王金濤，王建兵，王 盾，楊定海

（1.海南大學(xué) 熱帶農(nóng)林學(xué)院，海南 ?？?570228 ；2.惠州學(xué)院，廣東 惠州 516007）

行道樹是城市道路綠化的骨干樹種，在城市道路綠化與園林綠化中起著重要作用，行道樹作為道路功能的配套設(shè)施是十分必要的。優(yōu)良的行道樹不僅可以提高道路的使用質(zhì)量，還可以改善道路周邊區(qū)域生態(tài)環(huán)境，提升城市景觀效果；枝葉密集的行道樹具有消除噪音、凈化空氣、調(diào)節(jié)氣候功能，覆蓋濃密的行道樹具有減少飛沙以及涵養(yǎng)水源的作用。道路綠化是城市綠化、美化的重要組成部分，對構(gòu)建城市穩(wěn)定綠地生態(tài)系統(tǒng)起到了非常重要的作用。所以在城市道路植物景觀設(shè)計時，如何選擇合適的行道樹，既能滿足觀賞的要求，又取得好的遮蔭降溫效果，開展相應(yīng)的行道樹對周邊生態(tài)環(huán)境微氣候改善等方面的研究，引起了社會大眾和科研人員的廣泛關(guān)注，成為討論的熱點[1-6]。

近年來許多城市產(chǎn)生“熱島效應(yīng)”的現(xiàn)象[7-12]，其中一個重要原因就是城市缺少園林植物遮蓋地面。行道樹具有一定的遮蔭效果，可以有效地減少城市熱島效應(yīng)。研究主要行道樹對城市道路等微氣候變化，對選擇行道樹，構(gòu)建城市綠地生態(tài)系統(tǒng)具有非常重要的理論意義與應(yīng)用價值。關(guān)于城市行道樹種的遮蔭效果等微氣候的研究有些報道[13-17]。陳耀華對北京市常見的幾種行道樹的遮蔭和降溫作用進(jìn)行調(diào)查，提出了關(guān)于蔭質(zhì)、遮蔭效果等概念和定量計算公式及方法[13]；柳振譽(yù)應(yīng)用多目標(biāo)決策的原理對 30 種行道樹進(jìn)行綜合效能的測評,篩選了行道樹種[14]；謝云對張家界市的行道樹進(jìn)行了生長狀況調(diào)查，提出了今后行道樹選擇篩選的標(biāo)準(zhǔn)[16]；Sanusid 在澳大利亞對榆樹Ulmus procera 和懸鈴木Platanus acerifolia 行道樹的小氣候進(jìn)行研究[22]，但對嶺南城市道路行道樹的微氣候研究少見報道。

本研究以嶺南城市惠州市惠城區(qū)為例，對其主要的9 種行道樹遮蔭效果等微氣候效應(yīng)進(jìn)行了初步研究，旨在揭示嶺南城市常見行道樹的遮蔭效應(yīng)等微氣候變化規(guī)律，進(jìn)而為深入探討行道樹的生態(tài)結(jié)構(gòu)、功能以及如何正確評價行道樹在綠地生態(tài)系統(tǒng)中改善環(huán)境小氣候的作用提供理論依據(jù)，同時為道路綠化設(shè)計選擇行道樹種提供理論依據(jù)。

1 研究材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)選擇在惠州市惠城區(qū)9 條單排行道樹道路。此道路為6～12 m 寬的水泥路，行道樹周邊為綠地或低層建筑，距離建筑至少在10 m 以外。惠城區(qū)地理位置為114°25′ E，23°6′ N，北回歸線以南，屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，年均氣溫21.50～23.50 ℃，7月最熱，平均氣溫為28.3 ℃，1月最冷，平均氣溫為13 ℃，年平均相對濕度78%，年降水量1 690～2 380 mm，地帶性植被是亞熱帶季風(fēng)常綠闊葉林[18]。道路常見的行道樹為：榕樹Ficus microcarpa、高山榕F.altissima、香樟Cinnamomum camphora、芒果Mangifera indica、木棉Bombax malabaricum、白蘭Michelia alba、非洲楝Khaya senegalensis、王棕Roystonea regia、長芒杜英Elaeocarpus apiculatus、海南紅豆Ormosia pinnata、 麻楝Chukrasia tabularis、 人面子Dracontomelon duperreanum、紅花羊蹄甲Bauhinia blakeana、蝴蝶果Cleidiocarpon cavaleriei、陰香Cinnamomum burmannii、蒲桃Syzygium jambos、海南蒲桃Syzygium hainanense 等樹種，本實驗選取了9 個行道樹種作為測試樹種，其中8 個常綠樹種，1 個落葉樹種。

1.2 使用的主要儀器

光照強(qiáng)度測試采用ST—80C型數(shù)字式照度計，溫度測量采用WMY—01 數(shù)字溫度計，樹高測量采用SCG—1 高斯測高器，風(fēng)速與濕度測量采用DEM6 型輕便三杯風(fēng)向風(fēng)速儀與數(shù)字濕度計，其它測量采用常規(guī)測量工具。

1.3 實驗測試過程

在惠州城區(qū)內(nèi)選取9 種單排行道樹種（白蘭、王棕、長芒杜英、榕樹、海南紅豆、高山榕、芒果、非洲楝、黃葛樹Ficus lacor 作為測試對象（每種選3 株），分別于7—10月選取晴朗無風(fēng)或微風(fēng)的天氣1 d，在10:00—12:00、14:00—15:00之間，分組分別同時測試樹蔭中心與裸地（水泥鋪裝地）全光照（離地1.5 m）的光照強(qiáng)度和溫度，每一樹種，重復(fù)3 次，同時測量空氣濕度與風(fēng)速。遮蔭面積統(tǒng)一按冠幅的正投影面積計算，遮光度、降溫率、蔭質(zhì)、遮蔭效果按文獻(xiàn)公式計算處理[13]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

根據(jù)測試記錄數(shù)據(jù)，使用Excel 2016 與SPSS 25.0 進(jìn)行計算、處理及分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗用行道樹樹種特征

測試的樹種特征如表1所示，主要測試樹種選用白蘭、王棕、長芒杜英、榕樹、海南紅豆、高山榕、芒果、非洲楝、黃葛樹9 個嶺南城市行道常見樹種，樹齡大約在15～20 a，長勢中等較均衡，由于樹種特性的不同，其平均樹高和平均胸徑還有一定的差距，其中最高的長芒杜英為13.27 m，最低的芒果為5.43 m，其它樹種在9～12 m 之間；胸徑最小的是芒果，其胸徑為15 cm，胸徑最大的是王棕，其胸徑為40 cm，其他樹種的胸徑在20～30 cm 之間。本測試的正投影面積是按照平均冠幅來計算圓的半徑，然后按圓的面積公式計算正投影的面積。

表1 幾種行道樹的形態(tài)特征Table 1 Morphological characteristics of several kind street trees

2.2 行道樹對遮光率的影響

行道樹對太陽輻射遮擋的程度是反映行道樹遮蔭能力的一個重要指標(biāo)。行道樹對遮光率的影響如表2所示，所測試的所有行道樹都具有不同程度的遮光能力，通過單因素方差分析和Duncan兩兩差異性比較，表中同列不同小寫字母表明在P ＜ 0.05 水平差異性顯著。例如在7月1日的上午測試過程中，遮光率從71.77%～95.81%，光照強(qiáng)度從94 266 Lux 減弱到26 600 Lux，遮光最嚴(yán)重的減弱到只有3 622 Lux（如白蘭），不同的樹種因樹種特性的不同，其遮光能力是不同的。如表2所示，在測試的4 個月份中，白蘭的遮光能力是相對最強(qiáng)的，而長芒杜英和王棕的遮光能力是相對弱的；榕樹、海南紅豆、高山榕、芒果、黃葛樹遮光能力是稍弱于白蘭而要強(qiáng)于長芒杜英和王棕，這與這些樹種的樹葉生長狀況和分枝特性是一致的。白蘭枝葉密集，樹冠碩大，故遮光能力最強(qiáng)，而王棕與長芒杜英，葉片稀疏，分枝松散，故其遮光能力較弱。其它樹種，介于二者之間，所以其遮光能力中等。而對于每一樹種，在不同月份其表現(xiàn)的變化規(guī)律不完全一致，但總體變化趨勢一致，這可能是因為受到了測試時天空云彩的影響。

2.3 行道樹對降溫率的影響

能否降溫是影響行道樹遮蔭效果的一個重要因素，降溫率高其遮蔭效果就較好，因此檢驗行道樹的降溫率是反映其遮蔭效果的重要指標(biāo)。本實驗中的行道樹對樹下環(huán)境的降溫率情況如表 3所示，所有的行道樹種都具有一定的降溫效果，從最低的1.5%（長芒杜英，8月29日 AM）到最高的9.83%（榕樹，8月1日AM），從最少降溫0.5 ℃至最大的3.5 ℃。相對于遮光率來說，降低的幅度沒有遮光變化幅度大，雖然氣溫只降低2～3 ℃，但其降溫效果還是相當(dāng)明顯的。就樹種來比較，經(jīng)Duncan 兩兩差異性比較，白蘭與榕樹的降溫效果比較明顯而且穩(wěn)定，大多在5% 以上，而王棕與長芒杜英的降溫效果相對來說要比較差一點，基本上在5% 以下，大多為3% 左右。其它樹種降溫率處于白蘭、榕樹、王棕與長芒杜英之間，部分樹種在不同的月份有起伏，如高山榕和芒果，這可能與測試當(dāng)天的風(fēng)速與濕度有一定的關(guān)系，雖然測試都是選擇在風(fēng)速為1～2 級，濕度為60%左右的天氣，但有時偶爾會刮3～4 級微風(fēng)，濕度有時也有80%的情況出現(xiàn)，從而導(dǎo)致在不同月份里部分樹種出現(xiàn)個別不一致的現(xiàn)象，但總體變化規(guī)律是十分明顯的。

表2 幾種行道樹不同時期遮光率?Table 2 Shading rate of several kind street trees during different periods

表3 幾種行道樹不同時期降溫率?Table 3 Cooling rate of several kind street trees during different periods

2.4 行道樹對蔭質(zhì)的影響

蔭質(zhì)是樹種的遮光率和降溫率的乘積所得，因此蔭質(zhì)是綜合樹種的遮光效果和降溫效果的一個指標(biāo)，而不是單一的遮光或降溫指標(biāo)。根據(jù)測試的遮光率和降溫率來計算出樹種在遮光和降溫方面的綜合能力，其綜合能力高說明樹種具備較好的遮蔭效果潛力，其綜合能力低說明樹種遮蔭的潛力較差。本項目測試行道樹種的蔭質(zhì)情況如表 4 所示，所有的測試樹種都具備一定遮蔭潛力，不同樹種之間，其蔭質(zhì)有較大差距，對于表中同列不同小寫字母樹種，經(jīng)SPSS 25.0 計算，其蔭質(zhì)在 P ＜0.05 水平，Duncan 兩兩比較中有顯著性差異。不管是在1 d 內(nèi)的測試結(jié)果，還是4 個月的結(jié)果來看，均表現(xiàn)出一致規(guī)律，數(shù)據(jù)結(jié)果表明，白蘭與榕樹的蔭質(zhì)較好，有7～8 次出現(xiàn)為a，而王棕與長芒杜英相對來說其蔭質(zhì)值較低。而海南紅豆、高山榕、芒果、非洲楝、黃葛樹介于白蘭、榕樹與王棕、長芒杜英之間，但也有個別情況例外（8月1日PM的高山榕與10月2日AM的芒果）。其它樹種的蔭質(zhì)變化規(guī)律與降溫率一致，與遮光率基本一致。

表4 幾種行道樹不同時期蔭質(zhì) (N)?Table 4 Shade quality of several kind street trees during different periods

2.5 行道樹對綜合遮蔭效果的影響

遮蔭效果是檢驗行道樹遮蔭能力的最終指標(biāo)。它是在蔭質(zhì)的基礎(chǔ)上加上樹木遮蔭面積來綜合評定。由于樹種特性不同，樹木冠幅有差異，因此蔭質(zhì)乘遮蔭面積就會發(fā)生較大變化。各行道樹遮蔭效果如表 5 如示，所有測試樹種都有一定的遮蔭效果。日變化及月變化的試驗結(jié)果表明，榕樹都具有較好的遮蔭效果，Duncan 兩兩差異性比較均為a,說明榕樹不僅有較高的蔭質(zhì)，而且有較大的冠幅，其遮蔭效果值為最大。相對來說遮蔭效果值較低的有長芒杜英、芒果和王棕，其遮蔭效果經(jīng)Duncan 兩兩差異性比較，與其它樹種有在 P ＜0.05 水平有顯著性差異。實驗結(jié)果表明，遮蔭效果與蔭質(zhì)的變化規(guī)律不太一致，在分析蔭質(zhì)結(jié)果時發(fā)現(xiàn)白蘭與榕樹的蔭質(zhì)值是較大的，但白蘭的遮陰效果不是最大，而是榕樹最大，其原因為白蘭的樹冠沒有榕樹的樹冠大，其遮蔭效果值就沒有榕樹大。而在蔭質(zhì)分析時發(fā)現(xiàn)芒果是介于白蘭、榕樹與長芒杜英、王棕之間的，但在遮蔭效果分析時，芒果基本上是遮蔭效果最差的樹種，出現(xiàn)這種情況的原因主要是這次測試的芒果樹的樹冠?。ū?1 ），對于芒果樹的遮蔭效果還有待進(jìn)一步的試驗進(jìn)行驗證。其它樹種的遮蔭效果基本上是白蘭＞海南紅豆＞高山榕≈非洲楝≈黃葛樹。

表5 幾種行道樹不同時期遮蔭效果?Table 5 Shading effect on several kind street trees during different periods

2.6 行道樹對空氣濕度與風(fēng)速的影響

空氣濕度與風(fēng)速會影響人的舒適度。其變化主要受當(dāng)日天氣影響較大，本實驗在同一日的測試結(jié)果表明，行道樹蔭下與裸地，不同的行道樹之間，其濕度及風(fēng)速沒有明顯的差別，可能是由于行道樹下比較空敞，空氣流動快，不能形成小氣候。在整個測試期間，空氣濕度為45%～80%，風(fēng)速為0.5～3 m·s-1。大部分測試天氣的空氣濕度為60% 左右，風(fēng)速為1～2 m·s-1。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié) 論

行道樹具有較強(qiáng)的遮光率。太陽輻射是產(chǎn)生林下熱量的主要來源，遮光的強(qiáng)弱是影響遮蔭效果的一個主要因素。試驗結(jié)果表明，9 個行道樹都具有較好的遮光率。例如在8月29日的上午測試過程中，遮光最差的王棕，其遮光率達(dá)到61.35%。遮光最好的應(yīng)是白蘭，在10月2日下午的測試中，其遮光率達(dá)到了97.13%，海南紅豆、高山榕、芒果、非洲楝、黃葛樹等樹種，其遮光率在80%～90%之間。

行道樹有一定的降溫效果，但本次實驗的樹種降溫效果沒有遮光率降低的幅度大，且受測試環(huán)境影響較大。實驗結(jié)果表明，行道樹雖有一定的降溫效果，但行道樹降溫的幅度沒有遮光率下降的大，從最低的1.5%（長芒杜英，8月29日 AM）到最高的9.83 %（榕樹，8月1日AM），溫度僅降0.5～3.5 ℃，大部分降溫率在5%左右，溫度在1.5～2 ℃，且測試受測試時的風(fēng)速和濕度大小影響較大，不過給人的感覺還是非常涼爽的。

榕樹的遮蔭效果最好，其次是白蘭、海南紅豆、高山榕、非洲楝和黃葛樹再次之，最差是王棕、長芒杜英。綜合蔭質(zhì)與遮蔭效果計算，除8月29日AM、10月2日PM、10月25日 AM 外（Duncan兩兩比較僅為b），測試結(jié)果表明榕樹的遮蔭效果均好于其它樹種，與榕樹的枝葉特征和生長特性一致。王棕與長芒杜英的遮蔭效果是除芒果外最差的部分。而其它樹種介于它們之間，因此在設(shè)計行道樹種選擇時可綜合考慮上述各樹種的遮蔭特性。

3.2 討 論

1）行道樹樹冠對太陽輻射的吸收、阻擋和反射是影響行道樹遮蔭效果的主要原因。測試結(jié)果表明，每種行道樹都能遮擋部分光線，由于樹種生長特性和分枝特性的差異，葉片枝條疏密，葉片面積大小，葉片透光度造成其遮光率是有差異的，遮光能力強(qiáng)的樹種（例如白蘭）其遮光率能達(dá)到97.13%，遮光能力較差的王棕也能達(dá)到61.35%。謝平等研究湛江東海島海岸沙地防護(hù)林對太陽輻射降低幅度為95.90%[19]，管偉等在研究廣州南沙人工紅樹林濕地小氣候效應(yīng)時發(fā)現(xiàn)紅樹林在夏季的平均遮光效果達(dá)64.98%[20]，雖然以上學(xué)者的實驗是對防護(hù)林和人工紅樹林濕地遮光效果的研究，但與城市道路行道樹的遮光效果結(jié)果頗為相似，樹木具備較強(qiáng)遮光能力得到進(jìn)一步驗證。在遮光率測試過程中有受天空云彩的影響，在不同的時期略有起伏，但遮光效果與樹木枝葉的分枝特征是相關(guān)的。枝葉密集的白蘭、榕樹等遮光率較高，而枝葉稀疏的王棕、長芒杜英遮光率較低。雖然沒有做遮光率與降溫率的相關(guān)性研究，測試數(shù)據(jù)表明：遮光率高的樹種，其降溫率高，遮光率低的樹種，其降溫率也低。對于遮光率與樹木枝葉的分枝特征的相關(guān)性可做進(jìn)一步研究。

2）樹冠的冠幅大小是決定行道樹遮蔭效果的關(guān)鍵因素。有了前面蔭質(zhì)的基礎(chǔ)，最后決定遮蔭效果是遮蔭面積的大小，而遮蔭面積源自樹冠的大小。樹冠大，樹蔭相對也大，形成的遮蔭面積大，樹蔭下測試溫度受環(huán)境影響較小。按照前人的測試方法，要求實測樹冠蔭影面積，其與樹冠形狀，冠高及太陽的高度角和測試時間都有關(guān)系[13]，而且實際測算較復(fù)雜，工作難度較大，其準(zhǔn)確度可能會受到一定影響。在本實驗中，直接采用冠幅來計算中午的正投影面積是比較簡約而且直接反映樹種特性，若樹冠近似球形，其投影近似圓形，則準(zhǔn)確度較高，若樹冠為不規(guī)則橢圓或其它形狀，其值將會產(chǎn)生一定偏差，因此在測試時應(yīng)多測幾個方向冠幅直徑，然后取其平均值進(jìn)行修正，將可以減少實驗誤差。至于如何準(zhǔn)確、快速、簡便測量樹冠陰影面積，是今后進(jìn)一步研究方向。

3）既然冠幅是決定行道樹遮蔭效果的關(guān)鍵因素，除了選擇冠幅較大行道樹以外，還可以通過養(yǎng)護(hù)管理增大冠幅。例如給行道樹去頂，解除行道樹頂端優(yōu)勢，使其橫向發(fā)展，降低了高度，增加了寬度，既可以增加遮蔭效果，又可降低臺風(fēng)對行道樹造成的影響。研究結(jié)果表明，僅從遮蔭功能方面考慮，行道樹選擇應(yīng)選擇榕樹、白蘭、海南紅豆、高山榕、非洲楝和黃葛樹，但是從景觀設(shè)計的角度看，王棕、長芒杜英雖遮蔭效果欠佳，但是具有特色景觀觀賞功能，長芒杜英葉片深秋黃紅色，良好的觀賞效果，王棕挺拔的樹干，高大有氣勢，有南亞熱帶風(fēng)情的嶺南特色，較適合在進(jìn)入城市的主干道、機(jī)關(guān)單位前庭院、學(xué)校主入口等公共場所種植，作為主要行道景觀樹種，能夠滿足其景觀觀賞功能和營造特色氣勢的功能，而通往城市的商業(yè)、生活區(qū)域的道路上設(shè)計遮蔭效果好的行道樹能滿足行人的遮蔭需求功能，因此對于行道樹的選擇要根據(jù)其設(shè)計功能來綜合考慮。

致謝：本項目在測試實驗過程中得到惠州學(xué)院園林專業(yè)老師和學(xué)生的幫助，同時感謝廣東省科技計劃和惠州學(xué)院協(xié)同育人平臺給本項目提供經(jīng)費支持，在此一并致謝！