城市生态学-城市土壤与生物群落

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1、城市生态学,康 慕 谊,4 城市土壤与生物群落,4.1 城市的土壤 1 城市化对土壤的影响及城市土壤特点 城市发展与建设导致形成废墟式土壤 这类土壤较利于植物根系伸展，但养分布不均；通气良好，但土体甚为干燥 城市道路交通使其两侧土壤性质发生改变 瓦砾、砖、砂、混凝土等建筑废料多，pH值高，铅金属含量大，紧实度增加,城市道路侧旁土壤中及其上生长的植物体内铅含量,4 城市土壤与生物群落,城市化过程常常导致土壤含水量减少和地下水位降低 大部分降水形成地表径流而流失，地下水得不到补偿 城市地下设施(地铁/地下停车场等)施工需要排出地下水,不同地表状况下形成的地表径流占降水量的平均比例,4 城市土壤与生

2、物群落,2 城市环境污染对土壤的影响 土壤酸化: 酸雨影响的结果 垃圾污染: 城郊多有发生 污水灌溉: 造成土壤潮湿或过潮湿、通气性变差，营养元素虽丰富但也富集了有害物质。特别是由于镉和铅的富集，已不再适宜于蔬菜、农作物和其他经济作物生长。此外通过放牧常常还对动物造成毒害,4 城市土壤与生物群落,综上述，城市土壤具有较高污染物(重金属、有机物等)含量。工业“三废”和城市垃圾、废物是引起土壤污染最重要的物质来源 污染物质通过 人类向水体排放或引工业污水和生活污水灌溉而进入土壤。此类引起的土壤污染最普遍 进入大气，以飘尘、降尘的形式淋洗入土壤 废渣、垃圾等固体废物堆放，或作为肥料施用而进入土壤,4

3、 城市土壤与生物群落,4.2 城市生物群落 1 生境特点 生存空间狭窄: 群落在条带状或斑块状存在 自然光照少, 人工光照多: 夜间照明导致。24h持续光照, 一方面有利于植物生长, 另一方面也对植物生长产生间接不利影响: 主要体现在植物更易于受到大气污染和早霜的伤害, 这一现象被称为光污染,4 城市土壤与生物群落,小气候：温度高、湿度低、风速小, 造成物候期较郊区提前 土壤：盐离子浓、紧实度大、质地较粗 生境类型 表面蒸发蒸腾强烈生境: 公园绿地, 绿化良好而宽阔的街道, 河流湖泊周边, 夏季气温较低、湿度较高, 冬季较周围区偏冷, 适合多种生物生存 空旷干燥生境: 未绿化的宽阔街道和广场,

4、 高温、干旱, 不适于耐旱性差植物生存,4 城市土壤与生物群落,封闭狭窄生境: 狭窄的街区、被高大建筑物环绕的小空地; 夏季气温低, 风速小; 冬季暖, 小气候条件良好, 适合许多生物生存 人类活动产生的特殊生境： 屋顶 (干旱, 阳光充足, 瓦松生长) 建筑物外墙 (越老越利于植物生长) 路旁 (污染严重, 改变种间竞争关系, 地衣/苔藓生长受抑) 铁道侧 (热条件好,喜城市植物可沿此分布很远),4 城市土壤与生物群落,2 城市植物群落的区系特征 城市植物通常指仅限于城市地区出现的植物种类,主要包括以下两类： 以建筑群密集地段为最佳生境，在城市以外地带缺失或即使存在，但只选择该地带内有限的特

5、殊生境的种类，这类植物通常被称为喜城市环境种(urbanophile plant),如野大麦(Hordeum murinum), 大蒜芥(Sisymbrium altissimum)等,4 城市土壤与生物群落,生活的最佳生境局限于城市环境，或者说是受人类活动强烈影响的环境，即城市或乡镇附近,在城市以外地方亦可存在,这类植物被称为城市环境中立种(urban neutral plant),如大车前(Plantago major), 黄花柳(Salix caprea)等 那些明显回避城市生境的植物(多为典型的森林植物), 即使他们有时也出现在城市地区,但并不能被认为属于城市植物,通常他们被称为厌城市

6、环境种(urbanphob plant),4 城市土壤与生物群落,城市植物区系的特征 往往只具有一种或少数几种常见植物, 这一特点在城市行道树的树种组成中体现最为明显, 如悬铃木(Plantanus acerifolia), 国槐(sophora japonica), 槭(Acer spp.)等 具有较大比例的世界广布种和归化植物(naturalized plant): 有人认为一地的植物区系中, 归化植物种类数目占总种类数目的比率(归化率)是表示城市化程度的标志之一,4 城市土壤与生物群落,影响城市植被的植物区系种类组成的因素 首先取决于城市所处地区的自然条件, 如在南方城市中所常见的热带植

7、物一般不会出现在北方城市中, 反之亦然 在很大程度上还受其本身目的或功能的影响，如为了满足遮挡阳光、美化环境之目的，常常选择冠幅大、色彩美的阔叶树；而为了创造迷人的风景，则常常选择树形优美的常绿针叶树种,4 城市土壤与生物群落,在不同地区和不同国家,还受其文化传统和社会经济等因素的影响 如我国许多古老城市的古迹周围常分布着参天古柏或茂林修竹 又如在西方国家, 低收入阶层居住区的植物群落中, 常常只能见到散生的、生活力衰退的老龄土生树; 或见到以速生树种为主的人工营造林地。而在高收入阶层居住的区域,则常可见到自然林地的群落片段,4 城市土壤与生物群落,城市土地利用对植物区系的影响 大规模建筑群和

8、不透水地面, 是城市中人类利用土地资源的典型形式。就一般而言, 这种土地利用形式的强度是从城市中心逐渐向外围减弱的。与之相应, 城市植物区系中外来成分所占的比例亦从城市中心向城市外围减少, 而非外来成分则沿此方向增多。这一现象很类似于古典城市生态学派的同心圆学说,柏林四个城市分区中植物区系组成的变化,4 城市土壤与生物群落,城市土地利用对植物区系的影响, 还表现在不同地区的城市,虽位于不同大陆不同气候带,但其植物区系组成具有一定相似性。如德国杜塞尔多夫的植物区系与北京的相似性为10%,与智利首都利马的为7%。而在这些城市所处区域中,由气候和土壤条件所决定的潜在自然植被, 在种一级水平上则没有任

9、何相似性。Kunick于1982年对中欧地区九个城市植物区系的比较结果表明, 在所有被统计的种类当中, 有15%的种为这九个城市所共有。如果仅仅对这些城市中工业用地范围内的植物种类进行统计, 则相似性程度可高达50%,4 城市土壤与生物群落,3 城市环境下的植物群落 城市植物群落的结构特征 群落结构简单: 水平变化多为均匀结构; 垂直分层多为单层或双层结构。如草坪、公园绿地、行道树群落均属此类 种类组成单纯并相似: 城市植物群落往往是为特定目的如绿化观赏而营造的,而观赏价值,在世界各地人们心目中有其共通之处,4 城市土壤与生物群落,城市植物群落中植物种的生态学特征 对光、温度、大陆性和土壤反应

10、的平均指示值明显向高值区移动, 而对湿度和氮素营养的指示值倾向于向低值区移动 中生植物居多, 但大多数具有旱生植物特点,绝少有湿生植物 具有较高比例的常绿植物 耐践踏、竞争力较强、种子易于广泛散布,4 城市土壤与生物群落,4 城市环境下动物区系的变化(Numata, 1978) 鸟的种类呈减少趋势：如东京自然园内的鸟类从58年的16种减少到77年的8种 因而以鸟类为天敌的害虫得以大量繁殖，从而危害到城市树木的生长 不休眠的赤家蚊的生态型地下家蚊（赤家蚊的生理性变种）逐渐扩展,4 城市土壤与生物群落,鼠类发生变化：沟鼠正在排挤熊鼠-沟鼠以地下市街为居住场所，随着地下建筑的建成与发展，沟鼠在那里不

11、断大量繁殖 鱼的种类组成发生变化：喜欢清水的鱼类由于河水污染而已经消失，代之而来的是繁殖量很大的鲤科小鱼如白票子等,5 城市生态系统,5.1 城市社会经济系统 系统基本结构 城市是一个以人为中心的自然、经济与社会的复合人工生态系统，其中城市社会经济子系统涉及到城市居民的物质生活与精神生活诸方面，主要由生产、流通和消费三大系统构成,城市社会经济系统的结构,5 城市生态系统,社会经济发展的需求一般是先物质后精神： 物质生产部门的结构和布局与城市经济发展、城市环境质量以及居民生活等关系密切 非物质生产部门的发展和消费系统的完善, 随现代化工业与社会的发展、居民生活水平的提高，从而对居住环境及生活服务

12、的追求多样化而发展,5 城市生态系统,城市的基础设施 城市水源、自来水厂与输配水管网、排水系统及污水处理 道路、桥梁、隧道、公共交通 城市煤气热力厂及输配管网、电力输配网 邮电通讯 园林绿化、环境卫生 安全防御：防洪、消防、抗震、控制地面沉降,5 城市生态系统,城市基础设施是国民经济基础设施的重要组成部分，为城市的生产、流通、消费和国民经济服务，具有明显的经济、社会与环境生态效益，是城市生产与城市居民正常生活的基本保证 城市基础设施也是城市现代化水平和文明程度的重要标志,城市基础设施体系与人体生理机能比拟,5 城市生态系统,我国的城市化往往发展不平衡, 城市人口增长速度远快于城市基础设施建设。

13、基础设施水平与西方国家相比, 处于相当落后的状态, 如: 城市供水紧张: 北方城市几乎全部缺水, 日缺水达15106t以上; 排水设施落后, 97%的污水未经处理排入江河, 造成水体污染 城市道路短缺, 交通拥挤: 地铁线路尤其匮乏 城市居民住房紧张: 人均不足10m2 城市绿化覆盖率低: 许多城市未达国家标准,5 城市生态系统,5.2 城市人口 人口的数量和结构 城市人口类型 增加型: 人口向该城市集中, 城市规模在扩大 减少型: 人口向其他地区迁移,城市吸引力下降 静止型: 人口相对保持稳定,城市活力后劲不足,5 城市生态系统,人口的自然结构 性别结构: 是否均衡, 决定着城市内部人口再生

14、产过程的变动方向 年龄结构: 部分地决定着城市人口群体再生产的速度, 决定着能够提供给社会的劳动力数量, 影响着对社会生活消费物品的需求量 质量结构: 主要是指人口的先天素质情况, 如发育属于正常还是畸形, 有否残疾, 比例多少等?,西安市人口年龄结构分布图(资料截止于1998年),男性,女性,北京市人口年龄结构对比,5 城市生态系统,北京市1990, 1982和1964年人口普查结果分析: 不满周岁的乳儿、学龄前儿童和少年儿童人口占总人口比重: 1990年1964年, 分别增长9.03%, 3.95%和8.1%: 50s和60s生育高峰的结果; 1990年1982年, 分别回落5.43%,

15、0.64%和1.53%: 人口已进入稳定增长的阶段,5 城市生态系统,劳动年龄人口占总人口的比重: 1982年 1964年, 较有大幅度的增长(高出17%), 1990年 1982年, 比重达到66.3%, 显示出男女劳动力资源非常富足 老年人口占总人口的比重: 1990年1982年1964年, 反映出居民生活水平提高, 医疗保健事业发展, 人口寿命有所延长; 同时也提示我们: 北京市人口开始出现老龄化迹象,5 城市生态系统,一个地区人口的自然结构，与该地区人口负荷量的变化、劳动力资源余缺程度、被抚养人口的增减等有十分密切的关系，是一项非常重要的社会经济发展因素指标，也是在城市规划与建设中，规

16、划各类(针对不同年龄人口的)服务设施(如托儿所、幼儿园、中小学、医院、养老院等)的重要依据,5 城市生态系统,人口的社会构成 包括人口的社会分布、职业构成、民族组成等。 可被分为三大类: 基本人口: 工矿交通企业、行政机关事业单位及高等院校在册人员, 对城市规模起决定性作用 服务人口: 指为本地区服务的企业单位、文教、医疗和商业单位的在册人员 被抚养人口: 未成年、未参加工作和丧失劳动能力的人,城市规划部门一般将人口比例控制在 基本人口: 30%40% 服务人口: 12%20% 被抚养人口: 45%50%,5 城市生态系统,5 城市生态系统,根据劳动职工按国民经济部门统计的九大部类, 又可将城市人口分为: 生产性劳动人口: 工业职工、基本建设职工、农林水职工、交通邮电职工 非生产性劳动人口: 商业服务系统职工、城市公用事业职工、科教、文化、卫生部门职工、金融部门职工、国家机关与人民团体的职工 非劳动人口: 除上述两类外不从事社会劳动人口 城市劳动人口比例一般应占在45%60%左右,5 城市生态系统,人口密度单位面积空间内生存容纳的居民人口数, 是区分城