植物專家：綠化措施可緩解人居熱環(huán)境效應(yīng)

來源：上?；蹢鲌@藝景觀設(shè)計(jì)有限公司   時(shí)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(yīng)也有相當(dāng)大的關(guān)系。對于城市熱環(huán)境效應(yīng)，上海植物園一直在做相關(guān)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(jié)合國家十一五“城鎮(zhèn)居住區(qū)景觀綠化與熱島效應(yīng)改善關(guān)鍵技術(shù)研究”課題項(xiàng)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(zhì)量、調(diào)節(jié)綠地結(jié)構(gòu)、優(yōu)化綠塊布局、增加綠化形式:

　　一、提高綠化植物質(zhì)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(gè)系統(tǒng)性綠化工程中，提高綠化植物質(zhì)量，篩選單株或單位葉面積降溫能力較強(qiáng)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(shí)現(xiàn)對太陽能熱輻射的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化計(jì)算，可以獲取不同植物在一定空間內(nèi)的理論降溫能力。

　　上海植物園經(jīng)過長達(dá)10年的數(shù)據(jù)積累，構(gòu)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(jìn)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(qiáng)，單株植物對1000m3的封閉空間理論降溫達(dá)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(dá)根系對水分的充分獲取有密切關(guān)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(guān)性；紙質(zhì)葉片要高于革質(zhì)葉片，如懸鈴木大于廣玉蘭，因?yàn)楦镔|(zhì)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(jì)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(zhì)量，才能真正創(chuàng)建和諧自然的綠色宜居城市。

　　二、調(diào)節(jié)城市綠地結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)，加大喬灌草的合理配置，一方面可以實(shí)現(xiàn)園林景觀美學(xué)，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(gè)綠地斑塊做過溫度監(jiān)測，在和空白水泥地的對照時(shí)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(dá)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(jié)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(dá)到人體舒適度的最低標(biāo)準(zhǔn)。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(dǎo)能力最強(qiáng)，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(dá)到30%即可，小喬木類型的必須達(dá)到60%，而灌草類型的只有占據(jù)95%以上才有可能實(shí)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(dá)到44.2%，重要程度不言而喻。調(diào)節(jié)城市綠地結(jié)構(gòu)，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(yīng)，增加舒適的活動(dòng)空間。

　　三、優(yōu)化綠地布局、引導(dǎo)綠地規(guī)劃建設(shè)

　　人居環(huán)境是指人類聚居生活的地方，是與人類生存活動(dòng)密切相關(guān)的地表空間。但隨著城市化建設(shè)的無序擴(kuò)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(guān)注。無論是發(fā)達(dá)國家還是發(fā)展中國家，在人居領(lǐng)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(yīng)的加劇，城市人居環(huán)境的熱效應(yīng)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(guān)注和報(bào)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(yīng)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(zhì)量、調(diào)整綠塊結(jié)構(gòu)、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(gè)居住區(qū)進(jìn)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(guān)性分析結(jié)果表明，居住區(qū)熱環(huán)境效應(yīng)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(guān)性。利用方差分析權(quán)重法和標(biāo)準(zhǔn)化手段，推導(dǎo)出一個(gè)由該3個(gè)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(qiáng)、中、弱三個(gè)等級，分值在0-3.5分的降溫能力達(dá)到1.5℃以上，3.5-7.0分的降溫能力達(dá)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(shè)部對城市人居環(huán)境熱島降低1.5℃的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)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(shí)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(quán)重值最大。

　　該成果的最大貢獻(xiàn)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(gè)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(dǎo)政府和開發(fā)商在人居綠地建設(shè)中該如何根據(jù)需要滿足的環(huán)境質(zhì)量，量化的設(shè)計(jì)規(guī)劃綠地?cái)?shù)量、結(jié)構(gòu)質(zhì)量和空間布局三個(gè)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(zhì)空間“軟化”和生態(tài)補(bǔ)償?shù)闹匾问剑S著城市規(guī)?；目焖侔l(fā)展和大量農(nóng)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(zāi)害性天氣，除了提升現(xiàn)有綠地質(zhì)量，調(diào)整結(jié)構(gòu)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(gòu)筑物及其它空間結(jié)構(gòu)上的綠化方式，包括屋頂、建筑墻面、花架、棚架、廊、柱等設(shè)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(jì)表明，如果城市屋頂面積有6%被綠化，其城市熱島效應(yīng)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(shí)也是實(shí)現(xiàn)人均公共綠地20m2目標(biāo)的重要補(bǔ)充。但目前上海屋頂設(shè)施改建更愿意做平改坡，而不是屋頂綠化建設(shè)。事實(shí)上，技術(shù)成本不是問題，政府引導(dǎo)才是關(guān)鍵。此外，2008年上海植物園主導(dǎo)營建的世博植物墻垂直綠化，其內(nèi)外溫差最高達(dá)10℃以上，對室內(nèi)空調(diào)產(chǎn)生的節(jié)能效果不亞于主題館屋頂鋪設(shè)的光伏電板產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)換。同時(shí)，鑲嵌式的綠化生態(tài)化鋪裝也是緩解硬質(zhì)路面熱環(huán)境的有效補(bǔ)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(jié)構(gòu)層次和立體景觀藝術(shù)效果，也有助于進(jìn)一步補(bǔ)充城市綠量，減少熱島效應(yīng)，吸收大量溫室氣體，改善城區(qū)人居生態(tài)環(huán)境。