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重庆市主城区屋顶绿化与建筑绿化生态效应研究比较分析

作者: 邹敏,成泽虎等 时间:2018-7-2 阅读次数:702

前言 

城市绿地是指用以栽植树木花草,布置配套设施,并由绿色植物覆盖,且具备一定功能与用途的场地[1]。近年来,随着重庆城市化进程的飞速发展,城市建筑物越来越密集拥挤,城市绿地面积不断减少。加之重庆山地面积占全市总面积的75.3%,受地理条件限制,在城市建设中存在大量的高切坡、堡坎、挡墙、轨道交通立柱及自然山体崖壁等,这些区域土少、水稀、肥薄,长期以来是常规绿化的难点。而立体绿化技术的应用,可以很好地解决了这些难题,充分体现重庆山城地域特色,塑造良好的城市形象。随着“生态文明”、“美丽城市”、“海绵城市”等概念的提出,立体绿化在城市中的应用越来越受到重视。本章节关于重庆立体绿化植物群落结构配置、生态效应等方面的研究结果对于重庆市进一步推广城市立体绿化,改善城市生态环境和景观环境具有积极意义。 

一/材料与方法 

1.1 试验样地概况 

本研究选择了原重庆市园林局(以下简称“原市园林局”)办公楼、香港城、九龙坡区人大等屋顶绿地,西南大学行政楼、重庆大学主教学楼、茶园智慧城等建筑绿墙为研究对象(表1-1)。 

1.2 调查内容和方法 

1.2.1 调查内容 

对典型样地开展植物群落结构调研,并同步跟踪监测绿地内和空白对照四季的温、湿度、PM2.5及负氧离子浓度,对比分析屋顶绿地和建筑绿墙改善生态环境的功能。 

1.2.2 观测点设置 

屋顶绿地监测点:在绿化屋顶距绿地边缘1米范围内随机选取3个监测点,监测点尽量选择不同的植物配置类型,并选择附近空置屋顶为对照;垂直绿化监测点:在垂直绿化距绿化边缘1米范围内、2米高位置随机选取3个监测点,并选择附近无绿化墙面为对照。 

1.2.3观测仪器和时间 

采用testo174H自动温湿度记录仪对监测样地进行空气温度和相对湿度测定;总悬浮颗粒物(TSP)浓度采用汉王(Hanvon) 霾表 M1,记录监测点植物群落内部、外部和对照点总悬浮颗粒物浓度;负氧离子含量采用负氧离子仪测定;并同步监测样地外的对照点。实验重复两年,根据重庆市气候特点,分别选取2015年的3-4月、7-8月、10月和12月为一年四季的监测时间,并在2016年的相应月份作重复监测试验。 

二/立体绿化植物群落结构 

2.1屋顶绿地植物群落结构 

重庆市主城区屋顶绿地主要分三种类型:  

2.1.1 可移动模块化简单式屋顶绿地 

植物种类单一,大多数都种植景天科植物佛甲草,如嘉悦江庭、凤鸣山中小学等可移动模块化简单式屋顶绿地。 

2.1.2 可移动模块化花园式屋顶绿地 

多以景天科植物佛甲草为主,配以须根系的灌木和小乔进行景观点缀和空间分割,常见有:桂花+红枫-金森女贞-佛甲草群落、红枫+桂花-红檵木+杜鹃-佛甲草群落和红枫+桂花-红檵木+毛叶丁香-佛甲草群落,如九龙坡区人大、重庆市风景园林科学研究院办公楼等可移动模块化花园式屋顶绿地。 

2.1.3 传统花园式屋顶绿地 

植物种类丰富,群落结构较复杂,主要有广玉兰+桂花-贴梗海棠+紫薇-杜鹃+小叶女贞-吉祥草群落、香樟+红枫-杜鹃-麦冬群落、银杏+水晶蒲桃+桂花+樱花-杜鹃-麦冬+天门冬群落、天竺桂+桂花-细叶十大功劳+茶梅-吊兰+酢浆草群落、天竺桂+紫叶李-海桐花+栀子+杜鹃-龟背竹+醋浆草群落、天竺桂+鱼尾葵-红叶石楠+栀子-肾蕨群落、天竺桂+紫玉兰-红檵木+栀子-天门冬群落和天竺桂-法国冬青-麦冬+酢浆草群落,如香港城、华宇广场和原重庆市园林局办公楼等传统花园式屋顶绿地。[2-3] 

2.2 建筑绿墙植物群落结构 

目前,重庆市主城区垂直绿化主要分两种类型:传统攀爬式垂直绿墙、可移动生态容器式垂直绿化。传统攀爬式垂直绿墙植物种类单一,大多数都种植一种多年生藤本植物,有爬山虎、五叶地锦、紫藤、凌霄等,如西南大学、鹅岭公园、轻轨桥墩等垂直绿墙;可移动生态容器式垂直绿化植物种类丰富,多以地被植物为主,点缀须根系的彩叶小灌木,如九龙坡区西彭镇真武功村入口垂直绿化、茶园智慧城垂直绿化等。  

三/不同类型立体绿化生态效应 

3.1 降温效应 

3.1.1 屋顶绿地降温效应 

屋顶绿地除冬季外,春、夏、秋季日气温呈现“先升后降”的单峰趋势,在11:00-14:00间温度达到峰值,且夏季降温效应最显著,平均可降低3.41℃,依次是春季、秋季,平均降温分别为2.98℃、0.39℃,冬季表现出一定的“增温效应”,平均可增加温度0.31℃。 

3.1.2 建筑绿墙降温效应 

建筑绿墙在一年四季日气温均呈现“先升后降”的单峰趋势,在13:00-15:00间温度达到峰值。总的来说建筑绿墙对室外气温的降温效应较低,尤其是秋季和冬季分别仅降低了0.34℃和0.41℃,在夏季和春节表现较为显著的降温效应,但也分别仅降低了2.02℃、1.56℃。 

3.2 增湿效应 

3.2.1 屋顶绿地增湿效应 

屋顶绿地春、夏湿度大致呈“U”型趋势,在13:00-14:00间湿度最低。一年中屋顶绿地内空气中湿度表现为秋季(81.26%)>冬季(69.99%)>夏季(46.51%)>春季(39.30%),且夏季増湿效应最显著,平均可增加湿度4.75%,依次是春季、秋季,平均増湿分别为3.23%、1.57%,冬季表现出一定的“逆效应”,平均可减少湿度0.84%。 

3.2.2 建筑绿墙增湿效应 

建筑绿墙湿度日变化在春、夏季呈先明显的下降趋势,秋季和冬季空气中湿度日变化不明显。一年中建筑绿墙周围空气中湿度表现为秋季(80.7%)>冬季(71.52%)>春季(53.94%)>夏季(53.81%),其増湿效应在冬季和春季表现最为明显,分别为6.98%、4.59%,其次是秋季,増湿效应为3.77%,而夏季效应最低,仅2.83%。 

3.3滞尘效应 

3.3.1 屋顶绿地降低PM2.5效应 

出秋季外,屋顶绿地空气中白天PM2.5含量呈直线下降趋势,监测时间(9:00-17:00)内早上9:00的PM2.5含量最高,下午17:00的PM2.5含量最低,屋顶绿地对降低空气中PM2.5含量表现不明显,甚至出现为“逆效应”,这可能是因为屋顶绿地主要是低矮乔木、灌木及草本,监测高度1.3米,正好是植物富集PM2.5的区域。一年四季中空气中PM2.5含量日平均表现为冬季(126.55ug/m³)>秋季(109.61ug/m³)>春季(89.04ug/m³)>夏季(46.40ug/m³),且监测样地中市园林局屋顶绿地的PM2.5含量表现为最低,这可能与温度、降雨和风有一定的相关性。 

3.3.2 建筑绿墙降低PM2.5效应 

在春、夏季节建筑绿墙周围白天空气中PM2.5含量呈直线下降趋势,监测时间(9:00-17:00)内早上9:00的PM2.5含量最高,下午17:00的PM2.5含量最低,秋、冬季节白天空气中PM2.5含量呈不规律变化。建筑绿墙对降低空气中PM2.5含量表现不明显,甚至出现为“逆效应”,这可能是因为监测区域正好是植物富集PM2.5的区域。一年四季中空气中PM2.5含量日平均表现为冬、春季节较高,依次分别为159.37ug/m³、157.88ug/m³,再次为秋季(86.83ug/m³),夏季(67.15ug/m³)最低。 

3.4 释氧效应 

3.4.1 屋顶绿地释氧效应 

屋顶绿地附近空气中负氧离子含量在一天中未表现出规律性变化,一年四季屋顶绿地释氧效应日平均表现为春季(149.20%)>夏季(48.96%)>秋季(18.27%)>冬季(17.96%)。分析研究结果,屋顶绿地释氧效应还表现出跟绿地面积、郁闭度有一定的相关关系。 

3.4.2 建筑绿墙释氧效应 

建筑绿墙附近空气中负氧离子含量在一天中波动较大,一年四季建筑绿墙释氧效应日平均表现为春季(73.53%)>秋季(59.20%)>夏季(43.46%)>冬季(17.17%)。 

四/讨论与分析 

4.1 降温效应 

绿色植物因其能够吸收、反射并遮挡太阳辐射能,减少到达地面的太阳福射,故对热岛效应具有显著的缓解作用。本研究中,屋顶绿地较绿墙群落结构复杂,故其吸收太阳辐射和遮荫的效果均明显大于建筑绿。一天之内,中午时刻降温效应最为明显,这可能与植被蒸腾效应有关,中午太阳辐射越大,植物的蒸腾作用也越强烈,结果就是大幅降低植被周边空气温度,故中午时刻的降温效应更明显。 

4.2 增湿效应 

建筑绿墙空气湿度较屋顶绿地大,且増湿效应也表现更显著,一是因为个别建筑绿地设有自动浇灌系统,绿地湿度较大;二是因为屋顶绿地在建筑屋顶,温度高、风大、绿地内空气含水量较低,加之空间开阔使得绿地无法维持内环境稳定,水分极易扩散。受降雨和气温的影响,建筑绿墙一年中秋冬季节空气湿度较春夏季节大。 

4.3 滞尘效应 

屋顶绿地空气中PM2.5含量较建筑绿墙低,且为对空气中PM2.5含量的影响均不显著,在白天空气中PM2.5早上相对较晚上高,主要跟昼夜气流影响具有一定相关性。植物对空气中PM2.5含量的影响一方面是植物的叶片吸收作用,空气中PM2.5可通过气孔进入植物叶片,停留在植物叶片内。另一方面是植物叶片的滞留作用。植物叶片表面是由犬牙交错的表皮细胞构成,显微镜下的植物叶片是粗糙不平的,且在表皮细胞外侧还会有分泌产生的一些角质或蜡质层。此外还有一些植物还具有毛等结构。这些粗糙的叶片表面,大大增加了叶片的表面积,当尘埃颗粒落在叶片上时,就被阻滞、吸附在凸凹的缝隙之中。因此,植物的滞尘效应跟植物叶片具有相关性,且叶片对空气中PM2.5的滞留作用大于叶片吸收作用,所以在叶片附近监测空气中PM2.5含量较空白对照高。 

4.4 释养效应 

绿地增加负氧离子含量主要是因为绿地内植物叶枝尖端放电及绿色植物光合作用形成的光电效应,使空气电离而产生的负离子,春季植物生长旺盛光合作用强,而冬季植物生长缓慢甚至停止生长,因此,一年四季屋顶绿地释氧效应表现为春季最强、冬季最弱。 

参考文献 

[1] 苏泳娴,黄光庆,陈修治,等.广州市城区公园对周边环境的降温效应[J].生态学报,2010,30( 18):4905-4918. 

[2] 邹敏,陈祥,艾丽皎.重庆市不同类型屋顶绿化的降温增湿效应 [J].城市环境与城市生态,2014,27(3):31-34. 

[3] 邹敏,吴志能,先旭东.重庆市不同类型屋顶绿化的建筑节能效益研究[J]. 绿色科技, 2014,(5):31-33.