王美蓮，李志強(qiáng)，銀 紅，高潤宏

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特010019）

城市行道樹是城市綠化的重要組成部分，行道樹不僅能調(diào)節(jié)道路附近地區(qū)的溫度、濕度、減低風(fēng)速，而且還能凈化空氣、調(diào)節(jié)氣候、除塵滅菌、減低噪音，防塵及提供陰涼等功能，也可以提高城市的景觀質(zhì)量［1-2］。目前國內(nèi)許多專家學(xué)者主要集中在城市道路綠化形式和配置模式［3-8］、綠化樹種的選擇與配置［3-9］，也有少數(shù)研究者對校園、城市綠化、城市行道樹樹種的降溫增濕效應(yīng)做了研究［10-15］，而對城市行道樹不同模式的小氣候效應(yīng)研究相對甚少。城市道路是個(gè)比較特殊的場所，該場所有硬化的瀝青地面和各種模式的綠化帶，為過往流動(dòng)人群營造了獨(dú)特的小氣候特征。鑒于此本研究對呼和浩特市行道樹綠化現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查，從不同道路綠化設(shè)計(jì)模式的氣候效應(yīng)量化角度分析，為城市道路合理綠化建設(shè)提供一定理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

呼和浩特市位于內(nèi)蒙古自治區(qū)中部，地處110°46′-112°10′N、40°51′-41°8′E。市域土地面積17 224km2。呼和浩特屬中溫帶大陸性氣候，其特點(diǎn)為冬季漫長而寒冷，夏季短暫而炎熱，春季和秋季較長，光照充足，溫差大，降水少，氣候干燥。

呼市市區(qū)目前主要有 “一板兩帶式”和“三板四帶式”2種道路設(shè)計(jì)，“一板兩帶式”有1條車道，車道外側(cè)有行道樹綠化帶，“三板四帶式”有1條車道和2條人行道，車道外側(cè)和人行道外側(cè)均有行道樹綠化帶，無分車綠帶，行道樹單行配置，株距平均5m。

2 材料與方法

選擇不同走向的2種綠化模式進(jìn)行試驗(yàn)，興安路南北走向車道路面寬27m，南段為三板四帶式，北段為一板兩帶式，人行道寬7m，主要樹種有國槐（Sophora japonica）、刺槐（Robinia pseudoacacia）、白蠟（Fraxinus chinensis）、垂柳（Salix babylonic），平均冠高6.5m，平均胸徑0.159m，平均冠幅5.5 m，平均枝下高2.3m。大學(xué)路為三板四帶式，大學(xué)東街為一板兩帶式，東西走向車道路面寬20m，人行道寬7m，主要樹種有新疆楊（Populus alba）和臭椿（Ailanthus altissima），平均冠高7.9m，平均胸徑0.246m，平均冠幅7.0m，平均枝下高2.4m。行道樹路面一致為瀝青油路，選擇瀝青油路無行道樹作為對照點(diǎn)。

根據(jù)“代表性、典型性、一致性”的原則選擇周圍無建筑遮擋的道路作為觀測路段，在觀測路段分別設(shè)置3個(gè)互不影響的觀測點(diǎn)，南北走向測點(diǎn)設(shè)置在車道東側(cè)人行道路中央，東西走向測點(diǎn)設(shè)置在車道北側(cè)人行道路中央，應(yīng)用TBQ-2太陽總輻射表（遼寧錦州陽光科技發(fā)展有限公司）對到達(dá)地表面的太陽總輻射強(qiáng)度觀測，用Kestrel 3500小型手持氣象站對1.5m處的空氣溫度、空氣相對濕度和1min平均風(fēng)速進(jìn)行實(shí)測，觀測點(diǎn)的植被情況采用目測法觀測。試驗(yàn)于2013年6、7、8月上、中、下旬每旬選3個(gè)晴天進(jìn)行，在7：00-20：00進(jìn)行，每小時(shí)觀測1次，觀測時(shí)疏散人群。采用往返讀數(shù)，即于整點(diǎn)前將所有觀測項(xiàng)目各進(jìn)行1次，整點(diǎn)后再進(jìn)行1次，各要素觀測距整點(diǎn)前后時(shí)間相等，校正整理后取各要素的平均值，消除時(shí)間差，作為整點(diǎn)的氣象要素值。應(yīng)用EXCEL處理數(shù)據(jù)并繪圖分析，采用PASW statistics18.0軟件對不同板式行道樹的小氣候效應(yīng)進(jìn)行方差分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 太陽總輻射強(qiáng)度分析

由圖1、圖2可以看出，2種板式不同走向的行道樹在觀測時(shí)間內(nèi)各個(gè)觀測點(diǎn)上太陽總輻射強(qiáng)度變化曲線都呈倒“u”字型，于12：00左右達(dá)到最大值，而且人行道上的太陽總輻射強(qiáng)度均比對照點(diǎn)的小，10：00-17：00行道樹減弱輻射作用效果顯著。與對照相比，東西向減小幅度最大值出現(xiàn)在11：00-12：00左右，一板兩帶減小幅度最大可達(dá)25W／m2、三板四帶減小幅度最大可達(dá)303W／m2。南北向一板兩帶與對照相比上午沒有遮光，下午有明顯的減弱，減小幅度最大值出現(xiàn)在15：00左右，達(dá)97.8 W／m2，三板四帶減小幅度最大值接近正午時(shí)刻，達(dá)247.6W／m2。通過方差分析知三板四帶與對照相比在10：00-18：00差異極顯著（p＜0.01），一板兩帶與對照相比在13：00-17：00差異顯著（p＜0.05）；東西走向三板四帶與對照相比在各個(gè)觀測點(diǎn)差異顯著（p＜0.05），而一板兩帶與對照相比各個(gè)觀測點(diǎn)差異不顯著（p＞0.05）。

圖1 東西向太陽總輻射強(qiáng)度日變化曲線Fig.1 Diurnal changes of total solar radiation intensity in the east-west direction

從觀測結(jié)果分析可以看出，三板四帶不論走向如何均有很好的減弱作用，而一板兩帶東西向上下午均有減弱作用，南北向上午基本沒有減弱作用，下午減弱明顯，說明行道樹對輻射的減弱程度還與太陽方位有關(guān)。

圖2 南北向太陽總輻射強(qiáng)度日變化曲線Fig.2 Diurnal changes of total solar radiation intensity in the north-south direction

3.2 空氣溫度分析

雖然行道樹板式在減弱太陽輻射方面有顯著差異，但在影響空氣溫度方面卻有不同。三板四帶與對照相比有顯著差異（p＜0.05），而一板兩帶與對照相比差異均不顯著（p＞0.05）。但從圖3、圖4仍可看出，不同板式行道樹對空氣溫度有降溫的作用，人行道的氣溫均比對照點(diǎn)氣溫低，東西向一板兩帶一天中最高溫度為25.3℃，比對照點(diǎn)低1.9℃，三板四帶最高溫度為24.4℃，比對照點(diǎn)低2.7℃；南北向一板兩帶一天中最高溫度為26.5℃，比對照點(diǎn)低1.7℃，三板四帶最高溫度為26.1℃，比對照點(diǎn)低2.1℃?？梢钥闯鋈逅膸Ы禍匦Ч黠@，可達(dá)2.1～2.7℃。這主要是由于三板四帶式人行道兩側(cè)都有行道樹，茂盛的枝葉吸收和反射太陽輻射使到達(dá)地面的輻射總量減弱，而地面又是低層大氣的熱源，故氣溫較低。這一結(jié)果與劉振威對校園不同樹種行道樹生態(tài)效應(yīng)的研究結(jié)果一致，綠化的葉片對太陽輻射的吸收和反射可有效降低局部區(qū)域氣溫［10］。

圖3 東西向空氣溫度日變化曲線Fig.3 Diurnal changes of air temperature in the east-west direction

圖4 南北向空氣溫度日變化曲線Fig.4 Diurnal changes of air temperature in the north-south direction

在觀測時(shí)段內(nèi)，三板四帶式空氣溫度平均值為21.2～23.1℃，極值差為6.8～9.7℃，一板兩帶空氣溫度平均值為22.7～22.9℃，極值差為7.9～11.6℃，說明通過行道樹的影響使人行道在高溫季節(jié)三板四帶空氣溫度比一板兩帶的低且變化和緩。

3.3 空氣相對濕度分析

空氣相對濕度是空氣中實(shí)際水汽壓與同溫度下飽和水汽壓的百分比。從圖5、圖6可以看出，在觀測時(shí)段內(nèi)，各測點(diǎn)上空氣相對濕度變化與空氣溫度變化相反，曲線均呈“u”字型，一天中空氣相對濕度最高值出現(xiàn)在早晨7：00，最小值出現(xiàn)在14：00-16：00。東西走向空氣最小相對濕度一板兩帶為34%，三板四帶為38%，分別比對照高4%和7%，南北向空氣最小相對濕度一板兩帶為27%，三板四帶為33%，比對照高1%和4%?？梢娦械罉渚哂性黾涌諝庀鄬穸鹊淖饔茫胰逅膸г黾涌諝庀鄬穸刃Ч^明顯，但不同時(shí)段增濕效果并不均顯著，經(jīng)方差分析得知，一天中只有在20：00板式與對照之間差異極顯著（p＜0.05）。

圖5 東西向空氣相對濕度日變化曲線Fig.5 Diurnal changes of air humidity in the east-west direction

圖6 南北向空氣相對濕度日變化曲線Fig.6 Diurnal changes of air humidity in the north-south direction

3.4 平均風(fēng)速分析

由圖7、圖8可以看出，在觀測時(shí)段內(nèi)，各測點(diǎn)上風(fēng)速變化不規(guī)律，但不論是東西向還是南北向，行道樹均起到減小風(fēng)速的作用。東西向?qū)φ兆畲箫L(fēng)速為4.8m／s時(shí)，三板四帶式最大風(fēng)速0.7m／s，減弱達(dá)4.1m／s，一板兩帶最大風(fēng)速3.3m／s，減弱達(dá)1.5 m／s；南北向?qū)φ兆畲箫L(fēng)速為4.1m／s時(shí)，三板四帶式最大風(fēng)速1.3m／s，減弱達(dá)2.8m／s，一板兩帶最大風(fēng)速2.6m／s，減弱達(dá)1.3m／s。同時(shí)從數(shù)據(jù)分析可知在風(fēng)向相同的情況下三板四帶對風(fēng)速的減弱作用比一板兩帶的大，進(jìn)而使得三板四帶風(fēng)速較小，而且變化比較平緩。通過方差分析得出，三板四帶與對照差異極顯著（p＜0.01），一板兩帶與對照差異顯著（p＜0.05）。這是因?yàn)闅饬鞯倪\(yùn)動(dòng)時(shí)引起行道樹枝葉的搖擺，搖擺的枝葉反過來影響氣流運(yùn)動(dòng)的方向、大小和結(jié)構(gòu)，三板四帶行道樹的枝葉相比一板兩帶要稠密的多，從而三板四帶使空氣運(yùn)動(dòng)減弱強(qiáng)度大，使得三板四帶風(fēng)速較小，而且變化比較平緩。

圖7 東西向平均風(fēng)速日變化曲線Fig.7 Diurnal changes of average speed in the east-west direction

圖8 南北向平均風(fēng)速日變化曲線Fig.8 Diurnal changes of average speed in the north-south direction

從觀測數(shù)據(jù)計(jì)算得出，東西向日平均風(fēng)速三板四帶式為0.6m／s，一板兩帶為1.2m／s，南北向日平均風(fēng)速三板四帶式為0.7m／s，一板兩帶為1.3 m／s，東西走向總體減弱作用強(qiáng)度比南北向的大，這是由于觀測當(dāng)日盛行西北風(fēng)，盛行風(fēng)向與行道樹走向相近，使得行道樹的減弱作用小。

3.5 人體舒適度比較

人體舒適度指數(shù)是為了從氣象角度來評價(jià)在不同氣候條件下人的舒適感。本研究以目前用的較好的上海氣象局提出的綜合舒適度指標(biāo)為依據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。其表達(dá)式為：S=0.6（｜Ta-24｜）+0.07（｜RH-70｜）+0.5（｜V-2｜）。式中，S 為綜合舒適度指標(biāo)；Ta為空氣溫度（℃）；RH 為空氣相對濕度（%）；V 為風(fēng)速（m／s）。并確定：S≤4.55為舒適；4.55＜S≤6.95為較舒適；6.95＜S≤9.00為不舒適；S＞9.00為既不舒適，難以忍受［19］。

由表1可知，行道樹不同配置模式舒適度值均比對照點(diǎn)的小，且舒適度指標(biāo)均在6.95以下，說明通過道路綠化可提高流動(dòng)人群的舒適度。相比較而言，不論東西還是南北走向三板四帶式舒適度較好，主要與行道樹枝葉遮光作用進(jìn)而影響小氣候要素有關(guān)。

4 結(jié)論與討論

行道樹有減弱太陽輻射的效果，減弱效果與行道樹的走向有關(guān)。不論觀測點(diǎn)設(shè)置在道路哪一側(cè)，郁閉度較大的三板四帶在人行道兩側(cè)均有行道樹，由于受太陽高度和太陽方位的影響，使得南北走向比東西走向遮蔭效果顯著，而一板兩帶式東西走向有較小的減弱，南北走向只有下午有減弱。劉振威［10-11］等，以及陳高娃［12］等的研究都是針對不同樹種消減輻射的研究，觀測點(diǎn)都設(shè)置在樹蔭下進(jìn)行，所以這些研究者的遮光效果在一天中的各個(gè)時(shí)段都比較顯著，但整個(gè)觀測時(shí)段中差異不是很大，遮光率變化在29%～56%，而本文是行道樹對人行道小氣候的影響研究，觀測點(diǎn)設(shè)置在人行道中央，在觀測時(shí)段內(nèi)由于行道樹的走向不同和太陽高度角的變化使得觀測結(jié)果差異很大，一板兩帶東西向遮光率變化在0～50%，南北向變化在0～50%，三板四帶東西向遮光率變化在18%～48%，南北向變化在9%～47%。因此觀測點(diǎn)位置的設(shè)置對研究結(jié)果影響很大。

表1 呼市行道樹不同配置模式人體舒適度比較Table 1 Comfortability degree of human body of two planting patterns

行道樹具有明顯的降溫增濕作用，總體三板四帶降溫增濕比一板兩帶的效果顯著，主要是三板四帶枝葉繁茂使吸收和反射太陽輻射多且蒸騰量增大所致。這一結(jié)果與宋麗華［16］、馬秀枝［13］、吳菲［14］等研究者的研究結(jié)果一致，降溫增濕效果仍與觀測點(diǎn)的設(shè)置、樹種以及樹冠幅大小等有關(guān)。

三板四帶繁茂的枝葉對空氣運(yùn)動(dòng)的干擾作用大，使得風(fēng)速的減弱明顯大于一板兩帶，減弱強(qiáng)度隨風(fēng)速的增加表現(xiàn)更明顯，不同走向減弱作用還與該地當(dāng)日盛行風(fēng)向有密切關(guān)系，宋兆民［18］在林帶與風(fēng)向成不同交角時(shí)防風(fēng)效果和透風(fēng)系數(shù)關(guān)系的探討一文中研究指出林帶的當(dāng)透風(fēng)系數(shù)相同時(shí)，防風(fēng)效果在林帶前1倍樹高和林帶后1倍樹高均有減弱，林帶與風(fēng)向交角不同時(shí)減弱程度也不同，這與本文的研究結(jié)果相一致，當(dāng)日盛行西北風(fēng)，行道樹走向?yàn)闁|西時(shí)，減弱效果三板四帶式為1.92m／s，一板兩帶為1.48m／s，南北向減弱效果三板四帶式為2.1m／s，一板兩帶為1.5m／s。而大多數(shù)研究者對風(fēng)速的影響研究時(shí)，很少結(jié)合當(dāng)?shù)厥⑿酗L(fēng)向或當(dāng)日風(fēng)向?qū)ρ芯拷Y(jié)果的影響進(jìn)行討論，所以建議加強(qiáng)這方面的研究。

行道樹不同配置模式綠化均可提高人體舒適度，尤其是三板四帶式。但從本研究的結(jié)果來看，行道樹對人體舒適度的改善效果不是很理想，作者認(rèn)為與計(jì)算舒適度時(shí)沒考慮太陽輻射的影響有很大關(guān)系，關(guān)于舒適度的計(jì)算還需深入研究。

呼和浩特市行道樹地表草坪密度小，樹種單調(diào)，植物層次搭配簡單，配置不美觀缺乏地方特色。就目前行道樹配置現(xiàn)狀提出幾點(diǎn)建議。

1）在道路寬度允許的情況下，盡量設(shè)置成三板四帶式，這樣不僅給行人提供舒適的通行環(huán)境，同時(shí)也可加大行人安全系數(shù)。

2）以冠茂蔭濃高大的喬木為主體，配以各種開花灌木，不僅充分發(fā)揮其遮光降溫增濕、滯塵減噪的功能，還可形成錯(cuò)落有致的植物景觀。

3）城區(qū)道路綠化樹種選擇時(shí)與呼和浩特市歷史文化緊密結(jié)合，既可以改善行人舒適度還可突出呼和浩特市的風(fēng)格和特色，形成城市的獨(dú)特風(fēng)貌。

實(shí)際中要靈活應(yīng)用，因地制宜選擇好的配置模式，豐富道路綠化的層次感，充分發(fā)揮行道樹的生態(tài)氣候效應(yīng)和景觀功能。

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