城市綠地中不同植被類型降溫滯塵效應(yīng)分析

史杜芳　方金生　牛儷　張曼　許信旺　張永蘭

摘要 以地處安徽省西南部的池州市區(qū)為試驗(yàn)區(qū)，選取測(cè)試點(diǎn)，觀測(cè)、對(duì)比不同植被類型的降溫滯塵效應(yīng)。結(jié)果表明，城市綠地具有明顯降溫滯塵效應(yīng)，在氣溫上，裸地變化幅度最大，草地次之，灌草變化較小，喬灌草變化幅度最小，喬灌草調(diào)節(jié)溫度能力最強(qiáng)，最具優(yōu)良的降溫效應(yīng);在滯塵方面，喬灌草型的滯塵效果最好，其次是灌草型和草地，并表現(xiàn)出道路綠地的滯塵效應(yīng)優(yōu)于公園綠地和住宅綠地。通過(guò)對(duì)不同植被類型的降溫滯塵效應(yīng)探究，以期為城市綠地的規(guī)劃與建設(shè)提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 城市綠地;植被;降溫;滯塵

中圖分類號(hào) S731.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 0517-6611（2020）22-0141-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.22.035

Analysis of the Effect of Cooling and Dust Retention of Different Vegetation Types in Urban Green Space

SHI Du-fang1 ，F(xiàn)ANG Jin-sheng2，NIU Li3 et al

（1.Anhui Professional College of Art，Hefei，Anhui 230601;2.Chizhou Vocational and Technical College，Chizhou，Anhui? 247000;3.Chizhou University，Chizhou，Anhui? 247000）

Abstract Taking Chizhou City， which was? located in the southwest of Anhui Province as the test area， test points were selected to observe and compare the temperature and dust retention effects of different vegetation types.The results of the study showed that urban green space had obvious cooling and dust retention effects. In terms of air temperature， the variation range of bare land was the largest， followed by that of grassland， and that of shrub and herbaceous plants was small， while temperature variation range of shrub and herbaceous plants with arbors was the smallest， and this kind of plants arrangement had the strongest ability to adjust temperature and the best cooling effect.In terms of dust retention， the effect of the shrub and herbaceous plants with arbors was the best， followed by shrub and herbaceous plants and grassland， and the results also showed that the dust retention effect of the road green space was better than that of the park green space and the residential green space. The cooling and dust retention effects of different vegetation types were studied in order to provide some theoretical basis for the planning and construction of urban green space.

Key words Urban green space;Vegetation;Cooling;Dust retention

基金項(xiàng)目 安徽省2016年度高校自然科學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目（ KJ2016A520）;安徽省2016年高校優(yōu)秀青年骨干人才國(guó)內(nèi)外研修重點(diǎn)項(xiàng)目（gxfxZD2016342）;安徽省2019年度高校學(xué)科（專業(yè)）拔尖人才學(xué)術(shù)資助項(xiàng)目（gxbjZD83）。

作者簡(jiǎn)介 史杜芳（ 1981—），女，安徽長(zhǎng)豐人，副教授，碩士，從事旅游文化、地理環(huán)境研究。*通信作者，教授，碩士，從事生態(tài)環(huán)境研究。

收稿日期 2020-04-24;修回日期 2020-05-14

城市綠地是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在當(dāng)前城市化進(jìn)程快速發(fā)展之際，人們?cè)絹?lái)越重視城市綠地規(guī)劃與建設(shè)，在自然植被的基礎(chǔ)上，融入人工植被與景觀，對(duì)被破壞的自然環(huán)境進(jìn)行改造，“綠化、美化、香化、彩化”城市環(huán)境，以創(chuàng)造出更適合人們工作、生活的寧?kù)o優(yōu)美的自然環(huán)境，促進(jìn)城市生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。

研究表明，城市綠地除具有凈化空氣、水體和土壤，防止水土流失等生態(tài)功能之外，還具有改善城市小氣候、滯塵、降噪等物理功能和景觀功能，促進(jìn)城市居民身心健康[1]。我國(guó)學(xué)者對(duì)不同城市綠地的降溫滯塵效應(yīng)進(jìn)行研究，雖起步較晚，但理論成果豐碩[2-6]。然而在快速城市化背景下，如何把握城市綠地降溫滯塵效應(yīng)，優(yōu)化城市綠地空間格局，挖掘綠地在城市應(yīng)對(duì)氣候變化中的潛力，仍是研究者需要關(guān)注、探討和解決的熱點(diǎn)問(wèn)題。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

池州市地處安徽省西南部，位于116°38′～118°5′E、29°33′～30°51′N，地貌類型較為多樣，南為峰巒疊障的群山，中為綿延起伏的丘陵，北為水系發(fā)達(dá)的圩區(qū);屬暖

濕性亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候溫暖，四季分明，雨量充沛，光照充足，無(wú)霜期長(zhǎng);年均氣溫為16.6 ℃，年均降水量為1 300～1 700 mm，年均日照率45%;全域森林覆蓋率高達(dá)60%，主城區(qū)建成區(qū)綠化覆蓋率高達(dá)43.4%，綠地率達(dá)38.4%，人均公園綠地13.1 m2。

1.2 測(cè)試方法

1.2.1 降溫效應(yīng)測(cè)試。

氣溫采用自計(jì)溫度儀測(cè)定，運(yùn)用人工測(cè)量和自計(jì)溫度儀相結(jié)合的手段，選取城區(qū)最具典型代表性的池州學(xué)院、池州職業(yè)技術(shù)學(xué)院、百荷公園3個(gè)區(qū)域，觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)于距離地面1 m的喬灌木、灌草、草地、裸地處，選擇晴朗無(wú)風(fēng)或者微風(fēng)的天氣，氣壓氣流穩(wěn)定時(shí)測(cè)量溫度，測(cè)定時(shí)間段為當(dāng)天的08：00—18：00，間隔2 h觀測(cè)、記錄溫度，并整理數(shù)據(jù)。

1.2.2 滯塵效應(yīng)測(cè)試。

選取道路綠地、公園綠地、居住區(qū)綠地為試驗(yàn)區(qū)，測(cè)試點(diǎn)分別位于具有典型性、植株種類相對(duì)豐富、便于差異性對(duì)比分析的城區(qū)百牙西路、百荷公園及某小區(qū)內(nèi)的綠地。為降低氣象因素的干擾，測(cè)定在晴朗、無(wú)風(fēng)的天氣條件下進(jìn)行。以道路為揚(yáng)塵源，以裸地為對(duì)照，使用儀器測(cè)定試驗(yàn)區(qū)內(nèi)喬灌草型、灌草型和草地3種植被的TSP（總懸浮顆粒物）值，使用公式減塵率=（揚(yáng)塵源含塵量—綠地含塵量）/揚(yáng)塵源含塵量[7]，計(jì)算其減塵率，并整理分析數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 測(cè)試結(jié)果

各觀測(cè)點(diǎn)氣溫觀測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。在池州學(xué)院測(cè)量時(shí)，天氣晴朗，東風(fēng)、微風(fēng)，空氣濕度42%，氣溫13～25 ℃;在池州職業(yè)技術(shù)學(xué)院測(cè)量時(shí)，天氣晴朗，南風(fēng)、微風(fēng)，空氣濕度為57%，氣溫17～26 ℃;在百荷公園測(cè)量時(shí)，天氣晴朗，東風(fēng)、微風(fēng)，空氣濕度為59%，氣溫16～28 ℃。

由表1可知，3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，喬灌草、灌草、草地和裸地溫度在08：00—12：00處于升溫階段，14：00氣溫達(dá)到最大值，14：00—18：00氣溫逐漸下降，為降溫階段，裸地與不同植被類型的氣溫變化趨勢(shì)呈現(xiàn)出一致性。

2.2 綠地降溫效應(yīng)

在池州學(xué)院、池州職業(yè)技術(shù)學(xué)院、百荷公園3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，對(duì)喬灌木、灌草、草地3種植被類型和裸地測(cè)量08：00—18：00的溫度，間隔2 h觀測(cè)一次，記錄、整理數(shù)據(jù)，繪制氣溫變化折線圖，各觀測(cè)點(diǎn)氣溫變化趨勢(shì)見(jiàn)圖1～3。

由圖1～3可知，3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)均反映出不同植被類型對(duì)氣溫具有調(diào)節(jié)作用，但對(duì)氣溫的調(diào)節(jié)效應(yīng)存在差異。

不同植被類型的氣溫變化趨勢(shì)呈現(xiàn)一致性，但氣溫變化幅度有差異。在08：00—12：00的升溫階段，3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)喬灌草氣溫分別上升5.8、4.9、4.6 ℃，灌草氣溫分別上升 6.4、6.2、5.3 ℃，草地氣溫分別增加了7.7、6.7、6.5 ℃，裸地氣溫同樣呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，氣溫增加值分別為9.3、7.4、6.8 ℃;在14：00—18：00的降溫階段，3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的喬灌草氣溫下降值分別為4.9、3.2、2.5 ℃，灌草氣溫下降值分別為4.2、3.1、2.1 ℃，草地氣溫下降值分別為5.1、3.7、4.5 ℃，裸地氣溫同樣呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，氣溫下降值分別為5.5、4.5、4.6 ℃。在降溫階段，因最高溫度的差異，下降值差異不明顯，可視為同等變化幅度。由此可知，裸地氣溫在一天中的變化幅度最大，草地溫度的變化次之，灌草溫度的變化較小，喬灌草溫度變化幅度最小。

在高溫階段，不同植被類型在14：00氣溫均達(dá)到最大值，3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)喬灌木氣溫分別為26.9、29.1、29.4 ℃，灌草氣溫分別為27.4、29.6、29.9 ℃，草地溫度分別為28.7、30.9、31.8 ℃，裸地溫度分別為30.3、32.8、33.1 ℃?？v向比較此時(shí)不同植被類型的氣溫，3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)喬灌草溫度比裸地溫度分別低3.4、3.7、3.7 ℃，灌草溫度比裸地溫度分別低2.9、3.2、3.2 ℃，草地溫度比裸地溫度分別低1.6、1.9、1.3 ℃。可見(jiàn)，喬灌草調(diào)節(jié)溫度能力最強(qiáng)，最具優(yōu)良的降溫效應(yīng)。

根據(jù)測(cè)定結(jié)果分析，不同植被類型降溫效應(yīng)存在差異。枝繁葉茂的樹(shù)木能有效遮擋太陽(yáng)輻射及其蒸騰作用，使其具有良好的調(diào)控溫度能力。植被降溫效應(yīng)還會(huì)受到樹(shù)種、生長(zhǎng)發(fā)育狀況、綠地面積及形狀、天氣狀況、環(huán)境條件等因素的影響，導(dǎo)致其降溫效應(yīng)也會(huì)存在差異。

2.3 城市綠地滯塵效應(yīng)分析

2.3.1 不同植被類型滯塵效應(yīng)。

試驗(yàn)區(qū)內(nèi)喬灌草型、灌草型、草地各觀測(cè)點(diǎn)測(cè)定的灰塵量見(jiàn)表2。在道路綠地、公園綠地、居住區(qū)綠地中，收集的揚(yáng)塵源含塵量分別為7、6.1、4.6 mg，減塵率見(jiàn)表2。

積累的灰塵量越多，表示植被的滯塵效果越差;積累的灰塵量越少，表示植被的滯塵效果越好。由表2可知，在3種綠地類型中，3種植被均有明顯的滯塵作用，但滯塵效果表現(xiàn)出明顯的差異性，枝葉繁茂的喬灌草型的滯塵效果最好，其次是灌草型和草地。

根據(jù)測(cè)定結(jié)果分析，不同植被類型滯塵量是有差異的，引起滯塵能力差異的原因主要有3個(gè)方面[7]：一是從單位面積的綠量上看，喬灌草型>灌草型>草地，對(duì)粉塵的吸滯主要是由植株的葉片完成，綠量高則單位面積上植株的葉面積大，吸滯的粉塵就越多，所以喬灌草型綠地減塵率最高，灌草型的減塵率次之，草坪的減塵率最低;二是綠地的復(fù)層結(jié)構(gòu)能多次截留粉塵，在重力或風(fēng)的作用下，在喬灌草復(fù)層結(jié)構(gòu)中，首次經(jīng)葉面彈離開(kāi)的粉塵會(huì)被不同層次的枝葉再次截獲，提高了減塵效果;三是從植被的高度上，高大的喬木會(huì)降低綠地及周圍的風(fēng)速，為有效地截留并吸滯粉塵提供了條件。植株個(gè)體間葉表面特性、樹(shù)冠結(jié)構(gòu)、枝葉密度、葉面傾角等的差異以及降水、大風(fēng)等氣象因素也會(huì)導(dǎo)致滯塵能力差異。

2.3.2 不同綠地類型滯塵效應(yīng)。

不同綠地類型減塵率見(jiàn)表3。由表3可知，3種類型的綠地均有明顯的滯塵作用，但減塵率有差異。在灰塵量測(cè)量條件相同的情況下，道路綠地的總灰塵量為5 mg，減塵率為28%;公園綠地的總灰塵量為4.8 mg，減塵率為21%;住宅綠地的總灰塵量為3.8 mg，減塵率為17%。由此可見(jiàn)，道路綠地的滯塵效應(yīng)優(yōu)于公園綠地和住宅綠地。因揚(yáng)塵源含塵量等因素的影響，道路綠地對(duì)粉塵具有較好的吸附作用，從而改善空氣質(zhì)量。

3 結(jié)論

該研究結(jié)果表明，城市綠地具有降溫滯塵效應(yīng)，但不同植被類型降溫滯塵效應(yīng)呈現(xiàn)出差異性。喬灌草型綠地對(duì)溫度的調(diào)控能力最大，有3～7 ℃的差異，灌草型的城市綠地對(duì)溫度的調(diào)節(jié)幅度在2～3 ℃，草地與日均溫的差值變化不明顯;裸地的整體均勻比熱容小，升溫速度快，裸地表面溫度較之日溫要高。就喬木、灌木和攀援植物個(gè)體而言，喬木因有效阻止陽(yáng)光直射，其降溫效應(yīng)顯著高于周圍的草本植物[8-9]，灌木降溫效應(yīng)較低，攀援植物降溫效應(yīng)最低。此外，降溫效應(yīng)隨綠地郁閉度、平均冠幅等的增加而增強(qiáng)[10]。喬灌草型綠地參差錯(cuò)落的植物層次結(jié)構(gòu)模式等原因[11]，其滯塵量最多，減塵率最高，滯塵效果最優(yōu)，灌草型的減塵率次之，草坪的減塵率最低。

為減少區(qū)域內(nèi)熱島效應(yīng)及灰塵對(duì)居民的影響，優(yōu)化城市綠地規(guī)劃與設(shè)計(jì)，喬木、灌木、花草科學(xué)搭配，建設(shè)植被類型多樣、種類相對(duì)完整豐富的城市綠地，提升綠地的降溫滯塵效應(yīng)[12]。隨城市化進(jìn)程的加快，城區(qū)建筑物增多，綠地面積會(huì)相對(duì)減少，可采用圍墻綠化、交通護(hù)欄綠化等立體綠化模式，有效增加城市綠量，達(dá)到綠地降溫滯塵的最佳效應(yīng)。

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