校园不同功能区植物群落结构与环境舒适度关系分析

周文倩　包晓鹏　马奠　郑丽

摘要：选择云南农业大学校园教学科研区和生活休憩区景观绿地中具有代表性的植物群落，以二氧化碳浓度、噪音及温度为环境舒适度评价指标，采用天然群落样方调查法和问卷调查法，分析了植物群落结构与环境舒适度之间的关系，以期为构建合理舒适的人工植物群落提供量化研究参考。结果显示：以单层植物群落结构作为对照组，教学科研区多层植物群落对环境舒适度的改善效果最好：其多样性指数H为1.471、二氧化碳浓度下降5%、噪音下降10%、温度下降15%、环境满意度62%；生活休憩区中双层植物群落对环境舒适度的改善效果最好：其多样性指数H为0.864、二氧化碳浓度下降2%、噪音下降3%、温度下降10%、环境满意度为76%。其中，教学科研区与生活休憩区植物群落结构由单层向双层递进和由双层向多层递进时，表现出环境舒适度与之呈正相关；而生活休憩区植物群落结构在由双层向多层递进时，则没有表现出与环境舒适度之间的正相关性。

关键词：功能分区；景观绿地；植物群落；环境舒适度

中图分类号：S731.2 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2014）04-0045-05

1、引言

高校校园功能分区为师生的学习、生活及行政系统的空间进行有效划分，保障了人们营造健康的生理和心理空间。而功能分区当中景观绿地群落具有净化校园环境、恢复生态功能的作用。绿地群落通过绿色植物的光合、蒸腾、吸收声波、反射太阳辐射等作用，提高空气质量，减少噪音污染，降低空气和土壤温度，从而改善校园环境，提高人们幸福指数。绿地中的植物群落如何发挥生态功能作用，如何能够提高在校人员对校园环境的满意度及幸福指数，最为关键的一点是能够以“受用者”角度去设计满足在校人员对物质、心理、精神、行为等方面的需求。那么何种植物群落结构能够提升在校人员对环境舒适度的满意程度呢？这将是本文要探索的重点。

目前，有关植物群落结构对高校校园环境舒适度所产生的作用研究较少，“舒适度”作为一种抽象化的概念，是一个综合的衡量指标。本文通过选取校园功能分区景观绿地中具有代表性的植物群落，参照人类的“五感”（视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉）结合植物群落的生态性测量指标，筛选出较为客观并具有可操作性的三个因素即二氧化碳浓度、噪音及温度作为环境舒适度评价指标，合理范围内量化“舒适度”这一概念。采用天然群落样方调查法和问卷调查法，分析得出植物群落结构与环境舒适度之间的关系，希望本文的研究结果可以为创造适宜的校园环境提供理论依据。

2、研究方法

2.1 功能分区及样地选择

功能分区是近现代西方城市规划的主要思想之一，最为突出的特点是提高效率，保证每种活动对环境的特殊要求。因此，根据云南农业大学实际情况，主要针对教学科研区和生活游憩区进行研究。

2.1.1 教学科研区

教学科研区，主要是学习科研区域，是一种开敞、明快、宁静的场所。本研究以3～7号教学楼区域和国家工程中心绿地为对象。

2.1.2 生活休憩区

在传统用地紧张的校园，现有的功能分区里往往缺乏师生交流场所，因而亟待创造师生交流、互动的室外空间，生活休憩区即可承担此功能。树荫下，花丛中，面对大自然的鸟语花香，老师和学生都以休闲者的身份出现，消除了师生的隔阂，亲密无间地交流才更容易进发新的知识火花。本研究以学生宿舍18栋区域、部分小游园景观节点绿地为对象。

2.1.3 样地选择

采用天然群落样方调查法，选择校园功能分区景观绿地中具有代表性的植物群落。教学科研区和生活休憩区中群落按乔灌草分3种类型即：单层群落结构——草本（图1、图4），双层群落结构——乔木+草本（图2、图5），多层群落结构——乔木+灌木+草本（图3、图6）共设置6块样地，每块样地面积大小约为300m²。两个功能区中均以单层群落样地为对照。

2.2 样地环境质量指标测量方法

2.2.1 测量环境条件

以光照强度最强的13时左右为每次测量时间。同时，考虑到交通噪声是影响校园的主要声源，因此机动车作为固定声源进行测定具有现实意义。

2.2.2 测量工具

利用型号为AZ7753的二氧化碳测试仪（自带温度测量）和型号为DT-85A的声级计等检测工具进行二氧化碳浓度、噪音及温度测定。

2.2.3 测量方法

将主要声源确定后，在每块样地中心处，距离地面0.6m处手持二氧化碳测试仪（自带温度测量）及声级计进行二氧化碳浓度、噪音和温度的测量。

2.3 环境舒适度问卷调查

对在校景观专业的50名人员进行环境舒适度问卷调查。把“环境舒适度”这一抽象化概念，通过二氧化碳浓度、噪音及温度三个环境舒适度指标转换为人们能直观理解的问题：①教学科研区和生活游憩区中，哪一种样地空气更清新；②教学科研区和生活休憩区中，哪一种样地更能减少噪音干扰；③教学科研区和生活休憩区中，哪一种样地在炎炎夏日更清凉；④选择出教学科研区和生活游憩区中，自己认为最舒适的样地，并阐明选择原因和对植物配置的改进意见。

2.4 植物群落生态性测量

2.4.1 重要值N

重要值是一个综合性的指标，能较全面地反映种群在群落中的地位和重要性，计算公式：乔木、小乔木的重要值一（相对密度+相对优势度+相对频度）/3，地被灌木、草本植物重要值一（相对密度+相对频度+相对盖度）/3。

（1）相对密度：样地内某一物种的个体数占全部物种个体数的百分比。

（2）相对优势度：样地内某一种个体胸面积和占样地内全部个体胸面积总和的百分比。

（3）相对频度：样地内某一物种频度占样地内所有物种频度总和的百分比。

（4）相对盖度：样地内某一物种的分盖度占所有分盖度之和的百分比。

对乔木、小乔木及灌木进行每木检测，实测树木种类、数量、胸径、冠幅，记录地被灌木、草本的种类、高度、盖度。

2.4.2 Shannon-Wiener多样性指数H

物种多样性指数反映群落结构和功能复杂性以及组织化水平，能系统和清晰地表现群落的生态特性。因Shannon-Wiener指数对物种丰富度的敏感性较其他指数大，所以本文利用Shannon-Wiener指数作为群落物种多样性的测度指数。

H=3.3219（IgN-1/N∑n_ilgn_i）式中，N为群落全部个体总数或重要值，n_i为第i个种的个体数或者重要值。

2.4.3 二氧化碳浓度、噪音及温度的下降率

下降率一（对照样方值一待测样方值/对照样方值）×100%。

通过对1000份问卷的数据进行整理，获知两功能分区环境舒适满意程度最高的样地，同时收集整理受访人群对云南农业大学校园景观植物配置的改进意见。

3、结果与分析

3.1 不同功能区样地植物群落生态性分析

3.1.1 检测样地植物调查

据统计，在6块样地中，共计有木本植物16种（常绿植物11种，落叶植物5种），草本及藤本2种，共18种，隶属15科18属（表1）。

3.1.2 不同群落类型物种重要值及多样性分析

各层主要树种重要值见表2。

由表2可见6块绿地群落的各个层主要树种重要值N，结果显示：校园乔木层重要值较大的有侧柏、含笑、雪松，其值分别为0.369、0.190、0.108；在6块样地中，群落灌木层以杜鹃为优势种；草本层以麦冬为优势种。

3.2 植物群落生态指标变化与环境舒适满意程度调查结果分析

表3显示了不同功能区植物群落生态指标变化及环境舒适度调查的统计信息。结果显示：由单层向双层植物群落结构递进，教学科研区与生活休憩区同时出现环境舒适度与植物群落结构呈正相关：16%<19%、36%<76%；而由双层向多层植物群落结构递进时，教学科研区的环境舒适度与植物群落结构呈正相关：19%<62%，生活休憩区的环境舒适度与植物群落结构的正相关性不成立：76%>62%。

4、结论与讨论

4.1 依校园功能构建绿地植物群落方能营造最舒适的环境

在两个功能区当中，满意度最高的植物群落结构是不同的。教学科研区属于“静”区，教学楼间的植物配置在整体上要疏密结合、高低错落，树种以常绿乔木为主。62%的受访者表示教学科研区需要创造良好的安静学习空间，多层植物群落结构较其他类型的群落结构在净化空气、降噪及降温这个方面会更好。单层植物群落可划分为“动”区，因其更容易让人们进行身体活动及在寒冷季节进行阳光浴。生活休憩区属于动静结合区，但以“动”区作为主要环境功能划分。“动”区植物配置以双层植物群落结构为主，方便人们亲近自然，提高与景观植物的参与性。76%的受访者表示一天的紧张学习和工作，消耗大量的精力，样地5不仅提供了良好的交流空间，同时起到了放松身心、调节劳逸和恢复精力的作用，所以在生活休憩区的最佳环境满意度植物配置形式为双层群落结构——乔木+草本的形式。

4.2 环境舒适度的评价应结合客观参数和人的主观满意度进行

人们在感受不同植物群落所带来的舒适度时会有不同标准。本文利用3个客观测定参数即二氧化碳浓度、噪音及温度作为环境舒适度评价指标，总结出双层或者多层植物群落结构在减少二氧化碳浓度、减噪及降温三个方面更受在校人员青睐。

4.3 针对环境舒适度评价指标制定校园环境改进措施

为提高绿地群落的绿化水平，促使高校校园环境健康发展，提高在校人员幸福指数，以6块样地中3个环境舒适度评价指标下降率最高的数据为理论支撑点，分析提高空气质量、减弱噪音污染、降低空气温度三方面的植物选择模式如下。

（1）提高空气质量，即降低二氧化碳浓度。教学科研区中多层植物群落是两个功能分区植物群落当中二氧化碳浓度下降率最高的，为5%。乔木以冬樱花及雪松为主，灌木以毛叶杜鹃及叶子花为主，地被灌木以假连翘为主，即植物要选择枝繁叶茂的常绿乔木和灌木及草本搭配种植，可考虑选择常绿的乔木作为主要群落搭配基调如：女贞、广玉兰、枇杷等植物；配合常绿灌木如：非洲茉莉、大叶黄杨、海桐等；配合常绿草本如：鸡冠花、鸢尾、波斯菊等。

（2）减弱噪音污染。教学科研区中多层植物群落是两个功能分区植物群落当中减噪率最高的，为10%。乔木冠幅3～3.5m左右，相对盖度0.188～0.288；灌木冠幅0.1～1m左右，相对盖度0.041～0.199；地被种植密度为每平方6棵，即植物群落要选择枝繁叶茂的乔木和灌木及草本搭配种植，考虑选择高大且分枝点较低的乔木如：香樟、广玉兰、雪松等为主体，亚乔木层和灌木层可选择隔声效果较优植物如：桂花、垂丝海棠、石楠、洒金珊瑚等，地被层密布草本植物，形成吸声效果较好的软性地面，最终形成乔、灌、草层紧密接合的复层群落。

（3）降低空气温度。生活休憩区多层植物群落是两个功能分区植物群落中温度下降率最高的，为16%。乔木冠幅4～6m左右，相对盖度0.209～0.659；灌木冠幅0.17～1.5m左右，相对盖度0.024～0.213；地被种植密度为每平方88棵。因植物群落的植物冠层对太阳辐射的反射和通过蒸腾从环境吸收热量造成空气温度下降，因而要选择绿叶繁茂、冠幅较大的乔木和灌木及草本植物搭配种植，考虑选择的乔木如：法国梧桐、香樟、荷花玉兰等，灌木层可选择小叶女贞、大叶黄杨、海桐等，地被层可以选择高羊茅、万寿菊等，最终形成植物密度大的群落结构。