基于綠蔭停車場樹種選擇的夏季林蔭生態環境指標研究*

陳明明　邱爾發　曹冰冰

中國林業科學研究院林業研究所　國家林業局城市森林研究中心　北京　100091

基于綠蔭停車場樹種選擇的夏季林蔭生態環境指標研究*

陳明明邱爾發曹冰冰

中國林業科學研究院林業研究所國家林業局城市森林研究中心北京100091

摘要：選擇目前北京市停車場常用的11種喬木樹種，在夏季7∶00—18∶00監測樹蔭下停車位的溫度、地表溫度、濕度、光照強度和UV-B。結果表明，各喬木樹種樹蔭下空氣溫度和地表溫度降低范圍為0.3℃～1.25℃和3.05℃～7.26℃，相對濕度增加0.74%～5.91%，光照強度和UV-B屏蔽率達30.62%～82%和29.45%～78.61%。11種樹種中，白蠟、臭椿的各項指標均顯著高于其他樹種，可以作為停車場綠化優先選用的樹種。

關鍵詞：綠蔭停車場，樹種，溫度，濕度，光照強度，UV-B，地表溫度

隨著城市車輛保有量的增加，綠蔭停車場的建設受到越來越多的關注。停車場不再僅僅是停車的場地，更是為車輛提供綠蔭、美化城市環境的場所。樹木對環境有很強的改善作用[1]，且不同種類的植物中又以喬木改善環境的功能最強[2]。本文以北京市11種樹木為對象，測量不同樹種下停車位的溫度、濕度、光照、UV-B和地表溫度，研究綠蔭停車場樹種的選擇方式，以期為綠蔭停車場的綠化建設提供理論依據。

1 研究方法

1.1 研究區概況

試驗地選擇在北京市。北京中心位于北緯39°54′20″、東經116°25′29″。氣候為典型的暖溫帶的半濕潤性大陸季風氣候，夏季溫度高且雨水多，冬季寒冷并且干燥。北京市地面停車場的主要類型有露天停車場、綠蔭停車場、生態停車場。近年來北京市陸續建設了眾多生態型停車場，具有代表性的有奧林匹克森林公園停車場、海淀公園停車場、部長林停車場。2010年對北京市三環到四環停車場調查顯示，綠化覆蓋率在10%以下的停車場占總數的18%，超過30%的占總數的20%，整體綠化覆蓋率偏低[3]。

1.2 樣地及樹種選擇

通過實地調研北京市大量停車場，結合北京市常用綠化樹種[4-5]，選擇懸鈴木、白蠟、欒樹、國槐、臭椿、銀杏、毛白楊、垂柳、旱柳、圓柏、紫葉李11種喬木作為研究對象。選擇線形種植且種植間距為5 m～6 m的行道樹，要求樹木個體冠形完整、長勢良好且不受周圍建筑干擾，在葉鑲嵌作用下盡量形成少光斑的蔭蔽環境。選擇東西向道路南側的行道樹作為試驗對象，選定的下墊面類型均為瀝青路面(表1)。

表1　樣本樹木基本狀況

1.3 研究方法

根據停車場建設規范，垂直式停車場中垂直于通道的停車位寬度為2.8 m，平行于通道的停車位寬度為6 m[6]。在相鄰2株行道樹下模擬6 m×2.8 m的停車位，選取2條對角線的1/4點處及中心點為監測點，計5個點，以裸露地為對照。分別用TES-1332A照度計(臺灣產)測量光照強度，NK5920便攜式氣象測定儀(美國產)測量1.5 m處溫度和濕度，北師大UV-B(297)單通道紫外輻照計測量紫外線強度，testo110測溫儀和testo(06131912)表面溫度探頭測量地表溫度。于2015年8月選擇3天晴朗無風天氣，在7∶00—18∶00每隔1 h進行同步監測。

為比較不同樹種在停車位上的光照屏蔽效應，引入光照屏蔽率，其計算公式為：

(1)

其中，U為平均光照輻射屏蔽率，Ui為無蔭下各時間整點的光照輻射強度值，Ui2為有蔭下各時間整點的光照輻射強度值。

為比較不同樹種在停車位上的UV-B輻射屏蔽效應，引入UV-B輻射屏蔽率[7]，其計算公式為：

(2)

其中W為UV-B輻射屏蔽率，Wi為無蔭下各時間整點的UV-B輻射強度值，Wi2為有蔭下各時間時間整點的UV-B輻射強度值。

1.4 數據分析

實驗數據用“平均值±標準差”表示，采用Microsoft Excel 2003和DFS V7.05進行統計分析和圖表處理。

2 結果與分析

2.1 不同樹種樹蔭下日降溫特征

與對照相比，不同樹種均有不同程度的降溫效果(表2)。總體上，11∶00—15∶00降溫效果較明顯，而早上及傍晚降溫效果較弱。最大降溫值均出現于11∶00—15∶00，其中降溫幅度最大的是臭椿，達3.16 ℃，在15∶00達到其最大降溫值；降溫幅度最小的是紫葉李，為1.2 ℃；旱柳、紫葉李、柳樹在13∶00達到最大降溫值；白蠟、懸鈴木、圓柏在14∶00達到最大降溫值；欒樹最大降溫值出現在15∶00。

2.2 不同樹種樹蔭下相對濕度日變化特征

不同樹種在無蔭下和有蔭下濕度變化趨勢相同(表3)。7∶00—11∶00相對濕度逐漸降低，11∶00—16∶00基本保持穩定，16∶00—18∶00緩慢增加。7∶00—18∶00，相對濕度增加值在不同時間段變化明顯，7∶00—11∶00逐漸減小，11∶00—14∶00達到最小值，14∶00之后增加值逐漸增加。

表2　不同樹種樹蔭下日降溫值　/℃

表3　不同樹種樹蔭下相對濕度日變化　/%

白蠟增濕效果明顯高于其他樹種，最大增濕量達到16.71%；懸鈴木和臭椿的增濕效果次之，最大增濕值分別為12.69%和8.08%；由于紫葉李冠幅較小，增濕量最小，為1.21%。

2.3 不同樹種樹蔭下光照強度日變化特征

不同樹種在無蔭下和有蔭下光照變化趨勢差異較大(圖1)。無蔭下光照強度在7∶00—12∶00逐漸增加，12∶00—18∶00逐漸減弱。楊樹、白蠟、臭椿、懸鈴木、銀杏、紫葉李在各時間點光照強度基本無變化，呈穩定趨勢；由于太陽照射角度變化和不同樹種的枝下高、冠形不同導致旱柳、柳樹、欒樹在10∶00光照強度顯著增加，其余各時間點光照強度變化較小且基本趨于穩定；圓柏在7∶00—11∶00光照強度較小且趨向于穩定，但是由于整體冠幅較小，對照于無蔭下12∶00—18∶00光照強度無明顯減弱。

圖1　不同樹種樹蔭下光照強度日變化

2.4 不同樹種樹蔭下UV-B輻射強度日變化特征

不同樹種在無蔭下和有蔭下UV-B輻射強度變化差異較大(圖2)。無蔭下UV-B輻射強度在7∶00—12∶00逐漸增加，12∶00—18∶00逐漸減弱；結合圖3可知，UV-B輻射強度和光照輻射強度變化趨勢一致。白蠟、懸鈴木、銀杏、楊樹在9∶00—16∶00的UV-B強度變化很小，呈穩定趨勢；旱柳、柳樹和欒樹葉片密度較小，UV-B輻射強度在10∶00—12∶00顯著增加；圓柏在11∶00—14∶00的UV-B輻射強度較大，主要與其冠幅導致投影面積較小有關。

圖2　不同樹種樹蔭下UV-B日變化

2.5 不同樹種樹蔭下地表溫度日變化特征

不同樹種在無蔭下和有蔭下地表溫度變化趨勢相同(圖3)。7∶00—12∶00溫度逐漸增加較快，12∶00—15∶00增加緩慢，15∶00—18∶00溫度逐漸下降。相同樹種在不同時間段降溫效果相差較大，早晨降溫效果不明顯，11∶00—14∶00降溫效果顯著提高。旱柳、楊樹、臭椿、紫葉李、白蠟、懸鈴木、柳樹、銀杏最大降溫值在14∶00出現。其中楊樹降溫幅度最大，為12.03 ℃，整體降溫效果較明顯。

圖3　不同樹種樹蔭下地表溫度日變化

2.6 不同樹種樹蔭下生態環境效應分析

不同樹種日平均降溫范圍為0.35℃～1.25℃，由大到小排列為臭椿、白蠟、圓柏、銀杏、欒樹、洋槐、柳樹、紫葉李，最大與最小相差3.57倍；不同樹種相對濕度增加范圍為0.74%～5.91%，由大到小排列為白蠟、臭椿、懸鈴木、楊樹、圓柏、旱柳、柳樹、欒樹、銀杏、槐樹、紫葉李，最大與最小相差7.98倍；不同樹種光照屏蔽率范圍為30.62%～82%，由大到小排列為白蠟、懸鈴木、臭椿、楊樹、柳樹、槐樹、銀杏、旱柳、欒樹、圓柏、紫葉李，最大與最小相差2.68倍；不同樹種UV-B輻射屏蔽率范圍為29.45%～78.61%，由大到小排列為懸鈴木、白蠟、臭椿、楊樹、柳樹、旱柳、銀杏、欒樹、槐樹、紫葉李、圓柏，最大與最小相差2.67倍；不同樹種地表降溫范圍為3.05 ℃～7.26 ℃，由大到小排列為白蠟、臭椿、楊樹、柳樹、旱柳、懸鈴木、圓柏、欒樹、銀杏、槐樹、紫葉李，最大與最小相差2.38倍。

表4　不同樹種樹蔭下生態因子變化

注：同列不同大小寫字母分別代表處理值均值在0.01和0.05水平上存在顯著性差異。

多重比較結果顯示，不同樹種環境溫度降低值差異顯著，臭椿、白蠟、圓柏、銀杏顯著大于旱柳、柳樹、紫葉李、槐樹；光照屏蔽率和UV-B屏蔽率差異顯著，白蠟、懸鈴木、臭椿顯著高于欒樹、紫葉李、圓柏；地表溫度降低值變化顯著，白蠟、臭椿、楊樹顯著高于紫葉李、槐樹；相對濕度增加值變化不顯著。臭椿、白蠟的各項指標均顯著優于其他樹種，可作為停車場綠化建設優先選用樹種。

3 討論和結論

相較于無蔭下，樹蔭下的停車場溫度和濕度變化較小，且有些時刻出現有蔭下溫度相對增加的現象。這一方面與局部空氣的流動有關，另一方面與葉面積指數有關[8]。從整體上看，樹蔭能屏蔽60%～80%的光照和40%～70%的UV-B輻射，且光照屏蔽率高于UV-B屏蔽率。相同樹種的光照屏蔽效果與UV-B屏蔽效果總體變化趨勢相同，但是不同樹種排序不同。這可能與葉片的生物學特性有關，也可能與不同樹種的抗UV-B黃酮類化合物含量有關[9]。吳家兵等[10]認為樹木的生長發育階段、林冠結構和葉面積指數等對紫外輻射屏蔽效應也有一定的影響。圓柏的光照強度和UV-B變化趨勢與其他樹種明顯不同。這是由于圓柏冠幅較小，在11∶00—17∶00時停車位上無陰影。欒樹、柳樹冠幅較大，但是相較于臭椿、白蠟，光照屏蔽率和屏蔽率較小，這與其葉子的疏密程度有關。因此，在停車場建設中應選擇冠幅較大同時枝葉茂密的樹種。

樹蔭下停車場的地表溫度變化較大，一天內停車位上陰影的時間長度是影響停車位地表溫度的主要因素。東西向種植的喬木比南北向種植有更多的陰影時間[11]，所以在建設停車場時應考慮樹木東西向種植。地表溫度還與材料的比熱物特性有關[12]，且非滲透表面與地表溫度呈正相關[13]。由于本文只進行瀝青材質下墊面的監測，其他類型的下墊面溫度變化還有待進一步探討。

綜上所述，樹蔭能有效改善停車場內的溫度、濕度等指標，不同樹種對環境因子的影響有明顯差異。停車場綠化建設中應選擇冠幅較大、枝葉茂密的樹種。白蠟、臭椿的各項指標均顯著高于其他樹種，可以在停車場中優先使用。影響停車場生態環境的因素還有很多，例如停車位方位、樹木種植形式等，還需進一步研究。

參考文獻

[1]吳永波，薛建輝.城市行道樹的研究現狀及展望[J].中國城市林業，2005，3(2)：54-56.

[2]楊士弘.城市綠化樹木的降溫增濕效應研究[J].地理研究.1994，13(4)：7-9.

[3]陳明.北京地區生態型停車場及其綜合評價指標體系研究[D].北京：北京林業大學，2011.

[4]北京市園林局.北京市城市園林綠化普查資料匯編[M].北京：北京出版社，2006.

[5]梅志奮.北京常見樹木[M].北京：中國林業出版社，1999.

[6]關宏志，劉小明.停車場規劃設計與管理[M].北京：人民交通出版社，2003.

[7]王普才，吳北嬰，章文星，等.影響地面紫外輻射的因素分析[J].大氣科學，1999，23(1)：1-8.

[8]汪成忠.上海8種園林樹木生態功能計較研究[D].哈爾濱：東北林業大學，2009.

[9]李艷，張舉仁，徐譽泰.銀杏葉中槲皮素黃酮苷類抗紫外線作用的研究[J].中草藥，1999，30(9)：671-673.

[10]吳家兵，孫雨，李榮平，等.沈陽市6種行道樹對紫外輻射屏蔽效應的研究[J].遼寧林業科技，2011(4)：1-3.

[11]于洋.基于光影分析的地面停車場綠化模式研究[D].北京：北京林業大學，2011.

[12]蔣瑋，沙愛民，裴建中，等.透水瀝青混合料的熱物特性與熱阻功能[J].功能材料，2012，(3)：379-382.

[13]錢樂祥.非滲透表面對地表溫度的影響：以鄭州地區為例[D].鄭州：河南大學，2007.

A Study of Ecological Environmental Indicators of Summer Shading for Tree Species Selectionfor Parking Lots

Chen MingmingQiu ErfaCao Bingbing

(Research Institute of Forestry, Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091, China)

Abstract:Eleven tree species commonly planted at parking lots in Beijing were chosen to monitor air temperature, surface temperature, air relative humidity, light intensities and UV-B under the trees between 7 am to 6 pm in the summer. The results showed that the air temperature and surface temperature were lower by 0.35℃～1.25℃ and 3.05℃～7.26℃, respectively; the air relative humidity was higher by 0.74%～5.91%;the light intensity and UV-B shielding effectiveness reached 30.62%～82% and 29.45%～78.61%, respectively. Among the eleven tree species, the above indicators for Fraxinus pennsylvanica and Ailanthus altissima showed significantly higher compared with others, which can be used at priority species for parking lots.

Key words:shaded parking lot, tree species, air temperature, air relative humidity, light intensity, UV-B, surface temperature

收稿日期：2015-11-02

*基金項目：國家科技支撐計劃項目(2015BAD07B06)

作者簡介：曹冰冰，中國林業科學研究院風景園林碩士研究生，從事城市林業方向研究 通信作者：邱爾發，副研究員，研究方向：城市林業，E-mail:efqiu@163.com

DOI：10.3969/j.issn.1672-4925.2016.02.004