在北京紫竹院公園安裝TRM-ZS1生態環境監測系統
課題組成員冒雨安裝儀器
□本報記者 張雙虎
城市綠地具有淨化環境、降溫、增溼和改善局地小氣候等多種效能，從而能夠補償部分由於城市熱島效應而惡化的生活環境。然而，城市中心區往往土地資源有限，難以設置大面積的綠地。如何發揮城市綠地的生態和社會效益，多大面積的綠地才能起到應有的生態效益？什麼形式和植被結構的綠地生態效益最佳？城市綠地如何規劃和布局可以發揮最大的溫、溼調節作用呢？
在國家自然科學基金的支持下，中國農業大學教授李樹華帶領的研究團隊擬定了一系列評價指標。探究了不同面積、不同形狀的城市綠地與生態效應之間的關係，並取得了一系列成果。相關研究已在國內外學術期刊上發表論文10餘篇，部分成果已應用於北京城市綠地規劃中。
定義城市綠島
「城市綠島是能夠較大程度發揮生態效益的城市綠地，它是城市綠地的升級版。」李樹華說。
綠島是一個和城市熱島效應相對的概念。城市綠地與周圍的硬質結構環境相比，可稱為「溼島」；在晴朗無風的天氣下，綠地在中午至下午溫度較低，可稱為「冷島」。依據相關文獻資料及該課題的定量研究結果，李樹華等人給出了城市綠島的定義，即綠地除了具有顯著的生態功能外，還具有景觀美化、休憩健身、應急避險以及人文功能等。其中植物種類多樣，層次多樣，喬、灌、草比例協調的城市綠地。
如同行軍打仗一樣，只有集中優勢兵力才能克敵制勝，城市裡面積過小或零星分散的綠地是難以起到應有的生態效益的。
「城市綠地如果太小，其生態效益和調節作用就容易被周圍環境同化，起不到應有的作用。」李樹華說，城市綠地面積不可能太大，到底多大面積的城市綠地，它的生態效應能穩定下來？研究人員的目的是研究不同面積園林綠地發揮生態效應之間的差異，以及城市綠地可以明顯發揮溫溼效益的最小和最佳面積，以期為指導城市規劃設計與園林綠地建設提供科學依據。
城市綠島受到重視
城市園林植被作為城市中寶貴的綠色資源，具有良好的調節溫度和增加空氣溼度的效應。這是因為植物通過其葉片大量蒸騰水分而消耗城市中的輻射熱，以及通過樹木枝葉形成的濃蔭阻擋太陽的直接輻射和來自路面、牆面、相鄰物體的反射熱而產生的降溫增溼效應。這種效應能夠減少居民由於乾熱環境所引起多種疾病的發生，提高居民的健康水平、生活舒適度和生活質量。在城市這一特定的環境條件下，具有特殊和重要的意義。
有研究表明，近年來北京地區夏季35℃以上高溫天數呈增多趨勢。而夏季強熱島的出現使城區相對溼度明顯小於郊區，相對溼度逐年下降。同時，關於城市綠地方面的研究認為，城市綠地是緩解上述現象的有效措施，城市綠地不僅具有維持碳氧平衡、吸汙殺菌、滯塵、防禦放射性汙染等淨化環境的作用，而且還具有改善局地小氣候等效能，從而能夠補償一部分由於城市化而受到損害的自然環境功能。
在國家自然科學基金的支持下，李樹華等人在北京城區選擇了公園綠地，街頭綠地、道路綠化帶等8個不同面積、不同形狀、不同植被結構的城市綠地進行監測。
「影響城市綠地生態效益的評價指標很多，且重要程度各異。」李樹華說，比如，除綠量、釋氧固碳量、蒸騰吸熱量、滯塵量以外，還應將綠地的負氧離子濃度、溫度、相對溼度、風速、含塵量、含菌量等指標考慮進來，但由於試驗的複雜性以及實驗儀器的限制，目前國內學者僅從小尺度方面進行了研究，缺乏將一個城市或是地區當做一個整體的定量研究。
「我們選定降低溫度、增加溼度、負離子含量、含菌量等幾個指標，對樣本區域連續3天，每天24個小時進行監測。記錄不同區域在同一天、同一時刻的各項數據。」李樹華說。
課題組原計劃用TRM-ZS1氣象生態環境監測系統進行水平、垂直方向溫度、相對溼度和風速測定，由於該儀器最多只能監測3公頃的綠地，而本次監測所選的綠地面積在1公頃到10公頃之間，所以，研究人員對測定內容進行了相應的調整，增加了FUSO-8829溫、溼度儀進行測定。
該課題組成員之一，李樹華的博士生吳菲介紹說，TRM-ZS1氣象、生態環境監測系統只要架設好，電腦就會自動記錄監測數據，但FUSO-8829溫、溼度儀是可攜式的，覆蓋範圍更小，要拎著儀器在監測點附近移動。因為採集數據要連續監測3天，所以每隔一段時間，就要移動著監測一圈。
找到最佳綠島類型
他們從城市綠島面積、形狀、不同比例喬、灌、草型綠地生態效益差異、不同鋪裝比例綠地的生態效益差異和城市綠地布局幾個方面，測定、分析綠地面積與改善生態效益之間的相關關係。「最後發現，5公頃的綠地面積基本上就具有穩定的生態效益。」李樹華說。
根據該課題組的研究，在綠地面積與溫溼效益方面，當綠地面積為3公頃，綠化覆蓋率為80%左右時，是城市綠地明顯發揮溫溼效益的最小面積，當綠地面積達到5公頃時，溫溼效益最佳。
在綠地形狀與溫溼效益方面，隨著綠地形狀指數的增大，綠地的降溫作用逐漸增強，對城市熱島效應的減弱能力也逐漸增強。也就是說，在種種形狀的城市綠地中，不同形狀的綠地作用不同，一些相關指標也不一樣，但綜合起來看，圓形和方形綠地的生態效益最好。
在不同綠量與溫溼效益方面，綠地中喬木、灌木的綠量越大，對溫溼度的改善作用越大，降溫增溼效果越明顯。喬木、灌木的綠量與草的綠量比大於或等於1.76 時，綠地發揮出更顯著的生態效益。城市綠地往往還有供人們休憩和娛樂的功能，所以綠地中多少都有些鋪裝（水泥、磚石等鋪成的硬化地面）及園路用地比例。研究表明，園林綠地鋪裝及園路用地比例逐漸減小時降溫增溼效果趨於穩定。從生態改善的角度考慮，園林綠地鋪裝及園路用地比例的最大值為17%。
綠地布局
將生態效益發揮到極致
「同樣是綠地，草地、灌木、喬木三種植被類型的結合和搭配不同，其生態作用也大不相同。」李樹華告訴記者，其中以喬木、灌木和草坪結合的綠地效果最好。北京五環內綠地共有維管束植物559種（包括變種、變型及品種），不同種類的綠植結合起來，會在城市綠化中發揮更大的作用。如果綠地中有水體，降溫效果會更好。
據介紹，城市綠地有圓形、塊狀、帶狀，還有楔形（銳角三角形）。這些綠地如果成網狀分布，其生態效果最明顯。
李樹華認為，在城市規劃時，應隔一定距離就設一塊綠地，如公園、綠化帶、花園型居民區等，讓綠地形成網狀結構。如果再結合一些路邊綠化帶、城市河道、楔形綠地等，尤其是一些楔形綠地，從市中心區向郊區呈放射型分布，它能將郊區的新鮮空氣引進城區。再結合城市河道，如通惠河、小月河等，將原來被一些居民區等隔斷的綠地打通，讓它成為一條生態廊道，讓風順利進入城市，對城市空氣交換、溫度調節效果最好。
據介紹，北京市目前有六郎莊楔形綠地、小月河楔形綠地、北苑楔形綠地、來廣營楔形綠地、機場路楔形綠地等10塊楔形綠地，其中不少已按照這些思路來規劃。還有一些楔形綠地結合北京城市河道和主風向設置。相信北京城市會越來越美麗宜居。
《科學時報》 (2010-4-19 A4 科學基金)