滨江公园典型植被类型夏季生态效应评价

邱前英 王翔 金英

1.怀化学院 湖南 怀化 418000

2.上海同异城市设计有限公司 上海 200233

城市公园绿地是城市森林和生态系统的重要组成部分，不仅为居民提供休闲娱乐的游憩环境，而且能降温增湿、抗污降噪、净化空气、改善人居环境、促进居民心理健康。本研究以南京市滨江公园为例，结合运用多种生态效益评价法，监测并分析园内4种典型植被类型的微气候、人体舒适度、空气负离子浓度、PM2.5浓度及噪音等生态环境因子的夏季日变化规律，以期为游客选择健康舒适的游憩时间和方式，以及为城市公园规划设计生态效益较好的植物配置模式提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

南京滨江公园位于南京市建邺区河西新城，毗邻长江夹江，占地200hm2左右，是典型的城市带状绿地。作为南京滨江风光带的重要组成部分和示范段，目前已建设成为集生态、娱乐、科普、健身为一体的城市公园。因接地气而聚人气成为新兴个性旅游热点，成为市民和游客休闲娱乐的好去处。

1.2 样地的选择

为尽量减小外界因素的干扰，在园内相近海拔和位置选取4种较典型的植被类型：草本型、灌草型、乔草型和乔灌草型，每种类型选择3个具有不同植物配置模式的样地，样地面积20m×20m。同时，选取3处硬质铺装裸地作为对照。并对样地植被进行群落学调查（表1）。

表1 南京滨江公园样地基本概况

1.3 监测内容与方法

1.3.1 微气象因子

选择夏季连续3天晴朗天气（2021年8月15—17日），采用Kestrel 4500便携式自动气象站监测各样地气温、空气相对湿度等气象因子。6：00—20：00每2 h整点测定，所有测定控制在10分钟以内完成。仪器控制在距地面1.5 m高度，每个点重复测定3次。

1.3.2 人体舒适度

人体舒适度受气温和空气相对湿度影响最大，国内外关于人体舒适度的计算以Thom提出的计算模型最为经典，尤其适用于夏季户外环境中人体舒适度的评价[1]。其计算公式如下：

式中：THI为舒适度指数；T为气温（℃）；HR为空气相对湿度（%）。人体舒适度评价标准如表2所示。

表2 人体舒适度评价标准

1.3.3 空气负离子浓度

采用IMH01手持式空气负离子测定仪监测各样地中心空气负离子浓度，6：00—20：00每2 h整点测定，每点重复测定记录3次，连续测定3天。根据世界卫生组织规定进行评定[2]，分级标准如表3。

表3 空气负离子浓度与健康的关系

1.3.4 空气PM2.5浓度

采用CW-HAT200手持式PM2.5速测仪监测各样地中心PM2.5浓度，6：00—20：00每2 h整点测定，每点重复测定记录3次，连续测定3天。根据PM2.5浓度评价大气污染等级的分级标准如表4。PM2.5净化率计算公式如下[3]：

表4 空气质量等级及对应PM2.5浓度

式中Pi为PM2.5净化率；Co为对照点处大气PM2.5浓度；Ci为公园内不同监测点大气PM2.5浓度。

1.3.5 噪音监测

采用ST8824便携式噪音计测定，测定范围30～130dB，6：00—20：00每2h整点同时测定各点噪音值，每点重复测定记录5次，连续测定3天。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2007和SPSS 21.0软件进行数据标准化处理、量化、数理统计分析。

2 结果与分析

2.1 空气温湿度日变化特征

在观测期间，气温呈“单峰型”日变化趋势，6：00气温最低，后逐渐升高，在14：00达到最高，随后再逐渐下降（图1A）。在不同时间点，气温均大体表现为硬质铺装>草本型>灌草型>乔草型>乔灌草型，说明相对于硬质铺装，各植被类型均有一定的降温效应，且表现为草本型<灌草型<乔草型<乔灌草型，草本型、灌草型、乔草型、乔灌草型植被的日平均气温分别下降0.9、1.8、2.4和3.2 ℃，降温率分别达到3.1、6.2、8.3和11.1%。10：00以后，各植被类型的降温效应明显增强，这可能与日照增强与气温升高有关。

图1 不同监测点温湿度日变化

不同植被类型的空气相对湿度均呈“U”型日变化趋势，6：00开始逐渐下降，在14：00达到最低，后再逐渐升高（图1B）。在不同时间点，空气湿度均大体表现为硬质铺装<草本型<灌草型<乔草型<乔灌草型，说明相对于硬质铺装，各植被类型均有一定的增湿效应，且表现为草本型<灌草型<乔草型<乔灌草型，草本型、灌草型、乔草型、乔灌草型植被的日均空气湿度分别下降5.1、6.3、7.3和8.4%，增湿率分别达到8.7、10.7、12.5、14.3%。

2.2 人体舒适度日变化特征

人体舒适度指数（THI）是能直接反应公园游客体感舒适状况的评价指标，其值越小，体感越舒适，反之越不舒适。由图2所示，THI呈先升高后降低的“单峰型”日变化趋势，在14：00—16：00达到最高。THI大体表现为硬质铺装>草本型>灌草型>乔草型>乔灌草型，其中，硬质铺装与草本型的舒适时段均为6：00—8：00，灌草型的舒适时段为6：00—10：00，乔草型舒适时段为6：00—10：00和20：00，乔灌草型的舒适时段为6：00—10：00和18：00—20：00，舒适时长超过60%，且在6：00达到Ⅰ级舒适标准，说明夏季草本型植被舒适度较低，乔灌草型植被舒适度高，舒适时段长。在12：00—16：00各植被类型THI均为不舒适等级，表明此时间段不适宜在公园游憩。

图2 不同监测点人体舒适度日变化

2.3 空气负离子浓度日变化特征

由图3可见，空气负离子浓度呈早晚高、午间低的日变化趋势，各植被类型日均浓度表现为草本型<灌草型<乔草型<乔灌草型，分别为603.8、767.5、865.0和953.8个·cm-3，分别为硬质铺装（433.8个·cm-3）的1.4、1.8、2.0和2.2倍。按照清新空气中负离子含量单项指标进行评定，各监测时间点硬质铺装的空气负离子浓度均属于1级，不利于人体健康，草本型在10：00—14：00也属于1级，其余时段属于2级，处于正常范围。灌草型全天均属2级标准，处于正常范围。乔草型在6：00—8：00和20：00为3级，对健康较有利，其余时段均为2级正常范围。乔灌草型在6：00—8：00和18：00属3级，对健康较有利，20：00属4级，有利健康，其余时段处于正常范围。表明园内各植被类型相比于无植被覆盖的硬质铺装能产生更多的空气负离子，能更好的发挥杀菌、滞留尘埃和净化空气等生态效应，且相比单层结构的草本型，复层空间结构的植被类型可产生更多的空气负离子。

图3 不同监测点空气负离子浓度日变化

2.4 空气PM2.5浓度日变化特征

如图4所示，各植被类型PM2.5浓度均呈先下降后升高的“U”型日变化趋势，在14：00达到最低，后再逐渐升高。草本型、灌草型、乔草型、乔灌草型和硬质铺装的日均PM2.5浓度分别为62.9、51.1、49.3、45.6和72.2 μg·m-3，与硬质铺装相比，草本型、灌草型、乔草型、乔灌草型的日均PM2.5净化率分别为12.9、29.3、31.7和36.8%。根据空气质量分级指数及对应PM2.5浓度限值可知（表3），硬质铺装和草本型除在10：00—18：00空气污染等级为良，其余时段均为轻度污染等级，灌草型、乔草型和乔灌草型在6：00均为轻度污染，灌草型、乔草型在14：00和乔灌草型在14：00—16：00空气污染等级均达到优，其余时段污染等级均为良。这些结果表明公园内空气存在一定程度的污染，尤其在6：00污染最为严重，园内草本型植被对空气中PM2.5颗粒的净化作用很有限，而灌草型、乔草型和乔灌草型植被净化效果明显。

图4 不同监测点PM2.5浓度日变化

2.5 噪音日变化特征

如图5所示，公园内的噪音表现先升高后下降再升高的日变化趋势，分别在8：00和20：00达到峰值。其中，硬质铺装与草本型的噪音日波动较大，灌草型、乔草型和乔灌草型噪音日波动较小。草本型、灌草型、乔草型、乔灌草型和硬质铺装的日均噪音分别为45.9、39.9、37.7、37.4和50.9 dB，与硬质铺装相比，草本型、灌草型、乔草型、乔灌草型的降噪率分别为9.1、20.9、25.3和25.8%。参照《声音环境质量标准》（GB3096-2008）国家标准（1类功能区昼间和夜间分别要求不高于55和45 dB），草本型和灌草型1类功能区的达标时段为87.5%，乔草型和乔灌草型达标率高达100%，而硬质铺装仅有62.5%的时段达标。

图5 不同监测点噪音日变化

3 结论与讨论

在本研究中，南京滨江公园内不同植被类型均有明显的降温增湿作用，园内各植被类型平均降温2.1 ℃，降温率最高达11.1%，平均增加湿度6.8%，增湿率最高达14.3%。不同植被类型降温增湿效应差异明显，大体表现为草本型植被效应最差，乔灌草型植被最强。乔灌草型植被冠层结构复杂，遮挡、吸收和反射太阳光辐射能力较强，能有效调节林下和地面温度，其冠层蒸腾作用旺盛，加上林内郁闭度高、土壤蒸发较慢，使其同时具有良好的保湿能力[4-6]。

空气负离子有杀菌、滞留尘埃和净化空气等作用。园内空气负离子浓度呈早晚高、午间低的变化特征。相比于硬质铺装，园内各植被类型能产生更多的空气负离子，具有更好的净化空气的能力，植被不仅可以通过光合作用产生更多的空气负离子，而且能有效的附着污染物[7]。另外，相比单层结构的草本型，复层空间结构的植被类型可产生更多的空气负离子。这可能由于复层结构植被类型叶面积指数大，林分郁闭度高，能更加有效的阻止和附着污染物，同时可通过光合作用产生更多的空气负离子。

本研究中公园内各观测处空气均存在一定程度的污染，各植被类型对空气中PM2.5颗粒具有一定的净化作用，其中草本型植被净化能力一般，而灌草型、乔草型和乔灌草型植被净化效果明显。本研究发现园内噪音源主要包括机械作业、园外交通和游客活动。园内噪音分别在8：00和20：00出现两个峰值，这可能由于此时段是游园高峰以及为了避免高温酷暑工人选择早晚时段进行工程作业。尽管如此，早晚时段的园内1类功能区的达标率依旧很高，说明园内噪音尚不是影响游客游憩时间的主要因素。各植被类型均具有一定的降噪能力，其中草本型和灌草型的降噪效率明显低于乔草型和乔灌草型植被。

综上所述，南京滨江公园不同植被类型具有夏季降温增湿、增加负离子浓度、净化颗粒、降噪等作用。其中，乔灌草型和乔草型植被的生态效应显著优于灌草型与草本型植被，结合人体舒适度表明，乔灌草型的夏季生态效应最高，草本型最低。同时，人体舒适度和空气负离子表明6：00—10：00和18：00—20：00游园体感舒适且利于健康，但综合考虑6：00园内各点PM2.5浓度均为轻度污染，南京滨江公园夏季科学合理的游憩时段应为8：00—10：00和18：00—20：00。