植物專家：綠化措施可緩解人居熱環(huán)境效應

來源：上?；蹢鲌@藝景觀設計有限公司   時間：2012-01-17   

        近來罕見的高溫，除受氣候影響外，與城市熱環(huán)境效應也有相當大的關系。對于城市熱環(huán)境效應，上海植物園一直在做相關研究。在本次第227期的“東方科技論壇”大會上，上海植物園科研中心，結合國家十一五“城鎮(zhèn)居住區(qū)景觀綠化與熱島效應改善關鍵技術研究”課題項目，就如何在城市有限的土地空間中，發(fā)揮人居環(huán)境的綠化生態(tài)效益，利用植物綜合多效的有益功能等問題作了發(fā)言，提出了四條緩解人居熱環(huán)境的綠化措施，包括：提高綠化植物質量、調節(jié)綠地結構、優(yōu)化綠塊布局、增加綠化形式:

　　一、提高綠化植物質量，篩選綠地高降溫植物

　　利用綠化植物緩解人居熱環(huán)境是最長效、可持續(xù)的系統(tǒng)性工程。在這個系統(tǒng)性綠化工程中，提高綠化植物質量，篩選單株或單位葉面積降溫能力較強的植物，將有效降低綠地周邊的微氣候熱環(huán)境。植物通過葉片氣孔蒸騰、光合吸收和葉反射，實現(xiàn)對太陽能熱輻射的轉化和吸收，但植物之間的降溫能力區(qū)別主要體現(xiàn)在蒸騰作上，通過能量公式轉化計算，可以獲取不同植物在一定空間內的理論降溫能力。

　　上海植物園經(jīng)過長達10年的數(shù)據(jù)積累，構建了可視化的上海植物資源數(shù)據(jù)庫，對長三角區(qū)域的常見園林植物進行了降溫能力分類，如喬木中的國槐、垂柳和烏桕，灌木中的夾竹桃、紫荊和海濱木槿的單位葉面積蒸騰能力最強，單株植物對1000m3的封閉空間理論降溫達到10℃以上，但白玉蘭、灑金東瀛珊瑚和梔子等植物的蒸騰能力相對較弱，降溫能力小于2.5℃。

　　總體上看，降溫能力大喬木類型要高于灌草類型，如樸樹降溫大于八角金盤，這與單株喬木的葉總量和發(fā)達根系對水分的充分獲取有密切關聯(lián)；大型葉片要高于小型葉片，如泡桐樹降溫大于雪松，這與葉片氣孔密集度和水分汽壓差有相關性；紙質葉片要高于革質葉片，如懸鈴木大于廣玉蘭，因為革質葉較厚且覆蠟被層，增大氣孔張開阻力而降低蒸騰速度。

　　人居環(huán)境中的綠化植物除了從景觀、經(jīng)濟和文化角度選擇外，還要綜合考慮居住區(qū)所需要滿足的生態(tài)功能，提高綠化質量，才能真正創(chuàng)建和諧自然的綠色宜居城市。

　　二、調節(jié)城市綠地結構，增加遮蔭喬木綠地

　　除了提升綠地景觀面貌，豐富季相外，優(yōu)化綠地群落層次結構，加大喬灌草的合理配置，一方面可以實現(xiàn)園林景觀美學，另一方面可以讓城市人居炎炎的微環(huán)境高溫氣候，足足降低2-3℃，能有效對抗高溫天氣。

　　上海植物園曾在氣溫超過35℃環(huán)境下對居住區(qū)100個綠地斑塊做過溫度監(jiān)測，在和空白水泥地的對照時發(fā)現(xiàn)，綠地斑塊對邊緣1米外1.5m高度水泥地路面降溫達到1-3℃，其中高大喬木類型的綠地降溫平均為2.8℃，小喬木類型的降溫2.0℃，灌木為1.4℃，而草類僅為0.48℃。通過將溫度和濕度相結合的熱力指數(shù)分析也表明，一天中各綠地類型的指數(shù)變化，僅喬木類型綠地才能達到人體舒適度的最低標準。利用熱輻射儀的監(jiān)測，喬木類型的綠地對太陽熱輻射的吸收、反射和傳導能力最強，其中綠地遮陽效果也起了很大作用，理論上，如果要使周邊環(huán)境溫度降低1.5℃，大喬木為主的綠地遮蔭效果只要達到30%即可，小喬木類型的必須達到60%，而灌草類型的只有占據(jù)95%以上才有可能實現(xiàn)。

　　通過對綠地降溫影響的多因子協(xié)方差分析比較，大喬木的蓋度對綠地降溫的決定因素達到44.2%，重要程度不言而喻。調節(jié)城市綠地結構，增加遮蔭喬木綠地，將極大緩解人居下墊面的熱環(huán)境效應，增加舒適的活動空間。

　　三、優(yōu)化綠地布局、引導綠地規(guī)劃建設

　　人居環(huán)境是指人類聚居生活的地方，是與人類生存活動密切相關的地表空間。但隨著城市化建設的無序擴張和人口爆炸式增長所造成的壓力下，人居問題便越來越受到人們的關注。無論是發(fā)達國家還是發(fā)展中國家，在人居領域都面臨著一些同樣的問題，尤其是生態(tài)環(huán)境問題。隨著全球變暖趨勢的影響和熱島效應的加劇，城市人居環(huán)境的熱效應危害已經(jīng)引發(fā)了諸多生理和心理性疾病，社會各界和媒體都開始廣泛關注和報道。

上海植物園科研中心環(huán)境園藝組長期跟蹤研究城市人居環(huán)境中的熱效應變化，通過大量的研究監(jiān)測，制定了針對人居環(huán)境中該如何提高植物質量、調整綠塊結構、優(yōu)化綠地布局，以及如何增加綠化形式的綠化方案。

　　上海植物園曾經(jīng)對其周邊近200個居住區(qū)進行同步熱環(huán)境的監(jiān)測，并通過衛(wèi)星和航片對居住區(qū)綠化的景觀格局解譯，各因子的相關性分析結果表明，居住區(qū)熱環(huán)境效應與綠地覆蓋率、喬木比例和景觀破碎度指數(shù)存在顯著相關性。利用方差分析權重法和標準化手段，推導出一個由該3個因素合建成的10分制熱環(huán)境指數(shù)公式，并依據(jù)分值訂有強、中、弱三個等級，分值在0-3.5分的降溫能力達到1.5℃以上，3.5-7.0分的降溫能力達到0.7-1.5℃，7.0-10.0分的降溫能力僅為0-0.7℃。按照國家建設部對城市人居環(huán)境熱島降低1.5℃的標準計算，熱環(huán)境指數(shù)必須低于3.5分，具體方案就是要居住區(qū)同時滿足綠化覆蓋率大于40%、喬木比例大于50%和平均綠塊面積大于200m2的要求，其中喬木比例的權重值最大。

　　該成果的最大貢獻在于，監(jiān)測部門可以通過簡單的航片資料綠化解譯其綠化覆蓋率、喬木比例和破碎度指數(shù)3個參數(shù)，便可以初步的判斷或評定該居住區(qū)在現(xiàn)有綠化格局狀態(tài)下的熱環(huán)境優(yōu)良狀態(tài)。由此，也可以引導政府和開發(fā)商在人居綠地建設中該如何根據(jù)需要滿足的環(huán)境質量，量化的設計規(guī)劃綠地數(shù)量、結構質量和空間布局三個方面的綜合考慮。

　　四、增加綠化空間形式，改善城市生態(tài)和景觀

　　綠色植物是城市硬質空間“軟化”和生態(tài)補償?shù)闹匾问?，但隨著城市規(guī)模化的快速發(fā)展和大量農村人口的涌入，特大型城市的土地成本變得“寸土寸金”。面對突如其來的城市熱危害等災害性天氣，除了提升現(xiàn)有綠地質量，調整結構和優(yōu)化布局，增加綠化的空間形式提供了另一條有效出路。

　　特殊空間綠化形式是指充分利用不同的立地條件，選擇攀援植物及其它植物栽植并依附或者鋪貼于各種構筑物及其它空間結構上的綠化方式，包括屋頂、建筑墻面、花架、棚架、廊、柱等設施上的綠化。城市特殊空間綠化是城市綠化的重要形式之一，是改善城市生態(tài)環(huán)境，豐富城市綠化景觀重要而有效的方式。

　　有統(tǒng)計表明，如果城市屋頂面積有6%被綠化，其城市熱島效應降低1-2℃，自建筑屋的溫室氣體排放每年減少1.56兆噸，同時也是實現(xiàn)人均公共綠地20m2目標的重要補充。但目前上海屋頂設施改建更愿意做平改坡，而不是屋頂綠化建設。事實上，技術成本不是問題，政府引導才是關鍵。此外，2008年上海植物園主導營建的世博植物墻垂直綠化，其內外溫差最高達10℃以上，對室內空調產(chǎn)生的節(jié)能效果不亞于主題館屋頂鋪設的光伏電板產(chǎn)生的電能轉換。同時，鑲嵌式的綠化生態(tài)化鋪裝也是緩解硬質路面熱環(huán)境的有效補充，尤其是人行步道、停車場和廣場類型用地，該綠化形式可以降低路面溫度8-10℃，影響地面1.5m高度的氣溫2-3℃。

　　發(fā)展特殊空間綠化，不僅能豐富人居園林綠化的空間結構層次和立體景觀藝術效果，也有助于進一步補充城市綠量，減少熱島效應，吸收大量溫室氣體，改善城區(qū)人居生態(tài)環(huán)境。