王倩, 劉美伶, 宗樺

夏季林盤對(duì)周圍環(huán)境微氣象的影響研究

王倩, 劉美伶, 宗樺*

西南交通大學(xué)風(fēng)景園林系, 成都 610031

川西林盤既是成都平原上最具特色的傳統(tǒng)鄉(xiāng)村聚落, 又是當(dāng)?shù)刈顬橹匾霓r(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng), 對(duì)于維持成都平原的鄉(xiāng)村風(fēng)貌和調(diào)節(jié)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)平衡功效卓越, 亟需深入挖掘并研究其生態(tài)價(jià)值。以成都市三道堰鎮(zhèn)36個(gè)傳統(tǒng)林盤為研究對(duì)象, 探討林盤在夏季對(duì)周圍環(huán)境的影響, 明確林盤特征(尺度與喬木覆蓋率)與環(huán)境微氣象變化的關(guān)聯(lián)。研究表明, 林盤在夏季能為周圍環(huán)境營造降溫、減濕、防風(fēng)和遮光效應(yīng), 影響范圍主要集中于林盤外圍5 m范圍內(nèi), 且影響隨著距林盤邊緣距離的增大而減小。林盤對(duì)周圍環(huán)境的降溫效果波動(dòng)于0.42—1.78 °C, 減濕效果小于5.53%, 防風(fēng)效果波動(dòng)于0—0.57m·s-1, 遮光效果波動(dòng)于25.75—441.50 μmol·m-2·s-1。林盤特征(面積、周長和喬木覆蓋率)與其產(chǎn)生的微氣象影響距離無關(guān)。在林盤影響范圍(5 m)內(nèi), 不同氣象要素的變化程度受到林盤要素的影響差距巨大, 如林盤面積或喬木覆蓋率越大, 林盤對(duì)周邊環(huán)境的降溫效果越顯著, 且喬木覆蓋率的影響效果高于林盤面積; 林盤面積越小對(duì)周圍環(huán)境的減濕效應(yīng)越好; 但林盤特征對(duì)周圍環(huán)境的阻風(fēng)和遮陰效果無明顯影響。研究可為川西林盤的保護(hù)和開發(fā), 為四川省新農(nóng)村建設(shè)中的聚落景觀設(shè)計(jì)提供科學(xué)支撐。

林盤; 尺度; 喬木覆蓋率; 微氣象; 夏季

0 前言

遍布于成都平原上的川西林盤是幾千年川西農(nóng)耕文明的結(jié)晶, 是集生態(tài)、生產(chǎn)、生活、景觀、文化于一體的川西平原典型的人居環(huán)境鄉(xiāng)村聚落[1]。林盤由“宅、林、水、田”等要素所構(gòu)成, 是川西平原自然、文化和社會(huì)環(huán)境的反映和延續(xù), 具有重要的歷史和現(xiàn)實(shí)價(jià)值[2]。此外, 林盤也是一個(gè)頗具價(jià)值的農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。一方面, 林盤自身形成獨(dú)特的內(nèi)部微氣象, 影響常住居民人居環(huán)境的舒適性; 另一方面, 通過林盤植物調(diào)控周圍環(huán)境, 吸收CO2、削弱太陽輻射、促進(jìn)水氣交換和防風(fēng)通風(fēng)等, 改善周圍環(huán)境的質(zhì)量, 形成林盤外圍微氣象。內(nèi)外微氣象相互作用, 對(duì)于提升成都平原的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量起到重要的作用[3]。微氣象主要指近地面小范圍氣候, 本文采用國內(nèi)外通常選取的空氣溫度、光照強(qiáng)度、風(fēng)速和相對(duì)濕度四個(gè)因子來衡量林盤微氣象[4]。

近年來, 隨著我國城鄉(xiāng)一體化、土地整理、農(nóng)村新型社區(qū)建設(shè)等政策的實(shí)施, 川西平原的部分農(nóng)村居民遷出農(nóng)村, 導(dǎo)致部分林盤成為空心林盤, 加速了傳統(tǒng)林盤聚落的消失[5]。因此, 保護(hù)川西特色林盤景觀行動(dòng)刻不容緩。2018年, 都江堰市率先開展了區(qū)域內(nèi)林盤的保護(hù)與提質(zhì), 力圖通過林盤的修復(fù), 再現(xiàn)水旱從人、美田彌望、產(chǎn)業(yè)興盛的灌區(qū)盛景。同時(shí), 大量學(xué)者也將研究目光轉(zhuǎn)向林盤, 著重圍繞林盤空間形態(tài)分析、文化傳承以及林盤保護(hù)三個(gè)方面開展研究。遺憾的是, 林盤雖然是成都平原上最重要的農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng), 但目前開展林盤生態(tài)功能研究的成果較少, 零星的成果多是定性的評(píng)價(jià), 如段鵬[6]闡述了林盤維護(hù)環(huán)境生態(tài)平衡的意義。鄭婧[3]揭示了林盤在涵養(yǎng)水源、調(diào)節(jié)氣候、凈化空氣、保持水土等方面帶來的生態(tài)價(jià)值。楊青娟[7]主張將景觀生態(tài)學(xué)引入林盤聚落的研究。此外, 也有少數(shù)學(xué)者針對(duì)林盤微氣象進(jìn)行研究, 如雷亞平和林忠平[8]測量了林盤建筑室內(nèi)的熱環(huán)境, 表明川西林盤冬夏季室內(nèi)熱環(huán)境略優(yōu)于當(dāng)?shù)仄胀ㄞr(nóng)宅。萬會(huì)蘭等[9]采用CFD模擬技術(shù)模擬了林盤內(nèi)部的風(fēng)環(huán)境及熱環(huán)境。宗樺等[10]按照喬木分布方式收集了林盤四季的微氣象數(shù)據(jù), 探究改善林盤內(nèi)部微氣象的途徑和方法。但迄今為止, 還未有研究報(bào)道過林盤對(duì)周圍環(huán)境微氣象的影響。

因此, 本研究以成都市郫都區(qū)三道堰鎮(zhèn)的36 個(gè)傳統(tǒng)林盤為研究對(duì)象, 分析夏季林盤周圍環(huán)境微氣象的變化規(guī)律, 探究林盤特征(尺度和喬木覆蓋率)對(duì)周圍環(huán)境的影響, 揭示林盤特征與周圍環(huán)境微氣象參數(shù)變化規(guī)律的關(guān)聯(lián), 補(bǔ)充完善林盤的生態(tài)功能研究成果, 助推川西林盤的保護(hù)和傳承。

1 樣地與方法

1.1 林盤樣地的選擇

成都市郫都區(qū)三道堰鎮(zhèn)(30°52′14′′N, 103°54′ 49′′E)屬于川西林盤的第二圈層, 林盤數(shù)量眾多且傳統(tǒng)林盤保存相對(duì)完整?，F(xiàn)有傳統(tǒng)林盤630 余個(gè), 密度為15 個(gè)·km–2。三道堰鎮(zhèn)夏季平均溫度29 °C, 平均濕度為84%, 平均風(fēng)速為0.93 m·s-1, 日照時(shí)間約為320小時(shí)。課題組選取了自然環(huán)境相似、地理位置接近且相互獨(dú)立的36 個(gè)傳統(tǒng)林盤作為研究對(duì)象(圖1)。林盤內(nèi)部主要植被類型為楓楊、水杉、喜樹等高大喬木及竹林, 周邊農(nóng)田種植韭菜、水稻、油菜等經(jīng)濟(jì)作物。林盤的具體特征見下表1。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器及測量方法

利用GIS工具確定各林盤樣本的面積、周長、喬木覆蓋面積, 在此基礎(chǔ)上求出喬木覆蓋率(表1)。微氣象數(shù)據(jù)收集選擇在2017年7 月連續(xù)天晴兩天以上的第三天、第四天的10:00—16:00之間進(jìn)行, 儀器采用Kestrel 4000 (NK, Boothwyn, PA, USA)測量風(fēng)速、溫度和濕度, 采用Field Scout照度計(jì)(Spec-trum, Middleton, WI, USA)測量光照強(qiáng)度。在林盤東北、西南和西北方向, 分別以林盤邊緣(0 m)為起點(diǎn), 以5 m為間隔, 分別在0 m、5 m、10 m、15 m、20 m處設(shè)置五個(gè)測點(diǎn), 同步收集林盤周圍環(huán)境微氣象數(shù)據(jù), 測量高度均控制為地面以上1.5 m, 每組數(shù)據(jù)測量間隔3分鐘。

圖1 樣地林盤區(qū)位

Figure 1 The location of Linpan samples

表1 樣本林盤基本情況

續(xù)表

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

將每個(gè)林盤3個(gè)方向的同距離測點(diǎn)求均值, 獲得距林盤0 m、5 m、10 m、15 m、20 m區(qū)域的微氣象數(shù)值, 包括夏季溫度、濕度、風(fēng)速、光照強(qiáng)度, 并分別計(jì)算出每個(gè)林盤各測點(diǎn)與0 m處(林盤邊緣)的差值。隨后將林盤按照5×103m2的面積差進(jìn)行分組, 周長按照100 m的差距分組, 喬木覆蓋率按照3%的差值分組, 使用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SPSS25.0開展差異性分析和回歸分析, 由其相鄰差值的顯著性差異來確定林盤各類微氣象參數(shù)的影響距離。

2 結(jié)果與分析

2.1 林盤夏季溫度影響分析

測量數(shù)據(jù)分析顯示36個(gè)林盤的邊緣(0 m)處溫度波動(dòng)于29.85 °C—35.53 °C, 5 m處的溫度波動(dòng)于31.15 °C—36.65 °C, 10 m處的溫度波動(dòng)于31.70 °C—37.10 °C, 15 m處的溫度波動(dòng)于31.22 °C—36.78 °C, 20 m處的溫度波動(dòng)于31.95 °C—36.60 °C。從均值來看(表2), 溫度在林盤邊緣處最低, 隨著離林盤邊緣的距離增大而升高, 最終趨于穩(wěn)定。圖2可知, 在36個(gè)樣本中, 有91.67%的林盤(33個(gè))邊緣處溫度最低。表明林盤對(duì)外部環(huán)境有一定的降溫效應(yīng), 并隨距林盤邊緣的距離增大而減小。此外, 也發(fā)現(xiàn)從林盤邊緣往外, 溫度升高無規(guī)律, 變化程度較大。

表2 林盤周圍環(huán)境微氣象基本情況表

計(jì)算各林盤外圍不同距離測點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)與0 m處的差值, 并分別在根據(jù)面積、周長、喬木覆蓋率的林盤分組中, 開展差異性分析后可知, 林盤夏季對(duì)周圍環(huán)境溫度的影響距離均主要分布于周邊5 m內(nèi)。通過SPSS對(duì)面積、周長、喬木覆蓋率與其對(duì)周邊溫度影響距離開展相關(guān)分析(表6)后可知, 相關(guān)系數(shù)||<0.3, 統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)量的值大于0.05, 林盤對(duì)其周圍區(qū)域的降溫距離, 不會(huì)受到林盤周長、面積和喬木覆蓋率變化的影響。

在確定了夏季林盤溫度對(duì)周圍環(huán)境的影響距離為5 m后, 通過分組計(jì)算林盤外圍5 m處與林盤邊緣的平均溫度差確定溫度的影響程度, 見表7, 8, 9。由上表可見, 林盤對(duì)其周圍5 m處的影響溫差值波動(dòng)于0.42—1.78 °C。通過對(duì)林盤特征與溫度影響程度的相關(guān)分析(表10)可知, 林盤周長與溫度影響程度之間不存在線性相關(guān)性, 但林盤面積、喬木覆蓋率與5 m處溫差之間呈顯著正相關(guān), 函數(shù)關(guān)系見表10。因此在夏季, 林盤面積和喬木覆蓋率變化會(huì)對(duì)影響距離內(nèi)的溫度變化產(chǎn)生顯著影響, 且影響程度會(huì)隨著林盤面積、喬木覆蓋率增加而增大, 即林盤面積或喬木覆蓋率越大, 林盤周圍5 m內(nèi)的降溫程度就越大。

2.2 林盤夏季濕度影響分析

由林盤周圍環(huán)境濕度監(jiān)測情況可知, 林盤邊緣0 m處的濕度變化于54.03—75.78%, 5 m處的濕度變化于54.03—74.67%, 10 m處的濕度變化于50.37—78.80%, 15 m處的濕度變化于58.73—76.78%, 20 m處的濕度變化于58.91%—76.88%, 從均值結(jié)合細(xì)部(表2, 圖3)分析, 林盤濕度在距林盤邊緣10 m范圍內(nèi)數(shù)值接近, 且波動(dòng)變化較小; 15 m到20 m變化較小。總體而言, 大部分林盤在0 m到10 m的濕度低于15 m及20 m處的濕度, 且在10 m到15 m濕度變化較大, 表明林盤對(duì)其周圍環(huán)境產(chǎn)生了降低濕度的影響, 出現(xiàn)“減濕效應(yīng)”, 推測這可能是由于林盤與周圍環(huán)境的植被差異外加遮陰、降溫效果所共同形成。喬木是林盤的優(yōu)勢種群, 其夏季的蒸騰速率高于林盤外圍的草本植物, 且由于林盤為周圍區(qū)域帶來了遮陰、降溫效果, 進(jìn)一步降低了林盤周圍植被的夏季蒸騰速率, 從而在一定程度上改善了周圍環(huán)境的濕度。

圖2 夏季林盤周邊溫度情況

Figure 2 The temperature variation of the Linpan surroundings

表3 面積分組下的影響距離

表4 周長分組下的影響距離

表5 喬木覆蓋率分組下的影響距離

表6 林盤特征與微氣象參數(shù)影響距離的相關(guān)性分析

表7 面積分組下的影響程度

表8 周長分組下的影響程度

表9 喬木覆蓋率分組下的影響程度

表10 林盤特征與各類微氣象參數(shù)影響程度的相關(guān)性分析

注: *表示在<0.05水平上顯著。

計(jì)算林盤各外部測點(diǎn)與0 m處的濕度數(shù)據(jù)差值, 在依據(jù)面積、周長和喬木覆蓋率不同分組中計(jì)算其均值, 由其相鄰差值的顯著性差異來確定林盤濕度的影響距離, 見表3, 4, 5。由表可知, 在夏季, 林盤能對(duì)周圍5 m內(nèi)環(huán)境的濕度變化產(chǎn)生影響。通過SPSS分析可知, 樣本林盤對(duì)周圍環(huán)境濕度的影響距離是恒定的, 并不受到林盤面積、周長、喬木覆蓋率特征的影響(表6)。

明確林盤能對(duì)周圍5 m內(nèi)環(huán)境的濕度變化產(chǎn)生影響后, 計(jì)算林盤不同分組下5 m和0 m處的濕度差確定濕度的影響程度, 見表7, 8, 9。結(jié)果顯示, 林盤對(duì)其周圍環(huán)境的濕度影響波動(dòng)于0—5.53%。Pearson相關(guān)分析顯示, 林盤周長、喬木覆蓋率與相對(duì)濕度影響程度之間不存在線性相關(guān)性, 但林盤面積與濕度影響程度之間呈顯著負(fù)相關(guān), 關(guān)系式見表10。因此在夏季, 林盤對(duì)周圍5 m范圍內(nèi)的降濕效果受到林盤面積的影響, 林盤面積越小對(duì)周圍環(huán)境的減濕效應(yīng)越好。

2.3 林盤夏季風(fēng)速影響分析

風(fēng)速測量數(shù)據(jù)顯示, 林盤邊緣0 m處的風(fēng)速波動(dòng)于0—0.93 m·s-1, 5 m處的風(fēng)速波動(dòng)于0—1.30 m·s-1, 10 m處的風(fēng)速波動(dòng)于0—0.90 m·s-1, 15 m處的風(fēng)速波動(dòng)于0—1.73 m·s-1, 20 m處的風(fēng)速波動(dòng)于0—1.13 m·s-1, 從整體上來看(表2), 林盤邊緣的風(fēng)速最小, 距林盤5 m到15 m處風(fēng)速變化不明顯, 從邊緣往外, 周圍環(huán)境的風(fēng)速呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢, 表明林盤對(duì)其周圍環(huán)境產(chǎn)生了一定程度的阻風(fēng)作用, 單個(gè)樣本分析可知(圖4), 林盤周圍環(huán)境風(fēng)速變化有規(guī)律可循, 約41.7%的林盤的最低風(fēng)速出現(xiàn)在林盤邊緣處, 38.9%的林盤周邊的最高風(fēng)速出現(xiàn)在距離林盤20 m處。

計(jì)算樣本林盤各測點(diǎn)的風(fēng)速數(shù)據(jù)與0 m處的差值, 由其相鄰差值的顯著性差異來確定林盤風(fēng)速的影響距離, 見表3, 4, 5。由表可知, 在夏季, 不同面積、周長和喬木覆蓋率的林盤, 對(duì)周圍環(huán)境風(fēng)速的影響距離大多集中在5 m范圍內(nèi)。通過SPSS對(duì)面積、周長、喬木覆蓋率與其對(duì)周圍風(fēng)速影響距離相關(guān)分析(表6), 可知林盤對(duì)周圍環(huán)境形成的防風(fēng)效應(yīng)的距離是恒定的, 不受到林盤面積、周長、喬木覆蓋率等林盤特征的影響。

表7, 8, 9顯示了林盤周圍5 m內(nèi)的風(fēng)速影響程度, 由表可知, 林盤對(duì)其外圍5 m范圍的風(fēng)速影響波動(dòng)于0—0.57 m·s-1。Pearson相關(guān)性分析表明, 林盤周長、面積、喬木覆蓋率與林盤對(duì)周圍環(huán)境風(fēng)速影響程度之間不存在線性相關(guān)性, 即林盤特征對(duì)林盤周圍5 m內(nèi)的風(fēng)速減緩效果無影響。

2.4 林盤夏季光照影響分析

由光照數(shù)據(jù)分析可知, 林盤樣地邊緣(0 m)處的光照波動(dòng)于65—1009 μmol·m-2·s-1, 5 m處的光照波動(dòng)于103.5—1100 μmol·m-2·s-1, 10 m處的光照波動(dòng)于113—1122.5 μmol·m-2·s-1, 15 m處的光照波動(dòng)于118—1133 μmol·m-2·s-1, 20 m處的光照波動(dòng)于124.5—1118 μmol·m-2·s-1, 表明林盤對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生一定程度的遮光效應(yīng), 并呈現(xiàn)林盤邊緣光照強(qiáng)度最低, 并隨距離增大而增強(qiáng)的趨勢(表2)。由圖5可知, 95%以上林盤的邊緣處的光照強(qiáng)度最低, 距離林盤5 m、10 m、15 m、20 m處光照強(qiáng)度波動(dòng)變化相對(duì)較小, 夏季林盤中植物的高度與葉面積指數(shù)達(dá)到高峰, 且與林盤中建筑物的共同遮擋, 使得林盤邊緣的光照強(qiáng)度低于其他測點(diǎn)。

圖3 夏季36個(gè)林盤周邊濕度情況

Figure 3 The relative humidity of the surrounding environment of Linpan

圖4 36個(gè)林盤夏季周邊風(fēng)速情況

Figure 4 The wind speed of the surrounding environment of Linpan

計(jì)算樣本林盤各測點(diǎn)的光照數(shù)據(jù)與0 m處的差值, 由其相鄰差值的顯著性差異來確定林盤光照的影響距離, 見表3, 4, 5。由上表可知, 在根據(jù)面積、周長、喬木覆蓋率分組的前提下, 林盤夏季對(duì)周圍環(huán)境光照的影響距離大多在5 m范圍內(nèi)。通過SPSS對(duì)面積、周長、喬木覆蓋率與其對(duì)周邊光照影響距離相關(guān)分析(表6), 可知林盤對(duì)周圍環(huán)境遮光效應(yīng)的影響距離與林盤特征均無線性相關(guān)。

明確了影響距離后(5 m), 計(jì)算林盤不同分組下影響距離與林盤邊緣處的光照差值確定遮陰影響程度, 見表7, 8, 9。結(jié)果顯示, 林盤對(duì)其周圍5m 范圍內(nèi)的光照強(qiáng)度影響波動(dòng)于25.75—441.50 μmol·m-2·s-1。Pearson相關(guān)分析顯示, 說明林盤面積、周長、喬木覆蓋率與光照影響程度之間不存在線性相關(guān)性(表10)。表明在夏季, 不同面積、周長、喬木覆蓋率的林盤對(duì)外圍5 m范圍內(nèi)的遮光強(qiáng)度無影響。

3 討論

總體而言, 與城市綠地相似, 鄉(xiāng)村中的林盤也能對(duì)周邊環(huán)境帶來降溫、遮陰和防風(fēng)效應(yīng)。在溫度方面, 林盤夏季冷島效應(yīng)明顯, 能對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生不同程度的降溫效應(yīng)。林盤的夏季冷島效應(yīng)類似于城市綠地, 但區(qū)別在于林盤的冷島距離主要集中于5米范圍內(nèi), 明顯小于城市綠地所能達(dá)到的200 m范圍[11–12], 這可能是由于城市綠地和其外圍區(qū)域的較高溫度差所致, 溫度差越顯著, 更容易促進(jìn)風(fēng)的形成, 帶動(dòng)綠地內(nèi)部冷空氣的向外流動(dòng)。此外, 林盤周圍5米范圍內(nèi)的降溫程度為0.42—1.78 °C, 這一結(jié)果明顯低于城市綠地為周邊區(qū)域帶來的降溫效果(1.9—6 °C)[13]。在影響距離內(nèi), 周圍環(huán)境溫度的變化程度受到林盤面積、喬木覆蓋率的顯著影響, 即隨著林盤面積和喬木覆蓋率增大, 林盤對(duì)周圍環(huán)境的降溫效果越強(qiáng)。此外, 喬木覆蓋率對(duì)夏季溫度變化影響超過面積。此結(jié)論與武小剛[14]、賈劉強(qiáng)[15]、王娟[16]等認(rèn)為城市綠地對(duì)周圍環(huán)境的降溫程度隨綠地斑塊面積的增大而增大的研究結(jié)論一致。

圖5 夏季36個(gè)林盤周邊光照情況

Figure 5 The illumination of the surrounding environment of Linpan

在濕度方面, 夏季的川西地區(qū)多雨, 易形成高溫高濕的氣候, 給居住者造成悶熱的不舒適感, 林盤夏季對(duì)周圍環(huán)境卻呈現(xiàn)減濕效應(yīng), 且受到林盤面積的負(fù)相關(guān)影響, 表明林盤面積越小, 夏季的降濕效果越顯著, 能有效的調(diào)節(jié)高濕環(huán)境, 這與城市綠地對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生一定增濕效果的結(jié)論不同。這可能是由于兩者周圍的土地基底不同。在城市中, 綠地周邊通常為鋪裝場地, 而林盤周圍多為作物栽培場地, 其蒸騰速率、反射率等特征大相徑庭。城市鋪裝土地裸露程度高, 蒸發(fā)率低、濕度小, 而林盤周圍的作物栽培田地蒸發(fā)率高, 濕度較大。林盤周邊濕度的降低, 有助于創(chuàng)造更宜居的鄉(xiāng)村人居環(huán)境和更為舒適的鄉(xiāng)村勞作空間。

成都平原是我國典型的靜風(fēng)區(qū)域, 年均風(fēng)速小, 但夏季是成都平原較為集中的風(fēng)期。林盤在夏季表現(xiàn)出一定的防風(fēng)效應(yīng), 主要?dú)w因于林盤內(nèi)部高大喬木以及竹林的大面積使用, 能有效減緩風(fēng)速、防止周圍作物倒伏, 減緩蟲害的蔓延速度, 對(duì)于提高鄉(xiāng)村作物產(chǎn)量有一定程度的輔助效應(yīng)。且林盤也對(duì)周圍環(huán)境帶來了明顯的遮陰效果, 能有效減緩夏季作物的無效蒸騰, 促進(jìn)營養(yǎng)元素的積累, 對(duì)于緩解成都平原鄉(xiāng)村種植區(qū)域的悶熱狀況大有裨益。

4 結(jié)論

在夏季, 通過對(duì)川西林盤周圍環(huán)境的微氣象調(diào)查與分析, 明確林盤會(huì)對(duì)周圍環(huán)境微氣象產(chǎn)生一定程度的生態(tài)影響, 具體表現(xiàn)為降溫、減濕、防風(fēng)和遮光效應(yīng)。總體而言, 林盤對(duì)周圍環(huán)境的影響主要集中在5 m范圍內(nèi), 并隨著距林盤邊緣的距離增大影響變小, 但其對(duì)周圍環(huán)境的影響距離均不受到林盤特征的影響。對(duì)于影響程度而言, 林盤可對(duì)周圍環(huán)境降溫影響最大可達(dá)1.78 °C, 減濕影響可達(dá)5.53%, 防風(fēng)影響可達(dá)0.57 m·s-1, 遮光影響可達(dá)441.50 μmol·m-2·s-1, 降溫影響隨林盤面積、喬木覆蓋率增加而增大, 減濕效果隨林盤面積增大而降低。林盤對(duì)周圍環(huán)境的防風(fēng)、遮光效應(yīng)與林盤的特征無關(guān)。

目前, 我國廣大的鄉(xiāng)村區(qū)域的微氣象研究才剛剛開始起步。在全球變暖的大趨勢下, 鄉(xiāng)村也無法擺脫變暖危機(jī)。本文將研究視野轉(zhuǎn)向四川鄉(xiāng)村區(qū)域, 探討夏季高溫脅迫下, 傳統(tǒng)林盤如何調(diào)節(jié)人居環(huán)境微氣象。本研究探討了林盤尺度和喬木覆蓋率對(duì)周圍環(huán)境的影響。事實(shí)上, 林盤建筑、植被自身特征(生長發(fā)育狀況、樹冠郁閉度、葉面積指數(shù)等)、喬灌草空間配置等都可能會(huì)引發(fā)周圍環(huán)境微氣象的改變。在未來的研究中, 課題組將進(jìn)一步細(xì)化的分析林盤其他特征與周圍環(huán)境微氣象變化的關(guān)聯(lián), 補(bǔ)充川西林盤的生態(tài)研究成果, 為林盤的保護(hù)與開發(fā)提供可靠的支撐。

[1] 陳明坤. 人居環(huán)境科學(xué)視域下的川西林盤聚落保護(hù)與發(fā)展研究[D]. 北京: 清華大學(xué), 2013.

[2] 方志戎, 李先逵. 川西林盤文化的歷史成因[J]. 成都大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版), 2011(5): 45–49.

[3] 鄭婧. 論川西林盤的生態(tài)意義[J]. 山西建筑, 2010, 36(12): 50–52.

[4] 張一平, 劉玉洪, 馬友鑫, 等. 熱帶森林不同生長時(shí)期的小氣候特征[J]. 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2002(1): 83–87.

[5] 楊曉藝. 川西林盤的衰敗原因與保護(hù)建議[J]. 人民論壇, 2011(17): 166–167.

[6] 段鵬. 蜀文化之生態(tài)家園–林盤[D]. 成都: 西南交通大學(xué), 2003.

[7] 楊青娟. 在景觀生態(tài)學(xué)視域下的成都林盤聚落研究[J]. 鄉(xiāng)土建筑研討會(huì), 2007.

[8] 雷亞平, 林忠平. 川西林盤冬夏季熱環(huán)境實(shí)測分析[J]. 建筑熱能通風(fēng)空調(diào), 2010, 29(6): 52–55.

[9] 萬會(huì)蘭, 周媛, 劉蕊, 等. 川西林盤生態(tài)微氣候數(shù)值模擬分析[J]. 城市建筑, 2013, 20: 290.

[10] ZONG Hua, PU Dehua, LIU Meiling. Seasonal variation and characterization of the micrometeorology in Linpan settlements in the Chengdu Plain, China: microclimatic effects of Linpan size and tree distribution[J]. Advances in Meteorology, 2019, https://doi.org/10.1155/2019/3272581.

[11] SUGAWARA H, SHIMIZU S, TAKAHASHI H, et al. Thermal influence of a large green space on a hot urban environment[J]. Journal of Environmental Quality, 2016, 45(1): 125–133.

[12] 王彥超, 朱一丹, 徐丹丹. 基于Landsat 8影像的南京市熱島效應(yīng)對(duì)植物物候的影響[J]. 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2018, 42(6): 99–105.

[13] Zhang Z, Lv Y, Pan H Cooling and humidifying effect of plant communities in subtropical urban parks[J]. Urban Forestry and Urban Greening, 2013 12(3): 323–329.

[14] 武小剛, 藺銀鼎, 閆海冰, 等. 城市綠地降溫增濕效應(yīng)與其結(jié)構(gòu)特征相關(guān)性研究[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2008, 16(6): 1469–1473.

[15] 賈劉強(qiáng). 城市綠地緩解熱島的空間特征研究[D]. 成都: 西南交通大學(xué), 2005.

[16] 王娟, 藺銀鼎, 劉清麗. 城市綠地在減弱熱島效應(yīng)中的作用[J]. 草原與草坪, 2006(6): 56–59.

Micrometeorology influence of Linpan on its adjacent environment in summer

WANG Qian, LIU Meiling, ZONG Hua*

Department of Landscape, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China

Linpan is the typically traditional rural settlement in the Chengdu Plain. As a complex agro-forestry ecosystem, Linpan plays an important role for the adjustment of the ecological balance of the Chengdu Plain and the maintenance of rural features. Thus, the ecological value of Linpan needs to be studied and explored urgently. This paper took 36 traditional Linpan in Sandaoyan Town, Chengdu city, as the research object. The micrometeorology effects from Linpan on their surrounding environment were collected and analyzed in summer. Then the relationship between the Linpan characteristics (Linpan size and tree canopy coverage) and the micrometeorology parameters was explored. Results showed that Linpan exerted a cooling, dehumidification, shading, and windbreak effects on their adjacent areasin summer. Theeffect distancewas appeared in the range of 5m from Linpan edge. Moreover, the influence from Linpan on surrounding environment decreased with the increasing distance from the Linpan edge. The influence degree of air temperature fluctuated from 0.42 to 1.78 °C, the influence degree of humidity fluctuated from 0 to 5.53%, the influence degree of wind speed fluctuated from 0 to 0.57 m·s-1, and the influence degree of illumination fluctuated from 25.75 to 441.50 μmol·m-2·s-1. The correlation analysis showed there was no relationship between Linpan characteristics and the micrometeorology influence distance from Linpan on the surrounding environment. Within the influence distance (5 m) of Linpan, the variation degree of different meteorological parameters was greatly affected by the different characteristics.The variation degree of temperature showed a significantly positive correlation with Linpan area and tree canopy coverage. The variation degree of humidity was only significantly and negatively correlated with Linpan area. This study is expected to provide an scientific support for Linpan protection and development, even for the landscape design in the construction of new rural areas in Sichuan Province.

Linpan; area; tree coverage; micrometeorology; summer

王倩, 劉美伶, 宗樺, 等. 夏季林盤對(duì)周圍環(huán)境微氣象的影響研究[J]. 生態(tài)科學(xué), 2021, 40(4): 139–148.

WANG Qian, LIU Meiling, ZONG Hua, et al. Micrometeorology influence of Linpan on its adjacent environment in summer[J]. Ecological Science, 2021, 40(4): 139–148.

10.14108/j.cnki.1008-8873.2021.04.016

S716.3

A

1008-8873(2021)04-139-10

2020-02-12;

2020-03-25

國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(31971716); 四川省科技廳軟科學(xué)課題(2020JDR0036); 四川民族山地經(jīng)濟(jì)發(fā)展研究中心科研項(xiàng)目(SDJJ1709)

王倩(1994—), 女, 山西忻州人, 碩士研究生, 主要從事園林植物生態(tài)研究, E-mail: 1163050148@qq.com

宗樺(1981—), 女, 江蘇宜興人, 副教授, 碩士生導(dǎo)師, 主要從事園林植物生態(tài)研究, E-mail: huangjiaqiutian@aliyun.com