王予芊 李 彬

(北方工業(yè)大學(xué)建筑與藝術(shù)學(xué)院，北京 100144)

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·園林·綠化·

不同植物群落對(duì)北京城市綠地溫濕變化影響的研究★

王予芊 李 彬

(北方工業(yè)大學(xué)建筑與藝術(shù)學(xué)院，北京 100144)

分別選取喬灌草結(jié)構(gòu)、喬草結(jié)構(gòu)、灌草結(jié)構(gòu)以及草地四種不同的植物群落綠地進(jìn)行了同時(shí)監(jiān)測(cè)，研究了一天中不同植物群落溫濕度的變化情況，并利用SPSS軟件分析了不同植物群落結(jié)構(gòu)溫濕度變化的相關(guān)性與差異性，為城市綠地植物配置提供了科學(xué)依據(jù)。

城市綠地，植物群落，降溫增濕效應(yīng)，小氣候

城市綠地?zé)o疑是解決熱島效應(yīng)的重要途徑。但目前的研究還停留在定性探討的階段，很少有通過定量的方法去深入探討綠地植物群落對(duì)小氣候的改善功效的研究。所以本次實(shí)驗(yàn)對(duì)北京地區(qū)城市綠地不同類型植物群落溫濕效應(yīng)進(jìn)行了日變化監(jiān)測(cè)，以期待對(duì)今后城市綠地植物配置方法提供科學(xué)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地概況

本次實(shí)驗(yàn)的地點(diǎn)位于北京市石景山區(qū)阜石路南側(cè)綠化帶，東至?xí)r代花園西街，西至楊莊大街，周邊主要業(yè)態(tài)為居民區(qū)，該綠化帶是周邊居民主要的戶外休閑場(chǎng)所。綠地內(nèi)的主要植物配置類型有喬—灌—草結(jié)構(gòu)、喬—草結(jié)構(gòu)、灌—草結(jié)構(gòu)以及純草地結(jié)構(gòu)四種。其中喬木主要有：油松、國(guó)槐、臭椿、垂柳、紫葉李、廣玉蘭等；灌木有：丁香、碧桃、連翹、萱草、絲蘭、毛簪等；草本植物以高羊茅為主。

2 觀測(cè)研究方法

2.1 樣地選擇

在實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地內(nèi)選取四種植物群落特征不同(喬—灌—草結(jié)構(gòu)、喬—草結(jié)構(gòu)、灌—草結(jié)構(gòu)以及純草地結(jié)構(gòu))面積相似的區(qū)域作為監(jiān)測(cè)樣地，選擇的樣地中，喬木層為主干明顯，高度在3 m以上，且分叉點(diǎn)高于1.2 m的木本植物；灌木層為無明顯主干或者主干分支較多的木本植物，其高度小于3 m，分叉點(diǎn)低于1.2 m；草坪則選擇長(zhǎng)勢(shì)良好，莖葉柔軟，且植株低矮的草本植物作為監(jiān)測(cè)研究的對(duì)象。

2.2 測(cè)量方法

利用NK4500小型氣象站(美國(guó)Nielsen-Kellerman公司產(chǎn))對(duì)四塊有不同植物群落特征的樣地進(jìn)行同時(shí)監(jiān)測(cè)，記錄在同一時(shí)間范圍內(nèi)各樣地中距地面1.5 m處的溫度、濕度、熱指數(shù)、風(fēng)速等小氣候因子數(shù)值，研究不同植物群落小氣候的變化情況。為使記錄數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確，本次測(cè)量的方式將傳統(tǒng)的每小時(shí)記錄一次改為每小時(shí)測(cè)量?jī)纱?，且每次連續(xù)測(cè)量5 min，取平均值作為該時(shí)間段的最終數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)選擇晴好、無風(fēng)的相似天氣，為了精準(zhǔn)的檢測(cè)小氣候1 d的變化情況，每天的測(cè)量區(qū)間為從早上8：00到晚上18：00，連續(xù)測(cè)量3 d。

2.3 數(shù)據(jù)處理

將儀器監(jiān)測(cè)記錄數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)軟件Excel，將每天各時(shí)段的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，分析各樣地1 d中溫濕度的變化情況，并與城市溫度進(jìn)行對(duì)比，繪制為圖表的形式。再借助統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SPSS分析不同植物群落樣地與小氣候因子間的顯著性關(guān)系，以明確植物群落類型與小氣候溫濕效應(yīng)間的關(guān)聯(lián)特性。

3 分析與結(jié)果

3.1 不同類型植物群落的溫度調(diào)節(jié)功效

結(jié)果處理數(shù)據(jù)顯示，對(duì)于改善小氣候各類植物群落均表現(xiàn)出不同的功效。通過比較各樣地1 d氣溫的平均值，可以看出：?jiǎn)滩萁Y(jié)構(gòu)(24.48 ℃)<喬灌草結(jié)構(gòu)(25.07 ℃)<灌草結(jié)構(gòu)(25.41 ℃)<草地(25.6 ℃)<城市氣溫(26 ℃)。通過對(duì)比各樣地日平均溫度與城市日平均溫度的差值得出：?jiǎn)滩萁Y(jié)構(gòu)(14.24 ℃)<喬灌草結(jié)構(gòu)(8.29 ℃)<灌草結(jié)構(gòu)(4.86 ℃)<草地(2.96 ℃)。通過上述樣地?cái)?shù)據(jù)的比較分析可以得出如下結(jié)論：1 d平均氣溫與樣地植物群落的豐富程度成反比，植物群落越豐富的樣地其1 d平均溫度越低；各樣地日平均空氣溫度與城市日平均空氣溫度的差值與樣地的植物群落成正比，即植物群落越豐富的樣地其日平均空氣溫度與城市日平均空氣溫度差值越大，降溫效果越理想。其中由于選擇的喬草結(jié)構(gòu)群落里有像國(guó)槐和臭椿這樣高大而且郁閉度高的植物，所以在改善小氣候溫度方面一直表現(xiàn)出很顯著的功效。

通過分析比較各樣在各個(gè)時(shí)段的溫度變化情況，可以得出以下結(jié)論：?jiǎn)滩萁Y(jié)構(gòu)由于郁閉度較高，通風(fēng)效果理想，其環(huán)境溫度除在9：00～10：00這個(gè)時(shí)段外，其余時(shí)段溫度都明顯低于其他結(jié)構(gòu)類型的環(huán)境溫度，城市氣溫越高其降溫效果越明顯。在12：00～15：00城市急速升溫的高溫時(shí)段，喬草結(jié)構(gòu)類型的綠地對(duì)溫度調(diào)節(jié)作用最為顯著，在14：00～15：00城市氣溫達(dá)到最高值時(shí)期環(huán)境溫度比城市空氣溫度低了3.4 ℃。在同一時(shí)段，其降溫調(diào)節(jié)功效明顯優(yōu)于其他三種類型綠地，與喬灌草、灌草、草地環(huán)境的最大溫差出現(xiàn)在12：00～13：00時(shí)間段，差值分別為1.2 ℃，1.5 ℃和2.5 ℃。可以看出，在各樣地中缺乏高大植物的遮擋的單一草地結(jié)構(gòu)類型對(duì)溫度的調(diào)節(jié)功效最弱，從10：00以后草地環(huán)境溫度一直高于其他樣地，但仍低于城市的空氣溫度。同時(shí)喬灌草的類型也對(duì)改善小氣候溫度有較顯著的功效，其降溫能力強(qiáng)于灌草和草地，尤其在12：00～15：00高溫的時(shí)段里，其溫度比灌草低了將近1 ℃，比草地低了2 ℃左右。

為論證不同類型植物群落結(jié)構(gòu)對(duì)環(huán)境溫度調(diào)節(jié)功效的差異性，將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)導(dǎo)入SPSS軟件，對(duì)1 d中不同植物群落類型綠地的氣溫差異相關(guān)性進(jìn)行分析，結(jié)果顯示喬草結(jié)構(gòu)和喬灌草結(jié)構(gòu)未達(dá)到顯著水平(P<0.05),但與其他兩類植物群落結(jié)構(gòu)樣地均達(dá)到了顯著水平(P>0.05)，即在調(diào)節(jié)環(huán)境溫度方面，喬草結(jié)構(gòu)明顯優(yōu)于灌草和草地結(jié)構(gòu)。喬灌草、灌草、草地三類群落結(jié)構(gòu)樣地之間都達(dá)到了顯著水平(P>0.05)，即喬灌草結(jié)構(gòu)>灌草結(jié)構(gòu)>草地。

由于喬草結(jié)構(gòu)和喬灌草結(jié)構(gòu)之間不存在顯著的差異性，分析其調(diào)節(jié)功效優(yōu)劣性需對(duì)群落結(jié)構(gòu)樣地的熱指數(shù)值進(jìn)行進(jìn)一步分析，熱指數(shù)是指高溫環(huán)境下，人體真正感受到的溫度，也就是體感溫度。用SPSS軟件比較喬草結(jié)構(gòu)和喬灌草結(jié)構(gòu)的熱指數(shù)值，結(jié)果顯示二者間的差異性達(dá)到顯著水平(P>0.05)。同時(shí)，其他群落結(jié)構(gòu)間也達(dá)到了顯著水平。這說明綠地植物群落結(jié)構(gòu)的差異性影響其對(duì)氣溫調(diào)節(jié)功效的顯著性，且喬草結(jié)構(gòu)>喬灌草結(jié)構(gòu)>灌草結(jié)構(gòu)>草地。

綜上所述，任何類型植物群落結(jié)構(gòu)對(duì)降低環(huán)境溫度，改善小氣候環(huán)境都具有有效的調(diào)節(jié)作用。喬草結(jié)構(gòu)和喬灌草結(jié)構(gòu)由于自身郁閉度較高、綠量較大，所以可以有效的阻擋太陽輻射，并通過強(qiáng)大的植物蒸騰作用，在高溫天氣中起到強(qiáng)于其他結(jié)構(gòu)的降溫效果。雖然喬灌草結(jié)構(gòu)綠量以及植物豐富度都強(qiáng)于喬草結(jié)構(gòu)，但其林下空間較為擁擠，空氣對(duì)流作用減弱，導(dǎo)致其降溫效果略差于喬草結(jié)構(gòu)的綠地環(huán)境，尤其在12：00～17：00高溫時(shí)段。因此，綠量、郁閉度及林下空間結(jié)構(gòu)(空氣對(duì)流效果)共同影響著植物群落對(duì)溫度的調(diào)節(jié)功效。

3.2 不同類型植物群落的濕度調(diào)節(jié)功效

樣地1、樣地2、樣地3、樣地4相對(duì)濕度日均變化范圍分別是：38.45%～31.65%，41.02%～30.06%，39.85%～31.47%，37.79%～29.38%。樣地相對(duì)濕度日均值顯示：?jiǎn)坦嗖?33.08%)>喬草(31.07%)>灌草(31.82%)>草地(29.83%)。通過對(duì)比各樣地相對(duì)濕度日均值與城市相對(duì)濕度日均值的差值得出：?jiǎn)坦嗖?36.82%)>喬草(24.23%)>灌草(16.78%)>草地(4.39%)。

從增濕的角度來看，喬灌草結(jié)構(gòu)的植物群落有較為顯著的增濕效果，在多數(shù)時(shí)間段里都強(qiáng)于其他植物群落類型，最大差值出現(xiàn)在15：00～16：00時(shí)段，喬灌草結(jié)構(gòu)樣地濕度比喬草結(jié)構(gòu)樣地高出2.5%，比草地高出2%，更是比城市濕度高出了5%。但在10：00以前，和17：00以后喬灌草結(jié)構(gòu)樣地的增濕效果略低于喬草結(jié)構(gòu)樣地。原因有：1)因?yàn)樵谝归g大氣相對(duì)濕度較大，喬草結(jié)構(gòu)樣地內(nèi)部較為通透，受周圍環(huán)境大氣濕度影響較大，所以相對(duì)濕度暫時(shí)高于喬灌草結(jié)構(gòu)樣地。2)在17：00以后，太陽輻射大為減弱，喬草結(jié)構(gòu)樣地地面覆蓋物較少，所以林下空間植物蒸騰作用強(qiáng)于喬灌草結(jié)構(gòu)樣地。在10：00～16：00這段時(shí)間內(nèi)，喬灌草結(jié)構(gòu)樣地增濕能力明顯強(qiáng)于其他植物群落結(jié)構(gòu)樣地；喬草結(jié)構(gòu)樣地能力次之；單一的草地結(jié)構(gòu)保濕能力在各時(shí)間段均明顯弱于其他樣地，且受周圍環(huán)境的影響較大；灌草結(jié)構(gòu)樣地增濕的能力強(qiáng)于草地和城市平均水平，但明顯低于喬灌草結(jié)構(gòu)樣地和喬草結(jié)構(gòu)樣地。在16：00以后，除了喬灌草結(jié)構(gòu)樣地增濕能力下降外其余不同植物群落結(jié)構(gòu)樣地增濕能力都有所提升，這與太陽輻射減弱，大氣濕度上升有直接關(guān)系。

通過SPSS軟件對(duì)1 d中各樣地相對(duì)濕度變化的相關(guān)性進(jìn)行分析，得出各群落結(jié)構(gòu)樣地之間均達(dá)到了顯著水平(P>0.05)，同時(shí)各群落結(jié)構(gòu)樣地與當(dāng)日城市相對(duì)濕度之間也達(dá)到了顯著水平(P>0.05)。各植物群落樣地增濕能力：?jiǎn)坦嗖萁Y(jié)構(gòu)樣地>喬草結(jié)構(gòu)樣地>灌草結(jié)構(gòu)樣地>草地。

4 結(jié)論與討論

研究結(jié)果表明，對(duì)于改善小氣候各類植物群落樣地均表現(xiàn)出不同的功效，其中喬草結(jié)構(gòu)群落樣地里，由于有像國(guó)槐和臭椿這類高大而且郁閉度高的植物，加之林下空間通透，沒有灌木層的遮擋，在調(diào)節(jié)環(huán)境溫度方面(尤其是在微風(fēng)空氣對(duì)流強(qiáng)的時(shí)候)表現(xiàn)出最為顯著的功效；喬灌草結(jié)構(gòu)樣地由于植物豐富而且綠量較大，其調(diào)節(jié)環(huán)境溫度的能力也很顯著，僅次于喬草結(jié)構(gòu)群落；灌草結(jié)構(gòu)降溫能力弱于喬灌草結(jié)構(gòu)和喬草結(jié)構(gòu)群落，但強(qiáng)于草地。草地由于植物單一，綠量較低，并且受周圍環(huán)境影響很大，導(dǎo)致其溫度一直處于較高的狀態(tài)，降溫效果也是所有樣地中最差的。從增濕的角度來看，喬灌草結(jié)構(gòu)在1 d中的高溫時(shí)段具有最為顯著的增濕效果，強(qiáng)于其他植物組合類型。喬草結(jié)構(gòu)也有比較顯著的增濕功效，灌草結(jié)構(gòu)次之，草地的降溫增濕效果最為微弱。

綠地的植物群落是其降溫增濕改善局部地區(qū)環(huán)境的重要因素，其種植形式、結(jié)構(gòu)布局以及不同植物種類的選擇都對(duì)其改善功效具有影響。通過本次實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，植物的降溫增濕作用一方面受綠量的影響，但另一方面也受綠地林下空間的通透性以及郁閉度的影響。因此，在城市綠地規(guī)劃方面要盡量避免過多使用植物結(jié)構(gòu)單一，綠量較少的草地作為主要綠化方式。而是要優(yōu)先選擇綠量大、植物豐富、喬木高大郁閉度高的喬草結(jié)構(gòu)或者喬灌草結(jié)構(gòu)作為城市綠地的主要綠化方式。綠地設(shè)計(jì)更應(yīng)該講究植物配置的科學(xué)性、合理性，以此來提高綠化的生態(tài)效益。增加綠地的郁閉度，同時(shí)豐富植物群落，多采用喬灌草結(jié)構(gòu)的植物種植形式將更有利于發(fā)揮綠地的降溫增濕能力。本課題今后將展開更加深入的研究，為城市綠地植物配置提供有效理論數(shù)據(jù)支持。

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On influence of various plants groups on changes of temperature and moisture of green land in Beijing★

Wang Yuqian Li Bin

(CollegeofArchitectureandArts,NorthChinaUniversityofTechnology,Beijing100144,China)

The paper selects fours kinds of plants groups on green lands,researches the changes in the temperature and moisture of the different plant groups,and adopts SPSS software to analyze the relevance and differences of changes in temperature and moisture of various plants groups,provided scientific basis for the urban green land plant disposition.

urban green land,plant group,effect of falling temperature and rising moisture,small climate

1009-6825(2016)29-0196-02

2016-08-03★：北京市教委科技計(jì)劃一般項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：KM201610009013)；北方工業(yè)大學(xué)“2016校內(nèi)人才強(qiáng)校-青年拔尖”項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：XN071017)

王予芊(1991- )，男，在讀碩士； 李 彬(1991- )，男，在讀碩士

TU985

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