摘要：文章以江蘇大學(xué)本部校區(qū)綠地空間為研究對象，對夏季不同植物配置的綠地空間微氣候進(jìn)行實(shí)測。主要針對喬—草、喬—灌—草、喬—灌這三種植物群落類型的綠地空間，測定空氣溫度、空氣相對濕度、風(fēng)速、太陽輻射強(qiáng)度。通過分析實(shí)測數(shù)據(jù)，比較不同植物配置下綠地空間的微氣候效應(yīng);采用問卷調(diào)查與生理等效溫度（PET）評價指標(biāo)相結(jié)合的方法，分析人在夏季不同植物配置空間環(huán)境中的主觀熱感受與生理等效溫度的相關(guān)性，總結(jié)夏季不同植物配置對微氣候效應(yīng)有較大影響、與人體熱舒適度存在密切關(guān)聯(lián)。通過風(fēng)景園林景觀要素，結(jié)合校園綠地空間特點(diǎn)，探討校園綠地的適宜性設(shè)計以及植物配置在調(diào)節(jié)和改善校園綠地空間微氣候中的作用。

關(guān)鍵詞：校園綠地;植物配置;微氣候;人體熱舒適度

中圖分類號：S731.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-9436（2022）14-0-03

進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，人類活動對城市人居和自然環(huán)境的影響越來越大，進(jìn)而影響到全球的氣候變化。全球變暖帶來的直接問題是城市熱島效應(yīng)，世界各地學(xué)者用不同的方法研究了不同規(guī)模的城市熱島情況[1]。這種城市局部的微環(huán)境氣候被稱為“微氣候”[2]。通過風(fēng)景園林等相關(guān)學(xué)科知識改善室外空間微氣候、提高人體熱舒適度，是當(dāng)今城市開放空間微氣候相關(guān)領(lǐng)域的前沿研究方向[3]。在城市環(huán)境中，高校是大學(xué)生和教師學(xué)習(xí)、工作的地方，宜人的校園環(huán)境能在很大程度上影響師生的生活。近年來，國內(nèi)關(guān)于校園綠地空間微氣候的研究多集中于我國西北方、東北方以及廣州城市的高校[4]，對蘇南地區(qū)城市氣候特征下校園微氣候效應(yīng)的系統(tǒng)研究較少[5]本文以江蘇大學(xué)校園綠地為例，探索校園綠地中不同植物配置對夏季微氣候及人體熱舒適度的影響，通過風(fēng)景園林要素，研究校園綠地空間的適宜性設(shè)計。

1 實(shí)測實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)測區(qū)

本文實(shí)測區(qū)位于江蘇省鎮(zhèn)江市江蘇大學(xué)本部校區(qū)，是較典型的冬冷夏熱地區(qū)。在校園綠地中選擇了喬—草、喬—灌—草、喬—灌三種不同植物群落類型的5個實(shí)測區(qū)，分別編號為S1、S2、S3、S4、S5。從植物群落類型來看，S1為喬—灌，S2、S3為喬—灌—草，S4、S5為喬—草。

1.2 實(shí)測方法

測量方法為定點(diǎn)觀測和移動觀測兩種。定點(diǎn)觀測是將5個TR溫濕度記錄儀分別放在5個實(shí)測區(qū)內(nèi)離地面1.5 m高的地方，每2分鐘記錄一次數(shù)據(jù)，用來測定空氣溫度（Ta）、相對濕度（RH）。移動觀測是指2人一組，分別手持太陽輻射檢測儀和風(fēng)速檢測儀，在每個實(shí)測區(qū)每小時停留5分鐘，期間每2分鐘記錄一次數(shù)據(jù)。實(shí)測時間共3天，并記錄3天數(shù)據(jù)，求其平均值，進(jìn)行單項數(shù)據(jù)比較。選擇的實(shí)測時間為2021年7月18日、19日、20日。

1.3 實(shí)測儀器

實(shí)測儀器采用TR溫濕度記錄儀、臺灣泰仕太陽能輻射檢測儀、鑫思特?zé)崦羰绞殖诛L(fēng)速儀。

1.4 人體熱舒適評價指標(biāo)

采用生理等效溫度作為人體熱舒適度評價標(biāo)準(zhǔn)，其數(shù)值均運(yùn)用RayMan1.2軟件計算[6]。

1.5 問卷調(diào)查

在觀測的同時，采用問卷調(diào)查與生理等效溫度評價指標(biāo)相結(jié)合的方法，分析人在不同植物配置空間環(huán)境中的主觀熱感受與生理等效溫度的相關(guān)性?，F(xiàn)場共發(fā)放紙質(zhì)問卷248份。調(diào)查問卷主要有兩部分內(nèi)容，第一部分是調(diào)查被采訪者的性別、年齡、身高、著裝和活動狀態(tài)，第二部分是調(diào)查被采訪者對當(dāng)前所處空間的空氣溫度、空氣相對濕度和風(fēng)速的感受，其中包括熱感覺投票（TSV）、濕度感覺投票（HSV）、風(fēng)速感覺投票（WSV）、熱舒適投票（OSV）[7]。

2 數(shù)據(jù)分析

2.1 積溫效應(yīng)分析

本文所涉及的積溫數(shù)據(jù)是指各個實(shí)測區(qū)在3天內(nèi)測量的平均空氣溫度之和。實(shí)測區(qū)的積溫越高，代表其平均溫度就越高;積溫越低，其平均溫度就越低。將各個實(shí)測區(qū)每個時段的平均溫度相加并計算平均值，接下來計算各實(shí)測區(qū)所測時段內(nèi)的積溫，各實(shí)測區(qū)的積溫數(shù)值大小：S5>S4>S3>S2>S1。實(shí)測區(qū)中S5的積溫數(shù)據(jù)最高，達(dá)到了401.5℃，其次是S4，為400.1℃，數(shù)據(jù)相對較低的為S1和S2，分別為383.6℃、392.8℃;從數(shù)據(jù)的對比中可以看出，在喬木和其他植被較少的實(shí)測區(qū)，如S5，其積溫數(shù)據(jù)明顯高于喬木和植被較多的S1。實(shí)測區(qū)S1種植了更多的高大喬木，其喬木配置方式為規(guī)則的對稱行植，排列緊湊?？梢缘贸龀醪浇Y(jié)論：場地的積溫效應(yīng)與喬木數(shù)量、植物種類有極大的關(guān)系，不同的植物群落類型可以在很大程度上影響積溫效應(yīng)，喬—灌、喬—灌—草群落類型的空間積溫較低。

2.2 空氣溫度分析

空氣溫度是人體最直接感受的物理量之一，在物理學(xué)上則表示環(huán)境中空氣的冷熱程度，空氣中的熱量決定了其變化程度，而熱量則來源于日照中的太陽輻射。記錄各個實(shí)測區(qū)每個時段的溫度，從趨勢上看，通過對比發(fā)現(xiàn)每個實(shí)測區(qū)的空氣溫度變化有相同的規(guī)律：一是在13點(diǎn)到14點(diǎn)的時段，每個實(shí)測區(qū)的溫度都達(dá)到一天中的最高點(diǎn);二是從8點(diǎn)到16點(diǎn)太陽落山前，各個實(shí)測區(qū)的空氣溫度在每個時段的變化較大;三是從太陽落山時的17點(diǎn)開始到20點(diǎn)，各個實(shí)測區(qū)之間的空氣溫度差值逐漸變小。出現(xiàn)相同規(guī)律的原因是日照時間的不同帶來的太陽輻射變化，這種變化會影響熱量的傳遞和吸收，隨著太陽落山，太陽輻射減弱，傍晚至夜晚的空氣溫度逐漸減小，各個實(shí)測區(qū)的溫度差異也逐漸減小。從數(shù)據(jù)上看，8點(diǎn)到9點(diǎn)的時間段內(nèi)實(shí)測區(qū)S5的溫度最低，為26.1℃;最高點(diǎn)和次高點(diǎn)出現(xiàn)在實(shí)測區(qū)S3、S1，分別達(dá)到了28.8℃、27.6℃。環(huán)境空間較為封閉的實(shí)測區(qū)S1、S2、S3由于空氣流通能力一般，溫度升高。13點(diǎn)到14點(diǎn)，植物配置為喬—草的實(shí)測區(qū)S5的空氣溫度達(dá)到了所有實(shí)測區(qū)的全天最高值36.7℃，比此時實(shí)測點(diǎn)S1高出了3.9℃。植物配置為喬—灌的實(shí)測點(diǎn)S2和S3的最高溫度與S1的最高溫度之間絕對差值較小。對比空間結(jié)構(gòu)可以得出，喬木的遮陰效果對正午空氣溫度的影響最大。對比遮陰情況近似的實(shí)測區(qū)S2和S3，發(fā)現(xiàn)灌木在空間結(jié)構(gòu)中也起著一定的降溫作用。而在植物配置為喬—草的實(shí)測區(qū)S5和S4，正午時的降溫效果最弱。因此可以得出，在綠地空間，喬木的遮陰效果是影響環(huán)境空氣溫度的最大因素，較為空曠的場地在傍晚時分散熱速度最快，喬—灌類型植物群落可以在一定程度上降低空氣溫度，相比喬木和灌木，草坪對空氣溫度的影響最小。

2.3 相對濕度分析

整理夏季3天實(shí)地測量的空氣相對濕度數(shù)據(jù)，取其平均值，從趨勢上看，各個實(shí)測區(qū)空氣相對濕度的變化規(guī)律類似，都是從8點(diǎn)開始下降，14點(diǎn)后開始逐漸回升，到了16點(diǎn)，隨著太陽輻射的減弱開始急速上升。在8點(diǎn)到16點(diǎn)的時間段，均出現(xiàn)上升和下降的波動，在16點(diǎn)到20點(diǎn)，變化幅度趨于穩(wěn)定。以上現(xiàn)象可以表明，太陽輻射越弱，空氣相對濕度越高。從空氣相對濕度的峰值上看，實(shí)測區(qū)S3、S4、S5均在13點(diǎn)達(dá)到最低峰值，其中實(shí)測區(qū)S5為最低峰值40.7%RH，與實(shí)測區(qū)S1最低峰值45.6%RH相差4.9%RH。在15點(diǎn)到16點(diǎn)的時間段，實(shí)測區(qū)S1的空氣相對濕度明顯高于其他實(shí)測點(diǎn)。在18點(diǎn)，種植灌木的實(shí)測區(qū)S1、S2、S3的空氣相對濕度明顯低于無灌木的實(shí)測區(qū)。根據(jù)前文對各實(shí)測區(qū)相對濕度的變化分析，考慮到空間結(jié)構(gòu)、植物群落、喬木種植方式等方面，發(fā)現(xiàn)在夏季，對空氣相對濕度影響最大的因素是喬木的遮陰，遮陰能夠阻擋太陽輻射，對稱行植的喬木配置方式可以很好地形成有效的遮陰面積，從而有效調(diào)節(jié)空氣相對濕度。另外，喬—灌—草植物群落類型可以在一定程度上調(diào)節(jié)空氣相對濕度。

2.4 風(fēng)速分析

對微氣候因子中風(fēng)的實(shí)測主要研究風(fēng)速，風(fēng)速通常用風(fēng)級來表示大小。從趨勢上看，5個實(shí)測區(qū)的變化規(guī)律類似，從8點(diǎn)起，整體風(fēng)速呈上升趨勢，18點(diǎn)后，除了實(shí)測區(qū)S5，其他實(shí)測區(qū)的風(fēng)速都有不同程度的下降。實(shí)測區(qū)S4和S5的風(fēng)速普遍高于其他實(shí)測區(qū)，在12點(diǎn)，實(shí)測區(qū)S5的風(fēng)速達(dá)到了2m/s，比實(shí)測區(qū)S3高1.25 m/s，比實(shí)測區(qū)S2高1.2 m/s。風(fēng)速在一定程度上直接影響人體感受，但由于場地不同，在實(shí)測的時候會受到附近建筑等阻礙影響，所以實(shí)測結(jié)果有一定的隨機(jī)性。通過計算多組數(shù)據(jù)的平均數(shù)，可以減少這種誤差。通過對實(shí)測場地植物群落類型的分析，喬—灌—草植物群落類型的綠地空間風(fēng)速較低，對稱行植及帶植的喬木配置方式也可以影響風(fēng)速變化。

2.5 太陽輻射分析

整理夏季3天實(shí)地測量的太陽輻射強(qiáng)度數(shù)據(jù)，求其平均值。從趨勢上，從8點(diǎn)開始，各個實(shí)測區(qū)的太陽輻射強(qiáng)度均有不同程度的提高，從13點(diǎn)開始，各個實(shí)測區(qū)的太陽輻射強(qiáng)度均有不同程度的降低;實(shí)測區(qū)S1的太陽輻射強(qiáng)度變化最為平緩，實(shí)測區(qū)S5、S4在8點(diǎn)到12點(diǎn)太陽輻射強(qiáng)度上升速度最快。對比各實(shí)測區(qū)的太陽輻射強(qiáng)度和空氣溫度、相對濕度，發(fā)現(xiàn)太陽輻射強(qiáng)度與空氣溫度成正比，與空氣相對濕度成反比。從峰值上看，各實(shí)測區(qū)在11點(diǎn)到12點(diǎn)達(dá)到各自的最高峰值。其中實(shí)測區(qū)S5在12點(diǎn)的太陽輻射強(qiáng)度達(dá)到了910 W/m?，比同時段實(shí)測區(qū)S1高820 W/m?。

這與實(shí)測區(qū)S1的喬木遮陰有關(guān)。實(shí)測區(qū)S2、S3全天的太陽輻射強(qiáng)度相對較低，但實(shí)測區(qū)S2的太陽輻射強(qiáng)度明顯整體高于S3，這是由于兩個實(shí)測區(qū)的喬木種類和數(shù)量均不同，影響了遮陰效果。由此可以得出，影響各實(shí)測區(qū)夏季太陽輻射強(qiáng)度的主要因素是喬木的遮陰，其次是由喬—灌—草植物群落類型組成的空間結(jié)構(gòu)。

2.6 生理等效溫度（PET）

在夏季，實(shí)測區(qū)的人體熱舒適度基本處于溫暖到很熱之間[8]。在8點(diǎn)，實(shí)測區(qū)S2的PET數(shù)值最低，為29.2℃，實(shí)測區(qū)S5最高，為44℃，兩者相差14.8℃;在12點(diǎn)到14點(diǎn)的時段，PET最高值出現(xiàn)在實(shí)測區(qū)S5的13點(diǎn)，為56.5℃;從16點(diǎn)開始，各實(shí)測區(qū)的PET都呈不同幅度的下降。根據(jù)各實(shí)測區(qū)的PET變化情況，可以發(fā)現(xiàn)喬—草植物群落類型的實(shí)測區(qū)人體熱舒適度基本處于熱和很熱的范圍，而喬—灌—草、喬—灌植物群落類型的實(shí)測區(qū)人體熱舒適度基本為溫暖。這表明在夏季，不同的植物群落和植物遮陰對人體熱舒適度具有一定的影響。

2.7 問卷調(diào)查分析

對調(diào)查問卷的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，結(jié)果能夠反映出受訪人群在各實(shí)測區(qū)內(nèi)的感受差異。受訪人群在各實(shí)測區(qū)的熱感覺投票為舒適及以上（TSV≥0）的人數(shù)占比均在80%以上，實(shí)測區(qū)S1內(nèi)受訪人群熱感覺為中性（TSV=0）的占比較高，達(dá)到35%;實(shí)測區(qū)S5內(nèi)受訪人群熱感覺為中性的（TSV=0）占比最少，為0%。各實(shí)測區(qū)內(nèi)濕度感覺投票為中性及以下（HSV≤0）的人數(shù)占比均在50%以上;實(shí)測區(qū)S1內(nèi)有72%的人未感受到風(fēng)，而實(shí)測區(qū)S5內(nèi)只有32%的人感受不到風(fēng);實(shí)測區(qū)S1、S2、S3內(nèi)均有50%以上的人群感受到舒適（OSV=3），相比其他實(shí)測區(qū)，實(shí)測區(qū)S5和S4內(nèi)表示很不舒適的人群較多。

2.8 生理等效溫度（PET）與平均熱舒適投票（MTSV）的相關(guān)性分析

運(yùn)用SPSS21.0對5個實(shí)測區(qū)夏季的平均熱感覺投票與生理等效溫度進(jìn)行雙變量相關(guān)分析。生理等效溫度與平均熱舒適投票存在顯著的負(fù)相關(guān)，平均熱舒適投票的Pearson與生理等效溫度的相關(guān)系數(shù)為-0.935。結(jié)果表明平均熱舒適投票（MTSV）隨著生理等效溫度的提高而下降，證明此次問卷調(diào)查具有一定的科學(xué)性。

3 結(jié)語

實(shí)測結(jié)果表明，綠地空間內(nèi)不同的植物配置對夏季微氣候效應(yīng)及熱舒適度有明顯的影響。喬木的遮陰效果是影響空氣溫度的最大因素，在炎熱的夏日，利用良好的遮陰效果可以極大地影響綠地對太陽輻射的吸收，降低空間溫度。喬—灌—草植物群落類型的綠地具有豐富的空間結(jié)構(gòu)，對微氣候效應(yīng)產(chǎn)生了一定的影響。通過對比各實(shí)測區(qū)可以發(fā)現(xiàn)，植物對空間中空氣相對濕度的影響較大。在小型綠地設(shè)計中，應(yīng)通過風(fēng)景園林要素調(diào)節(jié)微氣候效應(yīng)，在有限的條件下適當(dāng)考慮灌木的豐富性。各實(shí)測點(diǎn)的風(fēng)速變化較為復(fù)雜，但從實(shí)驗(yàn)可以看出，喬—灌—草植物群落類型的空間中平均風(fēng)速相對較小，原因是其空間封閉性較強(qiáng)，對風(fēng)速的阻礙能力較強(qiáng)，同時這也影響了空氣溫度的下降，因此在設(shè)計的過程中應(yīng)盡量避免形成完全閉合的空間結(jié)構(gòu)，通過喬—灌的搭配形成半圍合空間結(jié)構(gòu)，對微氣候效應(yīng)有良好的作用。從PET的日變化情況結(jié)合評價標(biāo)準(zhǔn)來看，夏季炎熱的天氣無法讓人們在室外空間得到舒適的熱感受，人在室外的熱舒適感受基本處于溫暖至很熱的狀態(tài)。通過調(diào)查問卷發(fā)現(xiàn)，喬—草植物群落類型的實(shí)測點(diǎn)中，人們的熱感覺投票結(jié)果以熱、很熱居多。

校園綠地空間微氣候受到地區(qū)大氣候和季節(jié)變化的影響，在綠地空間應(yīng)多考慮喬—灌—草植物群落類型，形成豐富的空間結(jié)構(gòu)。在喬木的配置上，要考慮排列和樹種選擇的合理性，如在場地周邊地帶采用喬木帶植的方式，在人流較大的通道兩側(cè)可以采用喬木對植的方式，以形成有效的遮陰面積，降低空氣溫度，而在喬木的樹種上，可以選擇郁密度較高的落葉喬木。一個舒適的校園空間離不開綠地的生態(tài)效益，通過風(fēng)景園林要素調(diào)節(jié)微氣候效應(yīng)可以改善空間舒適感。研究校園綠地中不同的植物配置對空間微氣候及人體熱舒適度的影響，可以為校園綠地景觀設(shè)計提供理論數(shù)據(jù)參考。

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作者簡介：徐鋮（1994—），男，江蘇連云港人，碩士在讀，研究方向：藝術(shù)設(shè)計——環(huán)境藝術(shù)設(shè)計（城市開放空間微氣候）。