基于空間異質性的美麗鄉村小氣候差異性研究

雒雪錦 傅穎 張棟 葉思敏 劉旭廣 洪婷婷

摘要：文章通過對廈門市翔安區呂塘、蔡厝、大宅3個自然村落的鄉土景觀要素的調研和不同空間環境要素的監測，分析探討鄉村空間異質性和景觀空間之間的關系，以及它們對鄉村小氣候的影響，從而得出改善鄉村環境質量的策略和方法，、結果顯示，空間越封閉，植物的郁閉度越大、搭配層次越豐富，其隔熱保溫能力越強。因此，在鄉村建設中，植物的選擇和搭配十分重要，在空曠的區域搭建休憩的構筑物或種植植物以增加其封閉度，改善該區域的小氣候。

關鍵詞：美麗鄉村，景觀空間異質性，環境監測，鄉村小氣候

景觀空間異質性是指斑塊空間鑲嵌的復雜性或者景觀結構空間分布的非均勻性和隨機性。本文研究的空間異質性要素主要包括廈門市翔安區呂塘、大宅、蔡厝3個自然村落的環境要素——九架厝、現代建筑、古樹、農田、巷道、主干道、廣場。研究的空間異質性變化主要有4個方面：空間形態的差異性、空間材質的差異性、植物種類和數量的差異性、植物種植方式的差異性。研究景觀空間異質性對美麗鄉村的建設非常重要。

目前，國內學術界對風景園林小氣候的研究已取得了較多的進展，以劉濱誼、董蘆笛、周燁等教授為帶頭人物，更多的關注于城市小氣候舒適度的研究。本文基于劉濱誼教授的“城市宜居環境風景園林小氣候適應性設計理論”，采用環境監測的方法對研究要素的微氣候因子——溫度、濕度、風速、負氧離子進行數據采集，旨在分析鄉村景觀要素對維持微氣候恒定的調節機制，探討呂塘、蔡厝、大宅的4個方面的空間異質性對該區域小氣候的影響。

1 研究地概況

1.1 翔安區新店鎮概況

本次選取的研究對象為呂塘、蔡厝、大宅3個自然村落，位于福建省廈門市翔安區新店鎮。翔安區地處福建東南沿海，全區土地總面積為35160h㎡。3個自然村落（表1）位于廈門市翔安區東南沿海突出部，全境依山臨海，植被為亞熱帶雨林區，土壤都以紅壤為主。

研究對象斑塊特點：一是3個鄉村景觀要素齊全，具有農田、古樹、水系、傳統建筑和現代建筑等斑塊。二是3個村落景觀格局不同，呂塘為放射狀的格局，有獨特的榕樹林斑塊：蔡厝為帶狀臨水格局，水系廊道面積最大;大宅呈集中式分布，農田斑塊面積最大。三是生產方式不同，呂塘以農業生產為主;蔡厝以漁業生產為主;大宅以農業生產為主。

1.2 村莊風貌的形成

1）呂塘村鄉村風貌。呂塘的村落風貌呈現為農田斑塊與水系廊道位于建筑斑塊的一側，榕樹林斑塊位于建筑斑塊的另一側，交通廊道連接榕樹林斑塊與水系廊道板塊放射狀分布。呂塘以農業生產為主，人們的生產活動圍繞著農田斑塊展開，農田依靠水的灌溉，因此農田斑塊、水系廊道與建筑斑塊相連，廣場斑塊靠近水系廊道。由于水系廊道呈帶狀，交通廊道在連接榕樹林斑塊與水系廊道時就形成了放射狀。

2）蔡厝村鄉村風貌。蔡厝的村落風貌呈現為水系廊道與農田斑塊包圍著中間建筑斑塊，交通廊道垂直或平行于水系廊道與農田斑塊。蔡厝曾經以漁業為主，現以種植業為主，其生產生活與村內的水系息息相關。人們工作時在水系、池塘邊進行捕撈、海蠣殼處理等活動，休息時則于岸邊聚集進行活動，因此水系廊道邊分布有廣場斑塊，沿著水系的一側形成建筑斑塊。村落的交通廊道大多與水系廊道垂直或平行，方便村民快速到達外圍水系廊道，農田斑塊則位于建筑斑塊另一側。村落整體格局與風貌因此形成。農田斑塊位于村落的另一側，與水系廊道共同圍合著建筑斑塊。

3）大宅村鄉村風貌。大宅的村落風貌呈現為農田斑塊圍繞著建筑斑塊、廣場斑塊和水塘斑塊。大宅以火龍果生產為業，人們的生產生活與火龍果基地有關，農田斑塊約占全村面積的2/3。村落北部有山地，所以建筑斑塊位于北側山地前，農田斑塊則從其余3個方向包圍著建筑斑塊。

2 研究方法

通過小型氣象站測取到樣點的溫度、濕度值，求得溫度、濕度的變化，計算出其平均溫度、平均濕度值，對比分析不同地點的數據在時間上的變化，從而研究空間結構對溫度、濕度的影響。

2.1 設備儀器及測試時間

低空攝影無人機（悟、精靈Ⅳ號），小型氣象站（HP-Ⅱ）。

測試時間選在7月16日。鑒于夏季晝夜溫差大，便于監測數據的對比。本次監測選在8：00-8： 30， 11：00-11：30， 13：00-13：30和18：00-18：30這4個時間段內，每個時間段內每隔2分鐘記錄一次溫度、濕度、風速、負氧離子濃度及地表溫度。

2.2 樣點選取

根據呂塘（包括林邊和尾頭下兩個區域）、蔡厝、大宅的景觀空間特征，共選取了5類空間20個測點。

1）廣場空間。廣場空間為硬質鋪裝場地，四周或四角有樹木種植。廣場空間包括新建的供村民聚集活動的鄉村廣場及中小學校園活動操場。有樣點C005，W005（表2）。

2）農田空間。農田空間為軟質鋪裝，種植各村落自己的農作物，包括果田和菜田。有樣點C003和D003（表3）。

3）建筑空間。建筑空間為建筑內部空間，包括傳統民居建筑九架厝及、傳統石屋和現代建筑。有樣點LOOI、L002、COOI、C002、WOOI、W002、DOOI、D002和D005（表4）。

4）道路空間。道路空間包括鄉村車行的水泥主干道，以及人行的巷道。有樣點L004、C004、W004、D004、W003、C003和L003（表5）。

5）古樹（林）空間。古樹（林）空間包括村內單棵的古榕樹下的古樹空間以及面積較大的古樹林空間。有樣點L005和C004（表6）。

3 結果與分析

3.1 空間形態差異性對溫、濕度的影響

3.1.1 溫度

比較分析同一村落內部不同空間的平均溫度值，如圖1-1，圖1-3，圖1-5所示，分別為蔡厝、呂塘、大宅3個村不同空間類型所有測點的平均溫度對比示意圖。在7：00-10：30時間段，各空間的平均溫度對比關系大體呈現出廣場空間>建筑空間>道路空間的趨勢：在11：30-13：30時間段，當室外溫度達到日最高值時，廣場空間平均溫度>道路空間平均溫度>建筑空間平均>古樹（林）空間;在16：00-21：30時間段，平均溫度對比關系為建筑空間≥道路空間≥廣場空間。

3.1.2 濕度

比較分析同一村落內部不同空間的平均濕度值，如圖1-2，圖1-4，圖1-6所示，分別為呂塘、蔡厝、大宅3個村的5種空間類型的平均濕度對比示意圖，可以看出：整體趨勢呈現古樹（林）平均濕度>建筑空間平均濕度≥巷道空間平均濕度≥廣場空間平均濕度：濕度隨室外溫度的增加而減少，在12：30-13：30時間段內，當室外溫度達到日最高值時，平均濕度達日最低值。

由此可見，在外界溫度低的時候，建筑空間溫度相對高，廣場空間的溫度和古樹（林）空間的溫度相對低。在外界溫度高的時候，廣場空間的溫度相對較高，建筑空間的溫度和古樹（林）空間的溫度相對低。因此，不同空間類型的隔熱能力依次為：建筑空間>古樹（林）空間>道路空間，對濕度的調節能力依次為：古樹林空間>道路空間>建筑空間。三者有明顯差異的因素是空間封閉度。廣場的空間最為開闊，建筑的空間最為封閉，而道路的空間封閉度介于二者之間。封閉度影響空間的空氣流動與太陽輻射，空氣流動會影響水分與熱量的傳輸。夜晚缺少太陽輻射的因素，會造成熱量流失，而廣場的傳熱速度最快，因此溫度最低。濕度與太陽輻射關系較小，而與封閉度關系更為密切，空間越封閉，水分流失越慢，因此廣場濕度最低。

分析結果如下：空間越封閉，與外界熱量交換越少，同時，接收的太陽輻射越少，獲得的熱量就越少。因此，建筑空間和古樹（林）空間的保濕隔熱能力最強，而廣場空間的保濕隔熱能力最弱。

3.2 材質對溫、濕度的影響

5類空間類型中，建筑空間、廣場空間和道路空間的景觀環境皆以硬質鋪裝為主，古樹空間和農田空間則為軟質鋪裝。圖2為他們的平均溫濕度的對比示意圖。

3.2.1 溫度

比較分析同一村落內部軟質鋪裝和硬質鋪裝樣點的平均溫度值，從圖2-1，圖2-3，圖2-5中可以看出：在蔡厝和呂塘，室外溫度達日最高值時，溫度最高的是廣場空間，為硬質鋪裝。在大宅，室外溫度達日最高值時，溫度最高的是農田空間，為軟質鋪裝;在蔡厝和呂塘，室外溫度達日最高值時，溫度最低的為古樹（林）空間，為軟質鋪裝。

3.2.2 濕度

比較分析同一村落內部軟質鋪裝和硬質鋪裝樣點的平均濕度值，從圖2-2，圖2-4，圖2-6中可以看出：在蔡厝和呂塘，平均濕度相對較高的是古樹（林）空間，為軟質鋪裝，3個村子中，平均濕度相對較低的是農田空間，為軟質鋪裝。

分析發現，雖然軟質鋪裝的降溫保濕能力普遍比硬質鋪裝的降溫保濕能力強，但也有反例，同為軟質鋪裝，古樹（林）空間降溫保濕效果比農田空間好。原因有2點：一是由于不同材質具有不同的熱容，這就具有不同的吸收熱量能力，相同光照下相同時間段相同，表現出不同的溫度差，體現出不同的調節能力：二是與軟質材質的植物種類、數量有關。

3.3 植物種類與數量對溫、濕度的影響

3.3.1 數量對比分析

在古樹（林）空間中，有單棵的古榕樹空間，也有多棵組合的榕樹群空間，兩種類型的平均溫濕度對比如圖3-1和圖3-2。可以看出，單棵榕樹平均溫度>榕樹園平均溫度，榕樹園平均濕度>單棵榕樹平均濕度。由此可得，植物的數量越多，降溫效果越佳，對濕度的調節能力越好。

分析結果如下：由于植被的蒸騰和蒸發作用消耗的潛熱大于硬質鋪裝，會使軟質鋪裝與周圍空氣熱交換量減少，獲得的熱量少，熱效應減小。所以植物有一定的降溫保濕作用。植物數量越多，植物的蒸騰和蒸發作用吸收的熱量越多，效果越顯著。

3.3.2 種類對比分析

農田空間中，有郁閉度較低的火龍果基地，也有郁閉度較高的蔡厝農田，圖3-3.圖3-4為不同的農田空間平均溫度及平均濕度的對比示意圖。由圖可知，當外界溫度高時，平均溫度為火龍果基地>蔡厝田地;平均濕度為蔡厝田地>火龍果基地。可以發現，蔡厝田地的降溫能力及對濕度的調節能力高于火龍果基地。圖4為4個樣點郁閉度大小的對比示意圖。可以發現，植物植株越高、郁閉度越大，則其降溫保濕能力越強。

相關論文論證植物株高及郁閉度對溫濕度的影響體現為植物對太陽輻射的反射和吸收作用，植物郁閉度越大，對太陽輻射的吸收和反射越多，能到達地表的輻射越少。因此植物的降溫保濕能力與其郁閉度呈正相關。

3.4 植物種植方式對溫、濕度的影響

由于不同的植物組團結構對環境的各因子也產生作用，所以對植物種植方式的影響也進行了分析。樣點選擇分別為蔡厝田地、大宅火龍果基地、蔡厝中保宮榕樹下、尾頭下大路和古松榕園。與之對應研究的種植方式有5種組合（表7）。

3.4.1 溫度

比較分析不同種植方式樣點的平均溫度值如圖5-1，平均溫度由高到低為灌木>喬木>草本>草本與喬木的組合>喬灌草的組合，一天中溫度的差值最大為草本，其次為灌木，而喬木、喬木與草本的組合、喬灌草組合三者差值不大。

結果分析如下：與植物對環境濕度的影響相似，由于植物光合作用吸收能量，與環境進行了能量交換，所以植物能起到降低環境溫度的作用，而且植物總量越大，層次越豐富，越能維持環境溫度的穩定性。

3.4.2 濕度

比較分析不同種植方式樣點的平均濕度值如圖5-2.平均濕度由小到大為灌木<喬木<草本<草本與喬木的組合<草本與灌木喬木的組合，而且濕度在一天中的變化為夜晚最高，白天逐漸遞減，直到傍晚達到最低。

結果分析如下：一方面濕度受到風速的影響，風速越大，濕度越小。另一方面由于植物利用光合作用吸收空氣中的水分、蒸騰作用釋放水蒸氣與環境中進行了水的交換，對濕度也就產生了影響。在清晨，植物的蒸騰作用強于光合作用，環境濕度增加：而在傍晚，經過白天的光合作用，植物對水分的吸收遠大于釋放，環境濕度下降。但是從整體上看，植物的覆蓋率明顯改變了風速的單一作用，例如草本種植與灌木種植方式下，風速較高而濕度卻沒有降低。原因在于草本的植物覆蓋率明顯高于灌木。因此可以認為盡管相同數量相同品種的植物，在種植時擴大其覆蓋的面積有利于提高環境濕度。

4 結論與建議

4.1 結論

1）空間類型對環境的影響。保溫隔熱能力依次為建筑空間>道路空間>古樹空間>農田空間：對濕度的調節能力依次為農田空間>古樹空間>道路空間>建筑空間。

2）只有當植物植株高、閉郁度大時，才會體現出其降溫保濕的效果。且植株越高、閉郁度越大，效果越明顯。

3）喬灌草搭配的種植方式要比喬木、灌木、草本單獨種植時的降溫保濕效果好，植物層次越豐富，效果越好。

4.2 建議

1）改善斑塊的小氣候。在呂塘、蔡厝及大宅的建筑斑塊中，可以加入植物斑塊，或在建筑院落內形成小的院落景觀，或在建筑家間空地及荒地處進行種植，以彌補建筑斑塊的濕度調節能力;在呂塘及蔡厝的交通廊道中局部加入植物斑塊，彌補交通廊道的溫度調節能力。

2）適度碎化或者減少調節能力低的斑塊。在蔡厝和呂塘空曠的廣場斑塊中加入榕樹陣，形成榕樹斑塊，以減少廣場斑塊的面積，或將原有的大廣場斑塊分成2個小的廣場斑塊：在大宅的農田斑塊中，可以將火龍果基地碎化，在斑塊間加入植物廊道，既可以調節農田斑塊的調溫能力，還可以形成農田中的休息空間，供村民工作間隙休息。

3）增加斑塊內部的豐富度。種植宜采取喬一灌一草多層次的搭配，可以增強其調節效果。

4）增加廊道的連通性。交通廊道不僅僅提供村民的交通聯系，也是不同斑塊間的連續，應增強其斑塊間的連續。在呂塘的榕樹林斑塊和水廊道斑塊間的交通廊道上、在蔡厝的水系廊道及農田斑塊間的交通廊道上可以形成一條連續種植的植物廊道，加強斑塊間的生態連通性，便于形成風道;在蔡厝可以將廣場斑塊和水系廊道結合在一起進行建設，廣場斑塊外形成與植物廊道或者斑塊改善小氣候，近水側不做分隔處理，加強水系廊道及廣場斑塊的連接性。