北京北護城河河岸帶的溫濕度調(diào)節(jié)效應(yīng)

吳芳芳，張 娜，陳曉燕

(中國科學(xué)院大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100049)

河岸帶定義為沿河流分布的，由一定寬度(受河水影響的范圍)組成的，不同于周圍基質(zhì)的帶，包括河漫灘、護岸和植被緩沖帶，有時也包括部分岸邊高地[1-3]。目前對河岸帶的研究大多集中于自然河流，而城市河岸帶的生態(tài)功能及其建設(shè)和管理并未得到應(yīng)有的重視。相反，由于認識上的局限性，有的城市河流單純從增加行洪和排水能力出發(fā)，使河道人工化，斷面單一化[4-5]。隨著環(huán)境意識的增強和生活水平的提高，居民對退化河流生態(tài)修復(fù)的要求越來越迫切，要求城市河岸帶不僅要滿足防洪需求，還要同時具備美學(xué)、生態(tài)和休閑功能[6]。

溫濕度調(diào)節(jié)效應(yīng)作為河岸帶的一項重要生態(tài)功能，已引起很多國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。一些研究表明，河岸植被可形成和緩的小氣候[7-8]。同時，河岸帶小氣候可能受諸多因素的影響，例如河道河槽[9]，水陸交界處的地形[10]，大尺度區(qū)域的水文和大氣候環(huán)境[11]。進一步的研究表明，河岸帶氣溫與距河流距離和距河流高度存在顯著的關(guān)聯(lián)性[12]。國內(nèi)在相關(guān)方面的發(fā)展也很迅速，陳吉泉[13]認為，河岸植被的走向、寬度、高度、密度、蓋度及其林冠的垂直結(jié)構(gòu)等直接影響著河溪生態(tài)系統(tǒng)的小氣候。李留振等[14]對黃河下游不同覆蓋度的河岸植被進行了小氣候觀測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，楊樹人工林的空氣相對濕度最大，裸露農(nóng)田最小。劉瑛等[15]比較了北京郊區(qū)拋石和漿砌石兩種不同生態(tài)型護岸對溫度和相對濕度的影響。楊凱等[16]通過比較上海中心城區(qū)不同類型河流和水體在不同季節(jié)的溫濕度，得出水體面積、水體周邊的建筑物布局、“水綠”復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)等均是影響其小氣候效應(yīng)的重要因素。然而，現(xiàn)階段對城市河岸帶溫濕度調(diào)節(jié)效應(yīng)的研究并不多。已有研究多以理論探討為主，缺少實驗數(shù)據(jù)的支撐，因此很難得到系統(tǒng)的結(jié)論。

本研究以北京市區(qū)北護城河為例，以實驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，探討在不同季節(jié)河岸帶是否對周圍環(huán)境產(chǎn)生溫濕度調(diào)節(jié)效應(yīng)，以及不同結(jié)構(gòu)類型的河岸帶之間在溫濕度調(diào)節(jié)效應(yīng)上是否存在顯著差異。該研究可為城市河岸帶的生態(tài)修復(fù)、建設(shè)和管理提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

北護城河是北京城區(qū)護城河的一部分，它西起西直門北三岔河口，向東流經(jīng)德勝門、安定門，在東北城角與東護城河相接，全長5.9 km，寬約26 m。該區(qū)域?qū)儆诒睖貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，四季分明，冬季多西北風(fēng)，氣候寒冷、干燥；夏季(6—8月)多西南風(fēng)，氣候炎熱、濕潤。6—8月為雨季，降水量較大。年平均降水量600 mm左右，年平均氣溫12 ℃。該河段位處城市繁華地段，南臨北二環(huán)主干道，北臨濱河路。修復(fù)前，硬質(zhì)河岸帶隔絕了生物與土壤的接觸，岸邊植被稀少，破壞了河流生態(tài)系統(tǒng)的整體平衡。北京市水利規(guī)劃設(shè)計研究院于2005年對河道和河岸帶進行了一系列工程改造和生態(tài)修復(fù)，包括減少堤防硬化，盡量恢復(fù)緩坡斷面，使用透水磚或生態(tài)袋等材料形成新坡面，種植水生植物、灌木和喬木，形成有層次的岸坡綠化等，在一定程度上改善了北護城河的生態(tài)環(huán)境[17]。

1.2 樣點選擇

圖1 河岸帶與對照區(qū)的設(shè)置示意圖

圖2 河岸帶內(nèi)部的橫斷面區(qū)域

首先，選取河岸帶的結(jié)構(gòu)指標：第一類為隨季節(jié)變化的指標，主要指喬木的覆蓋度；第二類為不隨季節(jié)變化的相對穩(wěn)定型指標，包括河岸帶的寬度、坡度、植物種類、喬木密度、距路距離和距路高度(表1)。根據(jù)這些結(jié)構(gòu)指標的差異，沿南岸和北岸各選取4類河岸帶(北岸編號為N1、N2、N3和N4，南岸編號為S1、S2、S3和S4)。在各類河岸帶內(nèi)部分別取一個樣點，各樣點間距約為1000 m。在與河岸帶垂直的道路兩側(cè)分別設(shè)置相應(yīng)的對照區(qū)(北岸對照區(qū)編號為N1′、N2′、N3′和N4′，南岸對照區(qū)編號為S1′、S2′、S3′和S4′)，對照區(qū)周邊緊鄰城市公園、高層建筑物、生活區(qū)等不同土地利用類型(圖1)。同時，對照區(qū)內(nèi)均為水泥路面，且植被覆蓋度基本為零。其次，在每類河岸帶內(nèi)部，沿垂直于河道方向，將河岸帶分為坡下、坡中和坡上3個橫斷面區(qū)(圖2)。其中，坡中區(qū)多為人工鋪設(shè)的石板路或經(jīng)人為踐踏踩實的泥土路，能較明顯地分隔開坡上和坡下兩個區(qū)。

北岸4類河岸帶北臨濱河路，道路狹窄，僅寬10 m，車流量較少。其中，N1的植被種類較多，坡上區(qū)坡度較大，只有草坪覆蓋；N2的寬度較大，但坡下和坡中區(qū)較窄，以雪松為優(yōu)勢種，喬木的植被覆蓋度常年較大，基本無坡度變化；N3的坡度起伏較大，植被層次結(jié)構(gòu)分明，草本植被茂盛；N4的寬度較小，植被結(jié)構(gòu)與N3相似。南岸4類河岸帶南臨北二環(huán)主干道，寬50 m，車流量較大。其中，S1的坡下區(qū)為硬質(zhì)小路，小喬木生長茂盛，植被蓋度較大；S2的河岸帶較寬，喬木分布密集，與道路間隔較遠；S3的喬灌草層次分明，植被蓋度大；S4的河岸帶較寬，距路高度較大，坡上區(qū)藤本植物生長茂盛。

1.3 野外指標的測定方法

1.3.1 氣象指標

采用便攜式氣象儀Kestrel 4000測定觀測區(qū)域的空氣溫度(℃)和相對濕度(%)，精度分別達1.0 ℃和3.0%。測定高度距地面1.5 m。

由于實際操作中空間和時間的限制，測定分3d進行。于2011年5—10月的每月下旬，選擇3個相鄰的晴天或多云天，從8:00到18:00，對南北各4類河岸帶的3個橫斷面區(qū)及其對照區(qū)的氣溫和相對濕度進行連續(xù)10 h的觀測(第1天觀測北岸4類河岸帶及其對照區(qū)，第2天觀測S1和S2及其對照區(qū)，第3天觀測S3和S4及其對照區(qū))。兩人分別在河岸帶及其對照區(qū)同時測定。同時，為避免因測定時間的差異而造成的溫濕度差異，盡量縮短同一個河岸帶不同橫斷面區(qū)之間的測定時間。具體地，每隔1 h，在每個橫斷面區(qū)測定3 min(氣象儀自動計數(shù)間隔為10 s，因此，可獲取溫度和相對濕度各18個測定值)，在每類河岸帶中共測定9 min；與同時，在對照區(qū)中連續(xù)測定9 min。

1.3.2 植被指標

本研究的植被覆蓋度均指喬木的投影蓋度。在各類河岸帶中，根據(jù)河岸帶的總長度，選取3—5個樣方，樣方長10 m，寬為河岸帶的總寬度。為減少測定誤差，由同一人在不同月份采用目估法分別測定某類河岸帶中各樣方的喬木蓋度，對各樣方的蓋度求平均，獲得該類河岸帶的植被覆蓋度。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用統(tǒng)計分析軟件Minitab 15進行數(shù)據(jù)分析。分別總和不同月份8類河岸帶及其對照區(qū)的各氣象指標值(取3個橫斷面的平均值)，用“配對t”模塊對不同月份各類河岸帶的氣象指標值與其相應(yīng)對照區(qū)的值進行t檢驗，以反映不同月份河岸帶與對照區(qū)溫濕度和溫濕指數(shù)的總體差異；計算不同月份各時段溫濕度的平均值及日極差值，用t檢驗分析不同月份河岸帶及其對照區(qū)日氣溫和日相對濕度的極差均值之間的差異。用t檢驗分析南北河岸帶之間，以及南北對照區(qū)之間溫濕度的總體差異；用“Fisher”模塊分別對南岸和北岸2個組別內(nèi)不同類型河岸帶的溫濕度和溫濕指數(shù)進行差異顯著性的多重比較，以反映不同河岸帶類型溫濕度調(diào)節(jié)效應(yīng)的差異。另外，按月份在不同類型河岸帶中分別進行坡上、坡中和坡下3個橫斷面區(qū)氣溫和相對濕度值的單因子方差分析，以反映河岸帶內(nèi)部各橫斷面區(qū)的溫濕度差異。

1.5 溫濕指數(shù)

采用Kyle[18]提出的基于氣溫(T)和相對濕度(RH)的溫濕指數(shù)(THI)來綜合評價人體的舒適度(表2)：

THI=T-0.55(1-RH)(T-14.5)

(1)

2 結(jié)果與分析

2.1 河岸帶與對照區(qū)的溫濕度差異

2.1.1 河岸帶與對照區(qū)溫濕度的總體差異

總的來說，在5—9月，不同類型河岸帶的氣溫均極顯著低于對照區(qū)，而相對濕度均極顯著高于對照區(qū)。然而，在10月，個別類型的河岸帶與對照區(qū)的溫濕度之間不存在顯著差異。

河岸帶區(qū)域與對照區(qū)在下墊面和植被分布上的差異以及水體的影響是造成它們之間溫濕度差異的主要原因。雖然對照區(qū)內(nèi)大多分布有綠化帶(S1除外，表1)，同時沿路分布有行道樹，但沒有構(gòu)成聚集的植被分布格局，無法形成典型的植被區(qū)小氣候。對照區(qū)路面被硬質(zhì)水泥或柏油覆蓋，不利于水分儲存，且隨著太陽輻射的變化升降溫較快。相反，河岸帶區(qū)域均為非硬質(zhì)下墊面，其內(nèi)呈現(xiàn)“喬-灌-草”多層結(jié)構(gòu)。沿岸以枝葉茂密的闊葉類喬木為主，且植被覆蓋度較大，不僅能阻止部分陽光入射，對地面反射輻射也有一定的阻攔效果，從而可較好地穩(wěn)定小氣候。同時，大面積植物的蒸騰作用可有效地降低周圍氣溫，并增加濕度；水體表面蒸發(fā)也可在一定程度上降溫增濕；水域的較大比熱可對氣溫變化起到一定的緩和作用[13]。因此，河岸帶的氣溫基本低于對照區(qū)，而相對濕度基本高于對照區(qū)；且河岸帶的溫濕度變化更為和緩。

表2溫濕指數(shù)與人體舒適度的劃分

Table2ClassificationofThermohygrometricIndex(THI)andhumancomfortlevel

溫濕指數(shù)THI人體舒適度Humancomfortlevel評價Assessment≥30酷熱無降溫措施難以工作26．5—30很熱很不舒適 20—26．5熱 不舒適 15—20舒適適宜環(huán)境

劃分標準來源于Unger[19]

然而，河岸帶對溫濕度的調(diào)節(jié)效應(yīng)僅出現(xiàn)在晴天或多云天，在陰天這種效應(yīng)可能不明顯。例如，在10月的觀測中有一天為陰天，結(jié)果河岸帶與對照區(qū)的溫濕度差異不顯著。但這僅是一種可能性，10月河岸植物枝葉開始脫落，植被覆蓋度下降可能也是一個原因。由于本研究對植物生長盛期時氣溫和相對濕度的觀測均在晴天或多云天進行，因此，在陰天河岸帶對溫濕度的調(diào)節(jié)效應(yīng)是否仍然存在這一問題尚需用更多的實驗數(shù)據(jù)來回答。

2.1.2 河岸帶與對照區(qū)的溫濕度日變化和季節(jié)變化差異

不論河岸帶還是對照區(qū)，氣溫的最低值均出現(xiàn)于早晨8:00—9:00，這時兩個區(qū)域的氣溫均很低，且相差不大；隨著太陽高度角的增大，兩者的溫差逐漸顯著，并在午后達到最大值；隨后，兩者的氣溫均開始降低，其中，對照區(qū)氣溫下降更快；在18:00左右兩者的氣溫幾乎持平?？梢?，河岸帶可顯著降低日最高氣溫，但對日最低氣溫的改變不明顯，這與Meleason等[20]的結(jié)論一致。對照區(qū)的最高氣溫多出現(xiàn)在13:00—15:00，而河岸帶的最高氣溫基本出現(xiàn)在14:00—16:00，比對照區(qū)延遲1 h?？傊?，對照區(qū)氣溫的日變化幅度較大，變化趨勢也較復(fù)雜，多呈現(xiàn)雙峰變化趨勢；而河岸帶氣溫的日變化趨勢則較為平緩，呈現(xiàn)單峰變化趨勢。河岸帶在夏季(6—8月)的最高氣溫達30 ℃以上；而對照區(qū)在5—9月的最高氣溫均達30 ℃以上，其中7月的最低氣溫即達30 ℃以上(圖3)，因此，河岸帶可有效地減少高溫的天數(shù)。

圖3 北京北護城河河岸帶與對照區(qū)不同季節(jié)氣溫和相對濕度的日變化

相對濕度的變化在很大程度上取決于氣溫的變化，河岸帶較低的氣溫通常會使相對濕度高5%—25%[21,22]。總的來說，河岸帶和對照區(qū)相對濕度的日變化趨勢均呈現(xiàn)“U型”，只有一個最低值，其中，河岸帶的變化趨勢較為平緩。不論河岸帶還是對照區(qū)，相對濕度的最高值均出現(xiàn)在早晨8:00—9:00，最低值均出現(xiàn)在13:00—15:00(圖3)。河岸帶相對濕度的季節(jié)變化也較明顯：在春季，降雨較少，氣候干燥，日變化在20%左右上下浮動；在夏季，持續(xù)高溫和多雨使得最高相對濕度達60%—70%，最低相對濕度為40%—50%，平均值在50%左右，極差值大；在秋季，雖然日均值仍較高，但最高相對濕度降到50%—60%，日變化幅度不大。對照區(qū)相對濕度的季節(jié)變化與河岸帶相同，只是各時段的數(shù)值較河岸帶平均低約10%。

研究表明，高植被冠層可有效降低白晝的氣溫極差；與裸地相比，1.5—2 m高的植被冠層可產(chǎn)生3℃或更大的極差值差異[23-24]。本研究部分驗證了此結(jié)論，并在此基礎(chǔ)上進行了季節(jié)性分析。對河岸帶和對照區(qū)不同月份日氣溫和日相對濕度極差的差異顯著性分析表明，春季和秋季對照區(qū)的日氣溫極差分別顯著和極顯著高于河岸帶，而夏季兩者的差異不顯著；5月和10月對照區(qū)的日相對濕度極差分別顯著和極顯著高于河岸帶，而其它月份兩者的差異不顯著(表3)。在夏季，對某點溫濕度變化起主導(dǎo)作用的是大尺度上高溫高濕的大環(huán)境背景，而小尺度上結(jié)構(gòu)指標(例如，是否有植被，以及下墊面狀況等)的影響較弱，因此，夏季河岸帶和對照區(qū)日氣溫和日相對濕度極差的差異不大，河岸帶對溫濕度日變化幅度的調(diào)節(jié)效應(yīng)不明顯。而在春秋季，大尺度上的氣候變化復(fù)雜，無法形成統(tǒng)一的溫濕度影響；對某點的溫濕度變化，小尺度的調(diào)節(jié)作用相對較大，此時該點土地利用類型或空間格局的變化將對其溫濕度產(chǎn)生顯著的影響，因此，春秋季河岸帶和對照區(qū)日氣溫和日相對濕度極差的差異較大，河岸帶對溫濕度日變化幅度表現(xiàn)出更明顯的調(diào)節(jié)效應(yīng)。可見，決定某點溫濕度變化的主導(dǎo)因子具有明顯的空間尺度效應(yīng)，且因季節(jié)而異。

2.2 不同類型河岸帶的溫濕度差異

2.2.1 南北河岸帶溫濕度的總體差異

河岸帶北岸的氣溫極顯著高于南岸，而相對濕度極顯著低于南岸；與南北兩岸分別對應(yīng)的對照區(qū)之間也存在類似的差異(表4)。南岸對溫濕度有更強的調(diào)節(jié)效應(yīng)。雖然北岸也分布有較多的闊葉類喬木，但在白天大部分時間內(nèi)，狹窄的北岸靠河一側(cè)邊緣為南向的河岸帶始終暴露在來自偏南方向的太陽的直接照射下，河岸帶內(nèi)氣溫較高，相對濕度較低；而南岸寬度普遍較大，平均喬木密度也較大，中上層濃密的喬-灌植被結(jié)構(gòu)可有效遮擋太陽的直接輻射，靠河一側(cè)邊緣為北向的河岸帶能接受的直接輻射較少[9,25]，使得沿岸形成大面積的蔭蔽環(huán)境。

表3北京北護城河河岸帶及其對照區(qū)不同季節(jié)的日氣溫和日相對濕度極差均值的t檢驗結(jié)果

Table3Thet-TestforsignificanceofthedifferenceinmeanrangesofdailyairtemperatureandrelativehumiditybetweenriparianbuffersintheNorthMortofBeijingandtheircorrespondingcontrolareasindifferentgrowingseasons

月份Month日氣溫的平均極差Meanrangeofdailyairtemperature/℃河岸帶Riparianbuffer對照區(qū)ControlareaP日相對濕度的平均極差Meanrangeofdailyrelativehumidity/%河岸帶Riparianbuffer對照區(qū)ControlareaP56．27．60．023?10．210．90．019?67．49．10．14027．528．00．78875．05．90．14115．817．10．43485．25．90．37623．123．30．92297．09．30．001??20．021．70．446104．67．10．007??11．715．70．001??

t檢驗的樣本量多為80(除6月份為60); *表差異達顯著水平(P<0.05); **表差異達極顯著水平(P<0.01)

表4北京北護城河南北河岸帶及其對照區(qū)溫濕度的統(tǒng)計結(jié)果

Table4Thet-TestforsignificanceofthedifferenceinairtemperatureandrelativehumiditybetweensouthandnorthriparianbuffersinNorthMort(SRB and NRB)ofBeijingandtheircorrespondingcontrolareas(SCA and NCA)

統(tǒng)計結(jié)果Statisticalresult氣溫Airtemperature/℃北岸NRB南岸SRB北岸對照區(qū)NCA南岸對照區(qū)SCA相對濕度Relativehumidity/%北岸NRB南岸SRB北岸對照區(qū)NCA南岸對照區(qū)SCA均值Mean27．625．629．927．739．253．433．747．7標準差Standarddeviation6．35．76．56．613．619．911．919．3P0．001??0．000??0．000??0．000??樣本數(shù)Samplesize240220240220

2.2.2 南北不同類型河岸帶的溫濕度差異

總的來說，南北不同類型河岸帶之間在溫濕度上的差異隨季節(jié)而異，可能源于植被覆蓋度這一季節(jié)型指標。在5月，各類河岸帶的植被覆蓋度在整個生長季中均最低(圖4)，這時覆蓋度的顯著差異可造成溫濕度的顯著差異，這使得南北岸均存在溫濕度具有顯著差異的河岸帶類型(表5)。植被覆蓋度從6月開始顯著增加，并于7—8月達到峰值。盡管各類河岸帶的夏季植被覆蓋度之間存在較大差異，但其溫濕度之間的差異大多并不顯著(除南岸7月的氣溫)。說明植被覆蓋度對河岸帶溫濕度的影響可能是一個臨界閾現(xiàn)象：當覆蓋度小于某一閾值時，它的增大對溫濕度的影響很大；但當覆蓋度大于該閾值時，它的再增大對溫濕度的影響不再明顯。同時，夏季高溫高濕的大環(huán)境背景也使溫濕度調(diào)節(jié)效應(yīng)不夠明顯。植被覆蓋度在9月有所下降，但仍然很高；各類河岸帶的溫濕度之間大多仍不存在顯著差異(除南岸的相對濕度)。10月的植被覆蓋度明顯低于峰值，各類河岸帶的溫濕度之間差異顯著(表5)。

圖4 北京北護城河不同類型河岸帶植被覆蓋度的季節(jié)變化

河岸帶的穩(wěn)定型結(jié)構(gòu)指標也會影響溫濕度調(diào)節(jié)效應(yīng)。對于北岸，5月N1和N2與N3和N4的氣溫和相對濕度之間均存在顯著差異；在10月，N3的氣溫與另外3類也存在顯著差異。5月N3和N4的植被覆蓋度相同，且居于N1和N2之間(即N2>N3=N4>N1，圖4)，而氣溫顯著高于N1和N2，相對濕度顯著低于N1和N2(表5)。這是因為，與N1和N2相比，N3和N4的河岸帶較窄(表1)，形成的小氣候環(huán)境不穩(wěn)定，在植被覆蓋度尚低的情況下，對溫濕度的調(diào)節(jié)效應(yīng)沒有N1和N2顯著。Meleason等[20]也發(fā)現(xiàn)，相對于5 m的河岸帶，30 m的河岸帶能夠更多地降低白晝的氣溫。10月N3的植被覆蓋度不低于6月，但氣溫卻顯著高于其它類型(表5)。與N1、N2和N4相比，N3周邊是低矮狹窄的建筑物(表1)，它們無法阻擋太陽輻射，狹窄的空間也不利于熱量的擴散，這使得N3的氣溫顯著高于其它類型。對于南岸，S3和S4的氣溫在5、7和10月顯著高于S1和S2，相對濕度在9和10月顯著低于S1和S2(表5)。S1和S2在7、9和10月的植被覆蓋度均高于S3和S4(圖4)，可部分解釋溫濕度的差異。另外，南岸直接與北二環(huán)主干道相鄰，車流量較大，河岸帶可能受到來自道路和車輛的人為熱源的影響。S3和S4與道路間基本無隔離距離，河岸帶內(nèi)小氣候受人為熱源影響較大，導(dǎo)致高溫低濕環(huán)境的生成。而S1和S2的距路距離均比S3和S4大，特別是S2(表1)。據(jù)此，可以推斷，即使較短的隔離距離(如S1)也可以有效地緩解來自周邊道路的人為熱源的影響，使河岸帶的溫濕度調(diào)節(jié)效應(yīng)更為明顯。

表5北京北護城河南北不同類型河岸帶氣溫和相對濕度差異顯著性的多重比較

Table5MultiplecomparisonsofsignificanceofdifferenceofairtemperatureandrelativehumidityfordifferenttypesofsouthandnorthriparianbuffersintheNorthMortofBeijing

月份Month氣溫Airtemperature/℃北岸NorthriparianbufferN1N2N3N4南岸SouthriparianbufferS1S2S3S4相對濕度Relativehumidity/%北岸NorthriparianbufferN1N2N3N4南岸SouthriparianbufferS1S2S3S45aabbaabbbbaaaabbcc6aaaaaa--aaaaaa--7aaaaaabbaaaaaaaa8aaaaaaaaaaaaaaaa9aaaaaaaaaaaabbaa10aabbaaabbaaaabbaa

樣本量為40; 不同的小寫字母(a，b和c)表示不同程度的差異顯著水平(P<0.05)，且a，b和c表示的氣溫和相對濕度的數(shù)值大小關(guān)系為a

2.3 河岸帶內(nèi)部各橫斷面區(qū)的溫濕度差異

方差分析表明，各類河岸帶內(nèi)部3個橫斷面區(qū)(包括坡下、坡中和坡上)的溫濕度之間基本無顯著差異，盡管各橫斷面區(qū)的結(jié)構(gòu)、植被類型和覆蓋度不盡相同，甚至有的路面物理性質(zhì)(主要指坡中區(qū)域的不可滲透性)也存在差異。這可能是由河岸帶總寬度較小(10 m左右)所致。這時，不同橫斷面區(qū)的植被交叉遮掩，相互影響，導(dǎo)致小氣候效應(yīng)很接近。

2.4 人體舒適度指標——溫濕指數(shù)

2.4.1 河岸帶與對照區(qū)的溫濕指數(shù)差異

除10月的個別類型河岸帶之外，5—9月河岸帶的THI基本極顯著低于其對照區(qū)(圖5)。5月河岸帶和對照區(qū)基本使人體感到不舒適(2026.5)，而南岸卻可有效地提高人體的舒適度(THI<26.5)。7月河岸帶和對照區(qū)均使人體感到很不舒適(THI>26.5)。8月對照區(qū)的THI仍持續(xù)高于26.5，但河岸帶南北兩岸的THI均低于26.5，可有效緩解人體的不適感。9月河岸帶和對照區(qū)的THI均低于26.5。而10月兩者的THI均低于20，為適宜環(huán)境。

圖5 北京北護城河不同類型河岸帶溫濕指數(shù)的季節(jié)變化

2.4.2 南北不同類型河岸帶的溫濕指數(shù)差異

河岸帶南北兩岸的THI差異與其氣溫的差異情況相似。北岸的4個不同類型之間僅在5和10月存在顯著差異，而南岸的4個不同類型之間在5、7、8和10月均存在顯著差異(表6)。這是由植被覆蓋度、河岸帶寬度、距路距離和季節(jié)性氣候差異所致。

3 討論

研究表明，與對照區(qū)相比，北護城河河岸帶具有明顯的溫濕度調(diào)節(jié)效應(yīng)，能有效改善人體的舒適度。然而，這種調(diào)節(jié)效應(yīng)存在著季節(jié)性差異，其中，河岸帶在春秋季表現(xiàn)出更強的溫濕度日極值調(diào)節(jié)效應(yīng)。河岸帶南岸對溫濕度的調(diào)節(jié)效應(yīng)強于北岸：北岸氣溫顯著高于南岸，而相對濕度顯著低于南岸；不同類型河岸帶之間在溫濕度上的差異隨季節(jié)而異：春秋季差異較顯著，但夏季差異不顯著，這些既與季節(jié)型指標(植被覆蓋度)有關(guān)，也與相對穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)指標(如河岸帶寬度、距路距離、喬木密度、冠層結(jié)構(gòu)，以及周邊土地利用方式)有關(guān)。

表6北京北護城河南北不同類型河岸帶溫濕指數(shù)差異顯著性的多重比較

Table6MultiplecomparisonsofsignificanceofdifferenceofThermohygrometricIndex(THI)fordifferenttypesofsouthandnorthriparianbuffersintheNorthMortofBeijing

月份Month北岸NorthriparianbufferN1N2N3N4南岸SouthriparianbufferS1S2S3S45aabbaabb6aaaaaa--7aaaaaabb8aaaaabacbc9aaaaaaaa10bbccabaabb

-:由于天氣原因，未獲得6月S3和S4的溫濕度數(shù)據(jù)

由此，可為河岸帶的規(guī)劃設(shè)計提供一定的理論依據(jù)和參考建議。首先，需要認識到河岸帶作為城市中的特殊廊道，可有效緩解城市的熱島現(xiàn)象，提高人體的舒適度。因此，需要改變以往忽視河岸帶生態(tài)功能的局面，加強對河岸帶的維護和管理。其次，在城市河岸帶的建設(shè)或修復(fù)中，須充分結(jié)合周邊土地利用情況，合理設(shè)計河岸帶的結(jié)構(gòu)，以提高河岸帶對溫濕度的調(diào)節(jié)效應(yīng)。例如，(1)在城市中心地帶，受用地限制，河岸帶往往無法被加寬，這時可通過提高河岸帶植被的覆蓋度來實現(xiàn)部分功能，但覆蓋度不必過大。(2)對于周邊空間較為擁擠的河岸帶區(qū)域，可在坡上或其鄰近高地建造主要由喬木組成的綠化帶，以遮擋太陽輻射。(3)對于鄰接主路的河岸帶，可適當增大河岸帶與道路的距離，從而在一定程度上阻隔道路熱源。(4)對于靠河一側(cè)邊緣為南向的河岸帶，可通過增加寬度或者沿岸喬木密度，或者建造多層復(fù)雜的冠層結(jié)構(gòu)，來提高其溫濕度調(diào)節(jié)效應(yīng)。

本研究仍有許多問題需要深入探討。例如，在比較各類河岸帶間的溫濕度差異時，曾提到當河岸帶內(nèi)植被覆蓋度達到某一閾值時，它的再增大將對河岸帶溫濕度的影響不再明顯，但這一閾值的大小尚不確定。河岸帶的穩(wěn)定型結(jié)構(gòu)指標可能會對溫濕度效應(yīng)產(chǎn)生協(xié)同影響，但哪個指標的影響更大，尚有待甄別。本文主要從城市景觀生態(tài)學(xué)的角度探討了河岸帶的結(jié)構(gòu)對溫濕度調(diào)節(jié)效應(yīng)的影響，尚有待深入解釋其調(diào)節(jié)機制。

致謝:感謝中國科學(xué)院研究生院的劉程昱、北京林業(yè)大學(xué)的陸凱、北京師范大學(xué)的王志偉等在野外數(shù)據(jù)采集過程中給予的大力幫助。

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