基于绿荫停车场树种选择的夏季林荫生态环境指标研究*

陈明明　邱尔发　曹冰冰

中国林业科学研究院林业研究所　国家林业局城市森林研究中心　北京　100091

基于绿荫停车场树种选择的夏季林荫生态环境指标研究*

陈明明邱尔发曹冰冰

中国林业科学研究院林业研究所国家林业局城市森林研究中心北京100091

摘要：选择目前北京市停车场常用的11种乔木树种，在夏季7∶00—18∶00监测树荫下停车位的温度、地表温度、湿度、光照强度和UV-B。结果表明，各乔木树种树荫下空气温度和地表温度降低范围为0.3℃～1.25℃和3.05℃～7.26℃，相对湿度增加0.74%～5.91%，光照强度和UV-B屏蔽率达30.62%～82%和29.45%～78.61%。11种树种中，白蜡、臭椿的各项指标均显著高于其他树种，可以作为停车场绿化优先选用的树种。

关键词：绿荫停车场，树种，温度，湿度，光照强度，UV-B，地表温度

随着城市车辆保有量的增加，绿荫停车场的建设受到越来越多的关注。停车场不再仅仅是停车的场地，更是为车辆提供绿荫、美化城市环境的场所。树木对环境有很强的改善作用[1]，且不同种类的植物中又以乔木改善环境的功能最强[2]。本文以北京市11种树木为对象，测量不同树种下停车位的温度、湿度、光照、UV-B和地表温度，研究绿荫停车场树种的选择方式，以期为绿荫停车场的绿化建设提供理论依据。

1 研究方法

1.1 研究区概况

试验地选择在北京市。北京中心位于北纬39°54′20″、东经116°25′29″。气候为典型的暖温带的半湿润性大陆季风气候，夏季温度高且雨水多，冬季寒冷并且干燥。北京市地面停车场的主要类型有露天停车场、绿荫停车场、生态停车场。近年来北京市陆续建设了众多生态型停车场，具有代表性的有奥林匹克森林公园停车场、海淀公园停车场、部长林停车场。2010年对北京市三环到四环停车场调查显示，绿化覆盖率在10%以下的停车场占总数的18%，超过30%的占总数的20%，整体绿化覆盖率偏低[3]。

1.2 样地及树种选择

通过实地调研北京市大量停车场，结合北京市常用绿化树种[4-5]，选择悬铃木、白蜡、栾树、国槐、臭椿、银杏、毛白杨、垂柳、旱柳、圆柏、紫叶李11种乔木作为研究对象。选择线形种植且种植间距为5 m～6 m的行道树，要求树木个体冠形完整、长势良好且不受周围建筑干扰，在叶镶嵌作用下尽量形成少光斑的荫蔽环境。选择东西向道路南侧的行道树作为试验对象，选定的下垫面类型均为沥青路面(表1)。

表1　样本树木基本状况

1.3 研究方法

根据停车场建设规范，垂直式停车场中垂直于通道的停车位宽度为2.8 m，平行于通道的停车位宽度为6 m[6]。在相邻2株行道树下模拟6 m×2.8 m的停车位，选取2条对角线的1/4点处及中心点为监测点，计5个点，以裸露地为对照。分别用TES-1332A照度计(台湾产)测量光照强度，NK5920便携式气象测定仪(美国产)测量1.5 m处温度和湿度，北师大UV-B(297)单通道紫外辐照计测量紫外线强度，testo110测温仪和testo(06131912)表面温度探头测量地表温度。于2015年8月选择3天晴朗无风天气，在7∶00—18∶00每隔1 h进行同步监测。

为比较不同树种在停车位上的光照屏蔽效应，引入光照屏蔽率，其计算公式为：

(1)

其中，U为平均光照辐射屏蔽率，Ui为无荫下各时间整点的光照辐射强度值，Ui2为有荫下各时间整点的光照辐射强度值。

为比较不同树种在停车位上的UV-B辐射屏蔽效应，引入UV-B辐射屏蔽率[7]，其计算公式为：

(2)

其中W为UV-B辐射屏蔽率，Wi为无荫下各时间整点的UV-B辐射强度值，Wi2为有荫下各时间时间整点的UV-B辐射强度值。

1.4 数据分析

实验数据用“平均值±标准差”表示，采用Microsoft Excel 2003和DFS V7.05进行统计分析和图表处理。

2 结果与分析

2.1 不同树种树荫下日降温特征

与对照相比，不同树种均有不同程度的降温效果(表2)。总体上，11∶00—15∶00降温效果较明显，而早上及傍晚降温效果较弱。最大降温值均出现于11∶00—15∶00，其中降温幅度最大的是臭椿，达3.16 ℃，在15∶00达到其最大降温值；降温幅度最小的是紫叶李，为1.2 ℃；旱柳、紫叶李、柳树在13∶00达到最大降温值；白蜡、悬铃木、圆柏在14∶00达到最大降温值；栾树最大降温值出现在15∶00。

2.2 不同树种树荫下相对湿度日变化特征

不同树种在无荫下和有荫下湿度变化趋势相同(表3)。7∶00—11∶00相对湿度逐渐降低，11∶00—16∶00基本保持稳定，16∶00—18∶00缓慢增加。7∶00—18∶00，相对湿度增加值在不同时间段变化明显，7∶00—11∶00逐渐减小，11∶00—14∶00达到最小值，14∶00之后增加值逐渐增加。

表2　不同树种树荫下日降温值　/℃

表3　不同树种树荫下相对湿度日变化　/%

白蜡增湿效果明显高于其他树种，最大增湿量达到16.71%；悬铃木和臭椿的增湿效果次之，最大增湿值分别为12.69%和8.08%；由于紫叶李冠幅较小，增湿量最小，为1.21%。

2.3 不同树种树荫下光照强度日变化特征

不同树种在无荫下和有荫下光照变化趋势差异较大(图1)。无荫下光照强度在7∶00—12∶00逐渐增加，12∶00—18∶00逐渐减弱。杨树、白蜡、臭椿、悬铃木、银杏、紫叶李在各时间点光照强度基本无变化，呈稳定趋势；由于太阳照射角度变化和不同树种的枝下高、冠形不同导致旱柳、柳树、栾树在10∶00光照强度显著增加，其余各时间点光照强度变化较小且基本趋于稳定；圆柏在7∶00—11∶00光照强度较小且趋向于稳定，但是由于整体冠幅较小，对照于无荫下12∶00—18∶00光照强度无明显减弱。

图1　不同树种树荫下光照强度日变化

2.4 不同树种树荫下UV-B辐射强度日变化特征

不同树种在无荫下和有荫下UV-B辐射强度变化差异较大(图2)。无荫下UV-B辐射强度在7∶00—12∶00逐渐增加，12∶00—18∶00逐渐减弱；结合图3可知，UV-B辐射强度和光照辐射强度变化趋势一致。白蜡、悬铃木、银杏、杨树在9∶00—16∶00的UV-B强度变化很小，呈稳定趋势；旱柳、柳树和栾树叶片密度较小，UV-B辐射强度在10∶00—12∶00显著增加；圆柏在11∶00—14∶00的UV-B辐射强度较大，主要与其冠幅导致投影面积较小有关。

图2　不同树种树荫下UV-B日变化

2.5 不同树种树荫下地表温度日变化特征

不同树种在无荫下和有荫下地表温度变化趋势相同(图3)。7∶00—12∶00温度逐渐增加较快，12∶00—15∶00增加缓慢，15∶00—18∶00温度逐渐下降。相同树种在不同时间段降温效果相差较大，早晨降温效果不明显，11∶00—14∶00降温效果显著提高。旱柳、杨树、臭椿、紫叶李、白蜡、悬铃木、柳树、银杏最大降温值在14∶00出现。其中杨树降温幅度最大，为12.03 ℃，整体降温效果较明显。

图3　不同树种树荫下地表温度日变化

2.6 不同树种树荫下生态环境效应分析

不同树种日平均降温范围为0.35℃～1.25℃，由大到小排列为臭椿、白蜡、圆柏、银杏、栾树、洋槐、柳树、紫叶李，最大与最小相差3.57倍；不同树种相对湿度增加范围为0.74%～5.91%，由大到小排列为白蜡、臭椿、悬铃木、杨树、圆柏、旱柳、柳树、栾树、银杏、槐树、紫叶李，最大与最小相差7.98倍；不同树种光照屏蔽率范围为30.62%～82%，由大到小排列为白蜡、悬铃木、臭椿、杨树、柳树、槐树、银杏、旱柳、栾树、圆柏、紫叶李，最大与最小相差2.68倍；不同树种UV-B辐射屏蔽率范围为29.45%～78.61%，由大到小排列为悬铃木、白蜡、臭椿、杨树、柳树、旱柳、银杏、栾树、槐树、紫叶李、圆柏，最大与最小相差2.67倍；不同树种地表降温范围为3.05 ℃～7.26 ℃，由大到小排列为白蜡、臭椿、杨树、柳树、旱柳、悬铃木、圆柏、栾树、银杏、槐树、紫叶李，最大与最小相差2.38倍。

表4　不同树种树荫下生态因子变化

注：同列不同大小写字母分别代表处理值均值在0.01和0.05水平上存在显著性差异。

多重比较结果显示，不同树种环境温度降低值差异显著，臭椿、白蜡、圆柏、银杏显著大于旱柳、柳树、紫叶李、槐树；光照屏蔽率和UV-B屏蔽率差异显著，白蜡、悬铃木、臭椿显著高于栾树、紫叶李、圆柏；地表温度降低值变化显著，白蜡、臭椿、杨树显著高于紫叶李、槐树；相对湿度增加值变化不显著。臭椿、白蜡的各项指标均显著优于其他树种，可作为停车场绿化建设优先选用树种。

3 讨论和结论

相较于无荫下，树荫下的停车场温度和湿度变化较小，且有些时刻出现有荫下温度相对增加的现象。这一方面与局部空气的流动有关，另一方面与叶面积指数有关[8]。从整体上看，树荫能屏蔽60%～80%的光照和40%～70%的UV-B辐射，且光照屏蔽率高于UV-B屏蔽率。相同树种的光照屏蔽效果与UV-B屏蔽效果总体变化趋势相同，但是不同树种排序不同。这可能与叶片的生物学特性有关，也可能与不同树种的抗UV-B黄酮类化合物含量有关[9]。吴家兵等[10]认为树木的生长发育阶段、林冠结构和叶面积指数等对紫外辐射屏蔽效应也有一定的影响。圆柏的光照强度和UV-B变化趋势与其他树种明显不同。这是由于圆柏冠幅较小，在11∶00—17∶00时停车位上无阴影。栾树、柳树冠幅较大，但是相较于臭椿、白蜡，光照屏蔽率和屏蔽率较小，这与其叶子的疏密程度有关。因此，在停车场建设中应选择冠幅较大同时枝叶茂密的树种。

树荫下停车场的地表温度变化较大，一天内停车位上阴影的时间长度是影响停车位地表温度的主要因素。东西向种植的乔木比南北向种植有更多的阴影时间[11]，所以在建设停车场时应考虑树木东西向种植。地表温度还与材料的比热物特性有关[12]，且非渗透表面与地表温度呈正相关[13]。由于本文只进行沥青材质下垫面的监测，其他类型的下垫面温度变化还有待进一步探讨。

综上所述，树荫能有效改善停车场内的温度、湿度等指标，不同树种对环境因子的影响有明显差异。停车场绿化建设中应选择冠幅较大、枝叶茂密的树种。白蜡、臭椿的各项指标均显著高于其他树种，可以在停车场中优先使用。影响停车场生态环境的因素还有很多，例如停车位方位、树木种植形式等，还需进一步研究。

参考文献

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[13]钱乐祥.非渗透表面对地表温度的影响：以郑州地区为例[D].郑州：河南大学，2007.

A Study of Ecological Environmental Indicators of Summer Shading for Tree Species Selectionfor Parking Lots

Chen MingmingQiu ErfaCao Bingbing

(Research Institute of Forestry, Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091, China)

Abstract:Eleven tree species commonly planted at parking lots in Beijing were chosen to monitor air temperature, surface temperature, air relative humidity, light intensities and UV-B under the trees between 7 am to 6 pm in the summer. The results showed that the air temperature and surface temperature were lower by 0.35℃～1.25℃ and 3.05℃～7.26℃, respectively; the air relative humidity was higher by 0.74%～5.91%;the light intensity and UV-B shielding effectiveness reached 30.62%～82% and 29.45%～78.61%, respectively. Among the eleven tree species, the above indicators for Fraxinus pennsylvanica and Ailanthus altissima showed significantly higher compared with others, which can be used at priority species for parking lots.

Key words:shaded parking lot, tree species, air temperature, air relative humidity, light intensity, UV-B, surface temperature

收稿日期：2015-11-02

*基金项目：国家科技支撑计划项目(2015BAD07B06)

作者简介：曹冰冰，中国林业科学研究院风景园林硕士研究生，从事城市林业方向研究 通信作者：邱尔发，副研究员，研究方向：城市林业，E-mail:efqiu@163.com

DOI：10.3969/j.issn.1672-4925.2016.02.004