北京夏季植物群落對人體舒適度影響比較研究★

王 憬 帆

(北方工業大學建筑與藝術學院，北京 100144)

城市綠地作為城市生態系統的重要組成部分，對于改善城市生態環境起著至關重要的作用，城市綠地中植物的光合作用以及蒸騰作用等對于綠地的氣候有著一定影響，不同植物群落由于植物搭配不同，這種影響也是不同的。同時這些影響著綠地使用者身體上的感受。當人們進入一片綠地時，人體舒適度會隨著綠地內植物群落的不同而發生改變，本文對不同植物群落的舒適度變化情況進行比較研究，并提出合理建議，對科學合理地進行植物配置提供部分科學依據。

1 人體舒適度概念

人體舒適度是人身體相對于溫度、濕度、風等環境的直觀感受，其中溫度、濕度和風速是影響這一指標的重要因素。其中氣溫是衡量舒適度的重要指標，濕度和風速其次。20世紀40年代人們開始對于人體舒適度有所關注,1945年BRUNT研究了氣候與人體舒適度之間的關系[1],1947年有學者提出實感氣溫的概念,后來很多相關研究開始描述氣候因素對于人體舒適度的相關影響,其中Thom不舒適指數和Thom-Bosen炎熱指數最為常用，同時也是人們較熟悉的[2]。國內對于人體舒適度指數的研究起步較晚,計算方法基本上為以上方法的變形或者改良算法,目前北京、天津、河北、山西等北方省市對于人體舒適度預報較多[3]。

2 樣地選擇

本次測量的綠地為居住區公園綠地——古城公園。在場地內選擇四種不同的植物群落分別為：喬—灌—草結構、喬—草結構、灌—草結構和純草地結構。在這四種群落中選取大小相同、便于測量的樣地，同時對四塊樣地中的植物進行調查。

3 觀測研究方法

測量方法:選取喬灌草結構、喬草結構、灌草結構以及草地四種不同的植物群落同時對其距地面1.5 m處樣地的溫度、濕度的數據進行監控，分析比較四種植物群落一天中空氣溫度(TP)、相對濕度(RH)、風速(wind)的數據情況。每15 min監測一次，每次連續測量5 min，監測時選擇夏季晴朗天氣保證科學性，測量時間為每日8:00～18:00，連續測量3 d。實驗儀器：KESTREL 4500小型氣象站。

4 測量結果分析

1)四種群落空氣溫度變化分析。通過測量得出，在夏季時節，所選四種植物群落的溫度變化情況都隨著時間呈現一定規律的變化。在一天中從早到晚，所選四種植物群落的溫度都在不斷上升，并在下午14:00～15:00這個時間段達到最大值，隨后開始慢慢下降。溫度最低的時間段為早上8:00～9:00這一時間段。夏季，由于太陽輻射較強，且草地缺乏高大的植物，導致裸露的草地這一植物群落在任何時段溫度均高于其他群落，最高溫度達到了34 ℃以上。由于喬草結構群落里的植物高大而且郁閉度高，所以喬草結構群落在溫度增長速度最快時可以保持溫度漲幅最小。其次便是喬草結構。由此可以看出，在夏季，像喬木這樣的高大、郁閉度高的植物可以良好的控制氣溫的變化。

2)四種群落濕度變化分析。通過測量得出，所選四種植物群落的濕度變化情況都隨著時間呈現一定規律的變化，首先早上四種植物群落的濕度都非常高，由于植物的光合作用與蒸騰作用，加之早晨溫度很低，使得環境濕度增加。隨后四塊樣地濕度隨著溫度的升高而不斷下降，在14:00～15:00這一時間段達到最小值，同樣這個時段也正是溫度最高的時間段。從提升濕度的角度看，喬灌草結構增濕的效果最為明顯，在一天中各個時段和其他群落濕度比都是最高值。其中草地的增濕效果最差，主要也是由于草地的蒸騰作用較弱，同時溫度過高。總體來看，與當日溫度相比，四種植物群落結構都對于降溫有一定貢獻。

3)四種群落風速變化分析。通過測量得出，風速隨時間的變化沒有濕度和溫度那么明顯，并且夏季時分風速較低。不同群落間風速差別不大，環境風速在14:00～15:00時分達到最低值，四種群落相比較來看，喬—灌—草結構環境風速較低，帶有喬木的群落結構風速明顯低于無喬木群落結構，這與喬木本身高大、葉片茂密，郁閉度高有很大關系。

5 人體舒適度ssd公式計算

人體舒適度指數計算公式：

(ssd)=(1.818t+18.18)(0.88+0.002f)+(t-32)/(45-t)-3.2v+18.2。

其中,t為最高溫度；f為14時相對濕度;v為風速。計算可獲得各植物空間結構的人體舒適度指數(ssd)。

通過總結測量數據，進行相關計算，得到表1，并且將表1中數據與人體舒適度分級(如表2所示)進行分析比較。

通過比較得出在四種群落當中喬灌草結構的人體舒適度指數是最好的，但從分級來看，依然屬于較炎熱的分級，同時夏季溫度高導致整體舒適度指數偏高也是重要的原因，但整體比較來看，喬—灌—草結構在對于綠地小氣候溫度、濕度和風速的調控上起到了很大作用。在植物種類上比較，植物群落中含有高大、郁閉度高的喬木在舒適度指數上要明顯高于沒有的，植物種類豐富的植物群落在舒適度指數上要明顯高于植物種類單一的植物群落。其中裸露的草地舒適度指數達到了第四級，為最不舒適的植物群落。

表1 各植物空間的人體舒適度指數

表2 人體舒適度分級

6 植物群落分析

喬—草、喬—灌—草、灌—草和草地這四種植物群落在空間上屬于垂直結構分類，廣泛應用于城市居住區綠地中。在降溫增濕，改善人體舒適度等方面都有自己的特殊作用。

6.1 喬草結構

喬草結構主要用于公園開敞空間，濱水等區域，由于喬木本身郁閉度較高，同時喬草結構可以有效增大空氣流通，降溫增濕效果顯著，加上草地的增濕效果以及良好的開敞空間。可以在夏季時節營造出良好的休憩空間。并且在調研中發現，喬草結構區域吸引了很多乘涼的老人和兒童。在增濕方面，喬草結構在四種群落中效果最好。整體舒適度效果僅次于喬灌草結構。

6.2 喬灌草結構

喬灌草結構在四種群落結構中，植物種類最為繁多，復雜。并且在植物種植搭配中可塑造性最強，可根據當地氣候結合當地樹種營造出地方特色景觀。同時營造多層次、多結構、多樹種的喬灌草結構是未來的發展趨勢，從數據上來看，喬灌草結構在降溫和減緩風速上是最好的，整體人體舒適度指數最接近最佳舒適數值范圍。喬灌草結構對于園林小氣候的調節在四種群落結構中是最為明顯有效的，同時相關研究證實，在對于空氣凈化方面喬灌草結構明顯優于其他群落結構。

6.3 灌草結構

從數據上看，灌草結構由于植物豐富度不高，郁閉度低，整體上降溫增濕效果不明顯，整體舒適度指數不高，在調研中發現，灌草結構主要分布在園路邊，入口處等，導向性、裝飾性很強。在對于人體舒適度的改善和園林小氣候的調節不夠明顯。

6.4 裸露草坪結構

草坪結構與以上三個結構不同，屬于單一植物構成，因此在溫濕度調節，人體舒適度指數上都遜色于其余三種結構。草坪結構面積大，對于熱量的吸收這一點不容小覷，并且草坪在奠定空間基調，防止水土流失，與周邊植物群落建立一定的生物循環上起到極大作用。對于使用者來說，可供人們休憩，進行野餐等活動。

7 結論與建議

通過以上調研分析與計算，所選的四種植物群落都或多或少的對于園林氣候與人體舒適度有一定的改善作用。其中由于喬草結構中有很多高大且郁閉度高的喬木，因此在改善溫度的方面表現出最為顯著地功效。而草地由于植物單一，同時沒有其他植物進行蒸騰和光合作用輔助，因此在降低溫度、增加濕度方面較差、對于人體舒適度的改善較弱。在增加濕度方面，喬草結構的效果在四種植物結構中是最好的。

夏季一般在13:00～15:00這個時段溫度最高，此時人體在戶外行走時會感到非常炎熱不適，并且在北方會感到干燥，給人“干熱”的感覺。這個時候綠地中植物群落的降溫增濕效果就顯得尤為重要，并且可以創造良好的人體舒適度環境，很多城市綠地在進行植物配置時過于單一單調，例如使用大面積裸露草坪，導致耗水量增大，養護成本反而升高。但從測量結果來看，裸露的草地對于人體舒適度的改善效果反而最差，導致了資源的浪費。從整體結果來看，喬—灌—草結構對于園林人體舒適度改善最為明顯，并且將其與喬—草、灌—草結構相對比可得出，群落中植物結構越復雜，對于改善氣候與人體舒適度的優勢越明顯。并且高大、郁閉度高的喬木較低矮灌木對于舒適度的調節更加明顯。因此在植物配置時這兩點應當作為重點來考慮。

本實驗主要針對夏季不同植物群落人體舒適度的比較，今后還將把研究季節擴展至秋冬季，北京地區四季分明，不同季節之間溫濕度差別較大，因此應進一步對不同季節的舒適度進行定性定量分析，從而為城市居住區綠地系統的優化升級提供有效的參考和幫助。

[1] Brunt D.Climate and human comfort[J].Nature,1945,155(3941):559-564.

[2] 吳 兌,鄧雪嬌.環境氣象學與特種氣象預報[M].北京:氣象出版社,2001.

[3] 張增文,胡景國.德令哈地區人體舒適度預報方法研究[J].青海氣象,2006(1):22-23,38.