中國(guó)“屋頂綠化”研究的特征及發(fā)展趨勢(shì)

中國(guó)“屋頂綠化”研究的特征及發(fā)展趨勢(shì)

徐靜，彭慧靈，楊清偉

(重慶交通大學(xué) 河海學(xué)院資源環(huán)境系，重慶 400074)

摘要：基于CNKI文獻(xiàn)庫(kù)，利用文獻(xiàn)計(jì)量、SPSS統(tǒng)計(jì)分析及ArcGIS作圖等方法，對(duì)1982-2014年我國(guó)屋頂綠化研究特征進(jìn)行解析，以了解其研究進(jìn)展和未來(lái)發(fā)展方向。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，“屋頂綠化”研究出版物在30年和15年間的年增長(zhǎng)率與已為獨(dú)立學(xué)科的“景觀生態(tài)學(xué)”前期演變趨勢(shì)類似；基于ArcGIS的我國(guó)屋頂綠化研究所涉區(qū)域分布圖表明，該研究主要集中在我國(guó)東部和南部濕潤(rùn)半濕潤(rùn)區(qū)，西部和北部干旱半干旱區(qū)分布少；跨學(xué)科屬性分析發(fā)現(xiàn)，我國(guó)屋頂綠化研究主要涉及工程學(xué)、生物學(xué)、地理學(xué)、建筑學(xué)和林學(xué)等學(xué)科，但以建筑學(xué)和林學(xué)為主。最后指出，我國(guó)屋頂綠化研究需引導(dǎo)生物學(xué)、生態(tài)學(xué)專業(yè)人員介入，對(duì)屋頂綠化在保護(hù)生物多樣性等生態(tài)學(xué)方面加以拓展研究，以探明綠色屋頂作為生物、生態(tài)系統(tǒng)如何發(fā)揮綜合作用。

關(guān)鍵詞：屋頂綠化;植物生態(tài)；城市地理；文獻(xiàn)計(jì)量分析

收稿日期：2015-04-28

基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(40871222)；交通運(yùn)輸部科技項(xiàng)目(2013329814230)；重慶市自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(CSTC 2009BA7029)

通訊作者：

作者簡(jiǎn)介：徐靜，女，四川樂(lè)山人，在讀碩士研究生，主要從事環(huán)境地學(xué)研究；楊清偉，男，重慶市人，博士，教授，主要從事水土資源利用與生態(tài)安全研究。

中圖分類號(hào)：K909

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008-6390(2015)05-0163-04

出于人類自身對(duì)居住環(huán)境的美學(xué)需求，自有固定居所以來(lái)，人們就從美化景觀的角度在建筑物屋頂栽種各類植物，此即屋頂綠化[1]。研究發(fā)現(xiàn)，屋頂綠化隔斷了空氣介質(zhì)與屋頂?shù)闹苯咏佑|，在炎熱天氣下能減少熱流穿過(guò)屋頂，使熱量聚集于屋頂而不流入室內(nèi)，為屋頂遮陰，從而降低屋頂下室內(nèi)空氣溫度，大大減少建筑物冷卻系統(tǒng)對(duì)能源的需求[2,3]。屋頂綠化亦能儲(chǔ)存降水，以延緩城市徑流和促進(jìn)蒸發(fā)蒸騰[4,5]。此外，綠色屋頂?shù)瘸鞘芯G地能截留二氧化碳等污染物[6-8]。綜合而言，屋頂綠化具有美化環(huán)境、降低噪音、凈化空氣、減少環(huán)境污染、提高城市蓄排水能力、緩解日益嚴(yán)峻的城市熱島效應(yīng)、改變現(xiàn)代化城市鳥(niǎo)瞰形象以及改善建筑物環(huán)境小氣候等作用[9-11]。不僅如此，綠色屋頂生境還具備支撐動(dòng)植物多樣性的特殊功能[1,12-14]。

顯然，綠色屋頂研究的強(qiáng)力發(fā)展無(wú)疑將引導(dǎo)未來(lái)城市設(shè)計(jì)與管理，以及城市地理學(xué)科的可持續(xù)發(fā)展。至此，厘清城市屋頂綠化的研究進(jìn)展并辨析“綠色屋頂研究”是否可以作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的新交叉學(xué)科，將有利于促進(jìn)地理學(xué)與諸如工程學(xué)、生物學(xué)、建筑學(xué)等諸多不同學(xué)科間思想與理念的碰撞與整合。在眾多的分析研究方法中，基于文獻(xiàn)的監(jiān)測(cè)與分析法被證明是一個(gè)用以厘清學(xué)科發(fā)展脈絡(luò)簡(jiǎn)潔而有效的研究方法[15,16]。此外，在中國(guó)進(jìn)行這項(xiàng)工作顯得尤其必要。中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展伴生了大面積的城市生態(tài)問(wèn)題，諸如城市熱島、大氣污染、城市蓄排水滯后、噪音增大、生物多樣性減少等問(wèn)題[17-19]。

因此，本文擬基于對(duì)CNKI知識(shí)資源總庫(kù)過(guò)去30年里所刊發(fā)“屋頂綠化研究”相關(guān)論文的調(diào)查分析，以描述清楚屋頂綠化研究論文的出版情況，識(shí)別研究熱點(diǎn)問(wèn)題，統(tǒng)計(jì)研究所涉地區(qū)空間及不同學(xué)科間的分布，并識(shí)別出屋頂綠化面臨的挑戰(zhàn)。

一、研究方法

首先，通過(guò)先后使用“屋頂綠化”、“綠化屋頂”、“綠色屋頂”、“空中花園”、“屋頂種植”、“城市綠化”等學(xué)術(shù)術(shù)語(yǔ)，在CNKI知識(shí)資源總庫(kù)中搜索“屋頂綠化”相關(guān)的同行期刊、博士論文、碩士論文、會(huì)議、專利及科技成果論文，進(jìn)而提取這些出版物的年度出版總量、文獻(xiàn)作者單位和研究專題領(lǐng)域。利用ArcGIS對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行繪圖，以明晰論文所涉及的氣候帶、溫度帶和干濕帶。

參考文獻(xiàn)然后，利用Excel 2007 制作了所查詢的近4500篇組成的數(shù)目數(shù)據(jù)庫(kù)。同時(shí)，本文將已發(fā)現(xiàn)的屋頂綠化研究文獻(xiàn)的變動(dòng)趨勢(shì)與最近幾十年才出現(xiàn)的“景觀生態(tài)學(xué)”學(xué)科進(jìn)行了對(duì)比，一窺“屋頂綠化研究”是否已成一門學(xué)科。

此外，本文利用SPSS軟件計(jì)算表征出版物數(shù)量年變化率的斯皮爾曼等級(jí)相關(guān)系數(shù)k[20],以觀測(cè)屋頂綠化研究領(lǐng)域隨時(shí)間而發(fā)生的頻數(shù)變化趨勢(shì)。

二、結(jié)果與分析

(一)“屋頂綠化研究”論文刊發(fā)數(shù)量動(dòng)態(tài)

在CNKI庫(kù)中，調(diào)查發(fā)現(xiàn)我國(guó)屋頂綠化方面的出版物在1982年才開(kāi)始出現(xiàn)，直到1996年才出現(xiàn)20條，但之后論文數(shù)量便開(kāi)始出現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)，在2010年論文發(fā)表量最高達(dá)606篇(圖1)。從圖1中還可看出，在1982-2014年的時(shí)間跨度內(nèi)，屋頂綠化出版物的年變化斜率kall= 10.79，而其在1998-2014年共15年間的年變化斜率k15= 44.23。有趣而又引人注意的是，與已發(fā)展成為一門相對(duì)獨(dú)立的學(xué)術(shù)學(xué)科的“景觀生態(tài)學(xué)”相比(圖1)，二者具有大致相同的演變趨勢(shì)(后者前30年和前15年間的變化斜率分別是16.63和36.32)，由此表明“屋頂綠化”研究日益成熟和完善，其未來(lái)發(fā)展勢(shì)必如景觀生態(tài)學(xué)被確立為獨(dú)立學(xué)科后的趨勢(shì)一般。

(二)“屋頂綠化”研究區(qū)域的空間分布

目前，屋頂綠化研究已在國(guó)內(nèi)得到廣泛關(guān)注。全國(guó)34個(gè)省、直轄市、自治區(qū)(港澳臺(tái)除外，因數(shù)據(jù)庫(kù)暫未收錄)不同程度都在進(jìn)行這項(xiàng)研究。然而，地區(qū)之間相關(guān)出版物的分布很不規(guī)律(圖2)。統(tǒng)計(jì)表明，全國(guó)共有1233個(gè)單位進(jìn)行過(guò)或正在進(jìn)行著屋頂綠化研究，其中四個(gè)直轄市分別為233(北京)、46(天津)、184(上海)和56家(重慶)，其和占全國(guó)總數(shù)的42%，擁有主導(dǎo)地位；五個(gè)自治區(qū)總和占全國(guó)總數(shù)的2.9%，其中西藏自治區(qū)僅有一家單位出版屋頂綠化研究。在21個(gè)省級(jí)行政區(qū)中，青海省也只有1家單位出版屋頂綠化研究。從屋頂綠化研究在中國(guó)干濕地區(qū)分布來(lái)看，濕潤(rùn)區(qū)(年降水量≥800mm的區(qū)域)研究機(jī)構(gòu)數(shù)量有782個(gè)，半濕潤(rùn)區(qū)(年降水量400-800mm)有387個(gè)，干旱半干旱區(qū)(年降水量≤400mm)僅64個(gè)，由此可以看出該領(lǐng)域的研究絕大部分集中在濕潤(rùn)半濕潤(rùn)地區(qū)，而干旱半干旱區(qū)分布少。再?gòu)奈蓓斁G化研究在中國(guó)溫度帶分布來(lái)看，屋頂綠化研究則明顯集中于亞熱帶與暖、中溫帶東部地區(qū)，而熱帶、中溫帶中部次之，而寒溫帶、西北暖溫帶與中溫帶及青藏高原區(qū)最少。

圖1　中國(guó)屋頂綠化與景觀生態(tài)學(xué)研究 近30年變動(dòng)情況 (圖k all表示1982-2014年增長(zhǎng)斜率，k 15表示1998-2014年增長(zhǎng)斜率)

圖2　1982-2014年各省級(jí)行政區(qū)屋頂 綠化研究物出版數(shù)量分布情況 (圖中數(shù)字為各省級(jí)行政區(qū)從事“屋頂綠化”研究的單位數(shù)量)

(三)“屋頂綠化研究”的跨學(xué)科特征

本文調(diào)查到有3994篇論文可被歸入到八個(gè)不同的主要研究專題領(lǐng)域(表1)，這凸顯出綠色屋頂研究的跨學(xué)科性質(zhì)。由表1可見(jiàn)，其中兩個(gè)最為主要的研究領(lǐng)域?yàn)椤敖ㄖW(xué)”與“林學(xué)”，兩者在文獻(xiàn)來(lái)源數(shù)、文獻(xiàn)篇數(shù)、高被引論文數(shù)和高下載文獻(xiàn)數(shù)等指標(biāo)方面都位居前列。

圖3統(tǒng)計(jì)了1035篇論文被引用的情況。其中有約82%的文章被引用1到10次，約7.5%的文章被引用20次及其以上，有兩篇文章被引用次數(shù)打100次。值得注意的是，依然有3429篇文章依然未被引用，達(dá)論文總量的77%。高被引文章中，刊登在《中國(guó)建筑防水》的“屋頂綠化及輕型平屋頂綠化技術(shù)”[21]引用頻次最高達(dá)102次。下載頻次最高的論文則是北京林業(yè)大學(xué)的碩士論文《屋頂綠化技術(shù)與設(shè)計(jì)》，其下載頻次達(dá)2311次[22]。雖然最高引用頻次與最高下載頻次屋頂綠化論文不一致，但兩篇論文都是有關(guān)屋頂綠化技術(shù)，其所屬學(xué)科依然為“建筑學(xué)”與“林學(xué)”，說(shuō)明我國(guó)屋頂屋頂綠化對(duì)技術(shù)的研究比較廣泛，同時(shí)也表示我國(guó)屋頂綠化技術(shù)尚不成熟。

表1　1982-2014年“屋頂綠化”研究論文在八個(gè)主要專題中的分布情況

圖3　1982-2014年屋頂綠化論文引用情況

三、討論

關(guān)于本文所進(jìn)行的研究，首先必須注意的是，并不是所有的“屋頂綠化研究”文獻(xiàn)都能在CNKI知識(shí)資源總庫(kù)搜索到，因?yàn)橛行┪墨I(xiàn)或者直接被外文期刊收錄，或中國(guó)學(xué)者在國(guó)外的會(huì)議論文集與技術(shù)報(bào)告中發(fā)布。此外，研究還發(fā)現(xiàn)大約有77%的屋頂綠化研究論文沒(méi)有被當(dāng)即引用。例如，在1994年發(fā)表的文章中有超過(guò)五分之一的文章四年后依然沒(méi)有被引用。因此，我們很可能低估了最近發(fā)表的論文的真實(shí)引用情況，由此導(dǎo)致本文所獲結(jié)果是比較保守的。但是，本研究的價(jià)值仍然明顯，即闡明了過(guò)去30年“屋頂綠化研究”在中國(guó)是如何演變的，也識(shí)別了全國(guó)研究地點(diǎn)分布的不均勻性，以及在特定生態(tài)系統(tǒng)與研究領(lǐng)域中的分配情況，并且，本研究有助于確定屋頂綠化在將來(lái)可能面臨的挑戰(zhàn)。

通過(guò)對(duì)比，研究發(fā)現(xiàn)綠色屋頂研究與景觀生態(tài)學(xué)最近十五年的變化發(fā)展趨勢(shì)相似。這種趨勢(shì)也意味著屋頂綠化研究一旦被確立為一門學(xué)科，其未來(lái)的增長(zhǎng)狀況將與景觀生態(tài)學(xué)相似或更甚。

本研究所發(fā)現(xiàn)“屋頂綠化”研究地區(qū)集中分布在沿海沿江氣候溫和多雨的區(qū)域，而只有少數(shù)研究在西北干旱半干旱生態(tài)系統(tǒng)中進(jìn)行。這與國(guó)際研究結(jié)果相吻合[23]。此外，本調(diào)查結(jié)果清楚地展現(xiàn)了綠色屋頂研究快速增長(zhǎng)并具有多學(xué)科性質(zhì)特征，這也與國(guó)際研究結(jié)果相一致[1,23]。

然而，值得給予特別關(guān)注的是，國(guó)際研究已經(jīng)注意到了屋頂綠化在建立局域生態(tài)環(huán)境以保護(hù)生物多樣性方面作出的貢獻(xiàn)并就此已做了大量工作。比如，國(guó)際研究發(fā)現(xiàn)，綠色屋頂能為各種無(wú)脊椎動(dòng)物(如甲蟲、螞蟻、臭蟲、蜜蜂、蜘蛛和葉蟬等)提供適宜生長(zhǎng)環(huán)境[12-14]；為鳥(niǎo)類繁殖提供合適環(huán)境[1]。不僅如此，國(guó)際研究還進(jìn)一步考慮到如何優(yōu)化配置綠色屋頂?shù)纳锒鄻有裕绾谓⑽蓓斁G化網(wǎng)以讓綠色屋頂成為連接現(xiàn)時(shí)生境的“墊腳石”，以及如何使各分散的綠色屋頂聯(lián)結(jié)成面以增強(qiáng)城市綠化面積[1,11,19]。反觀國(guó)內(nèi)，我們的屋頂綠化研究在純粹工程設(shè)計(jì)與建造、植被種植與管理等技術(shù)層面進(jìn)展迅速，亦有對(duì)屋頂綠化在生態(tài)恢復(fù)與生物多樣性保護(hù)方面的重要作用的關(guān)注[24-27]。但是，總體上我國(guó)屋頂綠化研究需要加快研究如下問(wèn)題：如何在設(shè)計(jì)階段就為屋頂綠化工作提供基礎(chǔ)(比如覆土厚度)、屋頂抗?jié)B防漏的問(wèn)題、栽種方式與植物種類的選擇、屋頂綠化配套技術(shù)等等。

四、結(jié)語(yǔ)

在過(guò)去30年，尤其是過(guò)去15年里，我國(guó)屋頂綠化研究已經(jīng)得到日益增長(zhǎng)的關(guān)注。它具有多學(xué)科性，涉及到工程學(xué)(諸如建筑與結(jié)構(gòu))與自然科學(xué)(諸如建筑學(xué)、地理科學(xué)、林學(xué)、生態(tài)學(xué)、生物學(xué)、環(huán)境科學(xué))。屋頂綠化未來(lái)研究的主要關(guān)注領(lǐng)域亟需包含屋頂綠化對(duì)生物多樣性保護(hù)的研究。應(yīng)該引導(dǎo)生態(tài)學(xué)、生物學(xué)的研究人員深度介入，以探析綠色屋頂如何作為生物、生態(tài)系統(tǒng)發(fā)揮綜合作用。這也必將是應(yīng)用生態(tài)學(xué)的一個(gè)前沿主題，有助于檢驗(yàn)經(jīng)典生態(tài)學(xué)原理與方法在生態(tài)環(huán)境恢復(fù)與保護(hù)實(shí)踐中的真是作用。

此外，我國(guó)屋頂綠化研究還需加快解決相關(guān)法規(guī)不健全、屋頂綠化概念混亂、工程造價(jià)高、應(yīng)用植物種類有限、施工技術(shù)不過(guò)關(guān)、業(yè)內(nèi)市場(chǎng)混亂及缺乏專業(yè)人員等制約性因素。這些問(wèn)題的解決可以從國(guó)家政策、技術(shù)實(shí)施及概念推廣等方面來(lái)循序進(jìn)行。

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[責(zé)任編輯王南山]