校園不同功能區植物群落結構與環境舒適度關系分析

周文倩　包曉鵬　馬奠　鄭麗

摘要：選擇云南農業大學校園教學科研區和生活休憩區景觀綠地中具有代表性的植物群落，以二氧化碳濃度、噪音及溫度為環境舒適度評價指標，采用天然群落樣方調查法和問卷調查法，分析了植物群落結構與環境舒適度之間的關系，以期為構建合理舒適的人工植物群落提供量化研究參考。結果顯示：以單層植物群落結構作為對照組，教學科研區多層植物群落對環境舒適度的改善效果最好：其多樣性指數H為1.471、二氧化碳濃度下降5%、噪音下降10%、溫度下降15%、環境滿意度62%；生活休憩區中雙層植物群落對環境舒適度的改善效果最好：其多樣性指數H為0.864、二氧化碳濃度下降2%、噪音下降3%、溫度下降10%、環境滿意度為76%。其中，教學科研區與生活休憩區植物群落結構由單層向雙層遞進和由雙層向多層遞進時，表現出環境舒適度與之呈正相關；而生活休憩區植物群落結構在由雙層向多層遞進時，則沒有表現出與環境舒適度之間的正相關性。

關鍵詞：功能分區；景觀綠地；植物群落；環境舒適度

中圖分類號：S731.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2014）04-0045-05

1、引言

高校校園功能分區為師生的學習、生活及行政系統的空間進行有效劃分，保障了人們營造健康的生理和心理空間。而功能分區當中景觀綠地群落具有凈化校園環境、恢復生態功能的作用。綠地群落通過綠色植物的光合、蒸騰、吸收聲波、反射太陽輻射等作用，提高空氣質量，減少噪音污染，降低空氣和土壤溫度，從而改善校園環境，提高人們幸福指數。綠地中的植物群落如何發揮生態功能作用，如何能夠提高在校人員對校園環境的滿意度及幸福指數，最為關鍵的一點是能夠以“受用者”角度去設計滿足在校人員對物質、心理、精神、行為等方面的需求。那么何種植物群落結構能夠提升在校人員對環境舒適度的滿意程度呢？這將是本文要探索的重點。

目前，有關植物群落結構對高校校園環境舒適度所產生的作用研究較少，“舒適度”作為一種抽象化的概念，是一個綜合的衡量指標。本文通過選取校園功能分區景觀綠地中具有代表性的植物群落，參照人類的“五感”（視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺）結合植物群落的生態性測量指標，篩選出較為客觀并具有可操作性的三個因素即二氧化碳濃度、噪音及溫度作為環境舒適度評價指標，合理范圍內量化“舒適度”這一概念。采用天然群落樣方調查法和問卷調查法，分析得出植物群落結構與環境舒適度之間的關系，希望本文的研究結果可以為創造適宜的校園環境提供理論依據。

2、研究方法

2.1 功能分區及樣地選擇

功能分區是近現代西方城市規劃的主要思想之一，最為突出的特點是提高效率，保證每種活動對環境的特殊要求。因此，根據云南農業大學實際情況，主要針對教學科研區和生活游憩區進行研究。

2.1.1 教學科研區

教學科研區，主要是學習科研區域，是一種開敞、明快、寧靜的場所。本研究以3～7號教學樓區域和國家工程中心綠地為對象。

2.1.2 生活休憩區

在傳統用地緊張的校園，現有的功能分區里往往缺乏師生交流場所，因而亟待創造師生交流、互動的室外空間，生活休憩區即可承擔此功能。樹蔭下，花叢中，面對大自然的鳥語花香，老師和學生都以休閑者的身份出現，消除了師生的隔閡，親密無間地交流才更容易進發新的知識火花。本研究以學生宿舍18棟區域、部分小游園景觀節點綠地為對象。

2.1.3 樣地選擇

采用天然群落樣方調查法，選擇校園功能分區景觀綠地中具有代表性的植物群落。教學科研區和生活休憩區中群落按喬灌草分3種類型即：單層群落結構——草本（圖1、圖4），雙層群落結構——喬木+草本（圖2、圖5），多層群落結構——喬木+灌木+草本（圖3、圖6）共設置6塊樣地，每塊樣地面積大小約為300m²。兩個功能區中均以單層群落樣地為對照。

2.2 樣地環境質量指標測量方法

2.2.1 測量環境條件

以光照強度最強的13時左右為每次測量時間。同時，考慮到交通噪聲是影響校園的主要聲源，因此機動車作為固定聲源進行測定具有現實意義。

2.2.2 測量工具

利用型號為AZ7753的二氧化碳測試儀（自帶溫度測量）和型號為DT-85A的聲級計等檢測工具進行二氧化碳濃度、噪音及溫度測定。

2.2.3 測量方法

將主要聲源確定后，在每塊樣地中心處，距離地面0.6m處手持二氧化碳測試儀（自帶溫度測量）及聲級計進行二氧化碳濃度、噪音和溫度的測量。

2.3 環境舒適度問卷調查

對在校景觀專業的50名人員進行環境舒適度問卷調查。把“環境舒適度”這一抽象化概念，通過二氧化碳濃度、噪音及溫度三個環境舒適度指標轉換為人們能直觀理解的問題：①教學科研區和生活游憩區中，哪一種樣地空氣更清新；②教學科研區和生活休憩區中，哪一種樣地更能減少噪音干擾；③教學科研區和生活休憩區中，哪一種樣地在炎炎夏日更清涼；④選擇出教學科研區和生活游憩區中，自己認為最舒適的樣地，并闡明選擇原因和對植物配置的改進意見。

2.4 植物群落生態性測量

2.4.1 重要值N

重要值是一個綜合性的指標，能較全面地反映種群在群落中的地位和重要性，計算公式：喬木、小喬木的重要值一（相對密度+相對優勢度+相對頻度）/3，地被灌木、草本植物重要值一（相對密度+相對頻度+相對蓋度）/3。

（1）相對密度：樣地內某一物種的個體數占全部物種個體數的百分比。

（2）相對優勢度：樣地內某一種個體胸面積和占樣地內全部個體胸面積總和的百分比。

（3）相對頻度：樣地內某一物種頻度占樣地內所有物種頻度總和的百分比。

（4）相對蓋度：樣地內某一物種的分蓋度占所有分蓋度之和的百分比。

對喬木、小喬木及灌木進行每木檢測，實測樹木種類、數量、胸徑、冠幅，記錄地被灌木、草本的種類、高度、蓋度。

2.4.2 Shannon-Wiener多樣性指數H

物種多樣性指數反映群落結構和功能復雜性以及組織化水平，能系統和清晰地表現群落的生態特性。因Shannon-Wiener指數對物種豐富度的敏感性較其他指數大，所以本文利用Shannon-Wiener指數作為群落物種多樣性的測度指數。

H=3.3219（IgN-1/N∑n_ilgn_i）式中，N為群落全部個體總數或重要值，n_i為第i個種的個體數或者重要值。

2.4.3 二氧化碳濃度、噪音及溫度的下降率

下降率一（對照樣方值一待測樣方值/對照樣方值）×100%。

通過對1000份問卷的數據進行整理，獲知兩功能分區環境舒適滿意程度最高的樣地，同時收集整理受訪人群對云南農業大學校園景觀植物配置的改進意見。

3、結果與分析

3.1 不同功能區樣地植物群落生態性分析

3.1.1 檢測樣地植物調查

據統計，在6塊樣地中，共計有木本植物16種（常綠植物11種，落葉植物5種），草本及藤本2種，共18種，隸屬15科18屬（表1）。

3.1.2 不同群落類型物種重要值及多樣性分析

各層主要樹種重要值見表2。

由表2可見6塊綠地群落的各個層主要樹種重要值N，結果顯示：校園喬木層重要值較大的有側柏、含笑、雪松，其值分別為0.369、0.190、0.108；在6塊樣地中，群落灌木層以杜鵑為優勢種；草本層以麥冬為優勢種。

3.2 植物群落生態指標變化與環境舒適滿意程度調查結果分析

表3顯示了不同功能區植物群落生態指標變化及環境舒適度調查的統計信息。結果顯示：由單層向雙層植物群落結構遞進，教學科研區與生活休憩區同時出現環境舒適度與植物群落結構呈正相關：16%<19%、36%<76%；而由雙層向多層植物群落結構遞進時，教學科研區的環境舒適度與植物群落結構呈正相關：19%<62%，生活休憩區的環境舒適度與植物群落結構的正相關性不成立：76%>62%。

4、結論與討論

4.1 依校園功能構建綠地植物群落方能營造最舒適的環境

在兩個功能區當中，滿意度最高的植物群落結構是不同的。教學科研區屬于“靜”區，教學樓間的植物配置在整體上要疏密結合、高低錯落，樹種以常綠喬木為主。62%的受訪者表示教學科研區需要創造良好的安靜學習空間，多層植物群落結構較其他類型的群落結構在凈化空氣、降噪及降溫這個方面會更好。單層植物群落可劃分為“動”區，因其更容易讓人們進行身體活動及在寒冷季節進行陽光浴。生活休憩區屬于動靜結合區，但以“動”區作為主要環境功能劃分。“動”區植物配置以雙層植物群落結構為主，方便人們親近自然，提高與景觀植物的參與性。76%的受訪者表示一天的緊張學習和工作，消耗大量的精力，樣地5不僅提供了良好的交流空間，同時起到了放松身心、調節勞逸和恢復精力的作用，所以在生活休憩區的最佳環境滿意度植物配置形式為雙層群落結構——喬木+草本的形式。

4.2 環境舒適度的評價應結合客觀參數和人的主觀滿意度進行

人們在感受不同植物群落所帶來的舒適度時會有不同標準。本文利用3個客觀測定參數即二氧化碳濃度、噪音及溫度作為環境舒適度評價指標，總結出雙層或者多層植物群落結構在減少二氧化碳濃度、減噪及降溫三個方面更受在校人員青睞。

4.3 針對環境舒適度評價指標制定校園環境改進措施

為提高綠地群落的綠化水平，促使高校校園環境健康發展，提高在校人員幸福指數，以6塊樣地中3個環境舒適度評價指標下降率最高的數據為理論支撐點，分析提高空氣質量、減弱噪音污染、降低空氣溫度三方面的植物選擇模式如下。

（1）提高空氣質量，即降低二氧化碳濃度。教學科研區中多層植物群落是兩個功能分區植物群落當中二氧化碳濃度下降率最高的，為5%。喬木以冬櫻花及雪松為主，灌木以毛葉杜鵑及葉子花為主，地被灌木以假連翹為主，即植物要選擇枝繁葉茂的常綠喬木和灌木及草本搭配種植，可考慮選擇常綠的喬木作為主要群落搭配基調如：女貞、廣玉蘭、枇杷等植物；配合常綠灌木如：非洲茉莉、大葉黃楊、海桐等；配合常綠草本如：雞冠花、鳶尾、波斯菊等。

（2）減弱噪音污染。教學科研區中多層植物群落是兩個功能分區植物群落當中減噪率最高的，為10%。喬木冠幅3～3.5m左右，相對蓋度0.188～0.288；灌木冠幅0.1～1m左右，相對蓋度0.041～0.199；地被種植密度為每平方6棵，即植物群落要選擇枝繁葉茂的喬木和灌木及草本搭配種植，考慮選擇高大且分枝點較低的喬木如：香樟、廣玉蘭、雪松等為主體，亞喬木層和灌木層可選擇隔聲效果較優植物如：桂花、垂絲海棠、石楠、灑金珊瑚等，地被層密布草本植物，形成吸聲效果較好的軟性地面，最終形成喬、灌、草層緊密接合的復層群落。

（3）降低空氣溫度。生活休憩區多層植物群落是兩個功能分區植物群落中溫度下降率最高的，為16%。喬木冠幅4～6m左右，相對蓋度0.209～0.659；灌木冠幅0.17～1.5m左右，相對蓋度0.024～0.213；地被種植密度為每平方88棵。因植物群落的植物冠層對太陽輻射的反射和通過蒸騰從環境吸收熱量造成空氣溫度下降，因而要選擇綠葉繁茂、冠幅較大的喬木和灌木及草本植物搭配種植，考慮選擇的喬木如：法國梧桐、香樟、荷花玉蘭等，灌木層可選擇小葉女貞、大葉黃楊、海桐等，地被層可以選擇高羊茅、萬壽菊等，最終形成植物密度大的群落結構。