不同植物群落對北京城市綠地溫濕變化影響的研究★

王予芊 李 彬

(北方工業大學建筑與藝術學院，北京 100144)

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·園林·綠化·

不同植物群落對北京城市綠地溫濕變化影響的研究★

王予芊 李 彬

(北方工業大學建筑與藝術學院，北京 100144)

分別選取喬灌草結構、喬草結構、灌草結構以及草地四種不同的植物群落綠地進行了同時監測，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構溫濕度變化的相關性與差異性，為城市綠地植物配置提供了科學依據。

城市綠地，植物群落，降溫增濕效應，小氣候

城市綠地無疑是解決熱島效應的重要途徑。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小氣候的改善功效的研究。所以本次實驗對北京地區城市綠地不同類型植物群落溫濕效應進行了日變化監測，以期待對今后城市綠地植物配置方法提供科學依據。

1 實驗場地概況

本次實驗的地點位于北京市石景山區阜石路南側綠化帶，東至時代花園西街，西至楊莊大街，周邊主要業態為居民區，該綠化帶是周邊居民主要的戶外休閑場所。綠地內的主要植物配置類型有喬—灌—草結構、喬—草結構、灌—草結構以及純草地結構四種。其中喬木主要有：油松、國槐、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 觀測研究方法

2.1 樣地選擇

在實驗場地內選取四種植物群落特征不同(喬—灌—草結構、喬—草結構、灌—草結構以及純草地結構)面積相似的區域作為監測樣地，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，分叉點低于1.2 m；草坪則選擇長勢良好，莖葉柔軟，且植株低矮的草本植物作為監測研究的對象。

2.2 測量方法

利用NK4500小型氣象站(美國Nielsen-Kellerman公司產)對四塊有不同植物群落特征的樣地進行同時監測，記錄在同一時間范圍內各樣地中距地面1.5 m處的溫度、濕度、熱指數、風速等小氣候因子數值，研究不同植物群落小氣候的變化情況。為使記錄數據更為準確，本次測量的方式將傳統的每小時記錄一次改為每小時測量兩次，且每次連續測量5 min，取平均值作為該時間段的最終數據。實驗選擇晴好、無風的相似天氣，為了精準的檢測小氣候1 d的變化情況，每天的測量區間為從早上8：00到晚上18：00，連續測量3 d。

2.3 數據處理

將儀器監測記錄數據導入數學統計軟件Excel，將每天各時段的各項數據進行比對，分析各樣地1 d中溫濕度的變化情況，并與城市溫度進行對比，繪制為圖表的形式。再借助統計學軟件SPSS分析不同植物群落樣地與小氣候因子間的顯著性關系，以明確植物群落類型與小氣候溫濕效應間的關聯特性。

3 分析與結果

3.1 不同類型植物群落的溫度調節功效

結果處理數據顯示，對于改善小氣候各類植物群落均表現出不同的功效。通過比較各樣地1 d氣溫的平均值，可以看出：喬草結構(24.48 ℃)<喬灌草結構(25.07 ℃)<灌草結構(25.41 ℃)<草地(25.6 ℃)<城市氣溫(26 ℃)。通過對比各樣地日平均溫度與城市日平均溫度的差值得出：喬草結構(14.24 ℃)<喬灌草結構(8.29 ℃)<灌草結構(4.86 ℃)<草地(2.96 ℃)。通過上述樣地數據的比較分析可以得出如下結論：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構群落里有像國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出很顯著的功效。

通過分析比較各樣在各個時段的溫度變化情況，可以得出以下結論：喬草結構由于郁閉度較高，通風效果理想，其環境溫度除在9：00～10：00這個時段外，其余時段溫度都明顯低于其他結構類型的環境溫度，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段，喬草結構類型的綠地對溫度調節作用最為顯著，在14：00～15：00城市氣溫達到最高值時期環境溫度比城市空氣溫度低了3.4 ℃。在同一時段，其降溫調節功效明顯優于其他三種類型綠地，與喬灌草、灌草、草地環境的最大溫差出現在12：00～13：00時間段，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構類型對溫度的調節功效最弱，從10：00以后草地環境溫度一直高于其他樣地，但仍低于城市的空氣溫度。同時喬灌草的類型也對改善小氣候溫度有較顯著的功效，其降溫能力強于灌草和草地，尤其在12：00～15：00高溫的時段里，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構對環境溫度調節功效的差異性，將統計數據導入SPSS軟件，對1 d中不同植物群落類型綠地的氣溫差異相關性進行分析，結果顯示喬草結構和喬灌草結構未達到顯著水平(P<0.05),但與其他兩類植物群落結構樣地均達到了顯著水平(P>0.05)，即在調節環境溫度方面，喬草結構明顯優于灌草和草地結構。喬灌草、灌草、草地三類群落結構樣地之間都達到了顯著水平(P>0.05)，即喬灌草結構>灌草結構>草地。

由于喬草結構和喬灌草結構之間不存在顯著的差異性，分析其調節功效優劣性需對群落結構樣地的熱指數值進行進一步分析，熱指數是指高溫環境下，人體真正感受到的溫度，也就是體感溫度。用SPSS軟件比較喬草結構和喬灌草結構的熱指數值，結果顯示二者間的差異性達到顯著水平(P>0.05)。同時，其他群落結構間也達到了顯著水平。這說明綠地植物群落結構的差異性影響其對氣溫調節功效的顯著性，且喬草結構>喬灌草結構>灌草結構>草地。

綜上所述，任何類型植物群落結構對降低環境溫度，改善小氣候環境都具有有效的調節作用。喬草結構和喬灌草結構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，并通過強大的植物蒸騰作用，在高溫天氣中起到強于其他結構的降溫效果。雖然喬灌草結構綠量以及植物豐富度都強于喬草結構，但其林下空間較為擁擠，空氣對流作用減弱，導致其降溫效果略差于喬草結構的綠地環境，尤其在12：00～17：00高溫時段。因此，綠量、郁閉度及林下空間結構(空氣對流效果)共同影響著植物群落對溫度的調節功效。

3.2 不同類型植物群落的濕度調節功效

樣地1、樣地2、樣地3、樣地4相對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%。樣地相對濕度日均值顯示：喬灌草(33.08%)>喬草(31.07%)>灌草(31.82%)>草地(29.83%)。通過對比各樣地相對濕度日均值與城市相對濕度日均值的差值得出：喬灌草(36.82%)>喬草(24.23%)>灌草(16.78%)>草地(4.39%)。

從增濕的角度來看，喬灌草結構的植物群落有較為顯著的增濕效果，在多數時間段里都強于其他植物群落類型，最大差值出現在15：00～16：00時段，喬灌草結構樣地濕度比喬草結構樣地高出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以后喬灌草結構樣地的增濕效果略低于喬草結構樣地。原因有：1)因為在夜間大氣相對濕度較大，喬草結構樣地內部較為通透，受周圍環境大氣濕度影響較大，所以相對濕度暫時高于喬灌草結構樣地。2)在17：00以后，太陽輻射大為減弱，喬草結構樣地地面覆蓋物較少，所以林下空間植物蒸騰作用強于喬灌草結構樣地。在10：00～16：00這段時間內，喬灌草結構樣地增濕能力明顯強于其他植物群落結構樣地；喬草結構樣地能力次之；單一的草地結構保濕能力在各時間段均明顯弱于其他樣地，且受周圍環境的影響較大；灌草結構樣地增濕的能力強于草地和城市平均水平，但明顯低于喬灌草結構樣地和喬草結構樣地。在16：00以后，除了喬灌草結構樣地增濕能力下降外其余不同植物群落結構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系。

通過SPSS軟件對1 d中各樣地相對濕度變化的相關性進行分析，得出各群落結構樣地之間均達到了顯著水平(P>0.05)，同時各群落結構樣地與當日城市相對濕度之間也達到了顯著水平(P>0.05)。各植物群落樣地增濕能力：喬灌草結構樣地>喬草結構樣地>灌草結構樣地>草地。

4 結論與討論

研究結果表明，對于改善小氣候各類植物群落樣地均表現出不同的功效，其中喬草結構群落樣地里，由于有像國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，在調節環境溫度方面(尤其是在微風空氣對流強的時候)表現出最為顯著的功效；喬灌草結構樣地由于植物豐富而且綠量較大，其調節環境溫度的能力也很顯著，僅次于喬草結構群落；灌草結構降溫能力弱于喬灌草結構和喬草結構群落，但強于草地。草地由于植物單一，綠量較低，并且受周圍環境影響很大，導致其溫度一直處于較高的狀態，降溫效果也是所有樣地中最差的。從增濕的角度來看，喬灌草結構在1 d中的高溫時段具有最為顯著的增濕效果，強于其他植物組合類型。喬草結構也有比較顯著的增濕功效，灌草結構次之，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環境的重要因素，其種植形式、結構布局以及不同植物種類的選擇都對其改善功效具有影響。通過本次實驗研究發現，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，在城市綠地規劃方面要盡量避免過多使用植物結構單一，綠量較少的草地作為主要綠化方式。而是要優先選擇綠量大、植物豐富、喬木高大郁閉度高的喬草結構或者喬灌草結構作為城市綠地的主要綠化方式。綠地設計更應該講究植物配置的科學性、合理性，以此來提高綠化的生態效益。增加綠地的郁閉度，同時豐富植物群落，多采用喬灌草結構的植物種植形式將更有利于發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據支持。

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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★：北京市教委科技計劃一般項目(項目編號：KM201610009013)；北方工業大學“2016校內人才強校-青年拔尖”項目(項目編號：XN071017)

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

TU985

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