校園不同功能區(qū)植物群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境舒適度關(guān)系分析

周文倩　包曉鵬　馬奠　鄭麗

摘要：選擇云南農(nóng)業(yè)大學(xué)校園教學(xué)科研區(qū)和生活休憩區(qū)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(huán)境舒適度評價(jià)指標(biāo)，采用天然群落樣方調(diào)查法和問卷調(diào)查法，分析了植物群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境舒適度之間的關(guān)系，以期為構(gòu)建合理舒適的人工植物群落提供量化研究參考。結(jié)果顯示：以單層植物群落結(jié)構(gòu)作為對照組，教學(xué)科研區(qū)多層植物群落對環(huán)境舒適度的改善效果最好：其多樣性指數(shù)H為1.471、二氧化碳濃度下降5%、噪音下降10%、溫度下降15%、環(huán)境滿意度62%；生活休憩區(qū)中雙層植物群落對環(huán)境舒適度的改善效果最好：其多樣性指數(shù)H為0.864、二氧化碳濃度下降2%、噪音下降3%、溫度下降10%、環(huán)境滿意度為76%。其中，教學(xué)科研區(qū)與生活休憩區(qū)植物群落結(jié)構(gòu)由單層向雙層遞進(jìn)和由雙層向多層遞進(jìn)時(shí)，表現(xiàn)出環(huán)境舒適度與之呈正相關(guān)；而生活休憩區(qū)植物群落結(jié)構(gòu)在由雙層向多層遞進(jìn)時(shí)，則沒有表現(xiàn)出與環(huán)境舒適度之間的正相關(guān)性。

關(guān)鍵詞：功能分區(qū)；景觀綠地；植物群落；環(huán)境舒適度

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

1、引言

高校校園功能分區(qū)為師生的學(xué)習(xí)、生活及行政系統(tǒng)的空間進(jìn)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(qū)當(dāng)中景觀綠地群落具有凈化校園環(huán)境、恢復(fù)生態(tài)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(zhì)量，減少噪音污染，降低空氣和土壤溫度，從而改善校園環(huán)境，提高人們幸福指數(shù)。綠地中的植物群落如何發(fā)揮生態(tài)功能作用，如何能夠提高在校人員對校園環(huán)境的滿意度及幸福指數(shù)，最為關(guān)鍵的一點(diǎn)是能夠以“受用者”角度去設(shè)計(jì)滿足在校人員對物質(zhì)、心理、精神、行為等方面的需求。那么何種植物群落結(jié)構(gòu)能夠提升在校人員對環(huán)境舒適度的滿意程度呢？這將是本文要探索的重點(diǎn)。

目前，有關(guān)植物群落結(jié)構(gòu)對高校校園環(huán)境舒適度所產(chǎn)生的作用研究較少，“舒適度”作為一種抽象化的概念，是一個(gè)綜合的衡量指標(biāo)。本文通過選取校園功能分區(qū)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(jié)合植物群落的生態(tài)性測量指標(biāo)，篩選出較為客觀并具有可操作性的三個(gè)因素即二氧化碳濃度、噪音及溫度作為環(huán)境舒適度評價(jià)指標(biāo)，合理范圍內(nèi)量化“舒適度”這一概念。采用天然群落樣方調(diào)查法和問卷調(diào)查法，分析得出植物群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境舒適度之間的關(guān)系，希望本文的研究結(jié)果可以為創(chuàng)造適宜的校園環(huán)境提供理論依據(jù)。

2、研究方法

2.1 功能分區(qū)及樣地選擇

功能分區(qū)是近現(xiàn)代西方城市規(guī)劃的主要思想之一，最為突出的特點(diǎn)是提高效率，保證每種活動(dòng)對環(huán)境的特殊要求。因此，根據(jù)云南農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)際情況，主要針對教學(xué)科研區(qū)和生活游憩區(qū)進(jìn)行研究。

2.1.1 教學(xué)科研區(qū)

教學(xué)科研區(qū)，主要是學(xué)習(xí)科研區(qū)域，是一種開敞、明快、寧靜的場所。本研究以3～7號教學(xué)樓區(qū)域和國家工程中心綠地為對象。

2.1.2 生活休憩區(qū)

在傳統(tǒng)用地緊張的校園，現(xiàn)有的功能分區(qū)里往往缺乏師生交流場所，因而亟待創(chuàng)造師生交流、互動(dòng)的室外空間，生活休憩區(qū)即可承擔(dān)此功能。樹蔭下，花叢中，面對大自然的鳥語花香，老師和學(xué)生都以休閑者的身份出現(xiàn)，消除了師生的隔閡，親密無間地交流才更容易進(jìn)發(fā)新的知識火花。本研究以學(xué)生宿舍18棟區(qū)域、部分小游園景觀節(jié)點(diǎn)綠地為對象。

2.1.3 樣地選擇

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

2.2 樣地環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)測量方法

2.2.1 測量環(huán)境條件

以光照強(qiáng)度最強(qiáng)的13時(shí)左右為每次測量時(shí)間。同時(shí)，考慮到交通噪聲是影響校園的主要聲源，因此機(jī)動(dòng)車作為固定聲源進(jìn)行測定具有現(xiàn)實(shí)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(jì)等檢測工具進(jìn)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(jì)進(jìn)行二氧化碳濃度、噪音和溫度的測量。

2.3 環(huán)境舒適度問卷調(diào)查

對在校景觀專業(yè)的50名人員進(jìn)行環(huán)境舒適度問卷調(diào)查。把“環(huán)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(gè)環(huán)境舒適度指標(biāo)轉(zhuǎn)換為人們能直觀理解的問題：①教學(xué)科研區(qū)和生活游憩區(qū)中，哪一種樣地空氣更清新；②教學(xué)科研區(qū)和生活休憩區(qū)中，哪一種樣地更能減少噪音干擾；③教學(xué)科研區(qū)和生活休憩區(qū)中，哪一種樣地在炎炎夏日更清涼；④選擇出教學(xué)科研區(qū)和生活游憩區(qū)中，自己認(rèn)為最舒適的樣地，并闡明選擇原因和對植物配置的改進(jìn)意見。

2.4 植物群落生態(tài)性測量

2.4.1 重要值N

重要值是一個(gè)綜合性的指標(biāo)，能較全面地反映種群在群落中的地位和重要性，計(jì)算公式：喬木、小喬木的重要值一（相對密度+相對優(yōu)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(nèi)某一物種的個(gè)體數(shù)占全部物種個(gè)體數(shù)的百分比。

（2）相對優(yōu)勢度：樣地內(nèi)某一種個(gè)體胸面積和占樣地內(nèi)全部個(gè)體胸面積總和的百分比。

（3）相對頻度：樣地內(nèi)某一物種頻度占樣地內(nèi)所有物種頻度總和的百分比。

（4）相對蓋度：樣地內(nèi)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(jìn)行每木檢測，實(shí)測樹木種類、數(shù)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(shù)H

物種多樣性指數(shù)反映群落結(jié)構(gòu)和功能復(fù)雜性以及組織化水平，能系統(tǒng)和清晰地表現(xiàn)群落的生態(tài)特性。因Shannon-Wiener指數(shù)對物種豐富度的敏感性較其他指數(shù)大，所以本文利用Shannon-Wiener指數(shù)作為群落物種多樣性的測度指數(shù)。

H=3.3219（IgN-1/N∑n_ilgn_i）式中，N為群落全部個(gè)體總數(shù)或重要值，n_i為第i個(gè)種的個(gè)體數(shù)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(shù)據(jù)進(jìn)行整理，獲知兩功能分區(qū)環(huán)境舒適滿意程度最高的樣地，同時(shí)收集整理受訪人群對云南農(nóng)業(yè)大學(xué)校園景觀植物配置的改進(jìn)意見。

3、結(jié)果與分析

3.1 不同功能區(qū)樣地植物群落生態(tài)性分析

3.1.1 檢測樣地植物調(diào)查

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在6塊樣地中，共計(jì)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(gè)層主要樹種重要值N，結(jié)果顯示：校園喬木層重要值較大的有側(cè)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(yōu)勢種；草本層以麥冬為優(yōu)勢種。

3.2 植物群落生態(tài)指標(biāo)變化與環(huán)境舒適滿意程度調(diào)查結(jié)果分析

表3顯示了不同功能區(qū)植物群落生態(tài)指標(biāo)變化及環(huán)境舒適度調(diào)查的統(tǒng)計(jì)信息。結(jié)果顯示：由單層向雙層植物群落結(jié)構(gòu)遞進(jìn)，教學(xué)科研區(qū)與生活休憩區(qū)同時(shí)出現(xiàn)環(huán)境舒適度與植物群落結(jié)構(gòu)呈正相關(guān)：16%<19%、36%<76%；而由雙層向多層植物群落結(jié)構(gòu)遞進(jìn)時(shí)，教學(xué)科研區(qū)的環(huán)境舒適度與植物群落結(jié)構(gòu)呈正相關(guān)：19%<62%，生活休憩區(qū)的環(huán)境舒適度與植物群落結(jié)構(gòu)的正相關(guān)性不成立：76%>62%。

4、結(jié)論與討論

4.1 依校園功能構(gòu)建綠地植物群落方能營造最舒適的環(huán)境

在兩個(gè)功能區(qū)當(dāng)中，滿意度最高的植物群落結(jié)構(gòu)是不同的。教學(xué)科研區(qū)屬于“靜”區(qū)，教學(xué)樓間的植物配置在整體上要疏密結(jié)合、高低錯(cuò)落，樹種以常綠喬木為主。62%的受訪者表示教學(xué)科研區(qū)需要?jiǎng)?chuàng)造良好的安靜學(xué)習(xí)空間，多層植物群落結(jié)構(gòu)較其他類型的群落結(jié)構(gòu)在凈化空氣、降噪及降溫這個(gè)方面會更好。單層植物群落可劃分為“動(dòng)”區(qū)，因其更容易讓人們進(jìn)行身體活動(dòng)及在寒冷季節(jié)進(jìn)行陽光浴。生活休憩區(qū)屬于動(dòng)靜結(jié)合區(qū)，但以“動(dòng)”區(qū)作為主要環(huán)境功能劃分?！皠?dòng)”區(qū)植物配置以雙層植物群落結(jié)構(gòu)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(xué)習(xí)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(shí)起到了放松身心、調(diào)節(jié)勞逸和恢復(fù)精力的作用，所以在生活休憩區(qū)的最佳環(huán)境滿意度植物配置形式為雙層群落結(jié)構(gòu)——喬木+草本的形式。

4.2 環(huán)境舒適度的評價(jià)應(yīng)結(jié)合客觀參數(shù)和人的主觀滿意度進(jìn)行

人們在感受不同植物群落所帶來的舒適度時(shí)會有不同標(biāo)準(zhǔn)。本文利用3個(gè)客觀測定參數(shù)即二氧化碳濃度、噪音及溫度作為環(huán)境舒適度評價(jià)指標(biāo)，總結(jié)出雙層或者多層植物群落結(jié)構(gòu)在減少二氧化碳濃度、減噪及降溫三個(gè)方面更受在校人員青睞。

4.3 針對環(huán)境舒適度評價(jià)指標(biāo)制定校園環(huán)境改進(jìn)措施

為提高綠地群落的綠化水平，促使高校校園環(huán)境健康發(fā)展，提高在校人員幸福指數(shù)，以6塊樣地中3個(gè)環(huán)境舒適度評價(jià)指標(biāo)下降率最高的數(shù)據(jù)為理論支撐點(diǎn)，分析提高空氣質(zhì)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(zhì)量，即降低二氧化碳濃度。教學(xué)科研區(qū)中多層植物群落是兩個(gè)功能分區(qū)植物群落當(dāng)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(diào)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(xué)科研區(qū)中多層植物群落是兩個(gè)功能分區(qū)植物群落當(dāng)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(diǎn)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(yōu)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(fù)層群落。

（3）降低空氣溫度。生活休憩區(qū)多層植物群落是兩個(gè)功能分區(qū)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(huán)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(jié)構(gòu)。