基于绿量的北方城市常见绿篱树木耗水-景观-生态功能模型研究

针对目前城市绿地植物水分生产目标变量不明确，非充分灌溉制度研究难以起步的现状，本研究以北方城市常见绿篱树木为研究对象（这是考虑研究目的、课题组以前研究积累和突破难易程度选择的），从拓展可用以定量计算绿地生态效益的绿量定义内涵入手，研究构建能把绿地植物耗水、景观质量和生态服务功能联系起来的绿量二级指标体系。以二级绿量指标体系为纽带，研究构建不同干旱胁迫下绿篱树木耗水-绿量响应关系模型，景观生态功能-绿量关系模型，研究这两模型的耦合关系，最终构建出水分-景观-生态功能系统模型（半经验半理论）。根据模拟结果，研究以景观和生态综合效益为约束条件的供试绿篱树木节水灌溉制度，并用遗传算法进行优化。预期研究成果，不仅可指导供试绿篱树木的节水灌溉，而且可为城市绿地植物（包括乔、灌、草）耗水的定量评价和非充分灌溉制度的制定提供一种新思路、新方法和技术路线，也有利于非充分灌溉理论和城市生态需水理论的发展。

摘要：在充分了解我国北方城市绿地建设和水资源供需矛盾的条件下，针对目前城市绿地植物水分生产目标变量不明确，非充分灌溉制度研究难以起步的现状，本项目以北方城市常见绿篱灌木—小叶女贞(Ligustrum quihoui Carr )和侧柏（Ptadtyctadus orientates(L.) Franco）为试材，进行了试验研究。两种灌木试验均包括小区试验和盆栽试验，其中盆栽试验设两种类型，每种类型设9个水分处理，每一水分处理设6个重复。在试验和总结已有研究成果的基础上，研究构建了能把两种绿化灌木耗水、景观质量和生态功能联系起来的二级绿量指标体系；研究了不同水分处理条件下两种灌木的蒸散特性，分析了蒸散量与两种灌木的一维、二维、三维形态结构指标间的定量关系，分析了不同水分处理下两种灌木的生物量、叶片失水速率的变化；利用阿基米德原理自制了绿篱树木体积测量器（排水法测实体体积），再结合AutoCAD软件，分析了侧柏树冠实体体积与构造的三种树形树冠体积的关系，分析了树冠体积和平面结构之间的关系；通过构造树冠球面模型（物理模型），计算了树冠表面积及特征半径；对各绿量指标进行了相关性分析，建立了叶面积与叶长、叶宽的统计学计算模型；通过对农业上D-K模型参数修改，构建了以叶面积为因变量的绿化灌木水分生产函数，并进行了数值模拟；通过借鉴园林绿化领域的研究成果，分析计算了两种供试灌木生态效益随蒸散量的变化；以不同绿量指标为约束条件，推荐出了两种灌木的最佳灌水量区间。.　　按照研究计划，本项目进行的比较顺利，基本达到了预期研究目的。到目前为止，发表论文9篇，申请实用新型专利1个，硕士论文1篇（2012年5月）。后续还有多篇论文可以发表，有1篇硕士论文预计2013年5月完成。但在研究过程中发现，要构建绿化灌木耗水-景观-生态功能三维机理性耦合模型非常困难。建议今后应加强成龄树木和群体水平的绿化灌木耗水-生态-景观效益研究，加强乔、灌、草复式结构的耗水-景观-生态功能的耦合关系模型和节水灌溉制度研究。