王茜 王成 任彬彬 張中霞 許超 郭珺琪

摘 要 為了研究夏季森林公園毛竹林人體舒適度，選擇夏季對(duì)旗山森林公園毛竹林內(nèi)外小氣候因子以及人體舒適度指數(shù)進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析，并與市區(qū)廣場(chǎng)進(jìn)行對(duì)照，結(jié)果表明：從三種樣地的溫度變化來看，日均值大小為廣場(chǎng)>林緣>林內(nèi)，毛竹林內(nèi)與市區(qū)相比，降溫幅度為5.4～10.3 ℃，毛竹林緣與市區(qū)相比，降溫幅度為4.3～9.5 ℃;從三種樣地的相對(duì)濕度變化來看，竹林內(nèi)與市區(qū)相比，増濕幅度為8.9%～31.1%，毛竹林緣與市區(qū)相比，増濕幅度為8.2%～26.9%;從三種樣地的風(fēng)速變化來看，廣場(chǎng)的日均值最大，日均值范圍為0～0.7 m·s-1，林內(nèi)最小，為0～0.5 m·s-1;三種樣地的光照強(qiáng)度日均值大小為廣場(chǎng)>林緣>林內(nèi);三種樣地的人體舒適度指數(shù)均達(dá)Ⅰ級(jí)水平。

關(guān)鍵詞 森林公園;毛竹林;人體舒適度

中圖分類號(hào)：TU986.5+2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.15.043

隨著城市化進(jìn)程的加快，大氣污染、城市熱島、全球氣候變暖等一系列問題嚴(yán)重困擾著人們的生活和健康[1]。

城市熱島作為衡量城市空氣質(zhì)量的指標(biāo)之一，其可以從氣象學(xué)角度來評(píng)價(jià)人類在不同氣候條件下的舒適感[2]。夏季受高溫、高濕、強(qiáng)光照的影響，人體舒適感極具下降，而森林生態(tài)環(huán)境對(duì)降溫增濕、緩解城市熱島效應(yīng)起著積極的促進(jìn)作用[3-4]。

國(guó)外對(duì)于舒適度的研究多是一些定性的描述和采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行定量研究，Terjung最早提出了舒適度指數(shù)和風(fēng)效指數(shù)的概念[5]。而我國(guó)對(duì)此研究起源于20世紀(jì)90年代，錢妙芬[6]提出了氣候宜人度評(píng)價(jià)模型，后人又定量計(jì)算出我國(guó)各地四季熱溫度的變化，并分析了氣象要素對(duì)人體舒適度的影響。本次研究以毛竹林內(nèi)外為例，于夏季選擇晴朗無風(fēng)的天氣對(duì)人體舒適度與小氣候因子的變化關(guān)系進(jìn)行研究，探索森林環(huán)境對(duì)降溫增濕以及人體舒適度的影響，為森林資源的開發(fā)提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況及樣地選擇

試驗(yàn)地區(qū)為位于閩侯南嶼境內(nèi)的福州旗山森林公園（E119°6'28″，N26°4'8″），面積大約3 600 hm2，年均氣溫16～20 ℃，年均日照時(shí)間為1 700～1 980 h，年均降水量900～2 100 mm，年相對(duì)濕度75～80%，無霜期長(zhǎng)達(dá)326 d，海拔500～800 m，夏季（6—9月）以晴熱高溫天氣為主，日均氣溫25～34 ℃，日均相對(duì)濕度約75%。

研究樣地選在位于旗山森林公園海拔750 m處的毛竹林，樹高10～15 m，胸徑15～30 cm，郁閉度0.86，地被覆蓋以白楠木、山茶等為主，植物群落調(diào)查方法參照《生態(tài)學(xué)試驗(yàn)與實(shí)習(xí)》[7]。在毛竹林內(nèi)設(shè)置6個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)相隔5 m，呈“品”字形排列，距毛竹林1 m、3 m、5 m處的水泥步道作為林緣對(duì)照點(diǎn)。林內(nèi)樣地及其植物種類概況見表1。

1.2 指標(biāo)測(cè)定及綜合評(píng)價(jià)

2016年7月選擇晴朗無風(fēng)的天氣，每天7：00至次日5：00每隔2 h分別對(duì)林內(nèi)外的空氣溫濕度、風(fēng)速、光照等環(huán)境因子進(jìn)行同步監(jiān)測(cè)，連續(xù)監(jiān)測(cè)10 d。每個(gè)時(shí)刻每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的環(huán)境因子重復(fù)觀測(cè)3次，取3次觀測(cè)的平均值，夏季毛竹林林內(nèi)、林緣的日變化取10 d觀測(cè)的平均值。

1.3 人體舒適度指數(shù)評(píng)價(jià)方法

人體舒適度指標(biāo)涉及空氣溫度、濕度和風(fēng)速3個(gè)氣象指標(biāo)，測(cè)試儀器采用美國(guó)產(chǎn)的NK5920便攜式氣象測(cè)定儀（Kestrel3500 pocket weather meter），溫度測(cè)定范圍為-30～60 ℃，分辨率為0.1 ℃;濕度（相對(duì)濕度）測(cè)定范圍為0～100%，分辨率為0.1%;風(fēng)速測(cè)定范圍為0.4～40 m·s-1，分辨率為0.1 m·s-1。每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)待儀器顯示的數(shù)值穩(wěn)定后連續(xù)讀取3組數(shù)據(jù)。

人體舒適度指數(shù)的計(jì)算方法參照陸鼎煌等[8]提出的綜合舒適度指數(shù)公式：

S=0.6（|T-24|）+0.07（|H-70|）+0.5（|V-2|）

式中S為綜合舒適度指數(shù);T為氣溫，單位℃;RH為相對(duì)濕度，單位%;V為風(fēng)速，單位m·s-1。如表2所示，舒適度可劃分為5個(gè)等級(jí)，舒適度指數(shù)越小，人體感覺舒適程度越高，反之越低。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

本研究應(yīng)用Microsoft Excel 2010進(jìn)行溫濕度、舒適度指數(shù)日變化的圖表制作，分別采用SPSS 21.0、Origin 9.0和Microsoft Excel 2010軟件對(duì)氣象因子和舒適度指數(shù)的相關(guān)性進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 毛竹林內(nèi)外和市區(qū)的溫度差異分析

夏季毛竹林內(nèi)外和市區(qū)小氣候因子日變化值日如表3所示。從表3可以看出，在試驗(yàn)期間測(cè)試的所有時(shí)間段內(nèi)三種樣地的溫度均是廣場(chǎng)高于林內(nèi)和林緣，林緣在9：00—17：00溫度高于林內(nèi)。毛竹林內(nèi)與市區(qū)相比，降溫幅度為5.4～10.3 ℃，林內(nèi)氣溫日均值為25.3 ℃;毛竹林緣與市區(qū)相比，降溫幅度為4.3～9.5 ℃，林緣氣溫日均值為25.9 ℃;夏季毛竹林內(nèi)外和市區(qū)的溫度變化區(qū)間分別為22.7～28.6 ℃、21.9～30.7 ℃、29.4～36.5 ℃，說明夏季毛竹林內(nèi)較林緣和廣場(chǎng)有明顯的降溫作用。

從三種樣地全天7個(gè)時(shí)間段溫度的差異性分析來看，廣場(chǎng)溫度在全天所有時(shí)間段均顯著高于林內(nèi)和林緣

（P<0.05），林內(nèi)和林緣全天各時(shí)段溫度差異不顯著;但全天只有早晚兩個(gè)時(shí)間段林緣溫度低于林內(nèi)，其余時(shí)間段均是林緣溫度高于林內(nèi)溫度。市區(qū)與毛竹林內(nèi)外的溫度差異性分析結(jié)果表明，夏季毛竹林內(nèi)降溫效果明顯，較林緣和市區(qū)有明顯的降溫作用，這主要是由于此季節(jié)是植物生長(zhǎng)旺盛時(shí)期，枝繁葉茂，林內(nèi)郁閉度較高，尤其在正午時(shí)間段較林緣和廣場(chǎng)有明顯降溫作用[9]。

2.2 毛竹林內(nèi)外和市區(qū)的相對(duì)濕度差異分析

從表3可以看出，在試驗(yàn)期間測(cè)試的所有時(shí)間段內(nèi)三種樣地的相對(duì)濕度高低排序?yàn)榱謨?nèi)>林緣>廣場(chǎng)。毛竹林內(nèi)與市區(qū)相比，増濕幅度為8.9%～31.1%，林內(nèi)相對(duì)濕度日均值為88.0%;毛竹林緣與市區(qū)相比，増濕幅度為8.2%～26.9%，林緣相對(duì)濕度日均值為84.6%;夏季毛竹林內(nèi)外和市區(qū)的相對(duì)濕度變化區(qū)間分別為76.3%～97.4%、70.7%～96.4%、56.8%～82.7%。說明夏季毛竹林內(nèi)較林緣和廣場(chǎng)相比有明顯的增加空氣濕度的作用。

從三種樣地全天7個(gè)時(shí)間段相對(duì)濕度的差異性分析來看，廣場(chǎng)在全天所有時(shí)間段相對(duì)濕度均極顯著低于林內(nèi)和林緣（P<0.01），林內(nèi)和林緣全天各時(shí)段相對(duì)濕度差異不顯著。市區(qū)與毛竹林內(nèi)外的相對(duì)濕度差異性分析結(jié)果表明，夏季毛竹林內(nèi)有明顯的増濕效果，這主要是由于夏季植物高大林冠層有明顯遮陰作用，在高空能形成一個(gè)與陽光隔離的界面，可以有效保持林內(nèi)空間的較高濕度，而且植物葉片生理作用能形成小水滴，增加空氣濕度[10]。

2.3 毛竹林內(nèi)外和市區(qū)的平均風(fēng)速差異分析

從表3可以看出，林內(nèi)較林緣和廣場(chǎng)的風(fēng)速日變化明顯減緩，且全天除了7：00其余時(shí)間段廣場(chǎng)的風(fēng)速均高于林內(nèi)和林緣，三種樣地的風(fēng)速在13：00—15：00差異極顯著（P<0.01）。從全天風(fēng)速的日變化來看，廣場(chǎng)風(fēng)速的最高值出現(xiàn)在13：00，林緣風(fēng)速最高值推后2 h出現(xiàn)在15：00，林內(nèi)風(fēng)速最高值相反比廣場(chǎng)風(fēng)速最高值提前出現(xiàn)2 h，在11：00出現(xiàn)，廣場(chǎng)的風(fēng)速低谷值出現(xiàn)在7：00，林緣的風(fēng)速低谷值出現(xiàn)在晚上19：00，林內(nèi)出現(xiàn)在7：00和15：00。

廣場(chǎng)、林內(nèi)外風(fēng)速的日均值分別為0.46、0.14和0.27，廣場(chǎng)風(fēng)速的日均值范圍為0～0.7 m·s-1，林緣日均值范圍為0.1～0.4 m·s-1，林內(nèi)的日均值范圍為0～0.5 m·s-1;以上研究結(jié)果表明，夏季毛竹林內(nèi)有明顯的降低風(fēng)速的作用，這主要與樹木的遮擋作用有關(guān)。

2.4 毛竹林內(nèi)外和市區(qū)的光照強(qiáng)度差異分析

毛竹林內(nèi)外和廣場(chǎng)的光照強(qiáng)度日變化趨勢(shì)相似，均是早晚低，中午高，這主要與太陽高度角相關(guān)[11]。三種樣地的光照日均值大小為廣場(chǎng)>林緣>林內(nèi)，廣場(chǎng)的光照強(qiáng)度日均值為17 641.71 Lx，林緣的光照強(qiáng)度日均值為4 526.94 Lx，林內(nèi)的日均值為462.52 Lx。從三種樣地全天各個(gè)時(shí)刻光照強(qiáng)度差異性分析來看，廣場(chǎng)的光照強(qiáng)度均極顯著高于林內(nèi)和林緣（P<0.01），而林內(nèi)與林緣光照強(qiáng)度在7：00—17：00時(shí)差異極顯著（P<0.01）。由此可見，林內(nèi)光照強(qiáng)度較林緣和廣場(chǎng)較低，主要是由于樹葉和枝條的遮擋，可以顯著降低陽光輻射，降低光照。

2.5 毛竹林內(nèi)外與廣場(chǎng)人體舒適度指數(shù)日變化

如表4所示，從夏季三種樣地舒適度指數(shù)日變化來看，全天廣場(chǎng)人體舒適度指數(shù)均高于林內(nèi)和林緣，林內(nèi)人體舒適度指數(shù)除了17：00高于林緣以外，其余時(shí)刻均低于林緣，尤其在11：00—15：00以及1：00—5：00，林內(nèi)外人體舒適度指數(shù)差距較大。三種樣地舒適度指數(shù)均在7：00最低，19：00最高，且夜間均值高于白天。夏季林內(nèi)外和廣場(chǎng)全天各時(shí)刻舒適度指數(shù)值均小于4.55，屬于Ⅰ級(jí)水平。說明在炎熱的夏季毛竹林內(nèi)外氣溫較低，風(fēng)速較小，相對(duì)濕度較大，綜合環(huán)境都較舒適，毛竹林林內(nèi)植物有明顯的緩解熱島效應(yīng)的作用，特別是在5：00—7：00，空氣較涼爽清新，風(fēng)速較弱，光照不強(qiáng)，適合游客在此處進(jìn)行鍛煉以及開展各項(xiàng)娛樂活動(dòng)。

3 結(jié)論與討論

從夏季三種樣地的溫度變化來看，日均值大小為廣場(chǎng)>林緣>林內(nèi)，毛竹林內(nèi)與市區(qū)相比，降溫幅度為5.4～10.3 ℃，林內(nèi)氣溫日均值為25.3 ℃;毛竹林緣與市區(qū)相比，降溫幅度為4.3～9.5 ℃，林緣氣溫日均值為25.9 ℃。

從夏季三種樣地的相對(duì)濕地變化來看，日均值與溫度相反，廣場(chǎng)相對(duì)濕度日均值最小，林內(nèi)最大，毛竹林內(nèi)與市區(qū)相比，増濕幅度為8.9%～31.1%，林內(nèi)相對(duì)濕度日均值為88.0%;毛竹林緣與市區(qū)相比，増濕幅度為8.2%～26.9%，林緣相對(duì)濕度日均值為84.6%。

從夏季三種樣地的風(fēng)速變化來看，日均值廣場(chǎng)最大，林內(nèi)最小，廣場(chǎng)的日均值范圍為0～0.7 m·s-1，林緣日均值范圍為0.1～0.4 m·s-1，林內(nèi)的日均值范圍為0～0.5 m·s-1。

從夏季三種樣地的光照強(qiáng)度變化來看，日均值大小為廣場(chǎng)>林緣>林內(nèi)，廣場(chǎng)的光照強(qiáng)度日均值為

17 641.71 Lx，林緣的光照強(qiáng)度日均值為4 526.94 Lx，林內(nèi)的日均值為462.52 Lx。

以上研究結(jié)果表明，毛竹林夏季有明顯的降溫增濕、緩解城市熱島效應(yīng)的作用，毛竹林林緣雖然在調(diào)節(jié)小氣候方面不如林內(nèi)效果顯著，但其與無樹木遮擋的裸露空曠地相比，還是有一定的降溫增濕、調(diào)節(jié)小氣候作用，這主要是由于其距離毛竹林較近，樹木的生理作用或多或少也會(huì)影響周邊的環(huán)境。由此可見，在城市市區(qū)尤其是在炎熱的夏季，組建植物配置合理的綠化廣場(chǎng)，降低建筑的密度與人口數(shù)量，是提高城市生態(tài)環(huán)境，緩解熱島效應(yīng)的有效手段[11-12]。因此，廣場(chǎng)設(shè)計(jì)時(shí)要在不影響游客活動(dòng)空間的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加綠量，鋪設(shè)草坪，搭配合理的植物配置，以提高游客舒適度，改善環(huán)境。

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（責(zé)任編輯：劉昀）