海口市绿色建筑绿化植物应用调查研究

裴慧卿，钟云芳，盛玉辉，焦怡琪，任 妲，聂睿涵，陈荣理，王 健，2

（1海南大学 热带农林学院，海南海口 570228；2环南海陆域生物多样性研究中心，海南海口 570228）

0 引言

绿色建筑是指在全寿命周期内，从节能、节地、节水、节材等方面，最大限度地节约资源，更加注重低耗、高效、经济、环保、集成与优化，实现建筑与自然的和谐发展[1]。植物绿化在绿色建筑系统中具有改善空气质量、调节小气候、维持城市植物多样性等生态功能。与传统建筑绿化强调景观效果、植物种类单一不同，绿色建筑植物绿化系统应注重生态节能的理念[2]，加强植物与建筑的整合设计，综合应用植物学、建筑学、景观规划、城市规划、生态学等多个学科的理论与实践，结合多学科的研究方法，开展学科之间的交叉与应用，以最终达到建筑与植物相辅相成的有机结合，实现节能、节水、美化、生态可持续发展的综合效益。

目前对绿色建筑植物系统的研究不够深入，方法不统一，定量的研究较少，特别是在我国热带地区，类似的研究更少，而热带地区普遍温度较高，干湿季明显，台风多发，绿色建筑对耐热、耐旱、抗风等绿色节能需求更高，因此绿化设计方面应更多地考虑与绿色建筑的整合设计以满足建筑的需求，同时热带地区丰富的森林、湿地自然群落也为乡土植物引种及植物群落配置提供参考借鉴。海口地处热带北缘，在建筑热工设计分区中属于夏热冬暖区，目前类似的研究多集中在城市公园[3-4]、道路绿化[5]等方面，未有该区域绿色建筑植物体系应用现状、群落配置模式的研究。

本研究将对海口市绿色建筑植物系统应用现状和物种进行调查，并对绿色建筑植物群落多度、多样性进行分析，提出海口绿色建筑中植物绿化整合设计的建议。本次调查既有利于全面了解海口市绿色建筑植物系统应用概况，又有利于进一步完善我国夏热冬暖区绿色建筑植物多样性数据。这些调查数据是对我国热带地区绿色建筑植物绿化系统的有益补充，也对海口建设国际化滨江滨海花园城市有积极作用，可为进一步研究我国热带地区绿色建筑植物系统作用下资源和空间的合理分配利用、构建高效稳定的植物群落、改善场地气候环境及缓解热岛现象等提供基础数据。

1 研究区域概况

海口市位于海南岛北部，地处热带北缘，属于热带海洋性气候。春季温暖少雨，夏季高温多雨，秋季湿凉多台风暴雨，冬季干旱时有冷气流侵袭，带有阵寒。年平均日照时数2000h以上，太阳辐射量可达11～12万卡，年均气温24.4℃，年均降水量1696.6mm，年均相对湿度85%。

2 研究方法

2.1 样地选择

调查于2018年3月—2018年5月进行，选取截止2017年11月通过海南省绿色建筑管理委员会认证并建成的二星绿色建筑。涵盖住宅、医疗、商业、办公建筑，类型全面，绿化覆盖率高、植物较丰富（表1）。根据场地绿化现状，在代表性地点设置20mx30m样方，600m2面积的样带或者绿地斑块，进行每木调查，且记录所有出现的物种。

表1 海口市绿色建筑概况及群落样方调查数量表

2.2 海口市绿色建筑绿色基础设施现状调查

通过查阅相关文献及规范，界定绿色建筑中与植物相关的基础设施有屋顶绿化、垂直绿化、雨水花园、下凹式绿地、植被浅沟、景观水体等[6]。对上述绿色建筑进行实地调查并拍照，同时记录绿化建筑体系基础设施应用现状。

2.3 海口市绿色建筑植物物种现状调查

在对五个样地进行实地勘察的基础上，根据建筑区域占地面积和植被群落分布情况，采用随机抽样样方调查法，同时也考虑绿色建筑可能出现的特殊景观节点、绿化方式，合理设置样方群落，如中心景观节点、行道树绿化、屋顶绿化、垂直绿化、水域绿化等。对样地内植物分为乔木、灌木、地被层三层级调查。记录数据包括：调查地绿色建筑植物绿化基础设施概况、植物种类、数量、频率等。

2.4 植物应用频度及物种多样性统计

依据《中国植物志》，Flora of China(Wu etal,1994-2014)，对物种进行分类统计，计算物种丰富度指数（Patrick）、Shannon-Weaner指数H’、Simpson指数D及Pielou均匀度指数[7]。

式中S为物种数；Pi为物种i的相对重要值。

3 结果与分析

3.1 海口市绿色建筑植物绿色基础设施应用调查结果

从建筑类型上看，公共建筑有海南省肿瘤医院和万达广场，其中海南省肿瘤医院面积大于10hm2，绿化率35%，除生态堤岸外，其余各项绿化设施均有设置，较高标准地达到绿色建筑标准，营造出良好的室内外环境。住宅建筑伊泰天骄、永和花园、鲁能海蓝椰风的绿化率分别为40.8%、40%、53%，虽然面积未超过10hm2，但均有设置绿色雨水基础设施。总体来看，海口绿色建筑垂直方向绿化结构层次不够丰富，空间利用率低，仅有永和花园设有底层架空屋顶绿化，海南省肿瘤医院有设置垂直绿化及屋顶绿化（表2）。

表2 海口市绿色建筑植物绿色基础设施应用调查

3.2 植物科属组成

调查结果表明，本次在海口市5个经认证设计标识的绿色建筑中共记录到植物170种，隶属于54科120属，乔木、灌木、草本分别有75、56、39种（表3）。其中，种属最多的是棕榈科，有13属14种（图1），最少的是鸢尾科等，有1种1属。常用的乔木有蒲葵（Livistona chinensis）、 黄槐决明 （Cassia surattensis）、 鸡蛋花（Plumeria rubra）等。 灌木有灰莉（Fagraea ceilanica）、三角梅（Bougainvillea glabra）、 朱 蕉 （Cordyline fruticosa）、 萼 距 花（Cuphea hookeriana）等。 草本植物有结缕草（Zoysia japonica）、细叶结缕草（Zoysia tenuifolia）等。本地物种21科35属39种，如：秋枫（Bischofia?javanica）、降香（Dalbergia odorifera）等，仅占总物种数的22.9%，引种的外来物种高达77.1%。

在各调查样方中植物出现的次数（表3）反映出该植物在海口市绿色建筑分布的均匀程度[8]。乔木类植物以典型的热带棕榈科植物蒲葵 （Livistona chinensis）、 狐尾椰（Wodyetiabifurcata）排名靠前，使用频数分别为44次和38次。草本植物中细叶结缕草频数排序第一位为59次，相比排名第十位的金边龙舌兰（Agave americana）高出了40余次，说明细叶结缕草在海口市绿色建筑植物绿化草本地被中较为常见。而灌木类植物频数排序第一位的灰莉使用频数高达81次，是使用率非常高的灌木植物，其次是三角梅，使用频数达69次。从各层次植物总频数看，乔木排序前十位的植物频数之和占乔木总频数（863）的38.6%；灌木排序前十位的植物频数之和占灌木总频数（1066）的47.1%，接近灌木总体出现频度的一半；而草本植物的前十名频数之和占总数（433）的63.3%，已远超过草本出现总频度的一半。说明草本植物整体均匀度不高，乔木的均匀度高于灌木，灌木高于草本植物，且少数植物应用频率远远高于其他植物（表4）。

图1 海口绿色建筑植物应用科属数排列前13位的植物科及其属和种

表3 海口市绿色建筑植物组成及生活型

表4 海口市绿色建筑绿化植物出现频度排序前10位的植物

3.3 植物物种多样性分析

在5个绿色建筑中，不同建筑类型的多样性不一样，其结果显示为：乔木层方面，住宅建筑植物多样性高于公共类建筑，伊泰天骄、永和花园、鲁能海蓝椰风三个住宅建筑的Shannon-Wiener指数，分别为2.05、1.87、2.06，而医院和商业建筑乔木层多样性指数分别为1.44、1.59。草本层方面，各项目草本层Shannon-Wiener指数、Simpson指数和物种丰富度占比值均低于乔木层和灌木层，反映了城市绿化中重乔木灌木轻草本的使用现状。物种丰富指数方面，居住建筑相比商业建筑、医疗建筑乔木、灌木、草本的物种丰富度指数较高，植物应用种类更丰富。总体来看，绿化多样性指数与物种丰富度指数有一定相关性，物种丰富度越高，植物多样性也往往较高（表5）。

表5 海口市绿色建筑项目不同生活型的植物多样性指数

4 结论与讨论

经调查，海口市绿色建筑植物绿化体系存在问题有：（1）绿化系统结构层次单一，空间利用率低，屋顶绿化和垂直绿化等垂直维度绿化方式应用较少；（2）绿化植物总体种类较多，多样性较丰富，但应用上为少数种类占据较大优势，频度较高；（3）外来物种多，乡土种占比少。针对上述问题，海口市绿色建筑的绿化设计，还可以在以下几个方面进一步提升。

4.1 建筑与植物一体化整合设计理念的引入

绿色建筑在整个寿命周期内，应最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染。绿色建筑可通过引入建筑与植物一体化设计理念，将植物系统与建筑有机整合，达到绿色建筑系统与自然的融合与稳定，减少建筑对环境的负荷：一方面是构建水平维度近自然的绿化体系，如绿色雨水基础设施、场地绿化，另一方面是从竖向维度丰富绿化结构层次，提高空间利用率，将植物引入建筑立面、屋面。有研究显示：屋顶绿化可以缓解城市热岛效应，减轻雨水流量，改善排水水质，为城市野生动物提供栖息地，改善空气质量[9]；在新加坡城市某建筑测得垂直绿墙面室内温度降低了3.3℃，绿化屋面温度降低了4.2℃[10]，因此，新加坡政府大力鼓励垂直绿化屋顶绿化建设，提高城市绿化率[11]。又如意大利米兰垂直森林高层建筑，将乔木、灌木、草本引入建筑，减少光反射，缓解热岛效应，两栋建筑共种植480棵大中型乔木，50棵小树，5000棵灌木，相当于1hm2森林，全年碳汇量带来巨大生态效益和经济效益，体现了绿色建筑节能、节地、环境保护的理念[12]。海口市夏季炎热，太阳辐射量大，采用类似的技术可减少墙体辐射热、降低室内温度，减少人工制冷带来的能源消耗，符合绿色建筑节能减排的理念。

我们的调查结果显示，海口的绿色建筑未充分考虑建筑与植物的一体化设计，在屋顶绿化和墙面绿化方面应用非常少（表2）。应向先进地区和样板学习，在绿色建筑上预设更多的绿化设施，提高绿化植物整体应用的水平。同时，应师法自然，利用热带地区具有的大量附生于树木、岩石上的附生植物、如各种兰花、苦苣苔花（Conandron ramondioides）、岩姜蕨（Pseudodrynaria coronans）、麒麟叶（Epipremnum pinnatum）以及各种苔藓地衣等，筛选优化后加以应用，构筑具有特色、适合热带滨海城市的耐旱、耐热、抗风等绿色建筑立面绿化植物体系，将无生命的“灰色基础设施”与有生命的“绿色基础设施”有机整合，以形成协同共生、循环再生的基础设施支撑体系，维持绿色建筑生态服务功能的完整性及生命活力。

4.2 以乡土树种为主，引种为辅，构建近自然植物群落

从调查结果来看，海口市绿色建筑植物群落生物多样性较高，但是乡土种比例较低，外来物种较多，容易导致群落结构不稳定，后期维护成本高。乡土种经过长期自然选择，对环境有较强的适应性，同时自然环境中的成熟植物群落，自维持力较高，不需过多的人工干预即可保持稳定，因此多使用乡土树种、借鉴自然植物群落，符合绿色建筑绿色节能、可持续发展的基本原则，也可减少少数植物种类应用频率过高的现象。因为地处热带北缘滨海地区，海口市可以借鉴以下几种热带低地雨林、季雨林等植物群落的配置：（1）热带特色植物群落：如滨海台地热带林，海岸沙土热带林等，这些群落以龙脑香科Dipterocarpaceae树种为优势，组成树种以青皮、坡垒（Hopea hainanensis）、无翅坡垒（Hopea exalata）为主，是海南岛滨海热带森林群落中的典型类型，代表类群：青梅（Vatica mangachapoi）+蝴蝶树 （Heritiera parvifolia）+细子龙（Amesiodendron chinense）群丛组[13]，作为立地条件较好的绿色建筑绿化植物配置参考；（2）生态型稳定型群落：如滨海台地常绿林景观文昌椎林，具有防止水土流失、防风抗灾能力，且生物多样性长期处于相对稳定状态，该类型群落是以红椎（Castanopsis hystrix）为主的多种乔灌木共存的杂木林，代表结构： 红锥+鹅掌柴 （Schefflera octophylla）+五节芒（Miscanthus floridulus）+扇叶铁线蕨（Adiantum flabellulatum），可用于大多数滨海绿色建筑绿化植物配置参考；（3）节水型群落：在海南热带季雨林中，一些植物为适应旱季土壤水分匮乏形成具刺机制，应对旱季土壤水分匮乏，如海南榄仁（Terminalia hainanensis）群落中，乔木中具刺物种达到11种，灌木和木质藤本共有6种，代表结构如海南榄仁+毛萼紫薇（Lagerstroemia balansae）+圆叶刺桑（Taxotropis aquifolioides）+叶被木（Streblus taxoides）[14]。这类群落可以为干旱瘠薄土壤地区的植物配置提供参考。

致谢：感谢海南省建筑设计院李长高级工程师为本项目提供的海口市绿色建筑数据资料支持与指导。