海口市綠色建筑綠化植物應用調查研究

裴慧卿，鐘云芳，盛玉輝，焦怡琪，任 妲，聶睿涵，陳榮理，王 健，2

（1海南大學 熱帶農林學院，海南海口 570228；2環南海陸域生物多樣性研究中心，海南海口 570228）

0 引言

綠色建筑是指在全壽命周期內，從節能、節地、節水、節材等方面，最大限度地節約資源，更加注重低耗、高效、經濟、環保、集成與優化，實現建筑與自然的和諧發展[1]。植物綠化在綠色建筑系統中具有改善空氣質量、調節小氣候、維持城市植物多樣性等生態功能。與傳統建筑綠化強調景觀效果、植物種類單一不同，綠色建筑植物綠化系統應注重生態節能的理念[2]，加強植物與建筑的整合設計，綜合應用植物學、建筑學、景觀規劃、城市規劃、生態學等多個學科的理論與實踐，結合多學科的研究方法，開展學科之間的交叉與應用，以最終達到建筑與植物相輔相成的有機結合，實現節能、節水、美化、生態可持續發展的綜合效益。

目前對綠色建筑植物系統的研究不夠深入，方法不統一，定量的研究較少，特別是在我國熱帶地區，類似的研究更少，而熱帶地區普遍溫度較高，干濕季明顯，臺風多發，綠色建筑對耐熱、耐旱、抗風等綠色節能需求更高，因此綠化設計方面應更多地考慮與綠色建筑的整合設計以滿足建筑的需求，同時熱帶地區豐富的森林、濕地自然群落也為鄉土植物引種及植物群落配置提供參考借鑒。海口地處熱帶北緣，在建筑熱工設計分區中屬于夏熱冬暖區，目前類似的研究多集中在城市公園[3-4]、道路綠化[5]等方面，未有該區域綠色建筑植物體系應用現狀、群落配置模式的研究。

本研究將對海口市綠色建筑植物系統應用現狀和物種進行調查，并對綠色建筑植物群落多度、多樣性進行分析，提出海口綠色建筑中植物綠化整合設計的建議。本次調查既有利于全面了解海口市綠色建筑植物系統應用概況，又有利于進一步完善我國夏熱冬暖區綠色建筑植物多樣性數據。這些調查數據是對我國熱帶地區綠色建筑植物綠化系統的有益補充，也對海口建設國際化濱江濱海花園城市有積極作用，可為進一步研究我國熱帶地區綠色建筑植物系統作用下資源和空間的合理分配利用、構建高效穩定的植物群落、改善場地氣候環境及緩解熱島現象等提供基礎數據。

1 研究區域概況

海口市位于海南島北部，地處熱帶北緣，屬于熱帶海洋性氣候。春季溫暖少雨，夏季高溫多雨，秋季濕涼多臺風暴雨，冬季干旱時有冷氣流侵襲，帶有陣寒。年平均日照時數2000h以上，太陽輻射量可達11～12萬卡，年均氣溫24.4℃，年均降水量1696.6mm，年均相對濕度85%。

2 研究方法

2.1 樣地選擇

調查于2018年3月—2018年5月進行，選取截止2017年11月通過海南省綠色建筑管理委員會認證并建成的二星綠色建筑。涵蓋住宅、醫療、商業、辦公建筑，類型全面，綠化覆蓋率高、植物較豐富（表1）。根據場地綠化現狀，在代表性地點設置20mx30m樣方，600m2面積的樣帶或者綠地斑塊，進行每木調查，且記錄所有出現的物種。

表1 海口市綠色建筑概況及群落樣方調查數量表

2.2 海口市綠色建筑綠色基礎設施現狀調查

通過查閱相關文獻及規范，界定綠色建筑中與植物相關的基礎設施有屋頂綠化、垂直綠化、雨水花園、下凹式綠地、植被淺溝、景觀水體等[6]。對上述綠色建筑進行實地調查并拍照，同時記錄綠化建筑體系基礎設施應用現狀。

2.3 海口市綠色建筑植物物種現狀調查

在對五個樣地進行實地勘察的基礎上，根據建筑區域占地面積和植被群落分布情況，采用隨機抽樣樣方調查法，同時也考慮綠色建筑可能出現的特殊景觀節點、綠化方式，合理設置樣方群落，如中心景觀節點、行道樹綠化、屋頂綠化、垂直綠化、水域綠化等。對樣地內植物分為喬木、灌木、地被層三層級調查。記錄數據包括：調查地綠色建筑植物綠化基礎設施概況、植物種類、數量、頻率等。

2.4 植物應用頻度及物種多樣性統計

依據《中國植物志》，Flora of China(Wu etal,1994-2014)，對物種進行分類統計，計算物種豐富度指數（Patrick）、Shannon-Weaner指數H’、Simpson指數D及Pielou均勻度指數[7]。

式中S為物種數；Pi為物種i的相對重要值。

3 結果與分析

3.1 海口市綠色建筑植物綠色基礎設施應用調查結果

從建筑類型上看，公共建筑有海南省腫瘤醫院和萬達廣場，其中海南省腫瘤醫院面積大于10hm2，綠化率35%，除生態堤岸外，其余各項綠化設施均有設置，較高標準地達到綠色建筑標準，營造出良好的室內外環境。住宅建筑伊泰天驕、永和花園、魯能海藍椰風的綠化率分別為40.8%、40%、53%，雖然面積未超過10hm2，但均有設置綠色雨水基礎設施。總體來看，海口綠色建筑垂直方向綠化結構層次不夠豐富，空間利用率低，僅有永和花園設有底層架空屋頂綠化，海南省腫瘤醫院有設置垂直綠化及屋頂綠化（表2）。

表2 海口市綠色建筑植物綠色基礎設施應用調查

3.2 植物科屬組成

調查結果表明，本次在海口市5個經認證設計標識的綠色建筑中共記錄到植物170種，隸屬于54科120屬，喬木、灌木、草本分別有75、56、39種（表3）。其中，種屬最多的是棕櫚科，有13屬14種（圖1），最少的是鳶尾科等，有1種1屬。常用的喬木有蒲葵（Livistona chinensis）、 黃槐決明 （Cassia surattensis）、 雞蛋花（Plumeria rubra）等。 灌木有灰莉（Fagraea ceilanica）、三角梅（Bougainvillea glabra）、 朱 蕉 （Cordyline fruticosa）、 萼 距 花（Cuphea hookeriana）等。 草本植物有結縷草（Zoysia japonica）、細葉結縷草（Zoysia tenuifolia）等。本地物種21科35屬39種，如：秋楓（Bischofia?javanica）、降香（Dalbergia odorifera）等，僅占總物種數的22.9%，引種的外來物種高達77.1%。

在各調查樣方中植物出現的次數（表3）反映出該植物在海口市綠色建筑分布的均勻程度[8]。喬木類植物以典型的熱帶棕櫚科植物蒲葵 （Livistona chinensis）、 狐尾椰（Wodyetiabifurcata）排名靠前，使用頻數分別為44次和38次。草本植物中細葉結縷草頻數排序第一位為59次，相比排名第十位的金邊龍舌蘭（Agave americana）高出了40余次，說明細葉結縷草在海口市綠色建筑植物綠化草本地被中較為常見。而灌木類植物頻數排序第一位的灰莉使用頻數高達81次，是使用率非常高的灌木植物，其次是三角梅，使用頻數達69次。從各層次植物總頻數看，喬木排序前十位的植物頻數之和占喬木總頻數（863）的38.6%；灌木排序前十位的植物頻數之和占灌木總頻數（1066）的47.1%，接近灌木總體出現頻度的一半；而草本植物的前十名頻數之和占總數（433）的63.3%，已遠超過草本出現總頻度的一半。說明草本植物整體均勻度不高，喬木的均勻度高于灌木，灌木高于草本植物，且少數植物應用頻率遠遠高于其他植物（表4）。

圖1 海口綠色建筑植物應用科屬數排列前13位的植物科及其屬和種

表3 海口市綠色建筑植物組成及生活型

表4 海口市綠色建筑綠化植物出現頻度排序前10位的植物

3.3 植物物種多樣性分析

在5個綠色建筑中，不同建筑類型的多樣性不一樣，其結果顯示為：喬木層方面，住宅建筑植物多樣性高于公共類建筑，伊泰天驕、永和花園、魯能海藍椰風三個住宅建筑的Shannon-Wiener指數，分別為2.05、1.87、2.06，而醫院和商業建筑喬木層多樣性指數分別為1.44、1.59。草本層方面，各項目草本層Shannon-Wiener指數、Simpson指數和物種豐富度占比值均低于喬木層和灌木層，反映了城市綠化中重喬木灌木輕草本的使用現狀。物種豐富指數方面，居住建筑相比商業建筑、醫療建筑喬木、灌木、草本的物種豐富度指數較高，植物應用種類更豐富。總體來看，綠化多樣性指數與物種豐富度指數有一定相關性，物種豐富度越高，植物多樣性也往往較高（表5）。

表5 海口市綠色建筑項目不同生活型的植物多樣性指數

4 結論與討論

經調查，海口市綠色建筑植物綠化體系存在問題有：（1）綠化系統結構層次單一，空間利用率低，屋頂綠化和垂直綠化等垂直維度綠化方式應用較少；（2）綠化植物總體種類較多，多樣性較豐富，但應用上為少數種類占據較大優勢，頻度較高；（3）外來物種多，鄉土種占比少。針對上述問題，海口市綠色建筑的綠化設計，還可以在以下幾個方面進一步提升。

4.1 建筑與植物一體化整合設計理念的引入

綠色建筑在整個壽命周期內，應最大限度地節約資源（節能、節地、節水、節材）、保護環境和減少污染。綠色建筑可通過引入建筑與植物一體化設計理念，將植物系統與建筑有機整合，達到綠色建筑系統與自然的融合與穩定，減少建筑對環境的負荷：一方面是構建水平維度近自然的綠化體系，如綠色雨水基礎設施、場地綠化，另一方面是從豎向維度豐富綠化結構層次，提高空間利用率，將植物引入建筑立面、屋面。有研究顯示：屋頂綠化可以緩解城市熱島效應，減輕雨水流量，改善排水水質，為城市野生動物提供棲息地，改善空氣質量[9]；在新加坡城市某建筑測得垂直綠墻面室內溫度降低了3.3℃，綠化屋面溫度降低了4.2℃[10]，因此，新加坡政府大力鼓勵垂直綠化屋頂綠化建設，提高城市綠化率[11]。又如意大利米蘭垂直森林高層建筑，將喬木、灌木、草本引入建筑，減少光反射，緩解熱島效應，兩棟建筑共種植480棵大中型喬木，50棵小樹，5000棵灌木，相當于1hm2森林，全年碳匯量帶來巨大生態效益和經濟效益，體現了綠色建筑節能、節地、環境保護的理念[12]。海口市夏季炎熱，太陽輻射量大，采用類似的技術可減少墻體輻射熱、降低室內溫度，減少人工制冷帶來的能源消耗，符合綠色建筑節能減排的理念。

我們的調查結果顯示，海口的綠色建筑未充分考慮建筑與植物的一體化設計，在屋頂綠化和墻面綠化方面應用非常少（表2）。應向先進地區和樣板學習，在綠色建筑上預設更多的綠化設施，提高綠化植物整體應用的水平。同時，應師法自然，利用熱帶地區具有的大量附生于樹木、巖石上的附生植物、如各種蘭花、苦苣苔花（Conandron ramondioides）、巖姜蕨（Pseudodrynaria coronans）、麒麟葉（Epipremnum pinnatum）以及各種苔蘚地衣等，篩選優化后加以應用，構筑具有特色、適合熱帶濱海城市的耐旱、耐熱、抗風等綠色建筑立面綠化植物體系，將無生命的“灰色基礎設施”與有生命的“綠色基礎設施”有機整合，以形成協同共生、循環再生的基礎設施支撐體系，維持綠色建筑生態服務功能的完整性及生命活力。

4.2 以鄉土樹種為主，引種為輔，構建近自然植物群落

從調查結果來看，海口市綠色建筑植物群落生物多樣性較高，但是鄉土種比例較低，外來物種較多，容易導致群落結構不穩定，后期維護成本高。鄉土種經過長期自然選擇，對環境有較強的適應性，同時自然環境中的成熟植物群落，自維持力較高，不需過多的人工干預即可保持穩定，因此多使用鄉土樹種、借鑒自然植物群落，符合綠色建筑綠色節能、可持續發展的基本原則，也可減少少數植物種類應用頻率過高的現象。因為地處熱帶北緣濱海地區，海口市可以借鑒以下幾種熱帶低地雨林、季雨林等植物群落的配置：（1）熱帶特色植物群落：如濱海臺地熱帶林，海岸沙土熱帶林等，這些群落以龍腦香科Dipterocarpaceae樹種為優勢，組成樹種以青皮、坡壘（Hopea hainanensis）、無翅坡壘（Hopea exalata）為主，是海南島濱海熱帶森林群落中的典型類型，代表類群：青梅（Vatica mangachapoi）+蝴蝶樹 （Heritiera parvifolia）+細子龍（Amesiodendron chinense）群叢組[13]，作為立地條件較好的綠色建筑綠化植物配置參考；（2）生態型穩定型群落：如濱海臺地常綠林景觀文昌椎林，具有防止水土流失、防風抗災能力，且生物多樣性長期處于相對穩定狀態，該類型群落是以紅椎（Castanopsis hystrix）為主的多種喬灌木共存的雜木林，代表結構： 紅錐+鵝掌柴 （Schefflera octophylla）+五節芒（Miscanthus floridulus）+扇葉鐵線蕨（Adiantum flabellulatum），可用于大多數濱海綠色建筑綠化植物配置參考；（3）節水型群落：在海南熱帶季雨林中，一些植物為適應旱季土壤水分匱乏形成具刺機制，應對旱季土壤水分匱乏，如海南欖仁（Terminalia hainanensis）群落中，喬木中具刺物種達到11種，灌木和木質藤本共有6種，代表結構如海南欖仁+毛萼紫薇（Lagerstroemia balansae）+圓葉刺桑（Taxotropis aquifolioides）+葉被木（Streblus taxoides）[14]。這類群落可以為干旱瘠薄土壤地區的植物配置提供參考。

致謝：感謝海南省建筑設計院李長高級工程師為本項目提供的海口市綠色建筑數據資料支持與指導。