福州冬季蘭花植物園舒適度對(duì)比

朱志鵬 黎俊儀 傅偉聰 陳梓茹 蔡曉樂(lè) 董建文

摘要：選擇2月中旬晴朗天氣，通過(guò)對(duì)冬季福州市3個(gè)蘭花專(zhuān)類(lèi)園（分別位于遠(yuǎn)郊、近郊、市中心）6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度、濕度、風(fēng)速、熱力指數(shù)、濕球指數(shù)、露點(diǎn)溫度等數(shù)據(jù)的采集，采用綜合舒適度指數(shù)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。研究了3個(gè)蘭花植物園溫度、濕度、風(fēng)速及舒適度的日變化規(guī)律以及不同區(qū)位條件下的對(duì)比變化，并對(duì)蘭花植物園與福州市背景氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果表明，各蘭花專(zhuān)類(lèi)園的溫度、濕度呈“U”字型變化，溫度在13：00～15：00時(shí)較高，7：00時(shí)最低；濕度在7：00時(shí)最高，13：00左右最低；風(fēng)速呈不規(guī)則式變化；綜合各下墊面，人體感覺(jué)舒適的時(shí)間呈U字型變化；冬季3個(gè)點(diǎn)皆為林緣舒適度高于園內(nèi)；3個(gè)蘭花植物園的舒適度對(duì)比為遠(yuǎn)郊<近郊<市區(qū)；與市區(qū)背景氣象數(shù)據(jù)相比得出，3個(gè)蘭花植物園的相對(duì)濕度大于市區(qū)，平均溫度及平均風(fēng)速明顯小于市區(qū)。

關(guān)鍵詞：蘭花植物園；小氣候；日變化；舒適度對(duì)比

中圖分類(lèi)號(hào)：S682.31；Q988 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2015）21-5313-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.21.027

Comparasion on Comfortable Level in Orchid Botanic Gardens of Fuzhou in Winter

ZHU Zhi-peng， LI Jun-yi， FU Wei-cong， CHEN Zi-ru， CAI Xiao-le， DONG Jian-wen

（College of Landscape Architecture，F(xiàn)ujian Agriculture and Forestry University，F(xiàn)uzhou 350002，China）

Abstract： Selecting a sunny day in mid-February， through the collection of data such as temperature， humidity， wind speed， thermal index， web bulb index and dew point temperature on 6 monitoring point in 3 orchid specialized gardens （being respectively located in outer suburbs， suburbs and the downtown） in Fuzhou City in winter， “integrated comfort algorithm index” model was adopted to carry on data analysis. The daily change rule of temperature， humidity， wind speed and comfortable level in 3 orchid botanic gardens and comparative change were studied， and correlation analysis between background meteorological data of orchid botanic garden and Fuzhou City. Results showed that temperature and humidity in every orchid specialized garden presented font variation of U， the temperature during the time from 13：00 to 15：00 was higher， and the temperature was the lowest at 7：00； The humidity was the highest at 7：00， and the humidity was the lowest at 13：00； Wind speed presented irregular style change. The integration of time for which human body feeled comfortable on underlying surface， which presented font variation of U； Each comfortable level on forest edge on 3 points was higher than that of the garden inside； Each comfortable level in 3 orchid botanic gardens respectively located in outer suburbs， suburbs and the downtown was contrasted to show that outer suburbs

蘭科（Orchidaceae）是被子植物中的大科之一，是生物多樣性保護(hù)中備受重視的類(lèi)群。據(jù)《中國(guó)植物志》記載[1-3]，福建省蘭科植物的屬數(shù)占中國(guó)蘭科植物總屬數(shù)（171屬）的39.2%，種數(shù)占中國(guó)蘭科植物總種數(shù)（1 247種）的13.2%，表明福建省蘭科植物種類(lèi)比較豐富、屬種數(shù)較多，是中國(guó)蘭科植物資源較豐富的地區(qū)之一[4]。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于蘭花植物的研究主要集中在蘭科植物的分類(lèi)以及蘭科植物的栽培和保育方面[5，6]，鮮見(jiàn)關(guān)于蘭花植物園對(duì)人體舒適度影響的研究。研究表明城市森林能有效吸收和反射輻射，降低遮陰區(qū)的溫度，并通過(guò)蒸散作用降低空氣溫度，增加相對(duì)濕度[7，8]，繼而顯著改善城市的小氣候，提高人體舒適度[9]。人體舒適度能反映出某種區(qū)域的氣象特點(diǎn)和人類(lèi)對(duì)周邊環(huán)境的影響，與人們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)[10]。蘭花植物園作為森林游憩的重要組成部分，人們對(duì)蘭花專(zhuān)類(lèi)園調(diào)節(jié)小氣候的作用以及對(duì)人體舒適度的影響也日益重視[11]。本研究以福州市現(xiàn)有的蘭花植物園——福建農(nóng)林大學(xué)森林蘭苑、于山蘭花圃、福州國(guó)家森林公園蘭苑為研究對(duì)象，選擇在冬季2月蘭花觀賞價(jià)值最高的時(shí)期[12]，通過(guò)對(duì)園內(nèi)與園外的溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)速的定量化研究，比較蘭花植物園調(diào)節(jié)小氣候及人體舒適度的差異，指導(dǎo)人們選擇最舒適的時(shí)間觀賞冬季蘭花植物園，并為蘭花植物園的規(guī)劃設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地的選擇

試驗(yàn)在距福州市市中心1 km的于山蘭花圃城區(qū)蘭花植物園，距福州市市中心8 km的福建農(nóng)林大學(xué)森林蘭苑近郊蘭花植物園，距福州市市中心12 km的福州國(guó)家森林公園蘭苑遠(yuǎn)郊蘭花植物園進(jìn)行，分別以各自蘭花園園內(nèi)與園周作對(duì)比。

試驗(yàn)地編號(hào)：S1-于山蘭花圃園內(nèi)；S2-于山蘭作圃外道路；S3-福建農(nóng)林大學(xué)森林蘭苑園內(nèi)；S4-福建農(nóng)林大學(xué)森林蘭苑外道路；S5-福州國(guó)家森林公園蘭苑園內(nèi)；S6-福州國(guó)家森林公園蘭苑園外廣場(chǎng)。試驗(yàn)地具體情況見(jiàn)表1。

1.2 測(cè)試內(nèi)容與方法

在各個(gè)蘭花植物園設(shè)置2個(gè)點(diǎn)，分別位于園內(nèi)中心、植物園邊水泥步道，測(cè)小氣候值。試驗(yàn)在2015年2月，選擇天氣晴朗的白天進(jìn)行。在3塊試驗(yàn)地內(nèi)利用 Kestrel NK4500便攜式氣候測(cè)量?jī)x連續(xù)觀測(cè)10 d（冬季小氣候的日變化取10 d觀測(cè)平均值），每天觀測(cè)7次（7：00～19：00，每隔2 h觀測(cè)1次），記錄溫度、濕度、風(fēng)速值。

數(shù)據(jù)用Excel 2007和SPSS 19.0軟件處理。

1.3 測(cè)試儀器

測(cè)試儀器采用美國(guó)NK5920 Kestrel 4500便攜式氣候測(cè)量?jī)x，溫度測(cè)定范圍為-29.0～70.0 ℃，分辨率為 0.1 ℃；濕度測(cè)定范圍為0%～100.0%RH， 分辨率為0.1% RH；風(fēng)速測(cè)定范圍為0.4～4 m/s，分辨率為 0.1 m/s。

1.4 人體舒適度的研究方法

目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于人體舒適度的研究方法很多[13]，綜合考慮溫度、濕度、風(fēng)速對(duì)人體舒適度的影響[14]，選用了陸鼎煌[15]提出的綜合舒適指數(shù)（S）評(píng)價(jià)福州市蘭花植物園的小氣候舒適度。計(jì)算公式如下：

S=0.6（|T—24|）+0.07（|RH—70|）+ 0.5（|V—2|） （1）

式中，S為綜合氣候舒適度指數(shù)，T為氣溫（℃），RH為相對(duì)濕度（%），V為風(fēng)速（m/s）。S與人體舒適度的劃分標(biāo)準(zhǔn)如表2。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣溫比較

2.1.1 氣溫的日變化規(guī)律 由圖1可以看出，在福州市現(xiàn)有的蘭花植物園內(nèi)氣溫日變化數(shù)據(jù)中，日平均氣溫最低的是福州國(guó)家森林公園蘭苑（園內(nèi)13.04 ℃，園周14.15 ℃），其次為福建農(nóng)林大學(xué)森林蘭苑（園內(nèi)13.32 ℃，園外14.38 ℃），于山蘭花圃的日平均氣溫最高（園內(nèi)14.50 ℃，園外14.90 ℃）。在觀測(cè)時(shí)段內(nèi)，各觀測(cè)點(diǎn)均表現(xiàn)為早上7：00 達(dá)到一天氣溫最低值，之后逐漸上升，氣溫變化的幅度較大；13：00左右達(dá)到一天氣溫最高值，隨后又開(kāi)始下降，氣溫變化幅度變小。氣溫日變化動(dòng)態(tài)基本呈單峰型分布。這可能與太陽(yáng)輻射規(guī)律、林木的蒸騰作用以及遮蔭等綜合影響有關(guān)[16]。

2.1.2 降溫率比較 將3處蘭花植物園與各自空曠地相比，在觀測(cè)時(shí)間內(nèi)氣溫日變化幅度較空曠地平緩，但仍可見(jiàn)明顯的峰值變化規(guī)律。日出前后氣溫的變化規(guī)律主要是因?yàn)橹参飯@內(nèi)對(duì)熱量的阻緩作用，使得園內(nèi)的氣溫比園周高，日出后空曠地溫度上升較快，園內(nèi)表現(xiàn)出明顯的降溫效應(yīng)[17]。在與城區(qū)不同距離梯度下的蘭花植物園測(cè)定點(diǎn)各時(shí)間氣溫值均低于對(duì)照點(diǎn)。由距城區(qū)不同距離梯度的降溫率（表3）可見(jiàn)，在7：00，3處植物園均表現(xiàn)出較弱的保溫功能，保溫效果相對(duì)較強(qiáng)的是福州國(guó)家森林公園蘭苑。日出之后，3處植物園出現(xiàn)明顯的降溫效應(yīng)，降低了園內(nèi)環(huán)境空氣的溫度。從表3可看出，福建農(nóng)林大學(xué)森林蘭苑的平均降溫率達(dá)6.58%，降溫幅度最大，最大降溫幅度為2.16 ℃，降溫效應(yīng)極為明顯。其次為福州國(guó)家森林公園蘭苑，平均降溫率為5.82%；于山蘭圃降溫效應(yīng)最小，為1.95%。一天中，降溫率最大的發(fā)生在福建農(nóng)林大學(xué)森林蘭苑11：00～13：00時(shí)，此時(shí)降溫率最大，為12.01%。福州國(guó)家森林公園蘭苑和于山蘭花圃的最大降溫率出現(xiàn)在13：00～15：00，分別為11.88%和4.50%。

2.2 相對(duì)濕度比較

2.2.1 相對(duì)濕度的日變化規(guī)律 由圖2可見(jiàn)，觀測(cè)時(shí)段內(nèi)各蘭花植物園外空曠地的相對(duì)濕度變化呈明顯的“U”字型分布。于7：00相對(duì)濕度最大，13：00左右相對(duì)濕度達(dá)到最小，變化范圍為36.8%～74.95%，此后相對(duì)濕度略有提升，但回升較為緩慢。3處蘭花植物園觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)濕度變化規(guī)律與各自空曠地相似，也呈“U”字型分布，但是變化幅度較空曠地小，變化范圍為37.7%～80.3%，且各時(shí)間相對(duì)濕度值較各自空曠地高。在3處蘭花植物園中，福州國(guó)家森林公園蘭苑的日平均相對(duì)濕度最高，可達(dá)69.78%，其空曠地的日平均相對(duì)濕度為63.66%；其次為福建農(nóng)林大學(xué)森林蘭苑，日平均相對(duì)濕度值為59.21%，其空曠地的日平均相對(duì)濕度為55.71%；于山蘭花圃的日平均相對(duì)濕度值最低為50.34%，其空曠地的日平均相對(duì)濕度為48.12%。

從圖2可見(jiàn)，日平均相對(duì)濕度中福州國(guó)家森林公園蘭苑>福建農(nóng)林大學(xué)森林蘭苑>于山蘭花圃，說(shuō)明在與市區(qū)不同距離等級(jí)梯度下，蘭花圃的增濕效果有所差別，距市區(qū)越遠(yuǎn)則蘭花植物園的增濕效果更加明顯。

蘭花植物園內(nèi)相對(duì)濕度較大的原因可能是森林這種特殊的下墊面對(duì)于增加相對(duì)濕度具有重要的作用，森林具有一定的蒸散能力，增大了園內(nèi)的水汽含量，再加上氣溫較林外低，風(fēng)速又小，亂流交換，從而使相對(duì)濕度增加[18]。

2.2.2 增濕率比較 從表3可以看出，福州國(guó)家森林公園蘭苑的平均增濕效應(yīng)最大，為9.84%，最大增濕幅度為16.79%；其次為福建農(nóng)林大學(xué)森林蘭苑，其增濕效應(yīng)為7.54%，最大增濕幅度為15.72%；而于山蘭花圃的增濕效應(yīng)最小，為4.75%，最大增濕幅度僅為9.30%。福州國(guó)家森林公園蘭苑、福建農(nóng)林大學(xué)森林蘭苑及于山蘭花圃增濕效應(yīng)最大的時(shí)段為15：00～17：00。

2.3 平均風(fēng)速比較

從圖3可以看出，各空曠地的平均風(fēng)速較大且變化劇烈，而蘭花植物園內(nèi)的風(fēng)速較小且變化平緩。福州國(guó)家森林公園蘭苑日平均風(fēng)速為0.08 m/s，園外空曠地日平均風(fēng)速為0.31 m/s。福建農(nóng)林大學(xué)森林蘭苑日平均風(fēng)速為0.03 m/s，園外空曠地日平均風(fēng)速為0.11 m/s。于山蘭花圃的日平均風(fēng)速為0.51 m/s，園外空曠地日平均風(fēng)速為0.77 m/s。從平均風(fēng)速日均值來(lái)看，福州國(guó)家森林公園蘭苑、福建農(nóng)林大學(xué)森林蘭苑、于山蘭花圃與各自空曠地相比平均風(fēng)速分別降低了0.23、0.08、0.26 m/s，可見(jiàn)福州國(guó)家森林公園蘭苑、福建農(nóng)林大學(xué)森林蘭苑、于山蘭花圃有很好的降低風(fēng)速作用。而降低風(fēng)速的效果中，于山蘭花圃>福州國(guó)家森林公園蘭苑>福建農(nóng)林大學(xué)森林蘭苑，原因是園內(nèi)植物的防風(fēng)作用[19]。福州國(guó)家森林公園蘭苑與其空曠地平均風(fēng)速的日變化范圍為0～0.25 m/s、0～0.85 m/s；福建農(nóng)林大學(xué)森林蘭苑與其空曠地平均風(fēng)速的日變化范圍為0～0.13 m/s、0～0.23 m/s；于山蘭花圃平均風(fēng)速的日變化范圍為0.20～0.90 m/s、0.40～1.80 m/s。

2.4 舒適度比較

根據(jù)公式（1）計(jì)算出不同時(shí)間的S均值。參考S與舒適度之間的關(guān)系（表4）可知，在冬季，S值越低則人體感覺(jué)越舒適。各時(shí)間段的S值反映了一天中不同時(shí)間的舒適度情況，對(duì)城市居民的影響也不同。

由表2可以看出，不同的下墊面，在不同的氣溫、相對(duì)濕度和風(fēng)速的綜合作用下表現(xiàn)出不同的舒適程度。按照表2的劃分標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)S≤4.55時(shí)，人體感覺(jué)很舒適；當(dāng)4.559.00時(shí)，人體感覺(jué)很不舒適。由此看來(lái)，冬季一天中，福州國(guó)家森林公園蘭苑園內(nèi)在13：00～17：00感覺(jué)較舒適，福州國(guó)家森林公園蘭苑園周在11：00～17：00感覺(jué)較舒適；福建農(nóng)林大學(xué)森林蘭苑園內(nèi)一整天都不舒適，福建農(nóng)林大學(xué)森林蘭苑園周在13：00～15：00人體感覺(jué)較舒適；于山蘭花圃園內(nèi)在11：00～13：00之間感覺(jué)較舒適，于山蘭花圃園周在11：00～13：00人體感覺(jué)較舒適。在這些時(shí)段的林內(nèi)、林緣的小氣候最有益于人體健康，在13：00左右人體感覺(jué)較舒適。綜合各下墊面，人體感覺(jué)舒適的時(shí)間分別為：福州國(guó)家森林公園蘭苑園周（8 h）>福州國(guó)家森林公園園內(nèi)（6 h）；福建農(nóng)林大學(xué)森林蘭苑園周（4 h）>福建農(nóng)林大學(xué)森林蘭苑園周（0 h）；于山蘭花圃園內(nèi)=于山蘭花圃園周（4 h）。

2.5 相關(guān)數(shù)據(jù)與市區(qū)背景數(shù)據(jù)對(duì)比

在連續(xù)觀測(cè)的10 d中，由氣象站數(shù)據(jù)得出市區(qū)的平均溫度為16.96 ℃，相對(duì)濕度為46.54%，平均風(fēng)速為1.40 m/s。于山蘭花圃的平均溫度為14.70 ℃，相對(duì)濕度為49.23 %，平均風(fēng)速為0.64 m/s；福建農(nóng)林大學(xué)森林蘭苑的平均溫度為13.85 ℃，相對(duì)濕度為57.46 %，平均風(fēng)速為0.07 m/s；福州國(guó)家森林公園蘭苑的平均溫度為13.67 ℃，相對(duì)濕度為66.72%，平均風(fēng)速為0.20 m/s。表明市區(qū)的平均溫度和平均風(fēng)速均明顯高于3處蘭花植物園，相對(duì)濕度明顯小于3處蘭花植物園。

3 小結(jié)與討論

2月中旬，蘭花植物園園內(nèi)和園周相比，在一定程度上對(duì)小氣候效應(yīng)產(chǎn)生影響。在降溫方面，福建農(nóng)林大學(xué)森林蘭苑與于山蘭花圃相比，園內(nèi)降溫幅度為-2.1～3.67 ℃，園周降溫幅度為-2.85～2.80 ℃；福州國(guó)家森林公園蘭苑與于山蘭花圃相比，園內(nèi)降溫幅度為-0.70～3.40 ℃，園周降溫幅度為-2.30～4.30℃。于山蘭花圃的氣溫日均值為14.70 ℃；福建農(nóng)林大學(xué)森林蘭苑的氣溫日均值為13.85 ℃；福州國(guó)家森林公園蘭苑的氣溫日均值為13.67 ℃。

在增濕率方面，福建農(nóng)林大學(xué)森林蘭苑與于山蘭花圃相比，園內(nèi)增濕幅度為5.10%～13.90%，園周增濕幅度為2.70%～10.93%；福州國(guó)家森林公園蘭苑與于山蘭花圃相比，園內(nèi)增濕幅度為9.36%～23.95%，園周增濕幅度為11.50%～20.45%。于山蘭花圃相對(duì)濕度日均值為49.25%；福建農(nóng)林大學(xué)森林蘭苑相對(duì)濕度日均值為57.46%；福州國(guó)家森林公園蘭苑相對(duì)濕度日均值為66.72%。

在降低風(fēng)速方面，蘭花植物園園內(nèi)與園周相比分別為：于山蘭花圃平均風(fēng)速降低了0.26 m/s；福建農(nóng)林大學(xué)森林蘭苑平均風(fēng)速降低了0.08 m/s；福州國(guó)家森林公園蘭苑平均風(fēng)速降低了0.23 m/s。

本研究主要針對(duì)冬季福州市3處蘭花植物園園內(nèi)與園周小氣候的對(duì)比，綜合考慮適合人們休閑游憩而展開(kāi)的調(diào)查研究，范圍較小，同時(shí)從人居環(huán)境的宜人角度講，可以考慮通過(guò)一年四季對(duì)蘭花植物園小氣候的調(diào)查和研究，確定人體舒適度，以期探討蘭花植物園的最佳觀賞期間，為人們選擇更加舒適的休閑游憩活動(dòng)時(shí)間提供參考。

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