基于空間異質(zhì)性的美麗鄉(xiāng)村小氣候差異性研究

雒雪錦 傅穎 張棟 葉思敏 劉旭廣 洪婷婷

摘要：文章通過對廈門市翔安區(qū)呂塘、蔡厝、大宅3個自然村落的鄉(xiāng)土景觀要素的調(diào)研和不同空間環(huán)境要素的監(jiān)測，分析探討鄉(xiāng)村空間異質(zhì)性和景觀空間之間的關(guān)系，以及它們對鄉(xiāng)村小氣候的影響，從而得出改善鄉(xiāng)村環(huán)境質(zhì)量的策略和方法，、結(jié)果顯示，空間越封閉，植物的郁閉度越大、搭配層次越豐富，其隔熱保溫能力越強。因此，在鄉(xiāng)村建設(shè)中，植物的選擇和搭配十分重要，在空曠的區(qū)域搭建休憩的構(gòu)筑物或種植植物以增加其封閉度，改善該區(qū)域的小氣候。

關(guān)鍵詞：美麗鄉(xiāng)村，景觀空間異質(zhì)性，環(huán)境監(jiān)測，鄉(xiāng)村小氣候

景觀空間異質(zhì)性是指斑塊空間鑲嵌的復(fù)雜性或者景觀結(jié)構(gòu)空間分布的非均勻性和隨機性。本文研究的空間異質(zhì)性要素主要包括廈門市翔安區(qū)呂塘、大宅、蔡厝3個自然村落的環(huán)境要素——九架厝、現(xiàn)代建筑、古樹、農(nóng)田、巷道、主干道、廣場。研究的空間異質(zhì)性變化主要有4個方面：空間形態(tài)的差異性、空間材質(zhì)的差異性、植物種類和數(shù)量的差異性、植物種植方式的差異性。研究景觀空間異質(zhì)性對美麗鄉(xiāng)村的建設(shè)非常重要。

目前，國內(nèi)學(xué)術(shù)界對風(fēng)景園林小氣候的研究已取得了較多的進展，以劉濱誼、董蘆笛、周燁等教授為帶頭人物，更多的關(guān)注于城市小氣候舒適度的研究。本文基于劉濱誼教授的“城市宜居環(huán)境風(fēng)景園林小氣候適應(yīng)性設(shè)計理論”，采用環(huán)境監(jiān)測的方法對研究要素的微氣候因子——溫度、濕度、風(fēng)速、負氧離子進行數(shù)據(jù)采集，旨在分析鄉(xiāng)村景觀要素對維持微氣候恒定的調(diào)節(jié)機制，探討呂塘、蔡厝、大宅的4個方面的空間異質(zhì)性對該區(qū)域小氣候的影響。

1 研究地概況

1.1 翔安區(qū)新店鎮(zhèn)概況

本次選取的研究對象為呂塘、蔡厝、大宅3個自然村落，位于福建省廈門市翔安區(qū)新店鎮(zhèn)。翔安區(qū)地處福建東南沿海，全區(qū)土地總面積為35160h㎡。3個自然村落（表1）位于廈門市翔安區(qū)東南沿海突出部，全境依山臨海，植被為亞熱帶雨林區(qū)，土壤都以紅壤為主。

研究對象斑塊特點：一是3個鄉(xiāng)村景觀要素齊全，具有農(nóng)田、古樹、水系、傳統(tǒng)建筑和現(xiàn)代建筑等斑塊。二是3個村落景觀格局不同，呂塘為放射狀的格局，有獨特的榕樹林斑塊：蔡厝為帶狀臨水格局，水系廊道面積最大;大宅呈集中式分布，農(nóng)田斑塊面積最大。三是生產(chǎn)方式不同，呂塘以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主;蔡厝以漁業(yè)生產(chǎn)為主;大宅以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主。

1.2 村莊風(fēng)貌的形成

1）呂塘村鄉(xiāng)村風(fēng)貌。呂塘的村落風(fēng)貌呈現(xiàn)為農(nóng)田斑塊與水系廊道位于建筑斑塊的一側(cè)，榕樹林斑塊位于建筑斑塊的另一側(cè)，交通廊道連接榕樹林斑塊與水系廊道板塊放射狀分布。呂塘以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，人們的生產(chǎn)活動圍繞著農(nóng)田斑塊展開，農(nóng)田依靠水的灌溉，因此農(nóng)田斑塊、水系廊道與建筑斑塊相連，廣場斑塊靠近水系廊道。由于水系廊道呈帶狀，交通廊道在連接榕樹林斑塊與水系廊道時就形成了放射狀。

2）蔡厝村鄉(xiāng)村風(fēng)貌。蔡厝的村落風(fēng)貌呈現(xiàn)為水系廊道與農(nóng)田斑塊包圍著中間建筑斑塊，交通廊道垂直或平行于水系廊道與農(nóng)田斑塊。蔡厝曾經(jīng)以漁業(yè)為主，現(xiàn)以種植業(yè)為主，其生產(chǎn)生活與村內(nèi)的水系息息相關(guān)。人們工作時在水系、池塘邊進行捕撈、海蠣殼處理等活動，休息時則于岸邊聚集進行活動，因此水系廊道邊分布有廣場斑塊，沿著水系的一側(cè)形成建筑斑塊。村落的交通廊道大多與水系廊道垂直或平行，方便村民快速到達外圍水系廊道，農(nóng)田斑塊則位于建筑斑塊另一側(cè)。村落整體格局與風(fēng)貌因此形成。農(nóng)田斑塊位于村落的另一側(cè)，與水系廊道共同圍合著建筑斑塊。

3）大宅村鄉(xiāng)村風(fēng)貌。大宅的村落風(fēng)貌呈現(xiàn)為農(nóng)田斑塊圍繞著建筑斑塊、廣場斑塊和水塘斑塊。大宅以火龍果生產(chǎn)為業(yè)，人們的生產(chǎn)生活與火龍果基地有關(guān)，農(nóng)田斑塊約占全村面積的2/3。村落北部有山地，所以建筑斑塊位于北側(cè)山地前，農(nóng)田斑塊則從其余3個方向包圍著建筑斑塊。

2 研究方法

通過小型氣象站測取到樣點的溫度、濕度值，求得溫度、濕度的變化，計算出其平均溫度、平均濕度值，對比分析不同地點的數(shù)據(jù)在時間上的變化，從而研究空間結(jié)構(gòu)對溫度、濕度的影響。

2.1 設(shè)備儀器及測試時間

低空攝影無人機（悟、精靈Ⅳ號），小型氣象站（HP-Ⅱ）。

測試時間選在7月16日。鑒于夏季晝夜溫差大，便于監(jiān)測數(shù)據(jù)的對比。本次監(jiān)測選在8：00-8： 30， 11：00-11：30， 13：00-13：30和18：00-18：30這4個時間段內(nèi)，每個時間段內(nèi)每隔2分鐘記錄一次溫度、濕度、風(fēng)速、負氧離子濃度及地表溫度。

2.2 樣點選取

根據(jù)呂塘（包括林邊和尾頭下兩個區(qū)域）、蔡厝、大宅的景觀空間特征，共選取了5類空間20個測點。

1）廣場空間。廣場空間為硬質(zhì)鋪裝場地，四周或四角有樹木種植。廣場空間包括新建的供村民聚集活動的鄉(xiāng)村廣場及中小學(xué)校園活動操場。有樣點C005，W005（表2）。

2）農(nóng)田空間。農(nóng)田空間為軟質(zhì)鋪裝，種植各村落自己的農(nóng)作物，包括果田和菜田。有樣點C003和D003（表3）。

3）建筑空間。建筑空間為建筑內(nèi)部空間，包括傳統(tǒng)民居建筑九架厝及、傳統(tǒng)石屋和現(xiàn)代建筑。有樣點LOOI、L002、COOI、C002、WOOI、W002、DOOI、D002和D005（表4）。

4）道路空間。道路空間包括鄉(xiāng)村車行的水泥主干道，以及人行的巷道。有樣點L004、C004、W004、D004、W003、C003和L003（表5）。

5）古樹（林）空間。古樹（林）空間包括村內(nèi)單棵的古榕樹下的古樹空間以及面積較大的古樹林空間。有樣點L005和C004（表6）。

3 結(jié)果與分析

3.1 空間形態(tài)差異性對溫、濕度的影響

3.1.1 溫度

比較分析同一村落內(nèi)部不同空間的平均溫度值，如圖1-1，圖1-3，圖1-5所示，分別為蔡厝、呂塘、大宅3個村不同空間類型所有測點的平均溫度對比示意圖。在7：00-10：30時間段，各空間的平均溫度對比關(guān)系大體呈現(xiàn)出廣場空間>建筑空間>道路空間的趨勢：在11：30-13：30時間段，當(dāng)室外溫度達到日最高值時，廣場空間平均溫度>道路空間平均溫度>建筑空間平均>古樹（林）空間;在16：00-21：30時間段，平均溫度對比關(guān)系為建筑空間≥道路空間≥廣場空間。

3.1.2 濕度

比較分析同一村落內(nèi)部不同空間的平均濕度值，如圖1-2，圖1-4，圖1-6所示，分別為呂塘、蔡厝、大宅3個村的5種空間類型的平均濕度對比示意圖，可以看出：整體趨勢呈現(xiàn)古樹（林）平均濕度>建筑空間平均濕度≥巷道空間平均濕度≥廣場空間平均濕度：濕度隨室外溫度的增加而減少，在12：30-13：30時間段內(nèi)，當(dāng)室外溫度達到日最高值時，平均濕度達日最低值。

由此可見，在外界溫度低的時候，建筑空間溫度相對高，廣場空間的溫度和古樹（林）空間的溫度相對低。在外界溫度高的時候，廣場空間的溫度相對較高，建筑空間的溫度和古樹（林）空間的溫度相對低。因此，不同空間類型的隔熱能力依次為：建筑空間>古樹（林）空間>道路空間，對濕度的調(diào)節(jié)能力依次為：古樹林空間>道路空間>建筑空間。三者有明顯差異的因素是空間封閉度。廣場的空間最為開闊，建筑的空間最為封閉，而道路的空間封閉度介于二者之間。封閉度影響空間的空氣流動與太陽輻射，空氣流動會影響水分與熱量的傳輸。夜晚缺少太陽輻射的因素，會造成熱量流失，而廣場的傳熱速度最快，因此溫度最低。濕度與太陽輻射關(guān)系較小，而與封閉度關(guān)系更為密切，空間越封閉，水分流失越慢，因此廣場濕度最低。

分析結(jié)果如下：空間越封閉，與外界熱量交換越少，同時，接收的太陽輻射越少，獲得的熱量就越少。因此，建筑空間和古樹（林）空間的保濕隔熱能力最強，而廣場空間的保濕隔熱能力最弱。

3.2 材質(zhì)對溫、濕度的影響

5類空間類型中，建筑空間、廣場空間和道路空間的景觀環(huán)境皆以硬質(zhì)鋪裝為主，古樹空間和農(nóng)田空間則為軟質(zhì)鋪裝。圖2為他們的平均溫濕度的對比示意圖。

3.2.1 溫度

比較分析同一村落內(nèi)部軟質(zhì)鋪裝和硬質(zhì)鋪裝樣點的平均溫度值，從圖2-1，圖2-3，圖2-5中可以看出：在蔡厝和呂塘，室外溫度達日最高值時，溫度最高的是廣場空間，為硬質(zhì)鋪裝。在大宅，室外溫度達日最高值時，溫度最高的是農(nóng)田空間，為軟質(zhì)鋪裝;在蔡厝和呂塘，室外溫度達日最高值時，溫度最低的為古樹（林）空間，為軟質(zhì)鋪裝。

3.2.2 濕度

比較分析同一村落內(nèi)部軟質(zhì)鋪裝和硬質(zhì)鋪裝樣點的平均濕度值，從圖2-2，圖2-4，圖2-6中可以看出：在蔡厝和呂塘，平均濕度相對較高的是古樹（林）空間，為軟質(zhì)鋪裝，3個村子中，平均濕度相對較低的是農(nóng)田空間，為軟質(zhì)鋪裝。

分析發(fā)現(xiàn)，雖然軟質(zhì)鋪裝的降溫保濕能力普遍比硬質(zhì)鋪裝的降溫保濕能力強，但也有反例，同為軟質(zhì)鋪裝，古樹（林）空間降溫保濕效果比農(nóng)田空間好。原因有2點：一是由于不同材質(zhì)具有不同的熱容，這就具有不同的吸收熱量能力，相同光照下相同時間段相同，表現(xiàn)出不同的溫度差，體現(xiàn)出不同的調(diào)節(jié)能力：二是與軟質(zhì)材質(zhì)的植物種類、數(shù)量有關(guān)。

3.3 植物種類與數(shù)量對溫、濕度的影響

3.3.1 數(shù)量對比分析

在古樹（林）空間中，有單棵的古榕樹空間，也有多棵組合的榕樹群空間，兩種類型的平均溫濕度對比如圖3-1和圖3-2?？梢钥闯?，單棵榕樹平均溫度>榕樹園平均溫度，榕樹園平均濕度>單棵榕樹平均濕度。由此可得，植物的數(shù)量越多，降溫效果越佳，對濕度的調(diào)節(jié)能力越好。

分析結(jié)果如下：由于植被的蒸騰和蒸發(fā)作用消耗的潛熱大于硬質(zhì)鋪裝，會使軟質(zhì)鋪裝與周圍空氣熱交換量減少，獲得的熱量少，熱效應(yīng)減小。所以植物有一定的降溫保濕作用。植物數(shù)量越多，植物的蒸騰和蒸發(fā)作用吸收的熱量越多，效果越顯著。

3.3.2 種類對比分析

農(nóng)田空間中，有郁閉度較低的火龍果基地，也有郁閉度較高的蔡厝農(nóng)田，圖3-3.圖3-4為不同的農(nóng)田空間平均溫度及平均濕度的對比示意圖。由圖可知，當(dāng)外界溫度高時，平均溫度為火龍果基地>蔡厝田地;平均濕度為蔡厝田地>火龍果基地?？梢园l(fā)現(xiàn)，蔡厝田地的降溫能力及對濕度的調(diào)節(jié)能力高于火龍果基地。圖4為4個樣點郁閉度大小的對比示意圖。可以發(fā)現(xiàn)，植物植株越高、郁閉度越大，則其降溫保濕能力越強。

相關(guān)論文論證植物株高及郁閉度對溫濕度的影響體現(xiàn)為植物對太陽輻射的反射和吸收作用，植物郁閉度越大，對太陽輻射的吸收和反射越多，能到達地表的輻射越少。因此植物的降溫保濕能力與其郁閉度呈正相關(guān)。

3.4 植物種植方式對溫、濕度的影響

由于不同的植物組團結(jié)構(gòu)對環(huán)境的各因子也產(chǎn)生作用，所以對植物種植方式的影響也進行了分析。樣點選擇分別為蔡厝田地、大宅火龍果基地、蔡厝中保宮榕樹下、尾頭下大路和古松榕園。與之對應(yīng)研究的種植方式有5種組合（表7）。

3.4.1 溫度

比較分析不同種植方式樣點的平均溫度值如圖5-1，平均溫度由高到低為灌木>喬木>草本>草本與喬木的組合>喬灌草的組合，一天中溫度的差值最大為草本，其次為灌木，而喬木、喬木與草本的組合、喬灌草組合三者差值不大。

結(jié)果分析如下：與植物對環(huán)境濕度的影響相似，由于植物光合作用吸收能量，與環(huán)境進行了能量交換，所以植物能起到降低環(huán)境溫度的作用，而且植物總量越大，層次越豐富，越能維持環(huán)境溫度的穩(wěn)定性。

3.4.2 濕度

比較分析不同種植方式樣點的平均濕度值如圖5-2.平均濕度由小到大為灌木<喬木<草本<草本與喬木的組合<草本與灌木喬木的組合，而且濕度在一天中的變化為夜晚最高，白天逐漸遞減，直到傍晚達到最低。

結(jié)果分析如下：一方面濕度受到風(fēng)速的影響，風(fēng)速越大，濕度越小。另一方面由于植物利用光合作用吸收空氣中的水分、蒸騰作用釋放水蒸氣與環(huán)境中進行了水的交換，對濕度也就產(chǎn)生了影響。在清晨，植物的蒸騰作用強于光合作用，環(huán)境濕度增加：而在傍晚，經(jīng)過白天的光合作用，植物對水分的吸收遠大于釋放，環(huán)境濕度下降。但是從整體上看，植物的覆蓋率明顯改變了風(fēng)速的單一作用，例如草本種植與灌木種植方式下，風(fēng)速較高而濕度卻沒有降低。原因在于草本的植物覆蓋率明顯高于灌木。因此可以認為盡管相同數(shù)量相同品種的植物，在種植時擴大其覆蓋的面積有利于提高環(huán)境濕度。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

1）空間類型對環(huán)境的影響。保溫隔熱能力依次為建筑空間>道路空間>古樹空間>農(nóng)田空間：對濕度的調(diào)節(jié)能力依次為農(nóng)田空間>古樹空間>道路空間>建筑空間。

2）只有當(dāng)植物植株高、閉郁度大時，才會體現(xiàn)出其降溫保濕的效果。且植株越高、閉郁度越大，效果越明顯。

3）喬灌草搭配的種植方式要比喬木、灌木、草本單獨種植時的降溫保濕效果好，植物層次越豐富，效果越好。

4.2 建議

1）改善斑塊的小氣候。在呂塘、蔡厝及大宅的建筑斑塊中，可以加入植物斑塊，或在建筑院落內(nèi)形成小的院落景觀，或在建筑家間空地及荒地處進行種植，以彌補建筑斑塊的濕度調(diào)節(jié)能力;在呂塘及蔡厝的交通廊道中局部加入植物斑塊，彌補交通廊道的溫度調(diào)節(jié)能力。

2）適度碎化或者減少調(diào)節(jié)能力低的斑塊。在蔡厝和呂塘空曠的廣場斑塊中加入榕樹陣，形成榕樹斑塊，以減少廣場斑塊的面積，或?qū)⒃械拇髲V場斑塊分成2個小的廣場斑塊：在大宅的農(nóng)田斑塊中，可以將火龍果基地碎化，在斑塊間加入植物廊道，既可以調(diào)節(jié)農(nóng)田斑塊的調(diào)溫能力，還可以形成農(nóng)田中的休息空間，供村民工作間隙休息。

3）增加斑塊內(nèi)部的豐富度。種植宜采取喬一灌一草多層次的搭配，可以增強其調(diào)節(jié)效果。

4）增加廊道的連通性。交通廊道不僅僅提供村民的交通聯(lián)系，也是不同斑塊間的連續(xù)，應(yīng)增強其斑塊間的連續(xù)。在呂塘的榕樹林斑塊和水廊道斑塊間的交通廊道上、在蔡厝的水系廊道及農(nóng)田斑塊間的交通廊道上可以形成一條連續(xù)種植的植物廊道，加強斑塊間的生態(tài)連通性，便于形成風(fēng)道;在蔡厝可以將廣場斑塊和水系廊道結(jié)合在一起進行建設(shè)，廣場斑塊外形成與植物廊道或者斑塊改善小氣候，近水側(cè)不做分隔處理，加強水系廊道及廣場斑塊的連接性。