幾種常見觀賞樹種對武漢公園降溫增濕效果研究

鄧永成 王建強(qiáng) 聶超仁

摘 要： 為研究不同觀賞樹種的降溫增濕效果，試驗(yàn)選取武漢城區(qū)公園綠化設(shè)計(jì)使用率較高的三種觀賞樹種桂花、日本晚櫻、垂絲海棠為研究對象，通過對其影響范圍內(nèi)的大氣溫度和相對濕度進(jìn)行連續(xù)定點(diǎn)觀測，對比分析各時(shí)段試驗(yàn)點(diǎn)和對照點(diǎn)的溫濕度數(shù)據(jù)，來研究不同樹種對周圍環(huán)境溫濕度的影響。研究發(fā)現(xiàn)：長勢相近的三種觀賞樹種均具有一定的降溫增濕效應(yīng)，與公園水泥地面對照點(diǎn)相比平均降溫率為4.3%～5.6%，平均增濕率為3.7%～7.9%，且降溫增濕效果桂花>垂絲海棠>日本晚櫻;三種樹種影響范圍內(nèi)氣溫日變化呈“單峰型”變化趨勢，1天中10∶00～12∶00時(shí)段降溫效應(yīng)最大;相對濕度日變化趨勢與氣溫剛好相反，12∶00～14∶00時(shí)段增濕效應(yīng)達(dá)到最大。三種樹種降溫增濕效應(yīng)大小不同可能與樹冠面積、葉片密度和生長習(xí)性相關(guān)。

關(guān)鍵詞： 公園綠化;觀賞樹種;降溫增濕;大氣溫度;相對濕度

中圖分類號：S718.4 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? 文章編號：1004-3020（2020）06-0040-04

Abstract： In order to study the effects of ornamental trees on microclimate of Wuhan park，three common ornamental tree species，Osmanthus fragrana，Cerasus serrulata，Malus halliana Koehne，were taken as the research objects.The atmospheric temperature and relative humidity in the shade center of the tree were continuously observed at fixed points.The results show that： the three ornamental trees with similar growth have a certain cooling and humidifying effect，and the average cooling rate is 4.3%～5.6%，and the average humidification rate is 3.7%～7.9%，and the cooling and humidifying effect of Osmanthus fragrans > Malus halliana > Cerasus serrulata;the diurnal variation of temperature within the influence range of three tree species presents a “single peak” trend，and the temperature reduction effect from 10∶00 to 12∶00 AM is the largest in one day.The diurnal variation trend of relative humidity is just opposite to that of air temperature，and the humidification effect reaches the maximum at 12∶00～14∶00 PM.The difference of cooling and humidifying effects of three trees may be related to crown area，leaf density and growth habit.

Key words： park greening;ornamental trees;reducing temperature;increasing air humidity;air temperature;air humidity

在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，熱島效應(yīng)成為中國城市建設(shè)過程中面臨的重要生態(tài)環(huán)境問題之一，特別是夏季高溫給市民們?nèi)粘Ｉ詈统鲂袔砹瞬簧倮_，武漢作為全國“四大火爐”城市之一，受其影響尤為明顯。公園素有“城市綠肺”的美稱，公園綠地作為城市綠化的主要組成部分，對改善城市熱環(huán)境質(zhì)量、降低大氣溫度、創(chuàng)造宜人空間環(huán)境、提高居民舒適度有重要的作用。在之前眾多學(xué)者的研究中發(fā)現(xiàn)植被覆蓋面積大并有高大樹種的公園比無植被覆蓋建筑地面溫度明顯降低，公園綠化具有明顯的降溫增濕功能，硬化路面則增溫效果明顯[1-6]。

在公園綠化對周圍環(huán)境溫濕度的影響相關(guān)研究中，大多數(shù)集中在不同下墊面所對應(yīng)的地表或大氣溫度和相對濕度的對比觀測研究上，或者不同冠層結(jié)構(gòu)、不同形狀大小、不同綠地類型降溫效果的比較。后來研究發(fā)現(xiàn)，樹木的降溫增濕作用與其蒸騰作用強(qiáng)弱和樹體吸收和反射太陽光輻射強(qiáng)弱有關(guān)[7-8]。樹體在蒸騰釋水時(shí)吸收大量熱能，向大氣釋放大量水蒸汽，從而降低大氣溫度，增加空氣濕度;同時(shí)由于樹冠的遮蔭、枝葉對光輻射的吸收與反射等，使樹木具有降低光照強(qiáng)度，緩和溫度變化的共性。由于單位時(shí)間內(nèi)不同的綠化樹種蒸騰釋水量和蒸騰吸熱量不同，因此不同綠化樹種的降溫增濕效應(yīng)也有很大差異。馬秀枝等（2011）在對校園行道樹的降溫增濕效應(yīng)研究中發(fā)現(xiàn)垂柳和油松的降溫增濕效果大于新疆楊[9]。為研究武漢地區(qū)公園綠化對周圍環(huán)境溫濕度的調(diào)節(jié)功能，筆者于2019年夏季在武漢和平公園內(nèi)，選取綠化設(shè)計(jì)使用率較高的3種觀賞樹種：桂花、日本晚櫻、垂絲海為研究對象，通過連續(xù)定點(diǎn)觀測，對3種樹木的降溫增濕效應(yīng)進(jìn)行了分析，為武漢公園觀賞樹種的選擇提供理論性指導(dǎo)。

1 研究地區(qū)概況

武漢市（29°58'～31°22'N，113°41'～115°05'E）位于湖北省東部、長江與漢水交匯處，屬北亞熱帶季風(fēng)性（濕潤）氣候，具有常年雨量豐沛、熱量充足、雨熱同季、光熱同季、冬冷夏熱、四季分明等特點(diǎn)。年平均氣溫15.8℃～17.5 ℃，1月平均氣溫最低，7、8月平均氣溫最高，年降水量1 150～1 450 mm。本試驗(yàn)在武漢市和平公園內(nèi)選擇了健康狀況良好、長勢相近（表1）的三株常見綠化樹種：桂花Osmanthus fragrana、日本晚櫻Cerasus serrulata、垂絲海棠Malus halliana為觀測樹種，觀測點(diǎn)和對照點(diǎn)分布在和平公園東區(qū)主路兩側(cè)及附近硬化路面上。

2 研究方法

2.1 主要儀器

大氣溫度與大氣相對濕度采用TH22R-EX溫濕度計(jì)，風(fēng)速采用PH-Ⅱ-C手持氣象站，其他采用常規(guī)測量工具。

2.2 研究方法

試驗(yàn)選擇在2019年夏季晴朗無風(fēng)的天氣（7月5日、7月11日、7月26日、8月20日、8月26日）進(jìn)行。所選3株觀測樹種位于和平公園東區(qū)主路兩側(cè)，樹穴周圍無地被植物覆蓋。觀測點(diǎn)設(shè)置在所選樹木樹蔭中心離地1.5 m的高處，對照點(diǎn)設(shè)置在附近10 m范圍內(nèi)水泥路面離地1.5 m的高處（圖1），各小組于觀測日8∶00～20∶00同時(shí)開始觀測，每隔2 h記錄一次讀數(shù)，重復(fù)3次，取平均值。

2.3 數(shù)據(jù)分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS23.0軟件進(jìn)行分析處理，采用Microsoft Excel 2010軟件進(jìn)行制表繪圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同觀賞樹種的降溫效果

從觀測結(jié)果（表1和圖2）可以看出，各個(gè)時(shí)段在3種樹下測定的平均氣溫均低于水泥路面對照點(diǎn)的平均氣溫，從而說明3種樹種都具有降低氣溫效應(yīng)。通過Duncan檢驗(yàn)法進(jìn)行多重比較，都沒有出現(xiàn)顯著性差異（p>0.05），說明長勢相同的3個(gè)樹種的降溫效果接近且穩(wěn)定。其中桂花的平均降溫率達(dá)到了5.19%，好于日本晚櫻和垂絲海棠3.17%和3.18%的降溫效果，所以降溫效應(yīng)大小依次為桂花>垂絲海棠>日本晚櫻。從各時(shí)段的降溫效果來看，中午10∶00～12∶00的降溫效應(yīng)最大，桂花、日本晚櫻、垂絲海棠的平均降溫率分別達(dá)到了6.43%、3.56%和3.62%。

3種樹種的降溫效應(yīng)日變化規(guī)律時(shí)，發(fā)現(xiàn)6個(gè)觀測的變化曲線基本一致，所以選擇了8月20日（平均降溫效應(yīng)最大）的觀測結(jié)果來進(jìn)行研究。從圖3可以看出桂花、日本晚櫻、垂絲海棠及水泥路面對照點(diǎn)4條氣溫日變化呈“單峰型”趨勢，先升高后降低的趨勢，從8∶00開始?xì)鉁爻掷m(xù)上升，10∶00～12∶00期間各觀測點(diǎn)降溫率達(dá)到最大，分別達(dá)到了7.33%、3.51%和3.78%。氣溫14∶00到達(dá)峰值，相對于對照點(diǎn)溫度分別降低了2.3、1.4、1.5 ℃。14∶00過后開始各觀測點(diǎn)溫度均開始下降，且相對于路面對照點(diǎn)溫差也開始降低，到20∶00時(shí)，三種樹下觀測點(diǎn)氣溫趨近相等，但相對于對照點(diǎn)仍有0.7、0.4、0.7 ℃的溫差。各觀測點(diǎn)在8∶00～20∶00間與對照點(diǎn)平均溫差為2.1、1.2、1.3 ℃，說明3個(gè)樹種均具有一定的降溫能力。

3.2 不同觀賞樹種的增濕效果

從觀測結(jié)果（表4和圖4）可以看出，各個(gè)時(shí)段在3種樹下測定的平均相對濕度均高于水泥路面對照點(diǎn)的平均相對濕度，從而說明3種觀賞樹種都具有一定的增濕效應(yīng)。通過Duncan檢驗(yàn)法進(jìn)行多重比較，發(fā)現(xiàn)桂花、日本晚櫻和垂絲海棠無顯著性差異（p>0.05），說明長勢相近的桂花、日本晚櫻和垂絲海棠增濕效果相近。桂花的平均增濕率達(dá)到了4.58%，略高于日本晚櫻2.87%和垂絲海棠2.94%的增濕效果，所以增濕效應(yīng)大小依次為桂花>垂絲海棠>日本晚櫻。從各時(shí)段的增濕效果來看，上午12∶00～14∶00的增濕效應(yīng)最大，桂花、日本晚櫻、垂絲海棠的平均增濕率分別達(dá)到了8.36%、5.81%和5.71%。

分析3種觀賞樹種日增濕效應(yīng)變化規(guī)律時(shí)同樣選擇了8月20日的觀測結(jié)果來進(jìn)行分析。從圖5可以看出，4條相對濕度變化均呈先降低后升高，與氣溫日變化曲線趨勢剛好相反，且在14∶00時(shí)降低到最小值，桂花、日本晚櫻、垂絲海棠的相對濕度分別為39.5%、38.7%和38.6%，相對于水泥路面分別增加了2.4%、1.6%、1.5%，由此可見，3種樹種均具有一定的增濕效果，且桂花的增濕效果明顯強(qiáng)于日本晚櫻和垂絲海棠。

3.3 降溫效果與增濕效果關(guān)聯(lián)性

由圖3和圖5發(fā)現(xiàn)，8月20日氣溫日變化曲線呈“單峰型”變化趨勢，而相對濕度日變化曲線剛好與之相反，呈“倒V字”型。這說明氣溫越高，相對濕度越小。而通過圖2和圖4可以看出，3種觀賞樹種的降溫效果和增濕效果表現(xiàn)一致，降溫效果越大，對應(yīng)增濕效果越好，均為桂花>垂絲海棠>日本晚櫻。

4 結(jié)論與討論

（1）公園內(nèi)的觀賞樹種除了具有較好的觀花觀葉效果之外，通常還具有較好的遮陰效果，通過對太陽輻射的反射和吸收降低周圍空氣變化速率，同時(shí)通過蒸騰作用達(dá)到增加周圍空氣濕度、降低空氣溫度的效果[10]。通過上述試驗(yàn)測定結(jié)果不難看出，3種觀賞樹種都具有一定的降溫增濕效果，平均降溫率達(dá)到了3.15%～5.19%，平均增濕率為2.87%～4.58%。在炎熱的夏季，公園綠地對改善城市小氣候、創(chuàng)造宜人空間環(huán)境、提高行人舒適度有重要的作用。

（2）根據(jù)觀測結(jié)果，長勢相近的三種觀賞樹種的降溫效果和增濕效果均為桂花>垂絲海棠>日本晚櫻，這可能與樹冠層次、葉片大小密度以及有關(guān)。通過對比發(fā)現(xiàn)：葉片密度相對稀疏的日本櫻花和垂絲海棠降溫增濕效果相近，葉片相對茂密的桂花降溫增濕效果明顯好于上述兩者。這與賀立靜等（2016）關(guān)于校園行道樹的降溫增濕效應(yīng)研究結(jié)果一致[11]。

（3）在分析3種觀賞樹種降溫效應(yīng)日變化規(guī)律時(shí)，發(fā)現(xiàn)上午10∶00～12∶00的降溫率最大，并不是氣溫最高的下午14：00。這可能與綠化植被降溫效果有一定的閥值范圍有關(guān)[12]。馬雪瑩等（2016）在對綠化植被對夏季高溫調(diào)節(jié)功能的研究中發(fā)現(xiàn)當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到30.5～33.5 ℃ 時(shí)，綠化植被的降溫效果最為顯著。在觀測日的測定結(jié)果中可以看出，上午10∶00～12∶00各觀測點(diǎn)的氣溫已經(jīng)接近和超過30.5 ℃，降溫效應(yīng)達(dá)到最大。隨著環(huán)境溫度的進(jìn)一步升高，降溫效應(yīng)遞減。

（4）公園綠化建設(shè)在保證良好的觀賞效果同時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇降溫增濕效果好的綠化樹種，以改善公園熱環(huán)境質(zhì)量，降低城市熱島效應(yīng)，為市民提供舒適的休閑娛樂環(huán)境。本試驗(yàn)中的3種華中地區(qū)常見綠化樹種均具有一定的降溫增濕作用，可以優(yōu)先考慮增濕效果好的桂花作為景觀樹種植，由于薔薇科植物在夏季高溫下會出現(xiàn)葉片枯黃、提前落葉的生長現(xiàn)象，所以降溫增濕效果會有所減弱，所以櫻花、海棠等薔薇科觀賞植物可配合樹形高大、遮陰效果好的常綠樹種種植，下墊面可設(shè)計(jì)為草坪或者小灌木（如櫻花+紅花檵木+麥冬組合，或者海棠+山茶組合），以增加對周圍對小氣候的調(diào)節(jié)功能。在沒有高大樹種作為庇蔭樹種的公園里，應(yīng)盡量避免薔薇科植物作為孤植景觀樹的設(shè)計(jì)方案。

參 考 文 獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯：唐 嵐）