中國濕地公園的生態效應研究

王東宇

(武漢工程大學，湖北 武漢 430205)

1 濕地環境研究的背景

《濕地公約》將濕地定義為天然或人工，長久或暫時的沼澤地，泥潭地或水域地帶，靜止或流動的淡水，半咸水，咸水水體[1]。上世紀70年代開始，世界開始將濕地分為一類單獨的生態環境來研究。而濕地公園作為與人類社會最接近的環境，具有濕地的生態功能，也有公園的服務功能。中國國家林業局對濕地的定義是:具有顯著或特殊生態、文化、美學和生物多樣性價值的濕地景觀為主體。具有一定的規模和范圍，以保護濕地生態系統完整性的環境[2]。盡管人們早已意識到濕地保護與合理利用的重要性，近兩個世紀以來濕地面積一直持續下降。自20世紀初以來，全球濕地面積減少了64～71，且在20世紀末至21世紀初，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了一系列生態環境問題。在過去40年里，濕地面積的減少導致淡水水生生物的豐度平均下降了76%，濕地生態系統質量不斷下降，導致生態系統的整體服務功能嚴重受損[3]。

2 研究內容與方法

2.1 濕地小氣候研究方法與實例

金銀湖國家濕地公園位于武漢市北部，研究監測區位于公園南部、金銀湖南岸公園入口處，面積1.22km2，場地三面環水，內部地形平坦，植被覆蓋度高，主要樹種為蠟梅，桃樹，銀杏，剛竹。場地屬于北亞熱帶季風性濕潤氣候，有雨量充沛、日照充足、冬夏溫差大的特點。一般年均氣溫14.9℃-16.5℃，一月最低平均氣溫達0.5℃，七月最高平均氣溫達28.7℃。夏季最長達135天。

2.2 研究內容與方法

2.2.1 監測點選擇標準。監測點垂直于湖岸布置，以湖岸廣場為起點，密林區為終點，選擇不同結構的下墊面—石板路面，湖邊灌木林，喬-草地，硬質廣場，密林。

2.2.2 調查工具。大氣濕度監測選用衡欣科技公司生產的數字溫濕量儀(型號8716)，測定范圍為0—100%RH，分辨率0.1%RH;以卷尺確定測點的水平距離和垂直距離。

2.2.3 調查方法與內容。為了保證各監測點數據能夠準確，系統的反映不同綠地大氣濕度的變化規律，在晴天靜風或風速<0.2m/s的條件下，選擇植被密度均勻，人流量較少的時段地段的地方進行相對濕度監測，以減少人流對檢測數據的影響。監測時間為8:00、10:00、12:00、14:00、16:00和18:00六個時段[4]。考慮到水體的和植物的蒸發蒸騰作用對濱河硬質路面的大氣濕度有一定影響，而喬-草林、灌木林內部環境受影響較小，故在金銀湖南岸濱湖硬質路面監測點較密，水平間距為2m，在喬-草林、灌木林內監測點較疏，水平間距約為5m,地面1.5m及以下高度布設監測點，垂向測點間距0.5m。除監測點外選取一塊面積近似，受植被和水體影響較小的裸地進行監測，作為比對研究不同下墊面增濕效應的差異性。

表2-1 測區下墊面結構類型及特征

2.2.4 數據分析方法。使用Microsoft Excel軟件對監測區的各個下墊面類型分別建立相應的數據文件，對各時段監測數據進行不同方向上的比較，并與裸地5個測點的監測數據相對照，以探究不同下墊面增濕效應的差異，以及不同時段上增濕效應的變化情況[5]。

3 結果分析

將金銀湖濕地公園各測點的數據按照測量時間和測量高度劃分，并繪制成表。

可以從表中的數據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，硬質地面上較低。雖然不同類型綠地的大氣濕度值在不同時段、不同高度有所差異，但基本規律仍是在植被密度較大的區域濕度較強，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，蒸騰作用強于喬-草地。總的來說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、硬質廣場。

3.1 裸地監測點數據

表3-1 冬季裸地三日數據平均值

冬季，裸地在各時段測得的數據變化不大，雖然在八點到十點大氣濕度有上升的趨勢，但數值變化不大，僅上升了0.8%。

分時段來看，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。在冬季各時段溫度變化較小的情況下，裸地的大氣濕度監測結果可以反映出溫度與濕度呈負相關的變化規律，在無植被、河流等環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變化的對照。

表3-2 裸地春季相對濕度平均值

3.2 春季各監測點相對濕度

①湖邊石板路 ②灌木林 ③喬-草地 ④硬質廣場 ⑤密林

①湖邊石板路 ②灌木林 ③喬-草地 ④硬質廣場 ⑤密林

①湖邊石板路 ②灌木林 ③喬-草地 ④硬質廣場 ⑤密林

①湖邊石板路 ②灌木林 ③喬-草地 ④硬質廣場 ⑤密林

①湖邊石板路 ②灌木林 ③喬-草地 ④硬質廣場 ⑤密林

3.2.1 湖邊石板路面

表3-4 春季湖邊石板路監測點濕度平均值

8:00，垂向上，大氣濕度值在1.5m高度范圍內的規劃沒有規律，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開始，同時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、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明蒸發作用開始影響大氣濕度，變化平均幅度20%，呈現出近地面濕度值較低的規律，與上一時刻相比，10:00的數值降低，幅度為25%左右，近地面0.5m降低的數值較為明顯。這是由于十點時太陽輻射的影響開始使得硬質路面的反射作用加強，在距湖岸0—30m內，隨著距水體距離的增加，濕度逐漸降低，由60%降低到53%，在植被覆蓋區邊緣10m處，數值穩定在55%，這時大氣濕度受到植被蒸騰和水體蒸發的雙重影響。兩點到四點時段內，數值變化幅度較上一時段更強，差值更大，平均濕度降低至51.2%，硬質路面靠湖岸一側降低約15%，靠近灌木區濕度值約10%。這是由于靠湖岸一側路面受陽光直射，路面的熱輻射更強，且此時樹木蒸騰作用要強于水體蒸發作用。

16:00，大氣濕度值較14:00有所回升，湖岸南側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據。30—70m內濕度回升幅度不明顯，在靠近植被覆蓋區側，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。此時水體蒸發對近地面的增濕作用較之蒸騰作用來說更大。18:00和16:00之前相比，大氣濕度總體有所回升。水平方向上，自湖岸至灌木區一側濕度值逐漸增大，此時日落，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高度以內的濕度變化較小，0m測得的數據與其他高度數據相差很大，原因可能是受到了干擾。以上數據中的規律性變化表明，濱湖硬質路面冬季的上午時段，大氣濕度受溫度和植被影響較明顯近地面1m以下最明顯，下午時段垂向和水平方向上數值變化都很明顯，且幅度大于上午各時段。硬質路面近灌木一側的平均濕度高于近湖岸一側，近湖岸一側的變化幅度高于近灌木一側。

3.2.2 植被

表3-5 春季密林監測點濕度平均值

表3-6 春季喬-草地監測點濕度平均值

上表還揭示了各植被覆蓋度下大氣濕度變化的基本規律。喬-草地中8:00平均濕度最高，為65.7%;10:00—12:00時段降低為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。這是由于早上八點是植物光合作用及蒸騰作用剛剛開始，對濕度影響不明顯，冬季夜間地被植物蒸發的水分結霜，在日出后融化導致近地面處的濕度變化明顯;中午十點至下午兩點是一天中溫度最高的時段，植物蒸騰作用對大氣濕度的影響最大，同時由于植被郁閉度的影響喬-草地中處于陰影部分的區域濕度更高;16:00—18:00時溫度降低，受溫度影響大氣濕度明顯大于其他時段。密林八點是濕度最大，比晚六點高14.5%;12:00—16:00內數值低于其他時段，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，各測點測得大氣濕度變化較小，在白天各時段上密林內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。這是由于日出時的地霜融化，夜間植物上的水分進入空氣中;中午氣溫最高時蒸騰作用更加明顯，各高度上的數據差異也更大;日落時分，溫度處于一天當中的最低值，植物蒸騰作用減弱，垂向上的數據變化也變小了。

4 結論

根據上文中對金銀湖國家濕地公園各下墊面的監測數據和探究出的濕度變化規律，可總結出一下結論:植被密度高的區域在受陽光輻射的影響，在蒸騰作用越強時，增濕效應也逐漸增強，正午時段受影響最大，濕度變化也較為明顯，在日出和日落的時間附近濕度主要受溫度影響，蒸騰作用影響較弱;且植被蒸騰效應的主要影高度在近地面100m以內，這是由于對于人的影響主要來自于低矮植物，地被植物以及土地的蒸發作用;增濕效應的排序為灌木林、密林、喬-草林、湖邊石板路、硬質廣場；冬季的數據列表顯示出在此季節各個下墊面同樣受到了水體，植被的蒸發作用，并且影響較大。在道路廣場等硬質區域的濕度可受到相鄰的植被或水體區域的影響。公園中硬質路面區域是游人停留時間最長的區域，通過不同類型地面的合理配置，可以改善公園內部的大氣濕度環境，使游人體感更加舒適。在游人駐足，停留的區域，例如湖邊觀景臺，廣場處可設置更多的植被覆蓋區域，提高此區域的舒適度，使游人更愿意在此停留[5]。