吉林地区不同林型降温效果的比较研究

王 江，王 颖，赵铁华，魏忠海，刘奇鹏

(1.吉林省永吉县林木种子站，吉林 吉林 132200；2.永吉县林业局，吉林 吉林 132200；3.吉林市船营区西郊林场，吉林 吉林 132011)

城市化导致 “热岛效应”，城市森林具有维持CO2平衡、降低空气温度、增加空气湿度等功能已成共识[1]。Mark C. Dwyer与 Robert W. Miller等[2]把城市森林中树木的遮荫作用喻为空调系统；已有学者将树木调节城市气候的各种关系编为程序，通过输入相关因子数值来计算人体的热舒适度指数。树木主要是通过蒸腾作用[3]和遮荫作用[4～6]降低周围环境温度。目前对此研究主要集中在林地降温能力[7]和树木本身生物学特性对降温能力的影响[8]两方面，而且多停留在定性阶段，应用研究很少，定量研究更少，尤其东北地区更缺乏详细、系统、定量的研究。作者以吉林市及周边地区的城市森林为对象，研究不同森林类型的的降温效果，旨在为城市园林绿化提供基础数据。

1 研究方法

1.1 样地及样点选择

样地选择：选取吉林市及周边地区现有的纯林和部分混交林为样地，对照点为邻近硬铺装的空旷地。主要的观测林型为长白落叶松(LarixolgensisHenry.)林、秋子梨(PyrusussuriensisMaxim.)林、蒙古栎(QuercusmongolicaFisch.ex Ledeb) 林、长白落叶松+糠椴(TiliamandsburicaRupr. et. Maxim)+山杨(PopulusdavidianaDode)林等18个纯林和3个混交林。

样点设置：选择晴朗静风的天气，以树高3倍作为样地最小面积，在长势优良处于样地中心位置的树木的正投影下面为观测点，同时选择大于5倍树高之外的空地或裸地作为对照点，观测高度均为距地面1.5 m。

1.2 观测方法

采用对比观测法[9]在选定的观测点采取1 h观测1次的方法进行连续观测，观测可能影响温度变化的相关因素，如光照、风速、湿度、温度等气象因子。试验所用仪器：NK4000手持风速计、TES-1334A数位式照度计。

1.3 数据处理

应用唐守正等研制的ForStat 2.0软件，以降温指标为因变量、树种和气象因子及观测时间为自变量进行显著性分析，当显著性水平Pr<0.01时，极显著相关；Pr<0.05时，显著相关；当Pr>0.5时,给结果带来的误差多由随机误差造成,予以剔除,再重新计算。

根据分析结果确定可比条件，在此前提下对数据进行结果分析。

1.4 降温效果的评价指标

以温差与降温率为度量指标进行评价。

温差：D=B-A

其中：A——观测地林下温度；

B——对照点温度；

C——降温率；

D——温差。

2 结果与分析

2.1 评价指标的选取

为了合理确定降温效果的评价指标，本次研究先选取吉林市内的连翘灌木林，实地观测温差与降温率，并对其进行比较，结果见表1。

表1 降温率与温差比较

从表1中可以得出，降温率更客观、准确，能够更多地排除干扰因素，反应降温的真实效果。因此，本研究应用降温率进行降温效果的评价，降温率越大降温效果越好。

2.2 降温率的影响因子分析

以降温率为因变量，选择林型、观测时间等为自变量，其中：2个定性因子为观测时间和林型；4个定量因子为温度、风速、湿度、光照强度等。各定性因子数量化值见表2。

将观测整理后的数据进行协方差分析并剔除不良因子得到最后的方差分析结果。从方差分析结果来看：不同树种的纯林对降温率的影响一直表现为显著或极显著；在不同时间段，降温率所受到的各种因子的影响存在差异，其中，以连续的2 h为一个时间段时，即8：00～10：00、10：00～12：00、12：00～14：00，只有树种对降温率的作用为显著或极显著，在此时间段内不同林型降温效果的比较具有可比性。

2.3 不同树种纯林降温率的比较

选择具有可比性的7个时间段，进行不同纯林林型降温率的由大到小比较排序，并分别标以序号1～18；最后，将所有林型序号相加见表3。显然，序号最小者其降温效果最好。

表2 定性观测因子量化表

表3 各树种林型降温效果的统计结果

从表3中可以看出，长白落叶松林降温效果最好，且在不同时间段内的同一林型或不同时间段内的不同林型其降温效果存在差异。与贾智明等[3]通过树木蒸腾作用吸收热量的研究得出阔叶乔木的降温能力要比针叶乔木的降温能力强不同，说明完全从树木蒸腾热量去进行树种降温比较是不合适的。

2.4 混交林与纯林降温效果的比较

对3个混交林进行调查研究，以各自平均降温率与纯林进行比较，结果见表4。

表4 各林型降温效果的比较

从表4可以看出，就降温率而言，混交林相对于部分纯林降温效果较好，但是与长白落叶松、榆等相比较降温效果较差，并且，长白落叶松+糠椴+山杨较另外两个阔叶混交林的降温效果要好。说明混交林的降温效果因树种组成不同降温效果不同。

3 结论与讨论

以吉林市及周边地区的城市森林为对象，研究不同森林类型的降温效果，结果表明：不同树种构成的森林类型降温效果存在显著差异；影响降温的因子随着时间的变化而变化，一般情况下，8:00～10:00、10:00～12:00、12：00～14：00等时间段，只有不同树种构成的纯林对降温的影响极显著，其中：长白落叶松林的降温效果最好，北美短叶松林、榆林等降温效果一般，而毛果绣线菊灌丛、蒙古栎林、连翘灌丛等的降温效果较差；混交林降温效果因树种组成不同，差异较大，长白落叶松+糠椴+山杨林好于糠椴+蒙古栎林与黑桦+蒙古栎林。

市区范围内，热岛效应明显，在园林绿化时，应选择降温效果好的树种，如长白落叶松等，并尽可能地营造纯林，以最大限度地降低热岛效应的影响。

[1]古新仁，刘苑秋.景观生态学原理在城市生物多样性保护中的应用探讨[J].江西农业大学学报，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]贾智明，许广重，李文英.成吉思汗陵景区绿地系统调节效益分析[J].内蒙古林业科技，2005，(1)：33-35.

[4]鲍淳松，楼建华，曾新宇，等.杭州城市园林绿化对小气候的影响[J].浙江大学学报(农业与生命科学版)，2001，27(4)：415-418.

[5]廖莉团,苏欣,李小龙,等. 城市绿化植物滞尘效益及滞尘影响因素研究概述[J]. 森林工程,2014,30(2):21-24.

[6]魏洪杰. 石家庄市园林绿化树种的选择与配置[J]. 吉林林业科技,2012,41(4):7-9.

[7]段舜山,彭少鳞,张社尧.绿地植物的环境功能与作用[J].生态学报，1996，(6):79-81.

[8]祝宁，李敏，柴立新.哈尔滨市绿地系统生态功能分析[J].应用生态学报，2002，13(9)：1117-1120．

[9]钱妙芬，张友金.行道绿化夏季小气候效应研究及模糊综合评价[J].南京林业大学学报，2000，24(6)：55-58.