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　　摘要:工业化的快速发展和城市化进程的加剧，使得城市生态环境的破坏和污染愈来愈严重，加速了城市的“生态环境危机”。 城市绿地能够通过植被的光合作用、吸收作用、隔离阻挡作用、蒸腾以及蒸散作用改善城市的生态环境。目前研究主要集中在 降温、增湿、固碳释氧、降噪、抗污染、生物多样性保护等6个方面。关于城区绿地对6种生态环境要素的改善程度、影响范围、 机理问题以及不同植被种类生态环境效应的差异情况等，国内外学者都进行了大量详细的研究。基于传统实地观测数据进行 城市绿地的生态环境效应研究是目前主要使用的研究方法，部分学者开始使用遥感技术手段研究城区绿地的降温增湿效应。 在总结和分析前人研究成果的基础上，从研究内容的不同着手,主要总结并系统评估了目前关于城市绿地6种生态环境效应的 研究,为今后相关研究提供参考。
　　关键词:城市绿地;生态环境效应；降温;增湿；固碳释氧；降低噪声;抗污染;保护生物多样
   城市是人口、政治、经济、文化、宗教等高度密集的载体，是人类活动与自然环境高度复合的独特生态系 统。城市生态系统具有开放性、依赖性、脆弱性等特点，极易受到人类活动的干扰和破坏，引起城市生态系统 的失衡,导致城市“生态环境危机”的出现1。近年来，快速的城市化进程使得大量的人造建筑取代了自然地 表，极大的改变了城市的生态环境，影响人类的身体健康和生活环境M。绿地是植被生长、占据、覆盖的地 表和空间63。城市绿地是指用以栽植树木花草、布置配套设施，并由绿色植物所覆盖，且赋以一定功能与用 途的场地。城市绿地可以通过植物的蒸腾、蒸散、吸收、吸附、反射等功能，降低温度，增加湿度，固碳释氧，抗 污染（吸收粉尘、Cl2、S〇2、CO等），降低噪音，保护生物多样性等。随着生态城市概念的提出、建设和发展，人 们日益注意到城市绿地的生态意义（保护生物多样性）和环境价值（降温增湿、固碳释氧、抗污染、降噪）。目 前研究城市绿地的生态环境效应已经成为景观生态学、城市园林生态学以及环境科学的热点。
　　国内外已有大量的学者进行了这方面的研究，研究范围较为广泛，内容颇有深度。国外学者的研究主要 针对城市绿地的降温效应、固碳释氧、降低噪声、生物多样性效应等方面，关于绿地抗污染效应的研究非常少。 国内学者蔺银鼎、李建龙、张琪如、李延明等对城市绿地的降温增湿、固碳释氧、降低噪声、抗污染、生物多样性 效应等几方面都进行了比较详细的研究，成果显著。从研究方法上看，绝大部分研究都是基于传统实地观测 方法进行的，一般是使用环境参数测量仪（如温湿度测量仪、〇2^〇2、〇2、〇2测量仪、噪声测量仪等），对多个 采样点进行同步采样，进而研究绿地特征参数与绿地生态环境效应的关系，揭示不同采样点绿地类型的生态 环境效应的差异。由于遥感技术在同一时间获取较大范围地表参数比传统的实地采样具有先天的优势，且近 年来遥感反演地表参数的技术已经相对成熟&],为研究较大范围近地表参数分布规律提供了有利的技术支 持，因此，定量遥感技术逐渐成为研究城市绿地生态环境效应的另一种新工具。该文总结了国内外现有城市 绿地生态环境效应的研究，分析目前研究的重点和难点，为以后进一步研究提供参考依据。
　　1降温效应
　　20世纪50年代以来，全球气候逐渐变暖，城市温度持续增长，较半个世纪前增长了大约0. 5 - 5. 5 °C 6-13。国外关于城市绿地降温的研究较早，早在1971年FedererM发现,城市植被可以通过光合作用、蒸腾 作用以及蒸散作用降低温度、增加湿度,能有效的缓解城市“热岛效应”。Bernatzky M研究表明，一块山毛榉 木林能够蒸发掉其受辐射能量的83.8% , -小块城市绿地的降温效果可以达到3 - 3.5 C,可见，蒸发是绿地 系统降温的主要原因之一。Jauregui16分别在干燥季节（4月份）和潮湿季节（7月份）对墨西哥的 Chapultepec公园进行了研究,发现城市绿地的降温温差在干燥季节达到4 C ,而在潮湿季节只有1 C ,2个月 份比周边环境温度平均降低约2 -3 C,可见，空气湿度也是影响绿地降温程度的因素之一。Taha等17]考虑 到白天和黑夜对城市绿地降温效应的影响，以及绿地内部和外部城市绿地降温效果的不同，对美国加利福尼 亚州的城市绿地进行研究，发现,在绿地边缘内5 m范围内，白天温度比周边环境低4.5 C左右，而夜间比周 边环境仅低1 °C;在绿地内部深处，白天温度比周边温度低约6 C左右，夜间低约3 C。CaM等对日本东京 城区某公园草地在中午时刻的降温效应进行了研究,结果显示比周边外围1.2 m处温度低约2 C,比闹市街 区低达15 -19 C,研究还发现0.6 km2的公园绿地可降温1.5 C,绿地的降温效果和绿地的面积有着一定关 系。KawashimaE9]则对日本东京地区城区和市郊绿地进行了对比研究，结果显示，城区浓密植被覆盖绿地的 降温效果要好于市郊浓密植被覆盖的绿地，而市郊稀疏植被覆盖绿地的降温效果要好于城区稀疏植被覆盖的 绿地。国内学者蔺银鼎M、李建龙121、张琪如122、李延明123、史欣M、杨志峰2]、赵深126、刘新^、冯义 龙M等分别对太原市、南京市、台北市、北京市、广州市、长沙市、合肥市、重庆市等绿地降温效应进行了类似 的研究，在降温温差方面得到了比较相似的结果。基于以上研究发现，城市绿地的降温效应不仅在城区与市 郊的大尺度空间上存在差异,而且在小尺度空间上（不同下垫面）也存在显著差异；不仅在大尺度时间（季节、 月份）上存在差异，而且在小尺度时间（日、时、刻）上也存在较大差异。
　　部分学者对不同时间、不同下垫面、不同气候条件下城市绿地的降温效应进行了深入的研究，并分析了降 温效应与相关影响因子之间的关系。国外学者主要注重研究不同季节、气候条件下的城市绿地降温效应的差 异。HamadaM等对日本中部名古屋的城区绿地降温季节性变化进行了研究，结果表明，夏季城区绿地的降 温效果比冬季城区绿地的降温明显，城区绿地与周围环境的最大温差发生在7月份，达到1.9 C左右,最小温 差发生在3月份，为-0.3 C,在每天16:00-19:00时间段以及晚上，降温效应与植被覆盖率有着更为明显的 相关性。Alexandri %等研究了不同气候条件下城市绿地降温效果的差异，发现干燥、高温的天气下城区绿地 降温效果比较明显，潮湿低温的天气下绿地降温效果不明显，即太阳辐射和大气湿度是城区绿地降温的重要 影响因素;绿地的几何形状、绿化量对绿地的降温效果也有很大影响，树木比较高大密集、绿化量比较大的绿 地，其降温效果要明显于松散、绿化量小的绿地,而风速对于城区绿地的降温影响不明显。Chen和Wong B0-3fl 研究发现叶面积指数（Leaf area index，LAI)、绿地面积和绿地降温效应有着显著的正相关关系，叶面积指数 越大、绿地面积越大，其降温效果越好。ShaShua~BarM、WhitfordB3等研究认为，树木的几何形状、特征、阴影 面积、绿地比例等也对城区绿地的降温效果产生较大的影响。国内学者则比较注重研究不同下垫面下城市绿 地的降温效应差异。蔺银鼎、武小钢、郝兴宇、王娟、梁娟等1203442对太原市林地（杨树林）、复合绿地（或灌木 林）、草地等3种植被类型的降温效应进行了十分详细的研究，结果表明，3种绿地结构在降温方面的优劣程 度顺序依次为林地、复合绿地（或灌木林）、草地;植被叶片的蒸腾作用是绿地产生降温等生态效应的机理原 因，垂直结构、绿地面积、绿地绿量、形状指数等是影响绿地降温效应的主要因素。蔺银鼎、梁娟等12040还发 现生态场理论可以较好的描述城市不同空间结构绿地的生态效应及其差异，绿地面积、林分和生长量等绿地 空间结构因子对绿地的生态场特征都有不同程度的影响。李建龙等对比了南京市区裸地、草地、水体、 树荫的温度差异，发现空气温度在4种下垫面情况下，裸地>草地>水面>树荫，证明林荫对城区的降温效果最 好，水体次之，草地最差。李延明等[4445]等国内许多其他学者也纷纷进行了类似的研究，得到了类似的结 论a，’24-27,6-55。基于以上研究结论，作者认为，不同时间、不同季节的差异对城区绿地降温效应的影响，可以 进一步总结为太阳辐照量（地表温度）、空气湿度等因素的差异对绿地降温效应的影响；不同下垫面、树木形 状、绿化率、绿化量、垂直结构等对城区绿地降温效应的影响，可以归纳为绿地面积、绿地形状（长宽比、高度、 边界曲度、周长面积比）、叶面积指数、生物量等绿地因子对绿地降温效应的影响。因此，可以认为，太阳辐照 量、空气湿度、绿地面积、绿地形状、叶面积指数、生物量等是影响城区绿地降温效应的主要因素。
　　国内外学者对城区绿地的降温范围与相关影响因子也进行了类似的研究。JaureguiM等早在1990年对 墨西哥Chapultepec公园进行了研究，发现该公园对周边环境的降温效应可以延伸到边界外2 km,差不多等于 该公园的宽度。Shashua~BarM等研究证明，宽度为60 m的城区绿地其降温影响范围可达到100 m左右。张 琪如等22对台北市61个公园进行了实地观测，发现面积较大的公园的降温效果比小面积的公园要明显，公 园内部气温与周边采样点气温的温差与公园面积大小呈现非线性关系，影响范围接近于一个公园的宽度。
　　研究发现夜间公园的降温效应影响范围可以达到200 m, 10月份起降温范围可以达到300 m左 右，公园边界外500 m,公园的降温效应几乎消失殆尽。蔺银鼎等[40对小片区杨树林、灌木林和草坪的降温范 围进行了研究,发现在14:00-15:30时间段,杨树林、灌木林和草坪的水平影响范围分别为14、2 m和8 m, 垂直影响范围分别为7.5、3.5 m和2.5 m,可见绿地高度也是影响其降温范围的因素之一。总结可以发现， 和绿地降温温差相似，太阳辐射量、空气湿度、绿地面积、绿地高度、生物量等，也是影响绿地降温范围的主要 因素。目前大部分学者对于绿地降温距离的研究尚处于初级阶段，得出的结论仅仅是适应于单个研究区域， 差异较大，绿地降温范围与相关影响因子的机理问题尚待进一步研究。
　　近年来，随着Quickbird、Worldview等高分辨率遥感影像技术的发展以及反演方法的不断成熟，定量遥感 为研究中尺度、小范围地表温度分布规律提供了更加准确的遥感技术支持，基于定量遥感技术研究公园降温 效应的研究将会越来越多。大量研究表明157-59 ,植被指数（归一化植被指数NDVI, Normalized Differential Vegetation Index;叶面积指数 LAI, Leaf Area Index;植被覆盖度 VF, Vegetation Fraction;热红外植被指数 TVX, Thermal-Vegetation Index)能有效的表征植被覆盖浓密程度,探索植被指数和近地表气温之间的关系是遥感研 究公园降温效应的开始。Simon 60、Jeffrey M、Goward财、Weng M和Price 64等研究表明，近地表气温和 NDVI指数、LAI、生物量、VF、TVX呈明显负相关关系，浓密绿地的辐射地表温度比稀疏绿地低，稀疏绿地区辐 射地表温度变化较大，浓密植被区域辐射地表温度变化较小，可见越是浓密植被覆盖的地区，其降温效果越稳 定，而稀疏植被区域其降温效果受外界影响较大。Michael等M使用AVHRR卫星遥感数据研究发现,绿地周 边温度的变化与植被覆盖密度和时间有着很大的相关性，且表现出一定的滞后性。Cao等63基于ASTER和 IKONOS遥感数据对日本名古屋92个公园进行研究，结果表明城区绿地的降温效果与公园面积和季节有很 大的关系，公园面积大小与公园降温效应存在着非线性正相关关系，绿地的降温强度主要取决于林地、灌木林 以及绿地的形状。Cao等167还基于公园植被形状指数（Park Vegetation and Shape Index, PVSI)研究发现,PVSI 和公园的降温效应存在着显著的正线性相关关系，在春季R2达到0. 81,夏季达到0.78,秋季达到0. 57,平方 根误差分别为0.98、. 94、. 71 °C。Imhoff等68使用Landsat TM数据和MODIS影像，基于NDVI指数和LST 之间的关系，对美国38个城区进行了研究，结果显示,夏季阔叶林和混交林比裸地平均低8 °C左右，一般情况 下，有植被覆盖地区比无植被覆盖地区在夏季低4. 3 C,在冬季低3.0 C左右。Cheng等69使用SPOT影像 和NOAA AVHRR热红外影像研究发现，绿地内部水域附近的气温最低，比建筑区温度低3 -4 °C,其次是城 区植被，比城市建筑区大约低0.8 -2 C。
　　国内部分学者也开始使用定量遥感技术研究公园降温效应的研究。冯海霞&0、刘艳红、程好好等 分别使用TM遥感影像研究了城区绿地的降温效应，结果显示，不同类型的绿地降温效果不同，森林对温度的 调节作用明显大于其他植被类型，自然绿地的降温效果要明显好于人工绿地，同类型绿地在不同的季节降温 作用也有明显差异，城区绿地的景观破碎化程度越严重、景观优势度越低和生物多样性越强，其降温效应越明 显，城区绿地的结构、植被类型、景观格局、植被覆盖度、群落层片结构和生物量是影响绿地降温效应的显著因 素。李延明等22基于1987年至2001年北京城13 a的遥感卫星影像数据研究发现，绿化覆盖率与热岛强度 呈现显著的负相关关系，当绿化覆盖率达到30%时，热岛强度出现比较明显的减弱；绿化覆盖率大于50%,对 热岛的缓解现象极其明显，每公顷绿地平均每天从周围环境中吸收8 MJ的热量,相当于890台功率为1000 W空调的作用。应天玉等73研究表明，当绿地面积小于5hm2时，地表辐射温度主要受绿地覆盖率的影响，基 本上不受绿地面积大小的影响；当绿地面积大于5 hm2时,地表辐射温度主要受绿地面积与绿地覆盖率的共 同影响。贾刘强和邱建M基于Landsat ETM+遥感数据研究了城区绿地的面积、周长和形状指数等与绿地降 温范围和降温程度之间的关系，发现，绿地斑块对周边环境的降温范围及降温温差随着绿地面积、周长和形状 指数的增大而增大，当绿地面积达到1.5 -1.68 hm2时，其对周边环境的降温范围和降温程度随绿地斑块面 积增大的速度迅速减小。苏泳娴等2基于TM遥感影像数据研究了广州市城区17个公园绿地对周边环境的 降温效应，结果发现,公园周边与公园边界点的温差随着远离公园边界点距离的增加而增大，增长曲线是一条 过原点的上升的三次多项式（R2均0.84);公园绿地面积、水体面积以及长宽比等因子共同影响着公园对周边 环境的降温效应:绿化率较高（>50%)、长宽比接近1的公园，平均降温影响范围和绿地面积的关系可以用一 条上升的对数曲线拟合两者的关系；当绿地面积小于4246.1 m2,公园的降温影响范围为0 m,当公园绿地面 积达到540000 m2,公园的降温范围将不再随着公园绿地面积的增加而增加；绿化率较高（>50%)、且公园长 宽比為2的公园,平均降温影响范围与公园绿地面积没有显著关系，且相比同等面积、长宽比较小的公园，具 有较好的降温效果;水体面积比例较高的公园，降温效果一般高于水体面积比例较小的公园。
　　可见，基于定量遥感技术的城市绿地降温效应研究，研究结果是准确的、可靠的，而且遥感影像在同一时 间内能够获取较大范围的地表温度数据，能够减少测量时间差异带来的误差,节省测量时间和人力资源。
　　2増湿效应
　　国外学者Bernatzky M早在1985年研究发现，城区绿地可以增加5%-10%的相对空气湿度。Huang 等&5]以及Shashua^Bar等M研究了不同地表类型空气湿度的差异，发现植被地表覆盖区空气湿度明显高于 非植被覆盖地区。Sevgi 和Suleyman等&7]对Erzurum市城区和市郊的绿地进行了为期10个月的研究，结 果显示干旱城区的相对湿度比城区绿地的相对湿度小3.2%,比郊区绿地的相对湿度小3. 4%,对比表明，城 区绿地的增湿效果较郊区绿地而言较差（小0. 2%)。李建龙等21对南宁市林荫、林隙、林缘、近旁草地等4 种下垫面类型的增湿效应进行研究，发现湿度的分布规律呈现林荫、林隙、林缘和近旁草地依次降低的趋势， 说明林荫的增湿保湿效果最好，草地最差。刘娇妹M等以不同覆盖率的乔-瞿-草、乔-草复合型结构型绿地作 为研究对象，以草坪作为对照，从水平和立体空间两个角度研究了绿地结构以及绿地覆盖率对绿地增湿效应 的影响。结果表明，当覆盖率达到或高于60%时，复合型绿地才具有明显的增湿效果；乔-瞿-草复合型绿地的 增湿效应好于草坪，且其覆盖度越高，增湿空间越大,增湿效果越好。祝宁等M则将乔-瞿-草型绿地与灌-草 型绿地进行了对比研究,发现由于乔木的覆盖度较大，乔-瞿-草型结构绿地的增湿效应大于灌-草型绿地，且两 种复合型绿地对周围环境的增湿效应在水平方向上近似一个生态效应场679]。吴菲等H、郑芷青等80、马秀 梅0、王艳霞51、唐罗忠61、刘新^等人也得出了相同的研究结论。
　　部分学者对绿地增湿效应的原因进行了深入的研究。Sevgi 82和Suleyman等63研究发现,绿地的增湿效 应主要是源于植被冠层的作用。Insu等84选择朝鲜城区特殊的鸟类绿地生境为研究对象，发现该绿地内部 的相对空气湿度比绿地外部增加了 5% ,绝对湿度增加了 0. 2-1.5 g/cm2,风向和风速对于绿地增湿效应有 着较大的影响。我国学者蔺银鼎等W’35-37’3940’42对太原市城区林地（杨树林）、复合绿地（或灌木林）、草地等 3种植被类型的增湿效应进行了十分详细的研究，结果表明，绿地垂直结构和绿地面积等因子对绿地边界增 湿效应都有着不同程度的影响；和降温效应一样,在水平方向上，绿地增湿效应与绿地面积、绿量显著正相关， 与绿地周长面积比值显著负相关;在垂直方向上，绿地增湿效应与绿量显著正相关;但是绿地的增湿效应与叶 面积指数相关性不显著。蔺银鼎还认为，植物的叶面蒸腾也是绿地产生增湿效应的主要原因，绿地面积、林分 和生长量等绿地空间结构因子都不同程度地影响着绿地的增湿生态场特征，利用生态场理论也能更好地描述 城市不同空间结构绿地的增湿生态效应及其差异。赵深等M以长沙市城区绿地为研究对象,研究不同生长 发育植物、树冠郁闭度、植物覆盖率与城市绿地增湿效应的关系，结果发现，长势好的植物群落其增湿效应相 对较好,郁闭度和绿地面积与绿地增湿效应呈显著正相关关系。
　　关于城市绿地增湿效应的研究，国外学者的研究工作主要集中在绿地内部结构与外部结构空气湿度的差 异上，对比而言，国内的研究相对较深,范围也较广泛，不仅研究了不同单一下垫面情况下增湿效果的差异，也 对比研究了复合型绿地的增湿效应，并初步分析了绿地增湿效应的相关影响因素:林地的增湿效应最好，灌木 林次之，草地最差，复合林地比单一植被增湿效果较好;太阳辐照量、绿地面积、绿地形状、生物量以及绿地垂 直结构等绿地特征参数是影响绿地增湿效应的主要因素。
　　3固碳释氧效应
　　研究表明，城市绿地可以通过3种方式进行固碳释氧。第一种方式是通过植物的光合作用和生长机能来 吸收和固定CO。。McPherson65对美国萨克拉门托市的城市绿地研究，发现绿地通过光合作用每年平均可固 定1.2 t hm^a-1左右的C〇2。Zhao等66选择中国杭州市区绿地作为研究对象，结果显示绿地年平均吸收CO2 为1.66 t hm-、-1,可见城市绿地对CO。的年平均吸收量，会因地因时产生稍微的变化。城市绿地第二种固碳 释氧方式是可以通过树荫和蒸发作用，减少化石燃料的C〇2排放65。第三种方式就是植被和土壤对C〇2的 直接吸收作用87。Nowak和Crane 68以及Pataki等89对美国10个城市的绿地进行了研究，发现城市绿地可 以通过增加绿荫改变温度和热量，进而促进土壤吸收C〇2,每年平均吸收约2. 9 t C〇2hm-2a-1。Nowak M等还 发现城市绿地的组成和结构也是影响其固碳释氧效果的重要因素,而城区绿地的组成和结构受人为因素的决 定性很大，因此，可以认为，城区绿地对C〇2的吸收效应还受到人类活动的影响。Escobedo M等对比了不同城 市环境和城市化类型下城市绿地的固碳释氧效应，发现城市环境和城市化类型也在一定程度上影响着绿地的 固碳释氧效应。
　　我国学者关于城市绿地固碳释氧的研究比较细致，总结起来大概可以分为3类。第一类是对比分析不同 绿地类型其固碳释氧效应的差异。李新宇等M分别对森林、草地、农田等3种不同绿地类型的固碳能力进行 了定量研究和对比分析，结果显示，约有50%的陆地碳汇贮存在森林生态系统中，草地碳贮量约占25% ,农 田固碳释氧量仅次于两者。李辉等63比较分析了乔灌草型、灌草型和草坪型3种不同绿地结构类型对环境 的C〇2调节作用，结果显示，乔灌草型绿地的固碳释氧能力要优于灌草型和草坪型。李敏[49]研究发现，乔木 林吸收C〇2的能力最强，其他绿地类型固碳释氧能力顺序依次为：乔灌林、灌木林、乔草林。赵明等对比研 究了落叶灌木、落叶乔木、常绿乔木、常绿灌木4种林地的固碳释氧能力，结果表明，四种林地固碳释氧能力总 体趋势为落叶灌木、落叶乔木、常绿乔木、常绿灌木依次递减。第二类是对比分析不同树种固碳释氧效应差异 的研究。杨士弘B5]选取广州市城区8个常见绿化树种测定其固碳释氧能力，从大到小顺序排列为木棉、白 兰、石栗、大叶榕、细叶榕、阴香、红花羊蹄甲、红花夹竹桃。可见，树干越高大，叶片层次越多，固碳释氧能力就 越强。孙世群等M对杉木林、马尾松林、杨树林3种乔木林进行研究，得出3种乔木林的固碳释氧能力依次 降低，且乔木林中,针叶林的固碳释氧能力较好，阔叶林次之，针阔混交林最差。刘海荣等9]对5种灌木林的 单位叶面积平均固碳释氧能力进行了定量比较，排序为京山梅花、鸡树条荚莲、风箱果、三裂绣线菊、东北山梅 花等依次减小。第三类是进行城市绿地固碳释氧的生态效益研究。陈莉^基于深圳市1990、1995、2000、 2005年4a的遥感影像，使用CITYGREEN模型对其城市绿地的固碳释氧价值进行了评估，得出4 a的绿地固 碳释氧价值依次为446916万元、454994万元、447135万元、407771万元，可见城市绿地的固碳释氧价值非常 高。部分学者也对不同季节以及不同年龄段绿地固碳释氧效应的差异进行了研究，发现：夏季> 秋季> 春 季99 ;幼龄林 > 中龄林 > 近成熟林> 成熟林 > 过成熟林M。韩焕金M、王丽勉101、赵萱M等学者也进行 了类似的研究。