基于降溫增濕效果8種不同野花組合的人體舒適感研究

盧彤 李良濤

摘 ? ?要：野花組合展現(xiàn)的自然野趣以及不同組合類型的多樣化生態(tài)服務功能使得在城鄉(xiāng)綠化、美化和彩化中應用空間廣闊?；诮禍卦鰸裥Ч?，對比研究了8種不同野花組合的人體舒適感的變化，結果顯示：群落結構越豐富、葉片密度越大的草花混播組合的降溫增濕作用越明顯。經(jīng)過對各組合生態(tài)作用的綜合分析，篩選出觀賞性好、適應性強、易于養(yǎng)護且生態(tài)價值高的組合2、組合3和組合6。在野花組合實際應用中，除不同組合觀賞特性外，還注意不同組合降溫增濕效果，以降低城市熱島效應影響，提高人體舒適感，營造自然宜人園林景觀。

關鍵詞：野花組合;草花混播，生態(tài)服務功能;熱島效應;人體舒適感

“熱島效應”的加劇，城市溫濕度的失衡，使城市的舒適性降低。當前各地爭創(chuàng)營建生態(tài)宜居型園林城市，配置合理植物組合可以降低環(huán)境溫度，增加空氣濕度，研究顯示，其降溫增濕主要來源于葉片的蒸騰作用，與葉片溫度、葉片總面積、葉片密度、風速、空氣濕度等緊密相關[1-5]。野花組合選取多種色彩斑斕的花卉品種，不同花期的配置，可以展現(xiàn)出不同特點的視覺效果，展現(xiàn)自然的季相之美。將野花組合景觀布置于公園、街旁、居住區(qū)、農(nóng)業(yè)園區(qū)[6-8]等城鄉(xiāng)各個角落，不僅豐富了居民的業(yè)余生活，美化環(huán)境，還創(chuàng)造了一個清新舒適的宜居環(huán)境?；诮禍卦鰸裥Чν寥罍囟鹊目刂谱饔眉安煌盎ńM合的人體舒適感研究，為不同立地條件和生態(tài)服務需求的野花組合推廣應用提供參考。

1 ? 試驗材料與方法

1.1 ? 試驗準備

本試驗在曲周縣第四疃鎮(zhèn)中國農(nóng)業(yè)大學曲周實驗站進行。曲周縣位于河北省邯鄲市，東經(jīng)114°50′22. 3″～115°13′27.4″，北緯36°35′43″～36°57′，屬暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候區(qū)，年平均氣溫13.1℃。年平均降雨量為556.2mm，年均日照2557h[9]。

通過文獻綜述和近2年試驗，篩選處適應性較強、觀賞性比較好、養(yǎng)護管理容易的秋英（Cosmos bipinnata）、虞美人（Papaver rhoeas）、百日草（Zinnia elegans）、金雞菊（Coreopsis drummondii）、一串紅（Salvia splendens）、滿天星（Gypsophila paniculata）、大花飛燕草（Consolida ajacis）、宿根藍亞麻（Linum usitatissimum）、福祿考（Phlox drummondii）、常夏石竹（Dianthus chinensis）、紫花苜蓿（Medicago sativa Linn.）、藍薊（Echium vulgare）、百里香（Thymus mongolicus）13種花卉進行不同生態(tài)服務功能組合。于2019年3月底在相同外界條件下播種8個不同花卉組成的野花組合（表1），同時預留1個空白對照樣地，每個樣地16m2，總面積144m2。

1.2 ? 試驗方法

觀測選擇植物開花相對集中，生命力相對旺盛的盛花期開展，每隔7天測定1次。在晴朗無風的天氣從8：00～18：00每2h用Kestrel145NV便攜式溫濕度測量儀測量樣地的空氣溫度（T）和相對濕度（H），同時測定與植物群落呼吸作用擬合最好的地下10cm處的土壤溫度（Ts）[10]。通過對土壤的降溫作用的研究，對野花組合在城市園林應用及農(nóng)田生態(tài)保護中對周圍動植物生存生長的促進作用提出一定的指導性建議。如在測量時間內(nèi)遇到風雨等異常天氣，順延1～2d。在測量每個樣地的土溫和溫濕度時，在樣地內(nèi)選擇8個測量點，在土溫測定的同時，對植物的上（距地面0.4m）、中（植物株高中點處）、下（距植物頂端0.4m）3個部位進行溫濕度的測量[11]。將各個樣地的測量數(shù)據(jù)均取均值。選擇裸地為空白對照樣地，同樣進行上述操作，結果取均值。

1.3 ? 數(shù)據(jù)處理

為保證實驗的準確性，除計算平均溫濕度外，引入各樣地與對照樣地溫度平均值差值的比值為降溫率（TR）及各樣地與對照樣地空氣相對濕度平均值差值的比值為增濕率（HR）[12-13]、以溫濕度指數(shù)（THI）描述人體舒適度[14]，對各個組合的對于地上部分的降溫增濕作用及地下部分的降溫作用進行更加直觀的比較。

其中降溫率、增濕率和溫濕度指數(shù)計算方法如下：

降溫強度：△T=T1-T2 ? ?△Ts= Ts1-Ts2

降溫率：TR（%）=（T1-T2）/T1×100 ? ? TsR（%）=（Ts1-Ts2）/Ts1×100

其中T1表示空白樣地平均空氣溫度（℃），T2表示試驗樣地平均空氣溫度（℃）;Ts1表示空白樣地平均土壤溫度（℃），Ts2表示試驗樣地平均土壤溫度（℃）。

增濕強度：△H= H2-H1

增濕率：HR（%）=（H2-H1）/H1×100%

其中H1表示空樣地平均空氣相對濕度（%），H2表示試驗樣地平均空氣相對濕度（%）。

溫濕度指數(shù)：THI=Tm-0.55×（1-Hm）×（Tm- 14.5）

其中Tm表示m時刻的空氣溫度（℃），Hm表示m時刻的空氣相對濕度（%）。

溫濕度指數(shù)可以反映人體對環(huán)境的容忍度（見表2）。

用Excel 2016和SPSS 23.0對數(shù)據(jù)進行方差齊性檢驗分析。

2 ? 結果與分析

2.1 ? 不同野花組合降溫增濕能力

2.1.1 ?不同野花組合土壤降溫能力的變化分析。由圖1可知各個樣地的Ts呈“單峰”分布趨勢。組3和組6的降溫效果較好，組4相對較差。各組降溫幅度較大，與空白組溫差明顯，均在14：00達到最大值。除組4外，其他組合間降溫差異不明顯。對8個野花組合樣地與空白樣地各個時刻的Ts進行單因素方差分析（表3），結果表明，各組合樣地與空白樣地的Ts存在顯著性差異（F=2.210>F0.05（8，45）≈2.152，P=0.044<0.05），各組合對土壤均有降溫效果。在對不同組合進行兩兩比較（Duncan's新復極差檢驗法，下同）后，得出除組4外，其他組均與空白對照組有顯著性差異。平均降溫幅度范圍為2.12～4.74℃，降溫率為5.80%～12.96%，△Ts與TsR變化相同，為組6>組3>組1>組2>組5>組8>組7>組4。

2.1.2 ?不同野花組合空氣降溫增濕能力的變化分析。由圖2可知，各樣地的T呈“單峰”分布，H呈“單谷”分布的趨勢，各組與空白組的降溫增濕效果明顯。組4、組1的降溫能力相對較差，其他組之間的降溫效果區(qū)別相對較小，不同組合的最佳降溫時間不同。在14：00左右為高溫低濕階段。組4、組8增濕能力相對較差，組2的增濕能力較強，其他組在各時刻的增濕效果區(qū)別不是很明顯。

對8個野花組合樣地與空白樣地各個時刻的T、H進行單因素方差分析（見表4），各組合樣地與空白樣地的T、H存在顯著性差異（T︰F=2.179>F0.05（8，45）≈2.152，P=0.048<0.05;H︰F=6.403>F0.05（8，45）≈2.152，P=0.000015<0.05），均有一定降溫增濕效果。在對不同組合進行兩兩比較后，組1、組4在降溫效果上與空白對照沒有顯著差異性;除組4外，在增濕效果上其他組均與空白對照組有顯著性差異，組2與組4、組8有顯著性差異，除此之外，組4還與組1、組3、組5、組6、組7有明顯差異。平均降溫幅度范圍為2.49～5.04℃，降溫率為7.10%～14.30%，平均增濕幅度范圍為2.32%～12.12%，增濕率為4.49%～23.45%。△T與TR變化均為組3>組2>組8>組5>組7>組6>組1>組4，△H與HR均為組2>組3>組1>組6>組5>組7>組8>組4的順序。

2.2 ? 人體舒適性研究

根據(jù)表2可知，在炎熱的夏季，THI值越低，人體舒適感越強。各組合各時間點的THI呈“單峰”分布（見圖3）。清晨和傍晚時人體舒適感最強，可以達到3級，隨著太陽輻射的增加，舒適感降低，14：00舒適感最差，為5級，容易發(fā)生胸悶、中暑等情況。組4和組1各個時間段THI均高于其他組合，其降溫增濕的綜合能力較差。

對8個野花組合樣地與空白樣地各個時刻的平均THI進行單因素方差分析（見表5），各樣地與空白樣地的THI存在顯著性差異（F=3.093>F0.05（8，27）≈2.305，P= 0.013<0.05），各樣地均有增加人舒適感的作用。在對不同組合進行兩兩比較后，除組1外，其他組均與空白對照組有顯著性差異。各組的人體舒適度等級均為4級，空白對照組等級為5。各組平均THI排序為：組3<組8<組5<組7<組2<組6<組4<組1<空白對照組。

3 ? 結論與討論

植物的降溫增濕效果主要通過植物的蒸騰作用、遮蔭作用及減少場地的熱流交換實現(xiàn)的[15]，植物群落的結構很大程度上影響植物的降溫增濕作用。植物通過葉片對太陽輻射的遮擋作用，降低周圍溫度，同時利用太陽輻射增加光合作用及蒸騰作用，增加周圍空氣濕度，以達到改善環(huán)境小氣候的效果。對不同組合來說，組2以其高密度葉片，形成保水層并阻擋熱流交換，具有低溫高濕的特點。組3具有較強的遮蔭及蒸騰作用，比其他組合具有更多的植物種類及葉片密度，表現(xiàn)出更明顯的降溫增濕效果，給人最佳的舒適感。同時，植株的株高、葉片的全裂、葉面積的大小、土壤微氣候也在一定程度上影響植物群落的降溫增濕效應。

對不同組合來說，組6、組3對于土壤溫度的改善作用最為明顯。在一定范圍內(nèi)，植物周圍的土壤溫度與植物呼吸作用呈正相關，植物生長促進土壤溫度的升高[16]。植物生命活動最為旺盛的9：00～11：00、15：00～17：00[17]，此時各組合的生命活動增強，促進土壤溫度升高。其中通過葉片照射到土壤上的太陽輻射直接作用于土壤，同樣影響土壤溫度，使土壤不致因植物活動而升溫過高。隨著城鄉(xiāng)硬質(zhì)化的進一步加劇，土壤溫度的降低還能改善其地下部分的環(huán)境，為動植物提供良好的生存環(huán)境。

空氣溫濕度、土壤溫度等等均影響著周圍的微環(huán)境[18]。植物生長越旺盛，其葉片越茂密，對于太陽輻射的遮蔭效果越好，植物周圍小氣候改善越明顯[19]。本試驗采取不同花卉組合的方式，以其對周圍環(huán)境及土壤溫度的改善作用的探索，重點分析了各組合在盛花期的降溫增濕能力差異及人體舒適度感受，篩選出觀賞性好、適應性強、易于養(yǎng)護且生態(tài)價值高的組合2、組合3和組合6。廣泛應用于城市道路綠化中，使其在觀賞的同時，改善周圍小氣候，緩解“熱島效應”，或者播種于農(nóng)田周圍，為天敵等提供生態(tài)棲息地，減少農(nóng)田病蟲害。值得注意的是，小氣候的形成與多種因素有關，且彼此之間相互影響，因此單因素與多因素的結果分析可能會出現(xiàn)較大的差距，例如風速、建筑等，還需要再進一步的研究。（收稿：2019-09-02）

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