关于屋顶绿化微环境的调查研究

巫 浩，杜国坚

（浙江农林大学 311300）

屋顶绿化是建立于建筑物顶部，为了生态环境的改变，根据建筑物承重特点，选择不同的植物材料，通过园林景观的造景手法，把之前被建筑物所占据的绿地，以另外一种形式继续为人类和野生动植物提供栖息地，这将会是城市未来绿化系统中最为重要的一部分。

城市屋顶绿化生态环境属于城市的一部分，是屋顶绿化在建筑物周围空间内为城市居民与生态环境相互作用、相互影响的关系。发展至今，经过国内外研究院大量的研究表明，许多功能和价值已经被证实，比如吸附空气中的细小颗粒，缓解城市热岛效应[1]，为动物提供新的栖息地，保护建筑减少雨水冲刷和太阳直射，如C.Y.Jim等[2]通过实测研究了屋顶绿化保温隔热效果等功能。

1 研究区与方法

1.1 研究区概况

隽维中心位于杭州市拱墅区，研究区设在隽维中心屋顶花园。杭州市地势西南向东北倾斜，西南部为天目山的余脉，以如意尖（536.3m）为最高，西湖周围则天竺山（412.5m）为最高。东北部地势平坦，河网交叉，系杭嘉湖平原南缘。城西的西湖，原为钱塘江口的海湾，北面的宝石山和南面的吴山是怀抱这个海湾的2个岬角，后由于钱塘江带下的泥沙塞住湾口，变为湖泊。

1.2 研究方法

1.2.1 设置观测点。根据杭州市的气候特点，选择在四季较为分明的4月、8月、11月和1月，每次重复观测3d，且测定时段均为晴天且无风的天气。其中各项数据的观测时间为早上8∶00至下午18∶00，中间每隔2h观测1次，观测时间为2016年4月～2017年1月。观测点设置位置分别为屋顶花园中的花廊（A点）、中间园路（B点）、西侧草坪（C点）、复层式植物配置区域（D点）；观测指标为温度、相对湿度、CO2浓度、空气负离子浓度4项。

1.2.2 相关指标测定。①观测温度和湿度的方法：采用Testo 610温湿度仪测量高度于150cm处的空气温度及湿度。为了保证数据准确性，会从东南西北4个方向待数值稳定后各测量4个数值，取其平均值。②观测CO2的方法：采用Testo 730 CO2浓度测定仪测量高度于150cm处以下空气中CO2的浓度。为了保证数据准确性，从东南西北4个方向待数值稳定后各测量4个数值，取其平均值。③观测空气负离子的方法：采用wil4760空气离子测量仪在同一测点测量东南西北4个方向的空气负离子和空气正离子浓度，待仪器数值稳定后取其中5个最大的读数。④观测楼面温度与土壤温度的方法：采用探针式土壤温度计和曲管地温计测量土壤10cm处温度[3]和无屋顶绿化的楼面温度，取两者测量结果的平均值记录。

2 屋顶绿化中微环境对比分析

本试验选择屋顶花园中的廊架（A点）、园路（B点）、草坪绿地（C点）、复层绿地（D点），对这4点于高度150cm处进行温度、湿度、CO2浓度、空气负离子浓度测定与分析，如图1所示。

图1 屋顶花园内4点在不同季节的温度变化

2.1 温度差异

根据图1表数据得出，不同季节中4个观测点（A、B、C、D点）的温度变化大致相同，均在下午14:00达到最高温度，而其中3种绿地类型观测点（A点、C点和D点）的温度均比园路B点的低。从变化来看，B点（园路）的温度变化幅度要比其它3个观测点大，上升最快，回落也快，尽管在下午18∶00时各点温度相差不是很大，据此推断由于B点是裸露的水泥路面，跟F点（无绿化的建筑屋面）相差无几，直接接受太阳辐射，导致白天升温和夜间降温都快，所以夜间B点也是温度最低的点。D点在不同季节都要比其他观测点低，尤其是在夏季12～14点的最高气温时，而且温度变化较为稳定，体现出夏季降温、冬季保温的功能，在调节微环境方面具有良好的生态效益。

2.2 湿度差异

图2中可以看出，4个观测点在不同季节的湿度变化较为一致，早晨8时较高，而12～16时最低，然后再次逐渐上升。图中可以看出D点（复层式种植区）的曲线明显高于其它3个观测点，尤其是夏季，D点的湿度变化范围为60.5%～74.2%，变化幅度为13.7%，日平均湿度为67.3%。而B点的相对湿度变化范围为36.2%～65.3%，变化幅度为29.1%，是D点的1.6倍，而日平均湿度为50.7%，比D点低16.6%。由于复层式绿地的郁闭度较高，所以土壤与植物蒸腾作用产生的水汽不易消散，因此D点的相对湿度最高，而B点通过A、C2点的植物蒸腾作用使其局部小环境降温。由此可见，绿地能很好地保持屋顶花园内的相对湿度。

图2 不同季节屋顶花园内部4点的相对湿度变化

2.3 CO2浓度差异

图3显示，4个观测点在不同季节的CO2变化趋势大体一致，全年的CO2浓度变化不是很大，由于日照时长增加，植物光合作用时间长，吸收的CO2相对多，所以导致夏季CO2浓度偏低，使小环境中的CO2浓度较其它三季低。图中显示，CO2浓度早上相对较高，然后下降，在下午14时降到最低，再到下午18时遇到下班交通高峰期，CO2浓度才有所上升。其中由于A点是人群主要休憩场所以及B点是硬质场地的原因，所以在下午16～18时CO2浓度上升得也比其他2个观测点来得快。D点是乔灌草复层式绿地，所以CO2浓度最低，夏季最为显著。可见，屋顶绿化具有很好地吸收CO2的作用，从而起到改善微环境的效果。

图3 不同季节屋顶花园内部4点的CO2浓度变化比较

2.4 空气负离子浓度差异

由图4显示得出，夏季的屋顶花园内负离子浓度要高于其他三季，是全年的最高值，而冬季最低。空气负离子浓度的最高值出现在上午8:00，其后由于人的活动和大气污染物[3]的增多，空气负离子浓度迅速降低，在中午12时出现最低值，而后又缓慢上升，至傍晚时分随着下班交通高峰期有所回落。对比屋顶花园内的4个观测点，乔灌草复层式绿地D点曲线明显高于其它3个观测点，且受外界干扰起伏较小，主要原因是由于植物光合作用强，产生大量水汽，且范围较为封闭，负离子的消耗相对较小；C点紧随其后，对周边空气也有类似的功效；A点受人为干扰较大，其负离子浓度较低；而B点园路处的负离子浓度远低于其他3点。所以证明植物的确具有增加空气负离子浓度，提高空气质量的重要作用，另一方面，空气负离子浓度受人为以及空气污染物的干扰较大。

图4 不同季节屋顶花园内部4点的空气负离子变化比较

3 结论

综上所述，在屋顶绿化中，不同的植物配置模式会影响到建筑周围的微环境，从优至劣排序：乔灌草复层式绿地＞草坪绿地＞廊架＞硬质园路。此排序在夏冬两季差异尤其明显，对于改善建筑周围微环境，提高周围空气质量有着明显的差别。因此在今后的新建屋顶绿化工程要多推广乔灌草复层式植物配置的屋顶花园。

（收稿：2018-01-03）

参考文献：

[1]ROSENZWEIG C,SOLECKI W D,PARSHALL L,et al.Mitigating New York City's heat island:integrating stakeholder perspectives and scientific evaluation.[J].Bull.amer.meteor.soc,2009,90(9):1297-1312.

[2]JIM C Y,PENG L L H.Weather effect on thermal and energy performance of an extensive tropical green roof[J].Urban Forestry&Urban Greening,2012,11(1):73-85.

[3]毛美余,蔡鲁祥.园林绿化植物配置研究[J].安徽农业科学,2010,38(10):5416-5419.