘率均值为9.83%,但净化率均值达96.56%;不同粒径水平和瞬时风力条件下,绿化带的滞尘效应不同,TSP粒径为53、75μm时,绿化带在5 m的净滞尘率最高,分别为18.81%和38.09%,而粒径为106、150μm时,绿化带在15 m的净滞尘率最高,分别为15.40%和24.94%,当瞬时风力为1 m·s-1时,净滞尘率在15 m处最高,为16.50%,当瞬时风力分别为2、3、4 m·s-1时,净滞尘率均在5 m处最高,分别为22.03%、28.69%、25.09%,均以高密度型绿化带(郁闭度≥0.55)效果较好;在近路基处栽植杨树(Populus L.)或槐树(Sophora japonica Linn.),且乔木种长势高大并伴有较密的灌草结构,能增强绿化带的滞尘效应。     

绿化带对不同频率城市交通噪声的衰减作用

植物绿化对交通噪声具有一定的阻挡与衰减作用,其衰减效果取决于绿化带的构成、纵深等。研究选取杭州西湖风景区5个绿化带和1个空地区,测量1/3倍频程下交通噪声的衰减情况。结果表明：10 m左右纵深的绿化带可使交通噪声降低3-5 dB;绿化带的降噪效果在中低频要好于高频,最高在315-400 Hz之间;绿化带辅助地形的下降可有效提高降噪效果;绿化带中乔木选用阔叶类植物的降噪量高于针叶类植物3 dB左右,在低频段降噪量的提升要高于中高频段。     

高速公路绿化带对交通噪声的衰减效果研究

公路绿化带可对交通噪声产生一定衰减作用,这对于减轻路域环境噪声污染具有重要意义。然而,针对高速公路绿化带种植树种、种植密度、林带宽度等多种因素对降噪效果影响的研究尚属空白。该研究采用选取试验点进行原位调查的方法,研究了山东省3条主要高速公路路侧绿化带对交通噪声的衰减效果,并探讨了林带宽度和郁闭度对噪声衰减的影响。研究结果表明,高速公路绿化带对交通噪声有一定的减轻作用,但在不同的绿化模式下,衰减效果存在较大差别。交通噪声的绿化衰减同林带宽度有很大关系,对于较宽林带,靠近声源前半部分的林带对噪声有较好的减轻作用,但后半部分的减噪效果较小。林带的对噪声的绿化衰减与林带宽度以及宽度和郁闭度的乘积均呈极显著的线性关系。     

长白山区公路对路域植物物种组成及多样性的影响

采用样线法对长白山区公路旁天然次生林和原始阔叶林的植物物种组成及多样性进行调查。分别选取具有代表性的两个试验点,在公路两侧且其垂直走向布设3条相互平行的样线,间隔5m。在样线上布设样点,调查的生态因子包括光强、温度及湿度;样方调查分为灌木和草本样方,分别记录种类、高度、盖度、株数。根据公路两侧生态因子、灌草植物组成及多样性变化情况,分析公路建设的生态影响。结果表明：（1）随着离公路距离的增加,光照、温度、湿度等环境因子呈现规律性变化,距离公路10m的位置是生态因子变化从剧烈到缓和的转折点;（2）公路建设对植物组成产生影响,随着离公路距离的增加,呈现从喜光植物到耐阴植物的变化,0～20m之间是优势种变化较剧烈的范围,而10m之内和20m之外样方之间优势种变化不大;（3）受路域环境因子改变的影响,公路建设对沿线植物的多样性影响包括正负两种,既增加了路域植物的多样性,同时也破坏了原生植被群落的稳定性;（4）从长白山区公路对草本、灌木植物组成及生物多样性影响的范围和程度来看,草本的影响范围超过20m,灌木的影响范围达到10m,影响范围：草本灌木。随着与公路距离的增加,公路对植物组成及多样性的影响程度降低。     

基于计算机流体力学的城市近郊湖泊“湿岛效应”情景模拟研究：以长沙市同升湖为例

选择长沙市同升湖作为研究对象,采用平行定点实测与计算机流体力学(computational fluid dynamics, CFD)情景模拟交互验证的方法,研究夏季城市近郊湖泊“湿岛效应”的变化规律以及建筑因子对湖泊“湿岛效应”的影响。结果表明：(1)夏季城市近郊湖泊对周围环境存在增湿效应,日均增湿强度为0.99百分点,最大增湿强度可达2.02百分点;(2)湖泊水体的增湿作用与距湖岸距离呈显著负相关,在距湖岸0 m处最明显,对下风向区域的增湿效果明显高于上风向区域和垂直向区域;(3)建筑因子(建筑高度、建筑后退距离、建筑间距)是影响湖泊“湿岛效应”发挥的主要因素,对湖泊“湿岛效应”的分布特征及变化规律的影响呈现不同的差异性。建筑后退湖岸100和200 m,湖泊西北部区域相对湿度增加0.27～1.40百分点,增湿范围扩大100～300 m;建筑高度增加10和20 m,湖泊水体上方相对湿度下降0.60～0.87百分点,水体对西北部区域的增湿范围减小50～100 m;建筑间距增大2倍,东南部区域相对湿度下降0.59～0.81百分点,湖泊水体对西北部区域的影响范围为500～600 m。     

海拔梯度下元谋干热河谷植物群落特征

大尺度环境条件下物种多样性的响应是植物生态学的热点问题,有关元谋干热河谷内的特殊环境条件如何影响物种多样性以及干热河谷植被的分布上限问题仍然存在争议。以元谋干热河谷10个海拔梯度植物群落为研究对象,采用样方调查法,探讨了植被盖度、物种丰富度、α多样性以及β多样性对不同海拔梯度的响应。结果表明:(1)干热河谷内群落的总盖度与海拔之间呈现非线性变化趋势,随着海拔升高,群落的总盖度总体呈现先减小后增加的趋势,最低值(63%)出现在海拔1 400m处,最高值(89%)出现在海拔2 000m处;灌木层盖度与海拔呈现显著正相关趋势,最低盖度(28%)出现在海拔1 100m处,最高(68%)出现在海拔2 000m处;草本层盖度与海拔呈现出显著负相关趋势,最低盖度(53%)出现在海拔2 000 m处,最高(73%)出现在海拔1 100 m处;(2)丰富度指数(S)总体上呈现出沿着海拔梯度的升高而增强的趋势,变化范围为2～15;Shannon-Wiener指数(H′)及均匀度指数(J)与丰富度指数的变化趋势一致,变化范围分别为0.53～1.06、0.12～0.23;Simpson指数(D)则与之呈现出相反的趋势,变化范围为0.08～0.02;(3)相异性指数SI在海拔1 400～1 500m处达到最大值(0.8),Cody指数较小,为0.5,表明此处β多样性最小,物种更替速率最慢,群落处于较稳定状态。结果表明,干热河谷植被的分布并不随着水分的增加而呈线性增加,且干热河谷植被的分布上限在海拔1 400～1 500m处。研究结果对维持和管理河谷植物多样性,实施生态建设工程,合理开发利用当地资源具有重要指导意义。     

北京市不同主干道绿地群落对大气PM_(2.5)浓度消减作用的影响

为研究城市道路两侧不同绿化带宽度及不同植物群落配置模式对消减大气中PM2.5浓度的作用,选择北京市四环主干道旁3种典型植物群落配置类型作为试验监测点,对0 m、6 m、16 m、26 m、36 m不同绿带宽度下PM2.5浓度分布与变化进行监测,并对其消减能力进行计算,分析PM2.5浓度变化与道路车流量、绿化带宽度及植物群落配置模式之间的关系。结果表明:(1)PM2.5浓度的日变化与车流量的日变化特征一致,道路绿地空气中PM2.5浓度的日变化呈现双峰单谷型特征,即早晚高、白天低,PM2.5浓度在8:00~10:00的交通早高峰期间增加,而后开始下降,到12:00~14:00左右达到最低值,之后呈持续上升状态,直至晚高峰19:00浓度达一天中的最大值。(2)不同植物群落配置模式对大气中PM2.5浓度的消减作用不同,群落内郁闭度高的多复层结构绿地对PM2.5消减作用优于郁闭度低的单层配置绿地模式;(3)分别对3类空气质量条件下,道路绿地对PM2.5消减作用进行评价。无污染或轻度污染(PM2.5100μg·m-3)环境下,绿地对PM2.5消减作用明显,26 m及36 m的绿带处消减作用最强,最高可达12.22%;中度污染(101μg·m-3PM2.5200μg·m-3)的环境下,只有群落配置以乔木林为主且郁闭度较高的蓝靛厂桥南绿地对PM2.5具有消减作用;重度污染(PM2.5201μg·m-3)天气条件下3种绿地对PM2.5的消减作用均不明显。     

粤北亚热带山地森林土壤有机碳沿海拔梯度的变化

选择位于南岭国家级自然保护区的广东第一峰——石坑崆,从海拔300 m起到山顶部1 900 m范围,每隔100 m高程设置1条10 m×120 m的样带,共17条样带,研究土壤有机碳含量沿海拔梯度的变化规律及其与植被类型和凋落物层厚度的关系。结果表明,0～20 cm和>20～40 cm土层有机碳含量均随海拔梯度变化呈极显著差异(P<0.001),并随林分类型不同而呈高度显著差异(P<0.01),土壤有机碳含量总体上呈随海拔上升而升高的变化趋势。凋落物层厚度仅对0～20 cm土层有机碳含量有显著影响(P<0.05)。可见,海拔梯度变化是影响土壤有机碳含量的综合和主导因素,而最表层土壤有机碳含量还易受林分因子的影响,这些因子反映了土地利用变化及自然保护历史。该研究结果提示,减少人类活动的干扰和保持林地适合的凋落物层厚度有助于增加森林生态系统的碳储量。     

北京市不同主干道绿地群落对大气PM2.5浓度消减作用的影响

为研究城市道路两侧不同绿化带宽度及不同植物群落配置模式对消减大气中PM2.5浓度的作用,选择北京市四环主干道旁3种典型植物群落配置类型作为试验监测点,对0 m、6 m、16 m、26 m、36 m不同绿带宽度下PM2.5浓度分布与变化进行监测,并对其消减能力进行计算,分析PM2.5浓度变化与道路车流量、绿化带宽度及植物群落配置模式之间的关系。结果表明：（1）PM2.5浓度的日变化与车流量的日变化特征一致,道路绿地空气中PM2.5浓度的日变化呈现双峰单谷型特征,即早晚高、白天低,PM2.5浓度在8：00-10：00的交通早高峰期间增加,而后开始下降,到12：00-14：00左右达到最低值,之后呈持续上升状态,直至晚高峰19：00浓度达一天中的最大值。（2）不同植物群落配置模式对大气中PM2.5浓度的消减作用不同,群落内郁闭度高的多复层结构绿地对PM2.5消减作用优于郁闭度低的单层配置绿地模式;（3）分别对3类空气质量条件下,道路绿地对PM2.5消减作用进行评价。无污染或轻度污染（PM2.5〈100μg·m-3）环境下,绿地对PM2.5消减作用明显,26 m及36 m的绿带处消减作用最强,最高可达12.22%;中度污染（101μg·m-3201μg·m-3）天气条件下3种绿地对PM2.5的消减作用均不明显。     

基于计算力流体力学的城市近郊湖泊“冷岛效应”及其情景模拟研究——以长沙市同升湖为例

城市湖泊生态效益优越,对周围环境具有明显的"冷岛效应"。中尺度层面上,从环境物理学角度出发,以位于长沙市近郊区的同升湖作为研究对象,采用平行定点实测法获取夏季湖泊周边热环境指标,结合CFD情景模拟,二者交互验证。同时设置湖区周边近地面层典型气候边界条件,通过改变单一影响因子的变化,系统分析了夏季城市近郊湖泊"冷岛效应"的变化规律以及湖区周边建筑对湖泊"冷岛效应"发挥的影响,揭示了湖泊与周围环境之间的温度交互特征。结果表明:(1)夏季城市近郊湖泊对周围环境存在"冷岛效应",研究区域与对照区域的日均温度差值在0.55℃,湖泊"冷岛效应"的发挥与太阳辐射强度相关,在13:00—14:00时间段内较突出;(2)湖泊"冷岛效应"与临湖距离呈显著负相关,湖泊水体的降温作用在0 m处最显著,在距湖岸300 m范围明显,在距湖岸600 m范围存在降温作用,湖泊水体对主导风下风向区域的降温效果最佳,降温强度可达0.96℃;(3)通过改变单一影响因子的CFD情景模拟发现,湖泊"冷岛效应"发挥与建筑高度、建筑后退湖岸距离、建筑间距密切相关,建筑后退湖岸100 m和200 m,下风向区域温度降低0.34—0.56℃,降温范围在650—800m;建筑高度增加10m和20m,下风向区域温度上升0.09—0.39℃,降温范围在350—500m;建筑间距增大2倍,下风向区域温度下降0.27℃左右,降温范围在500—600 m。该研究成果对研究城市湖泊小气候、改善城市局域热环境及指导未来城市近郊湖区建设布局具有重要指导意义。     

北京4种阔叶绿篱球的减噪效应及其影响因子

运用AWA6288型多功能声级及TmeRTA音频分析软件等仪器对北京4种常见阔叶绿篱球的减噪功能进行了测定,并对其结构特征进行了定量化统计,以探寻与植物减噪密切相关的影响因子。结果表明：小叶黄杨球（Buxus microphylla）平均相对A声级减噪能力最强,为1．76dB／m;紫叶小檗球（Berberis thunbergii cv．atropurpurea）相对最差,为1．05dB／m。紫叶小檗球与大叶黄杨球（Euonymus japonicus）、小叶黄杨球、金叶女贞球（Ligustrum vicaryi）在平均相对A声级减噪能力、减噪率方面均存在冠著差异。影响单株植物减噪排名前5的相关结构因子分别是树冠体积（0．804）、冠高（0．781）、绿篱高度（0．733）、叶质地（0．690）、平均冠宽（0．679）;叶大小、冠层、叶质地和倾斜状态、叶密度、枝密度5个主因子的累积方差贡献率已达85．233％,在绿化减噪应用中要重点考虑这5个因子。大叶黄杨球平均相对A声级减噪能力随植株大小变化没有显著变化,与树体各结构因子不相关,这可能与研究的样本量较少或者树体结构特征差异不明显有关;影响不同种类植物减噪的相关因子不尽相同。     

7种阔叶植物群落降噪的临界达标宽度

选取南京市部分主干路道路绿地的7种阔叶植物群落,通过沿道路纵向每间隔5m以及不定距移动测量,结果表明:测量时间段内路缘处噪声的等效连续A声级平均值都超出GB3096-2008中相应规定的限制,其中最高的超出6dB,最低的超出1.3dB;同一阔叶植物群落,随着离开路缘的距离增加,降噪效果更加明显;不同的阔叶植物群落在同一距离处的降噪效果不同,这与植物群落的组成和内部结构特征有密切关系;植物群落的降噪效果与林带宽度并非都呈线性关系;7种阔叶植物群落达到声环境功能区环境噪声限值的临界宽度值集中在5～15m范围内;达到一定宽度的阔叶植物群落可以基本满足城市主干路的降噪要求,在道路绿化中可以广泛应用。     

福建洛阳江口红树林湿地恢复对蟹类密度的影响

底栖动物尤其是蟹类对红树林湿地生态系统的生态功能恢复有重要意义,研究检验不同红树林种类及林龄和郁闭度是否对蟹类分布情况存在显著影响。从福建洛阳江口红树林湿地动态变化对蟹类密度的影响可以看出：不同植被类型对蟹类密度的影响达到极显著水平。光滩与成熟的秋茄（Kandelia candel）,桐花树（Aegiceras corniculatum）和白骨壤（Avicennia marina）之间有显著性差异（P〈0.05）,而桐花树、秋茄、白骨壤之间无显著性差异（P〉0.05）。在不同红树林树种和林龄2因素对蟹类密度的影响的双因素分析中：树种、林龄、树种和林龄间互作均对蟹类密度的影响达到极显著水平;在不同红树林树种和郁闭度2因素对蟹类密度的影响的双因素方差分析中：树种对蟹类密度的影响达到极显著水平,郁闭度对蟹类密度的影响达到显著水平;树种和郁闭度之间互作对蟹类密度的影响不显著。     

Invasibility and Effects of Amur Honeysuckle in Southwestern Ohio Forests

The Asian exotic Amur honeysuckle ( Lonicera maackii [Rupr.] Herder) has become the dominant shrub in many forests in southwestern Ohio and in some other locations in the eastern United States. Our research focused on the invasibility of forest communities and relationships of L. maackii to the abundance of tree seedlings and herbs. We surveyed 93 forest stands near Oxford, Ohio (USA) to determine L. maackii cover, time since invasion, tree canopy cover, tree basal area, and a shade tolerance index. Stepwise multiple regression indicated that greater than one-half of the variation (r ² = 0.550) in Lonicera cover was correlated to five variables (in descending order of importance): tree canopy cover, distance from Oxford, shade tolerance index, tree basal area, and time since invasion. The results suggest that high light levels and proximity to an abundant seed source increase forest invasibility. Tree seedling density, species richness of seedlings, and herb cover were all inversely related to L. maackii cover. When Lonicera becomes abundant, future structure and composition of forests could be affected and local populations of herbs threatened.     

Experimental manipulation of seed shadows of an Afrotropical tree determines drivers of recruitment

The loss of animals in tropical forests may alter seed dispersal patterns and reduce seedling recruitment of tree species, but direct experimental evidence is scarce. We manipulated dispersal patterns of Manilkara mabokeensis, a monkey-dispersed tree, to assess the extent to which spatial distributions of seeds drive seedling recruitment. Based on the natural seed shadow, we created seed distributions with seeds deposited under the canopy ("no dispersal"), with declining density from the tree ("natural dispersal"), and at uniform densities ("good dispersal"). These distributions mimicked dispersal patterns that could occur with the extirpation of monkeys, low levels of hunting, and high rates of seed dispersal. We monitored seedling emergence and survival for 18 months and recorded the number of leaves and damage to leaves. "Good dispersal" increased seedling survival by 26%, and "no dispersal" decreased survival by 78%, relative to "natural dispersal." Using a mixed-effects survival model, we decoupled the distance and density components of the seed shadow: seedling survival depended on the seed density, but not on the distance from the tree. Although community seedling diversity tended to decrease with longer dispersal distances, we found no conclusive evidence that patterns of seed dispersal influence the diversity of the seedling community. Local seed dispersal does affect seedling recruitment and survival, with better dispersal resulting in higher seedling recruitment; hence the loss of dispersal services that comes with the reduction or extirpation of seed dispersers will decrease regeneration of some tree species.     

Influences of traffic on Pb,Cu and Zn concentrations in roadside soils of an urban park in Dublin,Ireland

Soils in the vicinity of roads are recipients of contaminants from traffic emissions. In order to obtain a better understanding of the impacts of traffic on soils, a total of 225 surface soil samples were collected from an urban park (Phoenix Park, Dublin, Ireland) in a grid system. Metal (Pb, Cu and Zn) concentrations were determined using a portable X-ray fluorescence analyzer. Strong spatial variations for the concentrations of Pb, Cu and Zn were observed. The spatial distribution maps created using geographical information system techniques revealed elevated metal concentrations close to the main traffic route in the park. The relationships between the accumulation of Pb, Cu and Zn in the roadside soils and the distance from the road were well fitted with an exponential model. Elevated metal concentrations from traffic pollution extended to a distance of approximately 40 m from the roadside. The results of this study provide useful information for the management of urban parks particularly in relation to policies aimed at reducing the impact of traffic related pollution on soils.     

High-frequency sound transmission in natural habitats: implications for the evolution of insect acoustic communication

Summary Transmission and reception of high-frequency sound in the natural environment of bushcrickets (Tettigonia viridissima L.) was studied using the activity of an identified neuron in the insect's auditory pathway as a biological microphone. Different positions of the receiver within the habitat were simulated by systematic variation of the distance from a loudspeaker and the height above the ground. Attenuation and filtering properties of the habitat were investigated with pure-tone frequencies between 5 and 40 kHz. Sound attenuation in excess of the attenuation due to geometrical spreading alone increased with increasing frequency, distance between sender and receiver, and decreasing height within the vegetation (Figs. 2–4). The data also confirm the existence of two kinds of excess attenuation. The amount of amplitude fluctuations in the sound signals was investigated by analysing the variability of the neuronal responses at a given receiver position. Variability increased with decreasing bandwidth of a noise signal at some distance from the loadspeaker. The variability in the responses to pure tones increased with both increasing frequency and distance from the source (Fig. 7). In the selected habitat, the temporal pattern of the natural calling song of male T. viridissima was very reliably reflected in the activity of the recorded neuron up to a distance of 30 m at the top of the vegetation, and 15–20 m near ground level (Figs. 5, 8). The maximum hearing distance in response to the calling song was about 40 m. Environmental constraints on long-range acoustic communication in the habitat are discussed in relation to possible adaptations of both the signal structure and the behavior of the insects.Abbreviations excessive attenuation EA - sound pressure level SPL Offprint requests to: H. Romer     

Prediction of near-field shear dispersion in an emergent canopy with heterogeneous morphology

The evaluation of longitudinal dispersion in aquatic canopies is necessary to predict the behavior of dissolved species and suspended particles in marsh and wetland systems. Here we consider the influence of canopy morphology on longitudinal dispersion, focusing on transport before constituents have mixed over depth. Velocity and longitudinal dispersion were measured in a model canopy with vertically varying canopy density. The vertical variation in canopy morphology generates vertical variation in the mean velocity profile, which in turn creates mean-shear dispersion. We develop and verify a model that predicts the mean-shear dispersion in the near field from morphological characteristics of the canopy, such as stem diameter and frontal area. Close to the source, longitudinal dispersion is dominated by velocity heterogeneity at the scale of individual stems. However, within a distance of approximately 1 m, the shear dispersion associated with velocity heterogeneity over depth increases and eclipses this smaller-scale process.