校園植被調(diào)節(jié)溫度和濕度的生態(tài)價值評估

校園植被調(diào)節(jié)溫度和濕度的生態(tài)價值評估［摘要］通過對陜西師范大學(xué)長安校區(qū)校園不同植被覆蓋度的區(qū)域進(jìn)行溫度和濕度測量，對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，并結(jié)合陜西師范大學(xué)氣象站2004年至2012年的觀測數(shù)據(jù)，研究了植被對溫度和濕度的調(diào)節(jié)作用及其所創(chuàng)造的生態(tài)價值。結(jié)果表明：（1）植被在校園內(nèi)具有調(diào)節(jié)氣候的功能，能夠降溫增濕；（2）植被覆蓋越好，降溫保濕作用越明顯；（3）在氣候變暖條件下，植被生長期的校園溫度沒有呈現(xiàn)升高趨勢；（4）校園植被能夠創(chuàng)造生態(tài)價值，為該校帶來約為1539元/年的經(jīng)濟(jì)效益；（5）擴(kuò)大林地面積能有效改善校園氣候條件，增加植被所創(chuàng)造的生態(tài)價值。［關(guān)鍵詞］校園植被溫度濕度生態(tài)價值0引言城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)是目前我國生態(tài)建設(shè)和生態(tài)文明的重要組成部分，它受到強(qiáng)烈的人類活動的影響。改善生態(tài)環(huán)境最簡捷、最有效的方法是通過植樹造林增加表面綠化面積。植被在生態(tài)環(huán)境建設(shè)中發(fā)揮著巨大作用，創(chuàng)造出相當(dāng)可觀的生態(tài)價值，他們能夠利用光能，吸收二氧化碳，制造氧氣，合成有機(jī)物；防風(fēng)固沙，加速降塵；保持水土，涵養(yǎng)水源；調(diào)節(jié)氣候，增加降水；吸收毒物，殺滅病菌；減弱噪音，利人健康。與此同時，植物也是旅游產(chǎn)業(yè)不可或缺的元素，諸如森林氧吧等郊外環(huán)境能夠為人類帶來精神的愉悅和身心的放松。彭建等人對深圳市的研究表明，城市生態(tài)系統(tǒng)各生態(tài)服務(wù)功能的重要性，由大到小依次為固碳釋氧功能、調(diào)節(jié)氣候功能、涵養(yǎng)水源功能、保持土壤功能、凈化空氣功能與減弱噪聲功能。如何對植被的生態(tài)價值進(jìn)行評估是目前生態(tài)學(xué)和生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)的熱點和前沿，國內(nèi)外對此都開展了一定研究，我國自20世紀(jì)80年代開始森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評價工作，李士美、謝高地等人在對千煙洲森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流量過程的研究中，得到了該系統(tǒng)的生物量生產(chǎn)、氣候調(diào)節(jié)、水源涵養(yǎng)和土壤保持服務(wù)價值的范圍；余新曉等人根據(jù)全國第5次資源清查資料及Costanza等人的計算方法估算了我國森林生態(tài)系統(tǒng)八項服務(wù)功能的總價值；馮海霞等對山東省森林調(diào)節(jié)溫度的研究中表明，夏季森林溫度比城鎮(zhèn)平均第3°C。在小尺度上也有學(xué)者做過相關(guān)研究，主要側(cè)重植被對改善城市氣候的作用和價值，如陳健等通過在北京城區(qū)進(jìn)行綠地小氣候觀測，證明綠地能夠改善城市小氣候；李晶等人通過觀測盛夏西安市不同植被景觀區(qū)的溫度、濕度日變化，對各次觀測實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，研究了植被對溫度和濕度的調(diào)節(jié)作用，并計算出植被對溫度調(diào)節(jié)作用的生態(tài)效益；張彪等人根據(jù)“影子價格”對北京建成區(qū)綠地蒸騰降溫功能的經(jīng)濟(jì)價值評估表明，單位綠地降溫價值約1.05元/m2o大學(xué)校園是城市生態(tài)建設(shè)的典型區(qū)域，優(yōu)美的校園環(huán)境能夠使我們積極向上、保持身心健康，給師生創(chuàng)造良好的生活、工作環(huán)境和學(xué)術(shù)氛圍。陜西師范大學(xué)新校區(qū)位于長安區(qū)大學(xué)城，自2002年投入使用，現(xiàn)已成為學(xué)校的主校區(qū)。校園在校前區(qū)、教學(xué)區(qū)、生活區(qū)、家屬區(qū)等都有綠化帶存在，植被種植密集，種類繁多，其生態(tài)價值不可忽視。植被的生態(tài)價值在校園內(nèi)主要表現(xiàn)為調(diào)節(jié)氣候，即對溫度和濕度的調(diào)節(jié)作用。研究校園植被生態(tài)價值，不僅能夠發(fā)掘出植被潛在的和根本的價值，而且能夠?qū)π@植被生態(tài)價值形成機(jī)理與強(qiáng)度的認(rèn)知，為校園景觀規(guī)劃提供決策依據(jù)。1數(shù)據(jù)來源和研究方法1.1實測數(shù)據(jù)陜西師范大學(xué)校園植被規(guī)劃種植類型可分為四種：一是無植被覆蓋（如噴泉廣場、星座廣場為裸露地面），二是道旁樹（如積學(xué)路兩旁的鵝掌楸），三是灌叢群落（如文津樓前針闊葉植物混雜的低矮叢林），四是林地（如科技樓前林地、圖書館前林地）。不同的植被覆蓋情況下，氣溫、濕度具有顯著差異。通過對四種區(qū)域的溫濕度進(jìn)行測量和對比，可以得出不同覆蓋類型、不同高度和不同種類的植被對溫濕度調(diào)節(jié)的差異。實驗分兩個小組，分別采用JWS-A3型溫濕計對校園不同植物區(qū)域進(jìn)行溫度和濕度測量，測量時將溫濕計置于距離地面1.5米處的百葉箱內(nèi)，由于實驗條件有限，實驗中以通風(fēng)的紙箱代替百葉箱，能夠保證儀器不會受到地表溫度和太陽直射的影響。每隔一小時記錄一次溫度和濕度，兩個小組同時進(jìn)行觀測，選取典型測量地點見下表：1.2氣象站數(shù)據(jù)陜西師范大學(xué)長安校區(qū)氣象站能夠?qū)崟r向數(shù)據(jù)采集中心傳遞氣象信息和數(shù)據(jù)。對該氣象站2004年至2012年的時數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到日平均氣溫和日平均相對濕度，進(jìn)而得到季節(jié)平均數(shù)據(jù)，可以分析自新區(qū)建成以來，校園內(nèi)氣候要素的年際變化情況及其與植被生長的關(guān)系。這能夠從時間尺度上證明校園植被對溫度和濕度長期持續(xù)調(diào)節(jié)帶來的影響，從而得到植被改善小氣候的生態(tài)價值。2結(jié)果與分析2.1實測數(shù)據(jù)分析分別對連續(xù)五天觀測的溫度和濕度數(shù)據(jù)求平均值，得到氣溫和濕度的日變化圖。以第一組觀測數(shù)據(jù)為例，得到不同類型植被覆蓋下的溫度日變化情況（如圖1）和濕度日變化情況（如圖2）。由圖1可以看出，氣溫在一天之內(nèi)呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，在下午3點至4點氣溫出現(xiàn)最高值，早上的溫度低于傍晚溫度。無植被覆蓋的噴泉廣場的溫度在一天之內(nèi)最高，日最高氣溫為40.4°C；行道樹為鵝掌楸的積學(xué)路的溫度低于噴泉廣場，日最高溫度為40.2C；在上林道的灌叢中測得的溫度要更低一些，日最高溫度為39.8C；而以喬木為主、下墊面為草地的科技樓前林地中的溫度在一天之內(nèi)最低，日最高溫度為38.8C。因此可以明顯看出，隨著植被覆蓋度的增大（裸地-道旁樹-群落-林地），溫度呈現(xiàn)減小的趨勢，即植被具有降溫作用。由圖2可以看出，一天之內(nèi)的相對濕度變化趨勢與溫度變化趨勢相反，在早上相對濕度最大，然后逐漸減小，到下午3點至4點達(dá)到最低，隨著時間推移，又呈現(xiàn)上升趨勢。四個觀測地點的相對濕度大小與溫度高低情況相反，裸地的濕度最低，林地的濕度最高，可以看出植被具有增濕作用，植被覆蓋較好的林地平均增高濕度10%。2.2氣象數(shù)據(jù)分析利用校園氣象站提供的2004年至2012年的氣象數(shù)據(jù)，以冬季數(shù)據(jù)作為對比，分析在植被生長旺盛的夏季，日平均溫度和濕度變化情況。圖3為校園溫度年際變化圖，夏季日平均溫度呈現(xiàn)平穩(wěn)變化趨勢；冬季溫度年際變化呈現(xiàn)上升趨勢，平均每年升高0.28°C，回歸方程為：y=0.2783x+2.2861y為冬季日平均氣溫，x為時間（2004-2012），R2=0.85。圖3表明在全球氣候變暖情況下，校園溫度在無植被生長情況（冬季）下呈現(xiàn)上升趨勢，在植被生長旺盛的夏季呈現(xiàn)平穩(wěn)變化趨勢，植被對于溫度的增長起到了抑制作用，即植被具有降溫的作用。圖4為2004年至2012年校園濕度變化圖，冬季無植被生長時的濕度呈現(xiàn)年際減小趨勢，說明氣候是呈現(xiàn)暖干的趨勢，而夏季濕度雖然也呈現(xiàn)減小趨勢，但是變化幅度僅為0.62%，減小趨勢明顯小于冬季的4.57%，這說明植被具有增濕作用。2.3生態(tài)價值估算根據(jù)李晶等人對西安市的估算，每年每公頃的綠地使年平均溫度降低1C，該地區(qū)的純經(jīng)濟(jì)收入增加5.70元。G=5.70xdTxAxNdT是降低的溫度（C）；A是綠地面積（公頃）；N是年數(shù)（年）。陜西師范大學(xué)占地面積180公頃，由實測數(shù)據(jù)得出校園植被平均降低溫度為1.5C，因此由校園植被降低溫度帶來的年生態(tài)價值為1539元。3結(jié)論通過對陜西師范大學(xué)校園不同植被覆蓋度區(qū)域的溫度和濕度進(jìn)行觀測，并結(jié)合2004年至2012年的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析得出：（1）校園植被具有調(diào)節(jié)氣候的功能，能夠降溫增濕;（2）植被覆蓋越好，降溫增濕作用越明顯;（3） 在氣候變暖條件下，無植被生長的冬季，校園溫度濕度的年際變化呈現(xiàn)溫度增加、濕度減小的趨勢，而夏季校園溫度濕度的年際變化情況表明，植被生長期的校園溫度沒有呈現(xiàn)升高趨勢，濕度的減小趨勢明顯小于冬季。（4） 校園植被的降溫作用能夠創(chuàng)造生態(tài)價值，陜西師范大學(xué)校園植被在調(diào)節(jié)溫度方面，每年可以為該校創(chuàng)造約1539元經(jīng)濟(jì)價值；（5） 林地和灌叢群落具有較好的降溫增濕作用，擴(kuò)大林地面積能有效改善校園氣候條件，適當(dāng)增加林地面積可為師生創(chuàng)造更加舒適的學(xué)習(xí)和工作環(huán)境，同時科學(xué)的植被種植規(guī)劃能夠增加校園植被生態(tài)價值。參考文獻(xiàn)彭建，王仰麟等.城市生態(tài)系