中国湿地公园的生态效应研究

王东宇

(武汉工程大学，湖北 武汉 430205)

1 湿地环境研究的背景

《湿地公约》将湿地定义为天然或人工，长久或暂时的沼泽地，泥潭地或水域地带，静止或流动的淡水，半咸水，咸水水体[1]。上世纪70年代开始，世界开始将湿地分为一类单独的生态环境来研究。而湿地公园作为与人类社会最接近的环境，具有湿地的生态功能，也有公园的服务功能。中国国家林业局对湿地的定义是:具有显著或特殊生态、文化、美学和生物多样性价值的湿地景观为主体。具有一定的规模和范围，以保护湿地生态系统完整性的环境[2]。尽管人们早已意识到湿地保护与合理利用的重要性，近两个世纪以来湿地面积一直持续下降。自20世纪初以来，全球湿地面积减少了64～71，且在20世纪末至21世纪初，湿地面积下降速率增加了3.7倍。湿地面积的急剧萎缩带来了一系列生态环境问题。在过去40年里，湿地面积的减少导致淡水水生生物的丰度平均下降了76%，湿地生态系统质量不断下降，导致生态系统的整体服务功能严重受损[3]。

2 研究内容与方法

2.1 湿地小气候研究方法与实例

金银湖国家湿地公园位于武汉市北部，研究监测区位于公园南部、金银湖南岸公园入口处，面积1.22km2，场地三面环水，内部地形平坦，植被覆盖度高，主要树种为蜡梅，桃树，银杏，刚竹。场地属于北亚热带季风性湿润气候，有雨量充沛、日照充足、冬夏温差大的特点。一般年均气温14.9℃-16.5℃，一月最低平均气温达0.5℃，七月最高平均气温达28.7℃。夏季最长达135天。

2.2 研究内容与方法

2.2.1 监测点选择标准。监测点垂直于湖岸布置，以湖岸广场为起点，密林区为终点，选择不同结构的下垫面—石板路面，湖边灌木林，乔-草地，硬质广场，密林。

2.2.2 调查工具。大气湿度监测选用衡欣科技公司生产的数字温湿量仪(型号8716)，测定范围为0—100%RH，分辨率0.1%RH;以卷尺确定测点的水平距离和垂直距离。

2.2.3 调查方法与内容。为了保证各监测点数据能够准确，系统的反映不同绿地大气湿度的变化规律，在晴天静风或风速<0.2m/s的条件下，选择植被密度均匀，人流量较少的时段地段的地方进行相对湿度监测，以减少人流对检测数据的影响。监测时间为8:00、10:00、12:00、14:00、16:00和18:00六个时段[4]。考虑到水体的和植物的蒸发蒸腾作用对滨河硬质路面的大气湿度有一定影响，而乔-草林、灌木林内部环境受影响较小，故在金银湖南岸滨湖硬质路面监测点较密，水平间距为2m，在乔-草林、灌木林内监测点较疏，水平间距约为5m,地面1.5m及以下高度布设监测点，垂向测点间距0.5m。除监测点外选取一块面积近似，受植被和水体影响较小的裸地进行监测，作为比对研究不同下垫面增湿效应的差异性。

表2-1 测区下垫面结构类型及特征

2.2.4 数据分析方法。使用Microsoft Excel软件对监测区的各个下垫面类型分别建立相应的数据文件，对各时段监测数据进行不同方向上的比较，并与裸地5个测点的监测数据相对照，以探究不同下垫面增湿效应的差异，以及不同时段上增湿效应的变化情况[5]。

3 结果分析

将金银湖湿地公园各测点的数据按照测量时间和测量高度划分，并绘制成表。

可以从表中的数据看出大气湿度在不同下垫面上的差异比较大，大气湿度在绿地上较高，硬质地面上较低。虽然不同类型绿地的大气湿度值在不同时段、不同高度有所差异，但基本规律仍是在植被密度较大的区域湿度较强，密林的植被密度最大，灌木林与乔-草地相比，灌木林虽然矮小，但植被种植密度大，蒸腾作用强于乔-草地。总的来说上大气湿度由高到低依次为灌木林、密林、乔-草林、湖边石板路、硬质广场。

3.1 裸地监测点数据

表3-1 冬季裸地三日数据平均值

冬季，裸地在各时段测得的数据变化不大，虽然在八点到十点大气湿度有上升的趋势，但数值变化不大，仅上升了0.8%。

分时段来看，18:00湿度最大，平均为69.2%左右，8:00湿度最小，平均68.4%，全天湿度保持在68%左右。裸地各时段平均湿度值由高到低依次为:18:00、10:00、14:00、12:00、16:00和08:00。在冬季各时段温度变化较小的情况下，裸地的大气湿度监测结果可以反映出温度与湿度呈负相关的变化规律，在无植被、河流等环境因素干扰的情况下，温度升高大气湿度降低，温度降低则湿度变大。这表明裸地适合作为研究不同下垫面增湿效应变化的对照。

表3-2 裸地春季相对湿度平均值

3.2 春季各监测点相对湿度

①湖边石板路 ②灌木林 ③乔-草地 ④硬质广场 ⑤密林

①湖边石板路 ②灌木林 ③乔-草地 ④硬质广场 ⑤密林

①湖边石板路 ②灌木林 ③乔-草地 ④硬质广场 ⑤密林

①湖边石板路 ②灌木林 ③乔-草地 ④硬质广场 ⑤密林

①湖边石板路 ②灌木林 ③乔-草地 ④硬质广场 ⑤密林

3.2.1 湖边石板路面

表3-4 春季湖边石板路监测点湿度平均值

8:00，垂向上，大气湿度值在1.5m高度范围内的规划没有规律，变化平均幅度约1.2%，表明在8:00前水泥地面受湖泊及植被影响已经开始，同时其上方空气也保留了夜间大气的垂向湿度变化特征。水平方向上，各高度的空气湿度值均变化较小，平均幅度不足2%，这是由于早8:00前温度较低，水体，植被的蒸发、蒸腾作用较弱，影响较小。10:00，在10m宽的水泥路面上，从垂向上看，湿度值的变化比较明显这说明蒸发作用开始影响大气湿度，变化平均幅度20%，呈现出近地面湿度值较低的规律，与上一时刻相比，10:00的数值降低，幅度为25%左右，近地面0.5m降低的数值较为明显。这是由于十点时太阳辐射的影响开始使得硬质路面的反射作用加强，在距湖岸0—30m内，随着距水体距离的增加，湿度逐渐降低，由60%降低到53%，在植被覆盖区边缘10m处，数值稳定在55%，这时大气湿度受到植被蒸腾和水体蒸发的双重影响。两点到四点时段内，数值变化幅度较上一时段更强，差值更大，平均湿度降低至51.2%，硬质路面靠湖岸一侧降低约15%，靠近灌木区湿度值约10%。这是由于靠湖岸一侧路面受阳光直射，路面的热辐射更强，且此时树木蒸腾作用要强于水体蒸发作用。

16:00，大气湿度值较14:00有所回升，湖岸南侧0—30m湿度上升了10%，且近地面的湿度回升值显著大于离地面的数据。30—70m内湿度回升幅度不明显，在靠近植被覆盖区侧，近地面0.5m高度上湿度回升了约15%左右，0.5m以上湿度回升不明显。此时水体蒸发对近地面的增湿作用较之蒸腾作用来说更大。18:00和16:00之前相比，大气湿度总体有所回升。水平方向上，自湖岸至灌木区一侧湿度值逐渐增大，此时日落，大气蒸腾作用微弱，植被的蒸腾作用也逐渐减小。垂向上，1.5m高度以内的湿度变化较小，0m测得的数据与其他高度数据相差很大，原因可能是受到了干扰。以上数据中的规律性变化表明，滨湖硬质路面冬季的上午时段，大气湿度受温度和植被影响较明显近地面1m以下最明显，下午时段垂向和水平方向上数值变化都很明显，且幅度大于上午各时段。硬质路面近灌木一侧的平均湿度高于近湖岸一侧，近湖岸一侧的变化幅度高于近灌木一侧。

3.2.2 植被

表3-5 春季密林监测点湿度平均值

表3-6 春季乔-草地监测点湿度平均值

上表还揭示了各植被覆盖度下大气湿度变化的基本规律。乔-草地中8:00平均湿度最高，为65.7%;10:00—12:00时段降低为54.8%;14:00为55.1%;16:00湿度回升变化较大，平均湿度值为59.7%;18:00为59.8%。垂向上，乔-草林湿度值在近地面处明显大于0.5m以上高度。这是由于早上八点是植物光合作用及蒸腾作用刚刚开始，对湿度影响不明显，冬季夜间地被植物蒸发的水分结霜，在日出后融化导致近地面处的湿度变化明显;中午十点至下午两点是一天中温度最高的时段，植物蒸腾作用对大气湿度的影响最大，同时由于植被郁闭度的影响乔-草地中处于阴影部分的区域湿度更高;16:00—18:00时温度降低，受温度影响大气湿度明显大于其他时段。密林八点是湿度最大，比晚六点高14.5%;12:00—16:00内数值低于其他时段，较18:00低约10.8%。由于密林植株密度大，受外部因素的影响被蒸腾作用降低，各测点测得大气湿度变化较小，在白天各时段上密林内部的湿度都大于密林边缘湿度。垂直方向上近地面湿度要大于上部。这是由于日出时的地霜融化，夜间植物上的水分进入空气中;中午气温最高时蒸腾作用更加明显，各高度上的数据差异也更大;日落时分，温度处于一天当中的最低值，植物蒸腾作用减弱，垂向上的数据变化也变小了。

4 结论

根据上文中对金银湖国家湿地公园各下垫面的监测数据和探究出的湿度变化规律，可总结出一下结论:植被密度高的区域在受阳光辐射的影响，在蒸腾作用越强时，增湿效应也逐渐增强，正午时段受影响最大，湿度变化也较为明显，在日出和日落的时间附近湿度主要受温度影响，蒸腾作用影响较弱;且植被蒸腾效应的主要影高度在近地面100m以内，这是由于对于人的影响主要来自于低矮植物，地被植物以及土地的蒸发作用;增湿效应的排序为灌木林、密林、乔-草林、湖边石板路、硬质广场；冬季的数据列表显示出在此季节各个下垫面同样受到了水体，植被的蒸发作用，并且影响较大。在道路广场等硬质区域的湿度可受到相邻的植被或水体区域的影响。公园中硬质路面区域是游人停留时间最长的区域，通过不同类型地面的合理配置，可以改善公园内部的大气湿度环境，使游人体感更加舒适。在游人驻足，停留的区域，例如湖边观景台，广场处可设置更多的植被覆盖区域，提高此区域的舒适度，使游人更愿意在此停留[5]。