吉林地區(qū)不同林型降溫效果的比較研究

王 江，王 穎，趙鐵華，魏忠海，劉奇鵬

(1.吉林省永吉縣林木種子站，吉林 吉林 132200；2.永吉縣林業(yè)局，吉林 吉林 132200；3.吉林市船營區(qū)西郊林場，吉林 吉林 132011)

城市化導致 “熱島效應”，城市森林具有維持CO2平衡、降低空氣溫度、增加空氣濕度等功能已成共識[1]。Mark C. Dwyer與 Robert W. Miller等[2]把城市森林中樹木的遮蔭作用喻為空調系統(tǒng)；已有學者將樹木調節(jié)城市氣候的各種關系編為程序，通過輸入相關因子數(shù)值來計算人體的熱舒適度指數(shù)。樹木主要是通過蒸騰作用[3]和遮蔭作用[4～6]降低周圍環(huán)境溫度。目前對此研究主要集中在林地降溫能力[7]和樹木本身生物學特性對降溫能力的影響[8]兩方面，而且多停留在定性階段，應用研究很少，定量研究更少，尤其東北地區(qū)更缺乏詳細、系統(tǒng)、定量的研究。作者以吉林市及周邊地區(qū)的城市森林為對象，研究不同森林類型的的降溫效果，旨在為城市園林綠化提供基礎數(shù)據。

1 研究方法

1.1 樣地及樣點選擇

樣地選擇：選取吉林市及周邊地區(qū)現(xiàn)有的純林和部分混交林為樣地，對照點為鄰近硬鋪裝的空曠地。主要的觀測林型為長白落葉松(LarixolgensisHenry.)林、秋子梨(PyrusussuriensisMaxim.)林、蒙古櫟(QuercusmongolicaFisch.ex Ledeb) 林、長白落葉松+糠椴(TiliamandsburicaRupr. et. Maxim)+山楊(PopulusdavidianaDode)林等18個純林和3個混交林。

樣點設置：選擇晴朗靜風的天氣，以樹高3倍作為樣地最小面積，在長勢優(yōu)良處于樣地中心位置的樹木的正投影下面為觀測點，同時選擇大于5倍樹高之外的空地或裸地作為對照點，觀測高度均為距地面1.5 m。

1.2 觀測方法

采用對比觀測法[9]在選定的觀測點采取1 h觀測1次的方法進行連續(xù)觀測，觀測可能影響溫度變化的相關因素，如光照、風速、濕度、溫度等氣象因子。試驗所用儀器：NK4000手持風速計、TES-1334A數(shù)位式照度計。

1.3 數(shù)據處理

應用唐守正等研制的ForStat 2.0軟件，以降溫指標為因變量、樹種和氣象因子及觀測時間為自變量進行顯著性分析，當顯著性水平Pr<0.01時，極顯著相關；Pr<0.05時，顯著相關；當Pr>0.5時,給結果帶來的誤差多由隨機誤差造成,予以剔除,再重新計算。

根據分析結果確定可比條件，在此前提下對數(shù)據進行結果分析。

1.4 降溫效果的評價指標

以溫差與降溫率為度量指標進行評價。

溫差：D=B-A

其中：A——觀測地林下溫度；

B——對照點溫度；

C——降溫率；

D——溫差。

2 結果與分析

2.1 評價指標的選取

為了合理確定降溫效果的評價指標，本次研究先選取吉林市內的連翹灌木林，實地觀測溫差與降溫率，并對其進行比較，結果見表1。

表1 降溫率與溫差比較

從表1中可以得出，降溫率更客觀、準確，能夠更多地排除干擾因素，反應降溫的真實效果。因此，本研究應用降溫率進行降溫效果的評價，降溫率越大降溫效果越好。

2.2 降溫率的影響因子分析

以降溫率為因變量，選擇林型、觀測時間等為自變量，其中：2個定性因子為觀測時間和林型；4個定量因子為溫度、風速、濕度、光照強度等。各定性因子數(shù)量化值見表2。

將觀測整理后的數(shù)據進行協(xié)方差分析并剔除不良因子得到最后的方差分析結果。從方差分析結果來看：不同樹種的純林對降溫率的影響一直表現(xiàn)為顯著或極顯著；在不同時間段，降溫率所受到的各種因子的影響存在差異，其中，以連續(xù)的2 h為一個時間段時，即8：00～10：00、10：00～12：00、12：00～14：00，只有樹種對降溫率的作用為顯著或極顯著，在此時間段內不同林型降溫效果的比較具有可比性。

2.3 不同樹種純林降溫率的比較

選擇具有可比性的7個時間段，進行不同純林林型降溫率的由大到小比較排序，并分別標以序號1～18；最后，將所有林型序號相加見表3。顯然，序號最小者其降溫效果最好。

表2 定性觀測因子量化表

表3 各樹種林型降溫效果的統(tǒng)計結果

從表3中可以看出，長白落葉松林降溫效果最好，且在不同時間段內的同一林型或不同時間段內的不同林型其降溫效果存在差異。與賈智明等[3]通過樹木蒸騰作用吸收熱量的研究得出闊葉喬木的降溫能力要比針葉喬木的降溫能力強不同，說明完全從樹木蒸騰熱量去進行樹種降溫比較是不合適的。

2.4 混交林與純林降溫效果的比較

對3個混交林進行調查研究，以各自平均降溫率與純林進行比較，結果見表4。

表4 各林型降溫效果的比較

從表4可以看出，就降溫率而言，混交林相對于部分純林降溫效果較好，但是與長白落葉松、榆等相比較降溫效果較差，并且，長白落葉松+糠椴+山楊較另外兩個闊葉混交林的降溫效果要好。說明混交林的降溫效果因樹種組成不同降溫效果不同。

3 結論與討論

以吉林市及周邊地區(qū)的城市森林為對象，研究不同森林類型的降溫效果，結果表明：不同樹種構成的森林類型降溫效果存在顯著差異；影響降溫的因子隨著時間的變化而變化，一般情況下，8:00～10:00、10:00～12:00、12：00～14：00等時間段，只有不同樹種構成的純林對降溫的影響極顯著，其中：長白落葉松林的降溫效果最好，北美短葉松林、榆林等降溫效果一般，而毛果繡線菊灌叢、蒙古櫟林、連翹灌叢等的降溫效果較差；混交林降溫效果因樹種組成不同，差異較大，長白落葉松+糠椴+山楊林好于糠椴+蒙古櫟林與黑樺+蒙古櫟林。

市區(qū)范圍內，熱島效應明顯，在園林綠化時，應選擇降溫效果好的樹種，如長白落葉松等，并盡可能地營造純林，以最大限度地降低熱島效應的影響。

[1]古新仁，劉苑秋.景觀生態(tài)學原理在城市生物多樣性保護中的應用探討[J].江西農業(yè)大學學報，2001，23(3)：371-374.

[2]Dwyer and Miller. Using GIS to Assess Canopy Benefits[J].Journal of Arboriculture ，1999,25(2): 102-107.

[3]賈智明，許廣重，李文英.成吉思汗陵景區(qū)綠地系統(tǒng)調節(jié)效益分析[J].內蒙古林業(yè)科技，2005，(1)：33-35.

[4]鮑淳松，樓建華，曾新宇，等.杭州城市園林綠化對小氣候的影響[J].浙江大學學報(農業(yè)與生命科學版)，2001，27(4)：415-418.

[5]廖莉團,蘇欣,李小龍,等. 城市綠化植物滯塵效益及滯塵影響因素研究概述[J]. 森林工程,2014,30(2):21-24.

[6]魏洪杰. 石家莊市園林綠化樹種的選擇與配置[J]. 吉林林業(yè)科技,2012,41(4):7-9.

[7]段舜山,彭少鱗,張社堯.綠地植物的環(huán)境功能與作用[J].生態(tài)學報，1996，(6):79-81.

[8]祝寧，李敏，柴立新.哈爾濱市綠地系統(tǒng)生態(tài)功能分析[J].應用生態(tài)學報，2002，13(9)：1117-1120．

[9]錢妙芬，張友金.行道綠化夏季小氣候效應研究及模糊綜合評價[J].南京林業(yè)大學學報，2000，24(6)：55-58.