几种常见观赏树种对武汉公园降温增湿效果研究

邓永成 王建强 聂超仁

摘 要： 为研究不同观赏树种的降温增湿效果，试验选取武汉城区公园绿化设计使用率较高的三种观赏树种桂花、日本晚樱、垂丝海棠为研究对象，通过对其影响范围内的大气温度和相对湿度进行连续定点观测，对比分析各时段试验点和对照点的温湿度数据，来研究不同树种对周围环境温湿度的影响。研究发现：长势相近的三种观赏树种均具有一定的降温增湿效应，与公园水泥地面对照点相比平均降温率为4.3%～5.6%，平均增湿率为3.7%～7.9%，且降温增湿效果桂花>垂丝海棠>日本晚樱;三种树种影响范围内气温日变化呈“单峰型”变化趋势，1天中10∶00～12∶00时段降温效应最大;相对湿度日变化趋势与气温刚好相反，12∶00～14∶00时段增湿效应达到最大。三种树种降温增湿效应大小不同可能与树冠面积、叶片密度和生长习性相关。

关键词： 公园绿化;观赏树种;降温增湿;大气温度;相对湿度

中图分类号：S718.4   文献标识码：A   文章编号：1004-3020（2020）06-0040-04

Abstract： In order to study the effects of ornamental trees on microclimate of Wuhan park，three common ornamental tree species，Osmanthus fragrana，Cerasus serrulata，Malus halliana Koehne，were taken as the research objects.The atmospheric temperature and relative humidity in the shade center of the tree were continuously observed at fixed points.The results show that： the three ornamental trees with similar growth have a certain cooling and humidifying effect，and the average cooling rate is 4.3%～5.6%，and the average humidification rate is 3.7%～7.9%，and the cooling and humidifying effect of Osmanthus fragrans > Malus halliana > Cerasus serrulata;the diurnal variation of temperature within the influence range of three tree species presents a “single peak” trend，and the temperature reduction effect from 10∶00 to 12∶00 AM is the largest in one day.The diurnal variation trend of relative humidity is just opposite to that of air temperature，and the humidification effect reaches the maximum at 12∶00～14∶00 PM.The difference of cooling and humidifying effects of three trees may be related to crown area，leaf density and growth habit.

Key words： park greening;ornamental trees;reducing temperature;increasing air humidity;air temperature;air humidity

在經济飞速发展的今天，热岛效应成为中国城市建设过程中面临的重要生态环境问题之一，特别是夏季高温给市民们日常生活和出行带来了不少困扰，武汉作为全国“四大火炉”城市之一，受其影响尤为明显。公园素有“城市绿肺”的美称，公园绿地作为城市绿化的主要组成部分，对改善城市热环境质量、降低大气温度、创造宜人空间环境、提高居民舒适度有重要的作用。在之前众多学者的研究中发现植被覆盖面积大并有高大树种的公园比无植被覆盖建筑地面温度明显降低，公园绿化具有明显的降温增湿功能，硬化路面则增温效果明显[1-6]。

在公园绿化对周围环境温湿度的影响相关研究中，大多数集中在不同下垫面所对应的地表或大气温度和相对湿度的对比观测研究上，或者不同冠层结构、不同形状大小、不同绿地类型降温效果的比较。后来研究发现，树木的降温增湿作用与其蒸腾作用强弱和树体吸收和反射太阳光辐射强弱有关[7-8]。树体在蒸腾释水时吸收大量热能，向大气释放大量水蒸汽，从而降低大气温度，增加空气湿度;同时由于树冠的遮荫、枝叶对光辐射的吸收与反射等，使树木具有降低光照强度，缓和温度变化的共性。由于单位时间内不同的绿化树种蒸腾释水量和蒸腾吸热量不同，因此不同绿化树种的降温增湿效应也有很大差异。马秀枝等（2011）在对校园行道树的降温增湿效应研究中发现垂柳和油松的降温增湿效果大于新疆杨[9]。为研究武汉地区公园绿化对周围环境温湿度的调节功能，笔者于2019年夏季在武汉和平公园内，选取绿化设计使用率较高的3种观赏树种：桂花、日本晚樱、垂丝海为研究对象，通过连续定点观测，对3种树木的降温增湿效应进行了分析，为武汉公园观赏树种的选择提供理论性指导。

1 研究地区概况

武汉市（29°58'～31°22'N，113°41'～115°05'E）位于湖北省东部、长江与汉水交汇处，属北亚热带季风性（湿润）气候，具有常年雨量丰沛、热量充足、雨热同季、光热同季、冬冷夏热、四季分明等特点。年平均气温15.8℃～17.5 ℃，1月平均气温最低，7、8月平均气温最高，年降水量1 150～1 450 mm。本试验在武汉市和平公园内选择了健康状况良好、长势相近（表1）的三株常见绿化树种：桂花Osmanthus fragrana、日本晚樱Cerasus serrulata、垂丝海棠Malus halliana为观测树种，观测点和对照点分布在和平公园东区主路两侧及附近硬化路面上。

2 研究方法

2.1 主要仪器

大气温度与大气相对湿度采用TH22R-EX温湿度计，风速采用PH-Ⅱ-C手持气象站，其他采用常规测量工具。

2.2 研究方法

试验选择在2019年夏季晴朗无风的天气（7月5日、7月11日、7月26日、8月20日、8月26日）进行。所选3株观测树种位于和平公园东区主路两侧，树穴周围无地被植物覆盖。观测点设置在所选树木树荫中心离地1.5 m的高处，对照点设置在附近10 m范围内水泥路面离地1.5 m的高处（图1），各小组于观测日8∶00～20∶00同时开始观测，每隔2 h记录一次读数，重复3次，取平均值。

2.3 数据分析

实验数据采用SPSS23.0软件进行分析处理，采用Microsoft Excel 2010软件进行制表绘图。

3 结果与分析

3.1 不同观赏树种的降温效果

从观测结果（表1和图2）可以看出，各个时段在3种树下测定的平均气温均低于水泥路面对照点的平均气温，从而说明3种树种都具有降低气温效应。通过Duncan检验法进行多重比较，都没有出现显著性差异（p>0.05），说明长势相同的3个树种的降温效果接近且稳定。其中桂花的平均降温率达到了5.19%，好于日本晚樱和垂丝海棠3.17%和3.18%的降温效果，所以降温效应大小依次为桂花>垂丝海棠>日本晚樱。从各时段的降温效果来看，中午10∶00～12∶00的降温效应最大，桂花、日本晚樱、垂丝海棠的平均降温率分别达到了6.43%、3.56%和3.62%。

3种树种的降温效应日变化规律时，发现6个观测的变化曲线基本一致，所以选择了8月20日（平均降温效应最大）的观测结果来进行研究。从图3可以看出桂花、日本晚樱、垂丝海棠及水泥路面对照点4条气温日变化呈“单峰型”趋势，先升高后降低的趋势，从8∶00开始气温持续上升，10∶00～12∶00期间各观测点降温率达到最大，分别达到了7.33%、3.51%和3.78%。气温14∶00到达峰值，相对于对照点温度分别降低了2.3、1.4、1.5 ℃。14∶00过后开始各观测点温度均开始下降，且相对于路面对照点温差也开始降低，到20∶00时，三种树下观测点气温趋近相等，但相对于对照点仍有0.7、0.4、0.7 ℃的温差。各观测点在8∶00～20∶00间与对照点平均温差为2.1、1.2、1.3 ℃，说明3个树种均具有一定的降温能力。

3.2 不同观赏树种的增湿效果

从观测结果（表4和图4）可以看出，各个时段在3种树下测定的平均相对湿度均高于水泥路面对照点的平均相对湿度，从而说明3种观赏树种都具有一定的增湿效应。通过Duncan检验法进行多重比较，发现桂花、日本晚樱和垂丝海棠无显著性差异（p>0.05），说明长势相近的桂花、日本晚樱和垂丝海棠增湿效果相近。桂花的平均增湿率达到了4.58%，略高于日本晚樱2.87%和垂丝海棠2.94%的增湿效果，所以增湿效应大小依次为桂花>垂丝海棠>日本晚樱。从各时段的增湿效果来看，上午12∶00～14∶00的增湿效应最大，桂花、日本晚樱、垂丝海棠的平均增湿率分别达到了8.36%、5.81%和5.71%。

分析3种观赏树种日增湿效应变化规律时同样选择了8月20日的观测结果来进行分析。从图5可以看出，4条相对湿度变化均呈先降低后升高，与气温日变化曲线趋势刚好相反，且在14∶00时降低到最小值，桂花、日本晚樱、垂絲海棠的相对湿度分别为39.5%、38.7%和38.6%，相对于水泥路面分别增加了2.4%、1.6%、1.5%，由此可见，3种树种均具有一定的增湿效果，且桂花的增湿效果明显强于日本晚樱和垂丝海棠。

3.3 降温效果与增湿效果关联性

由图3和图5发现，8月20日气温日变化曲线呈“单峰型”变化趋势，而相对湿度日变化曲线刚好与之相反，呈“倒V字”型。这说明气温越高，相对湿度越小。而通过图2和图4可以看出，3种观赏树种的降温效果和增湿效果表现一致，降温效果越大，对应增湿效果越好，均为桂花>垂丝海棠>日本晚樱。

4 结论与讨论

（1）公园内的观赏树种除了具有较好的观花观叶效果之外，通常还具有较好的遮阴效果，通过对太阳辐射的反射和吸收降低周围空气变化速率，同时通过蒸腾作用达到增加周围空气湿度、降低空气温度的效果[10]。通过上述试验测定结果不难看出，3种观赏树种都具有一定的降温增湿效果，平均降温率达到了3.15%～5.19%，平均增湿率为2.87%～4.58%。在炎热的夏季，公园绿地对改善城市小气候、创造宜人空间环境、提高行人舒适度有重要的作用。

（2）根据观测结果，长势相近的三种观赏树种的降温效果和增湿效果均为桂花>垂丝海棠>日本晚樱，这可能与树冠层次、叶片大小密度以及有关。通过对比发现：叶片密度相对稀疏的日本樱花和垂丝海棠降温增湿效果相近，叶片相对茂密的桂花降温增湿效果明显好于上述两者。这与贺立静等（2016）关于校园行道树的降温增湿效应研究结果一致[11]。

（3）在分析3种观赏树种降温效应日变化规律时，发现上午10∶00～12∶00的降温率最大，并不是气温最高的下午14：00。这可能与绿化植被降温效果有一定的阀值范围有关[12]。马雪莹等（2016）在对绿化植被对夏季高温调节功能的研究中发现当环境温度达到30.5～33.5 ℃ 时，绿化植被的降温效果最为显著。在观测日的测定结果中可以看出，上午10∶00～12∶00各观测点的气温已经接近和超过30.5 ℃，降温效应达到最大。随着环境温度的进一步升高，降温效应递减。

（4）公园绿化建设在保证良好的观赏效果同时，应优先选择降温增湿效果好的绿化树种，以改善公园热环境质量，降低城市热岛效应，为市民提供舒适的休闲娱乐环境。本试验中的3种华中地区常见绿化树种均具有一定的降温增湿作用，可以优先考虑增湿效果好的桂花作为景观树种植，由于蔷薇科植物在夏季高温下会出现叶片枯黄、提前落叶的生长现象，所以降温增湿效果会有所减弱，所以樱花、海棠等蔷薇科观赏植物可配合树形高大、遮阴效果好的常绿树种种植，下垫面可设计为草坪或者小灌木（如樱花+红花檵木+麦冬组合，或者海棠+山茶组合），以增加对周围对小气候的调节功能。在没有高大树种作为庇荫树种的公园里，应尽量避免蔷薇科植物作为孤植景观树的设计方案。

参 考 文 献

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（责任编辑：唐 岚）