北京夏季植物群落对人体舒适度影响比较研究★

王 憬 帆

(北方工业大学建筑与艺术学院，北京 100144)

城市绿地作为城市生态系统的重要组成部分，对于改善城市生态环境起着至关重要的作用，城市绿地中植物的光合作用以及蒸腾作用等对于绿地的气候有着一定影响，不同植物群落由于植物搭配不同，这种影响也是不同的。同时这些影响着绿地使用者身体上的感受。当人们进入一片绿地时，人体舒适度会随着绿地内植物群落的不同而发生改变，本文对不同植物群落的舒适度变化情况进行比较研究，并提出合理建议，对科学合理地进行植物配置提供部分科学依据。

1 人体舒适度概念

人体舒适度是人身体相对于温度、湿度、风等环境的直观感受，其中温度、湿度和风速是影响这一指标的重要因素。其中气温是衡量舒适度的重要指标，湿度和风速其次。20世纪40年代人们开始对于人体舒适度有所关注,1945年BRUNT研究了气候与人体舒适度之间的关系[1],1947年有学者提出实感气温的概念,后来很多相关研究开始描述气候因素对于人体舒适度的相关影响,其中Thom不舒适指数和Thom-Bosen炎热指数最为常用，同时也是人们较熟悉的[2]。国内对于人体舒适度指数的研究起步较晚,计算方法基本上为以上方法的变形或者改良算法,目前北京、天津、河北、山西等北方省市对于人体舒适度预报较多[3]。

2 样地选择

本次测量的绿地为居住区公园绿地——古城公园。在场地内选择四种不同的植物群落分别为：乔—灌—草结构、乔—草结构、灌—草结构和纯草地结构。在这四种群落中选取大小相同、便于测量的样地，同时对四块样地中的植物进行调查。

3 观测研究方法

测量方法:选取乔灌草结构、乔草结构、灌草结构以及草地四种不同的植物群落同时对其距地面1.5 m处样地的温度、湿度的数据进行监控，分析比较四种植物群落一天中空气温度(TP)、相对湿度(RH)、风速(wind)的数据情况。每15 min监测一次，每次连续测量5 min，监测时选择夏季晴朗天气保证科学性，测量时间为每日8:00～18:00，连续测量3 d。实验仪器：KESTREL 4500小型气象站。

4 测量结果分析

1)四种群落空气温度变化分析。通过测量得出，在夏季时节，所选四种植物群落的温度变化情况都随着时间呈现一定规律的变化。在一天中从早到晚，所选四种植物群落的温度都在不断上升，并在下午14:00～15:00这个时间段达到最大值，随后开始慢慢下降。温度最低的时间段为早上8:00～9:00这一时间段。夏季，由于太阳辐射较强，且草地缺乏高大的植物，导致裸露的草地这一植物群落在任何时段温度均高于其他群落，最高温度达到了34 ℃以上。由于乔草结构群落里的植物高大而且郁闭度高，所以乔草结构群落在温度增长速度最快时可以保持温度涨幅最小。其次便是乔草结构。由此可以看出，在夏季，像乔木这样的高大、郁闭度高的植物可以良好的控制气温的变化。

2)四种群落湿度变化分析。通过测量得出，所选四种植物群落的湿度变化情况都随着时间呈现一定规律的变化，首先早上四种植物群落的湿度都非常高，由于植物的光合作用与蒸腾作用，加之早晨温度很低，使得环境湿度增加。随后四块样地湿度随着温度的升高而不断下降，在14:00～15:00这一时间段达到最小值，同样这个时段也正是温度最高的时间段。从提升湿度的角度看，乔灌草结构增湿的效果最为明显，在一天中各个时段和其他群落湿度比都是最高值。其中草地的增湿效果最差，主要也是由于草地的蒸腾作用较弱，同时温度过高。总体来看，与当日温度相比，四种植物群落结构都对于降温有一定贡献。

3)四种群落风速变化分析。通过测量得出，风速随时间的变化没有湿度和温度那么明显，并且夏季时分风速较低。不同群落间风速差别不大，环境风速在14:00～15:00时分达到最低值，四种群落相比较来看，乔—灌—草结构环境风速较低，带有乔木的群落结构风速明显低于无乔木群落结构，这与乔木本身高大、叶片茂密，郁闭度高有很大关系。

5 人体舒适度ssd公式计算

人体舒适度指数计算公式：

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

其中,t为最高温度；f为14时相对湿度;v为风速。计算可获得各植物空间结构的人体舒适度指数(ssd)。

通过总结测量数据，进行相关计算，得到表1，并且将表1中数据与人体舒适度分级(如表2所示)进行分析比较。

通过比较得出在四种群落当中乔灌草结构的人体舒适度指数是最好的，但从分级来看，依然属于较炎热的分级，同时夏季温度高导致整体舒适度指数偏高也是重要的原因，但整体比较来看，乔—灌—草结构在对于绿地小气候温度、湿度和风速的调控上起到了很大作用。在植物种类上比较，植物群落中含有高大、郁闭度高的乔木在舒适度指数上要明显高于没有的，植物种类丰富的植物群落在舒适度指数上要明显高于植物种类单一的植物群落。其中裸露的草地舒适度指数达到了第四级，为最不舒适的植物群落。

表1 各植物空间的人体舒适度指数

表2 人体舒适度分级

6 植物群落分析

乔—草、乔—灌—草、灌—草和草地这四种植物群落在空间上属于垂直结构分类，广泛应用于城市居住区绿地中。在降温增湿，改善人体舒适度等方面都有自己的特殊作用。

6.1 乔草结构

乔草结构主要用于公园开敞空间，滨水等区域，由于乔木本身郁闭度较高，同时乔草结构可以有效增大空气流通，降温增湿效果显著，加上草地的增湿效果以及良好的开敞空间。可以在夏季时节营造出良好的休憩空间。并且在调研中发现，乔草结构区域吸引了很多乘凉的老人和儿童。在增湿方面，乔草结构在四种群落中效果最好。整体舒适度效果仅次于乔灌草结构。

6.2 乔灌草结构

乔灌草结构在四种群落结构中，植物种类最为繁多，复杂。并且在植物种植搭配中可塑造性最强，可根据当地气候结合当地树种营造出地方特色景观。同时营造多层次、多结构、多树种的乔灌草结构是未来的发展趋势，从数据上来看，乔灌草结构在降温和减缓风速上是最好的，整体人体舒适度指数最接近最佳舒适数值范围。乔灌草结构对于园林小气候的调节在四种群落结构中是最为明显有效的，同时相关研究证实，在对于空气净化方面乔灌草结构明显优于其他群落结构。

6.3 灌草结构

从数据上看，灌草结构由于植物丰富度不高，郁闭度低，整体上降温增湿效果不明显，整体舒适度指数不高，在调研中发现，灌草结构主要分布在园路边，入口处等，导向性、装饰性很强。在对于人体舒适度的改善和园林小气候的调节不够明显。

6.4 裸露草坪结构

草坪结构与以上三个结构不同，属于单一植物构成，因此在温湿度调节，人体舒适度指数上都逊色于其余三种结构。草坪结构面积大，对于热量的吸收这一点不容小觑，并且草坪在奠定空间基调，防止水土流失，与周边植物群落建立一定的生物循环上起到极大作用。对于使用者来说，可供人们休憩，进行野餐等活动。

7 结论与建议

通过以上调研分析与计算，所选的四种植物群落都或多或少的对于园林气候与人体舒适度有一定的改善作用。其中由于乔草结构中有很多高大且郁闭度高的乔木，因此在改善温度的方面表现出最为显著地功效。而草地由于植物单一，同时没有其他植物进行蒸腾和光合作用辅助，因此在降低温度、增加湿度方面较差、对于人体舒适度的改善较弱。在增加湿度方面，乔草结构的效果在四种植物结构中是最好的。

夏季一般在13:00～15:00这个时段温度最高，此时人体在户外行走时会感到非常炎热不适，并且在北方会感到干燥，给人“干热”的感觉。这个时候绿地中植物群落的降温增湿效果就显得尤为重要，并且可以创造良好的人体舒适度环境，很多城市绿地在进行植物配置时过于单一单调，例如使用大面积裸露草坪，导致耗水量增大，养护成本反而升高。但从测量结果来看，裸露的草地对于人体舒适度的改善效果反而最差，导致了资源的浪费。从整体结果来看，乔—灌—草结构对于园林人体舒适度改善最为明显，并且将其与乔—草、灌—草结构相对比可得出，群落中植物结构越复杂，对于改善气候与人体舒适度的优势越明显。并且高大、郁闭度高的乔木较低矮灌木对于舒适度的调节更加明显。因此在植物配置时这两点应当作为重点来考虑。

本实验主要针对夏季不同植物群落人体舒适度的比较，今后还将把研究季节扩展至秋冬季，北京地区四季分明，不同季节之间温湿度差别较大，因此应进一步对不同季节的舒适度进行定性定量分析，从而为城市居住区绿地系统的优化升级提供有效的参考和帮助。

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

[2] 吴 兑,邓雪娇.环境气象学与特种气象预报[M].北京:气象出版社,2001.

[3] 张增文,胡景国.德令哈地区人体舒适度预报方法研究[J].青海气象,2006(1):22-23,38.