王東宇

(武漢工程大學(xué)，湖北 武漢 430205)

1 濕地環(huán)境研究的背景

《濕地公約》將濕地定義為天然或人工，長(zhǎng)久或暫時(shí)的沼澤地，泥潭地或水域地帶，靜止或流動(dòng)的淡水，半咸水，咸水水體[1]。上世紀(jì)70年代開始，世界開始將濕地分為一類單獨(dú)的生態(tài)環(huán)境來(lái)研究。而濕地公園作為與人類社會(huì)最接近的環(huán)境，具有濕地的生態(tài)功能，也有公園的服務(wù)功能。中國(guó)國(guó)家林業(yè)局對(duì)濕地的定義是:具有顯著或特殊生態(tài)、文化、美學(xué)和生物多樣性價(jià)值的濕地景觀為主體。具有一定的規(guī)模和范圍，以保護(hù)濕地生態(tài)系統(tǒng)完整性的環(huán)境[2]。盡管人們?cè)缫岩庾R(shí)到濕地保護(hù)與合理利用的重要性，近兩個(gè)世紀(jì)以來(lái)濕地面積一直持續(xù)下降。自20世紀(jì)初以來(lái)，全球濕地面積減少了64～71，且在20世紀(jì)末至21世紀(jì)初，濕地面積下降速率增加了3.7倍。濕地面積的急劇萎縮帶來(lái)了一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。在過(guò)去40年里，濕地面積的減少導(dǎo)致淡水水生生物的豐度平均下降了76%，濕地生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量不斷下降，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的整體服務(wù)功能嚴(yán)重受損[3]。

2 研究?jī)?nèi)容與方法

2.1 濕地小氣候研究方法與實(shí)例

金銀湖國(guó)家濕地公園位于武漢市北部，研究監(jiān)測(cè)區(qū)位于公園南部、金銀湖南岸公園入口處，面積1.22km2，場(chǎng)地三面環(huán)水，內(nèi)部地形平坦，植被覆蓋度高，主要樹種為蠟梅，桃樹，銀杏，剛竹。場(chǎng)地屬于北亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，有雨量充沛、日照充足、冬夏溫差大的特點(diǎn)。一般年均氣溫14.9℃-16.5℃，一月最低平均氣溫達(dá)0.5℃，七月最高平均氣溫達(dá)28.7℃。夏季最長(zhǎng)達(dá)135天。

2.2 研究?jī)?nèi)容與方法

2.2.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)選擇標(biāo)準(zhǔn)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)垂直于湖岸布置，以湖岸廣場(chǎng)為起點(diǎn)，密林區(qū)為終點(diǎn)，選擇不同結(jié)構(gòu)的下墊面—石板路面，湖邊灌木林，喬-草地，硬質(zhì)廣場(chǎng)，密林。

2.2.2 調(diào)查工具。大氣濕度監(jiān)測(cè)選用衡欣科技公司生產(chǎn)的數(shù)字溫濕量?jī)x(型號(hào)8716)，測(cè)定范圍為0—100%RH，分辨率0.1%RH;以卷尺確定測(cè)點(diǎn)的水平距離和垂直距離。

2.2.3 調(diào)查方法與內(nèi)容。為了保證各監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確，系統(tǒng)的反映不同綠地大氣濕度的變化規(guī)律，在晴天靜風(fēng)或風(fēng)速<0.2m/s的條件下，選擇植被密度均勻，人流量較少的時(shí)段地段的地方進(jìn)行相對(duì)濕度監(jiān)測(cè)，以減少人流對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的影響。監(jiān)測(cè)時(shí)間為8:00、10:00、12:00、14:00、16:00和18:00六個(gè)時(shí)段[4]?？紤]到水體的和植物的蒸發(fā)蒸騰作用對(duì)濱河硬質(zhì)路面的大氣濕度有一定影響，而喬-草林、灌木林內(nèi)部環(huán)境受影響較小，故在金銀湖南岸濱湖硬質(zhì)路面監(jiān)測(cè)點(diǎn)較密，水平間距為2m，在喬-草林、灌木林內(nèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)較疏，水平間距約為5m,地面1.5m及以下高度布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，垂向測(cè)點(diǎn)間距0.5m。除監(jiān)測(cè)點(diǎn)外選取一塊面積近似，受植被和水體影響較小的裸地進(jìn)行監(jiān)測(cè)，作為比對(duì)研究不同下墊面增濕效應(yīng)的差異性。

表2-1 測(cè)區(qū)下墊面結(jié)構(gòu)類型及特征

2.2.4 數(shù)據(jù)分析方法。使用Microsoft Excel軟件對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)的各個(gè)下墊面類型分別建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)文件，對(duì)各時(shí)段監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行不同方向上的比較，并與裸地5個(gè)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)相對(duì)照，以探究不同下墊面增濕效應(yīng)的差異，以及不同時(shí)段上增濕效應(yīng)的變化情況[5]。

3 結(jié)果分析

將金銀湖濕地公園各測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)按照測(cè)量時(shí)間和測(cè)量高度劃分，并繪制成表。

可以從表中的數(shù)據(jù)看出大氣濕度在不同下墊面上的差異比較大，大氣濕度在綠地上較高，硬質(zhì)地面上較低。雖然不同類型綠地的大氣濕度值在不同時(shí)段、不同高度有所差異，但基本規(guī)律仍是在植被密度較大的區(qū)域濕度較強(qiáng)，密林的植被密度最大，灌木林與喬-草地相比，灌木林雖然矮小，但植被種植密度大，蒸騰作用強(qiáng)于喬-草地。總的來(lái)說(shuō)上大氣濕度由高到低依次為灌木林、密林、喬-草林、湖邊石板路、硬質(zhì)廣場(chǎng)。

3.1 裸地監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)

表3-1 冬季裸地三日數(shù)據(jù)平均值

冬季，裸地在各時(shí)段測(cè)得的數(shù)據(jù)變化不大，雖然在八點(diǎn)到十點(diǎn)大氣濕度有上升的趨勢(shì)，但數(shù)值變化不大，僅上升了0.8%。

分時(shí)段來(lái)看，18:00濕度最大，平均為69.2%左右，8:00濕度最小，平均68.4%，全天濕度保持在68%左右。裸地各時(shí)段平均濕度值由高到低依次為:18:00、10:00、14:00、12:00、16:00和08:00。在冬季各時(shí)段溫度變化較小的情況下，裸地的大氣濕度監(jiān)測(cè)結(jié)果可以反映出溫度與濕度呈負(fù)相關(guān)的變化規(guī)律，在無(wú)植被、河流等環(huán)境因素干擾的情況下，溫度升高大氣濕度降低，溫度降低則濕度變大。這表明裸地適合作為研究不同下墊面增濕效應(yīng)變化的對(duì)照。

表3-2 裸地春季相對(duì)濕度平均值

3.2 春季各監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)濕度

①湖邊石板路 ②灌木林 ③喬-草地 ④硬質(zhì)廣場(chǎng) ⑤密林

①湖邊石板路 ②灌木林 ③喬-草地 ④硬質(zhì)廣場(chǎng) ⑤密林

①湖邊石板路 ②灌木林 ③喬-草地 ④硬質(zhì)廣場(chǎng) ⑤密林

①湖邊石板路 ②灌木林 ③喬-草地 ④硬質(zhì)廣場(chǎng) ⑤密林

①湖邊石板路 ②灌木林 ③喬-草地 ④硬質(zhì)廣場(chǎng) ⑤密林

3.2.1 湖邊石板路面

表3-4 春季湖邊石板路監(jiān)測(cè)點(diǎn)濕度平均值

8:00，垂向上，大氣濕度值在1.5m高度范圍內(nèi)的規(guī)劃沒(méi)有規(guī)律，變化平均幅度約1.2%，表明在8:00前水泥地面受湖泊及植被影響已經(jīng)開始，同時(shí)其上方空氣也保留了夜間大氣的垂向濕度變化特征。水平方向上，各高度的空氣濕度值均變化較小，平均幅度不足2%，這是由于早8:00前溫度較低，水體，植被的蒸發(fā)、蒸騰作用較弱，影響較小。10:00，在10m寬的水泥路面上，從垂向上看，濕度值的變化比較明顯這說(shuō)明蒸發(fā)作用開始影響大氣濕度，變化平均幅度20%，呈現(xiàn)出近地面濕度值較低的規(guī)律，與上一時(shí)刻相比，10:00的數(shù)值降低，幅度為25%左右，近地面0.5m降低的數(shù)值較為明顯。這是由于十點(diǎn)時(shí)太陽(yáng)輻射的影響開始使得硬質(zhì)路面的反射作用加強(qiáng)，在距湖岸0—30m內(nèi)，隨著距水體距離的增加，濕度逐漸降低，由60%降低到53%，在植被覆蓋區(qū)邊緣10m處，數(shù)值穩(wěn)定在55%，這時(shí)大氣濕度受到植被蒸騰和水體蒸發(fā)的雙重影響。兩點(diǎn)到四點(diǎn)時(shí)段內(nèi)，數(shù)值變化幅度較上一時(shí)段更強(qiáng)，差值更大，平均濕度降低至51.2%，硬質(zhì)路面靠湖岸一側(cè)降低約15%，靠近灌木區(qū)濕度值約10%。這是由于靠湖岸一側(cè)路面受陽(yáng)光直射，路面的熱輻射更強(qiáng)，且此時(shí)樹木蒸騰作用要強(qiáng)于水體蒸發(fā)作用。

16:00，大氣濕度值較14:00有所回升，湖岸南側(cè)0—30m濕度上升了10%，且近地面的濕度回升值顯著大于離地面的數(shù)據(jù)。30—70m內(nèi)濕度回升幅度不明顯，在靠近植被覆蓋區(qū)側(cè)，近地面0.5m高度上濕度回升了約15%左右，0.5m以上濕度回升不明顯。此時(shí)水體蒸發(fā)對(duì)近地面的增濕作用較之蒸騰作用來(lái)說(shuō)更大。18:00和16:00之前相比，大氣濕度總體有所回升。水平方向上，自湖岸至灌木區(qū)一側(cè)濕度值逐漸增大，此時(shí)日落，大氣蒸騰作用微弱，植被的蒸騰作用也逐漸減小。垂向上，1.5m高度以內(nèi)的濕度變化較小，0m測(cè)得的數(shù)據(jù)與其他高度數(shù)據(jù)相差很大，原因可能是受到了干擾。以上數(shù)據(jù)中的規(guī)律性變化表明，濱湖硬質(zhì)路面冬季的上午時(shí)段，大氣濕度受溫度和植被影響較明顯近地面1m以下最明顯，下午時(shí)段垂向和水平方向上數(shù)值變化都很明顯，且幅度大于上午各時(shí)段。硬質(zhì)路面近灌木一側(cè)的平均濕度高于近湖岸一側(cè)，近湖岸一側(cè)的變化幅度高于近灌木一側(cè)。

3.2.2 植被

表3-5 春季密林監(jiān)測(cè)點(diǎn)濕度平均值

表3-6 春季喬-草地監(jiān)測(cè)點(diǎn)濕度平均值

上表還揭示了各植被覆蓋度下大氣濕度變化的基本規(guī)律。喬-草地中8:00平均濕度最高，為65.7%;10:00—12:00時(shí)段降低為54.8%;14:00為55.1%;16:00濕度回升變化較大，平均濕度值為59.7%;18:00為59.8%。垂向上，喬-草林濕度值在近地面處明顯大于0.5m以上高度。這是由于早上八點(diǎn)是植物光合作用及蒸騰作用剛剛開始，對(duì)濕度影響不明顯，冬季夜間地被植物蒸發(fā)的水分結(jié)霜，在日出后融化導(dǎo)致近地面處的濕度變化明顯;中午十點(diǎn)至下午兩點(diǎn)是一天中溫度最高的時(shí)段，植物蒸騰作用對(duì)大氣濕度的影響最大，同時(shí)由于植被郁閉度的影響喬-草地中處于陰影部分的區(qū)域濕度更高;16:00—18:00時(shí)溫度降低，受溫度影響大氣濕度明顯大于其他時(shí)段。密林八點(diǎn)是濕度最大，比晚六點(diǎn)高14.5%;12:00—16:00內(nèi)數(shù)值低于其他時(shí)段，較18:00低約10.8%。由于密林植株密度大，受外部因素的影響被蒸騰作用降低，各測(cè)點(diǎn)測(cè)得大氣濕度變化較小，在白天各時(shí)段上密林內(nèi)部的濕度都大于密林邊緣濕度。垂直方向上近地面濕度要大于上部。這是由于日出時(shí)的地霜融化，夜間植物上的水分進(jìn)入空氣中;中午氣溫最高時(shí)蒸騰作用更加明顯，各高度上的數(shù)據(jù)差異也更大;日落時(shí)分，溫度處于一天當(dāng)中的最低值，植物蒸騰作用減弱，垂向上的數(shù)據(jù)變化也變小了。

4 結(jié)論

根據(jù)上文中對(duì)金銀湖國(guó)家濕地公園各下墊面的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和探究出的濕度變化規(guī)律，可總結(jié)出一下結(jié)論:植被密度高的區(qū)域在受陽(yáng)光輻射的影響，在蒸騰作用越強(qiáng)時(shí)，增濕效應(yīng)也逐漸增強(qiáng)，正午時(shí)段受影響最大，濕度變化也較為明顯，在日出和日落的時(shí)間附近濕度主要受溫度影響，蒸騰作用影響較弱;且植被蒸騰效應(yīng)的主要影高度在近地面100m以內(nèi)，這是由于對(duì)于人的影響主要來(lái)自于低矮植物，地被植物以及土地的蒸發(fā)作用;增濕效應(yīng)的排序?yàn)楣嗄玖?、密林、?草林、湖邊石板路、硬質(zhì)廣場(chǎng)；冬季的數(shù)據(jù)列表顯示出在此季節(jié)各個(gè)下墊面同樣受到了水體，植被的蒸發(fā)作用，并且影響較大。在道路廣場(chǎng)等硬質(zhì)區(qū)域的濕度可受到相鄰的植被或水體區(qū)域的影響。公園中硬質(zhì)路面區(qū)域是游人停留時(shí)間最長(zhǎng)的區(qū)域，通過(guò)不同類型地面的合理配置，可以改善公園內(nèi)部的大氣濕度環(huán)境，使游人體感更加舒適。在游人駐足，停留的區(qū)域，例如湖邊觀景臺(tái)，廣場(chǎng)處可設(shè)置更多的植被覆蓋區(qū)域，提高此區(qū)域的舒適度，使游人更愿意在此停留[5]。