夏季森林公園毛竹林人體舒適度研究

王茜 王成 任彬彬 張中霞 許超 郭珺琪

摘 要 為了研究夏季森林公園毛竹林人體舒適度，選擇夏季對旗山森林公園毛竹林內外小氣候因子以及人體舒適度指數(shù)進行了數(shù)據分析，并與市區(qū)廣場進行對照，結果表明：從三種樣地的溫度變化來看，日均值大小為廣場>林緣>林內，毛竹林內與市區(qū)相比，降溫幅度為5.4～10.3 ℃，毛竹林緣與市區(qū)相比，降溫幅度為4.3～9.5 ℃;從三種樣地的相對濕度變化來看，竹林內與市區(qū)相比，増濕幅度為8.9%～31.1%，毛竹林緣與市區(qū)相比，増濕幅度為8.2%～26.9%;從三種樣地的風速變化來看，廣場的日均值最大，日均值范圍為0～0.7 m·s-1，林內最小，為0～0.5 m·s-1;三種樣地的光照強度日均值大小為廣場>林緣>林內;三種樣地的人體舒適度指數(shù)均達Ⅰ級水平。

關鍵詞 森林公園;毛竹林;人體舒適度

中圖分類號：TU986.5+2 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.15.043

隨著城市化進程的加快，大氣污染、城市熱島、全球氣候變暖等一系列問題嚴重困擾著人們的生活和健康[1]。

城市熱島作為衡量城市空氣質量的指標之一，其可以從氣象學角度來評價人類在不同氣候條件下的舒適感[2]。夏季受高溫、高濕、強光照的影響，人體舒適感極具下降，而森林生態(tài)環(huán)境對降溫增濕、緩解城市熱島效應起著積極的促進作用[3-4]。

國外對于舒適度的研究多是一些定性的描述和采用經驗公式進行定量研究，Terjung最早提出了舒適度指數(shù)和風效指數(shù)的概念[5]。而我國對此研究起源于20世紀90年代，錢妙芬[6]提出了氣候宜人度評價模型，后人又定量計算出我國各地四季熱溫度的變化，并分析了氣象要素對人體舒適度的影響。本次研究以毛竹林內外為例，于夏季選擇晴朗無風的天氣對人體舒適度與小氣候因子的變化關系進行研究，探索森林環(huán)境對降溫增濕以及人體舒適度的影響，為森林資源的開發(fā)提供數(shù)據支持。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況及樣地選擇

試驗地區(qū)為位于閩侯南嶼境內的福州旗山森林公園（E119°6'28″，N26°4'8″），面積大約3 600 hm2，年均氣溫16～20 ℃，年均日照時間為1 700～1 980 h，年均降水量900～2 100 mm，年相對濕度75～80%，無霜期長達326 d，海拔500～800 m，夏季（6—9月）以晴熱高溫天氣為主，日均氣溫25～34 ℃，日均相對濕度約75%。

研究樣地選在位于旗山森林公園海拔750 m處的毛竹林，樹高10～15 m，胸徑15～30 cm，郁閉度0.86，地被覆蓋以白楠木、山茶等為主，植物群落調查方法參照《生態(tài)學試驗與實習》[7]。在毛竹林內設置6個重復，每個重復相隔5 m，呈“品”字形排列，距毛竹林1 m、3 m、5 m處的水泥步道作為林緣對照點。林內樣地及其植物種類概況見表1。

1.2 指標測定及綜合評價

2016年7月選擇晴朗無風的天氣，每天7：00至次日5：00每隔2 h分別對林內外的空氣溫濕度、風速、光照等環(huán)境因子進行同步監(jiān)測，連續(xù)監(jiān)測10 d。每個時刻每個監(jiān)測點的環(huán)境因子重復觀測3次，取3次觀測的平均值，夏季毛竹林林內、林緣的日變化取10 d觀測的平均值。

1.3 人體舒適度指數(shù)評價方法

人體舒適度指標涉及空氣溫度、濕度和風速3個氣象指標，測試儀器采用美國產的NK5920便攜式氣象測定儀（Kestrel3500 pocket weather meter），溫度測定范圍為-30～60 ℃，分辨率為0.1 ℃;濕度（相對濕度）測定范圍為0～100%，分辨率為0.1%;風速測定范圍為0.4～40 m·s-1，分辨率為0.1 m·s-1。每個監(jiān)測點待儀器顯示的數(shù)值穩(wěn)定后連續(xù)讀取3組數(shù)據。

人體舒適度指數(shù)的計算方法參照陸鼎煌等[8]提出的綜合舒適度指數(shù)公式：

S=0.6（|T-24|）+0.07（|H-70|）+0.5（|V-2|）

式中S為綜合舒適度指數(shù);T為氣溫，單位℃;RH為相對濕度，單位%;V為風速，單位m·s-1。如表2所示，舒適度可劃分為5個等級，舒適度指數(shù)越小，人體感覺舒適程度越高，反之越低。

1.4 數(shù)據統(tǒng)計分析

本研究應用Microsoft Excel 2010進行溫濕度、舒適度指數(shù)日變化的圖表制作，分別采用SPSS 21.0、Origin 9.0和Microsoft Excel 2010軟件對氣象因子和舒適度指數(shù)的相關性進行分析。

2 結果與分析

2.1 毛竹林內外和市區(qū)的溫度差異分析

夏季毛竹林內外和市區(qū)小氣候因子日變化值日如表3所示。從表3可以看出，在試驗期間測試的所有時間段內三種樣地的溫度均是廣場高于林內和林緣，林緣在9：00—17：00溫度高于林內。毛竹林內與市區(qū)相比，降溫幅度為5.4～10.3 ℃，林內氣溫日均值為25.3 ℃;毛竹林緣與市區(qū)相比，降溫幅度為4.3～9.5 ℃，林緣氣溫日均值為25.9 ℃;夏季毛竹林內外和市區(qū)的溫度變化區(qū)間分別為22.7～28.6 ℃、21.9～30.7 ℃、29.4～36.5 ℃，說明夏季毛竹林內較林緣和廣場有明顯的降溫作用。

從三種樣地全天7個時間段溫度的差異性分析來看，廣場溫度在全天所有時間段均顯著高于林內和林緣

（P<0.05），林內和林緣全天各時段溫度差異不顯著;但全天只有早晚兩個時間段林緣溫度低于林內，其余時間段均是林緣溫度高于林內溫度。市區(qū)與毛竹林內外的溫度差異性分析結果表明，夏季毛竹林內降溫效果明顯，較林緣和市區(qū)有明顯的降溫作用，這主要是由于此季節(jié)是植物生長旺盛時期，枝繁葉茂，林內郁閉度較高，尤其在正午時間段較林緣和廣場有明顯降溫作用[9]。

2.2 毛竹林內外和市區(qū)的相對濕度差異分析

從表3可以看出，在試驗期間測試的所有時間段內三種樣地的相對濕度高低排序為林內>林緣>廣場。毛竹林內與市區(qū)相比，増濕幅度為8.9%～31.1%，林內相對濕度日均值為88.0%;毛竹林緣與市區(qū)相比，増濕幅度為8.2%～26.9%，林緣相對濕度日均值為84.6%;夏季毛竹林內外和市區(qū)的相對濕度變化區(qū)間分別為76.3%～97.4%、70.7%～96.4%、56.8%～82.7%。說明夏季毛竹林內較林緣和廣場相比有明顯的增加空氣濕度的作用。

從三種樣地全天7個時間段相對濕度的差異性分析來看，廣場在全天所有時間段相對濕度均極顯著低于林內和林緣（P<0.01），林內和林緣全天各時段相對濕度差異不顯著。市區(qū)與毛竹林內外的相對濕度差異性分析結果表明，夏季毛竹林內有明顯的増濕效果，這主要是由于夏季植物高大林冠層有明顯遮陰作用，在高空能形成一個與陽光隔離的界面，可以有效保持林內空間的較高濕度，而且植物葉片生理作用能形成小水滴，增加空氣濕度[10]。

2.3 毛竹林內外和市區(qū)的平均風速差異分析

從表3可以看出，林內較林緣和廣場的風速日變化明顯減緩，且全天除了7：00其余時間段廣場的風速均高于林內和林緣，三種樣地的風速在13：00—15：00差異極顯著（P<0.01）。從全天風速的日變化來看，廣場風速的最高值出現(xiàn)在13：00，林緣風速最高值推后2 h出現(xiàn)在15：00，林內風速最高值相反比廣場風速最高值提前出現(xiàn)2 h，在11：00出現(xiàn)，廣場的風速低谷值出現(xiàn)在7：00，林緣的風速低谷值出現(xiàn)在晚上19：00，林內出現(xiàn)在7：00和15：00。

廣場、林內外風速的日均值分別為0.46、0.14和0.27，廣場風速的日均值范圍為0～0.7 m·s-1，林緣日均值范圍為0.1～0.4 m·s-1，林內的日均值范圍為0～0.5 m·s-1;以上研究結果表明，夏季毛竹林內有明顯的降低風速的作用，這主要與樹木的遮擋作用有關。

2.4 毛竹林內外和市區(qū)的光照強度差異分析

毛竹林內外和廣場的光照強度日變化趨勢相似，均是早晚低，中午高，這主要與太陽高度角相關[11]。三種樣地的光照日均值大小為廣場>林緣>林內，廣場的光照強度日均值為17 641.71 Lx，林緣的光照強度日均值為4 526.94 Lx，林內的日均值為462.52 Lx。從三種樣地全天各個時刻光照強度差異性分析來看，廣場的光照強度均極顯著高于林內和林緣（P<0.01），而林內與林緣光照強度在7：00—17：00時差異極顯著（P<0.01）。由此可見，林內光照強度較林緣和廣場較低，主要是由于樹葉和枝條的遮擋，可以顯著降低陽光輻射，降低光照。

2.5 毛竹林內外與廣場人體舒適度指數(shù)日變化

如表4所示，從夏季三種樣地舒適度指數(shù)日變化來看，全天廣場人體舒適度指數(shù)均高于林內和林緣，林內人體舒適度指數(shù)除了17：00高于林緣以外，其余時刻均低于林緣，尤其在11：00—15：00以及1：00—5：00，林內外人體舒適度指數(shù)差距較大。三種樣地舒適度指數(shù)均在7：00最低，19：00最高，且夜間均值高于白天。夏季林內外和廣場全天各時刻舒適度指數(shù)值均小于4.55，屬于Ⅰ級水平。說明在炎熱的夏季毛竹林內外氣溫較低，風速較小，相對濕度較大，綜合環(huán)境都較舒適，毛竹林林內植物有明顯的緩解熱島效應的作用，特別是在5：00—7：00，空氣較涼爽清新，風速較弱，光照不強，適合游客在此處進行鍛煉以及開展各項娛樂活動。

3 結論與討論

從夏季三種樣地的溫度變化來看，日均值大小為廣場>林緣>林內，毛竹林內與市區(qū)相比，降溫幅度為5.4～10.3 ℃，林內氣溫日均值為25.3 ℃;毛竹林緣與市區(qū)相比，降溫幅度為4.3～9.5 ℃，林緣氣溫日均值為25.9 ℃。

從夏季三種樣地的相對濕地變化來看，日均值與溫度相反，廣場相對濕度日均值最小，林內最大，毛竹林內與市區(qū)相比，増濕幅度為8.9%～31.1%，林內相對濕度日均值為88.0%;毛竹林緣與市區(qū)相比，増濕幅度為8.2%～26.9%，林緣相對濕度日均值為84.6%。

從夏季三種樣地的風速變化來看，日均值廣場最大，林內最小，廣場的日均值范圍為0～0.7 m·s-1，林緣日均值范圍為0.1～0.4 m·s-1，林內的日均值范圍為0～0.5 m·s-1。

從夏季三種樣地的光照強度變化來看，日均值大小為廣場>林緣>林內，廣場的光照強度日均值為

17 641.71 Lx，林緣的光照強度日均值為4 526.94 Lx，林內的日均值為462.52 Lx。

以上研究結果表明，毛竹林夏季有明顯的降溫增濕、緩解城市熱島效應的作用，毛竹林林緣雖然在調節(jié)小氣候方面不如林內效果顯著，但其與無樹木遮擋的裸露空曠地相比，還是有一定的降溫增濕、調節(jié)小氣候作用，這主要是由于其距離毛竹林較近，樹木的生理作用或多或少也會影響周邊的環(huán)境。由此可見，在城市市區(qū)尤其是在炎熱的夏季，組建植物配置合理的綠化廣場，降低建筑的密度與人口數(shù)量，是提高城市生態(tài)環(huán)境，緩解熱島效應的有效手段[11-12]。因此，廣場設計時要在不影響游客活動空間的基礎上，適當增加綠量，鋪設草坪，搭配合理的植物配置，以提高游客舒適度，改善環(huán)境。

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（責任編輯：劉昀）