城市自生草本植物的物种多样性和功能多样性直接影响城市生态系统的功能和稳定性,但目前相关研究依然很缺乏.以深圳市为例,基于建成区600个1hm2样地的现场调查数据,分析自生草本植物的群落结构、物种多样性、群落功能特征及功能多样性.结果显示:①调查共记录自生草本植物61科178属273种,其中多年生草本占54.6％,乡土植物占65.6％.②占明显优势的功能特征有中小型叶(91.85％)、草质叶(42.59％)、纸质叶(32.96％)、叶片无毛或近无毛(56.67％)、中等密度绒毛(40.37％)、叶面较粗糙(52.59％)、花期4-6个月(50.78％)、果期4-6个月(49.22％)、干果(86.03％).③群落类型间功能丰富度FDp、功能离散度Rao二次熵差异极显著(P＜0.01)、功能均匀度FEve差异显著(P＜0.05).④公园绿地的物种多样性指数明显高于其他三类绿地;不同绿地类型间的功能丰富度和功能离散度在滞尘、降噪、降温增湿及生物多样性保护方面都有极显著差异(P＜0.01),功能均匀度只在滞尘及生物多样性保护方面差异极显著(P＜0.01).⑤各功能多样性指数均与Margalef指数、Simpson指数及Shannon-Wiener指数呈极显著正相关关系(P＜0.01).研究结论和方法为维护城市生态系统稳定性、建设生态宜居城市、促进城市可持续发展提供理论依据.

为研究不同园林树种夏季微气候特征,选择广东省湛江市5个园林树种:细叶榕、非洲桃花心木、人面子、大花紫薇、榄仁为研究对象,通过对其空气温度和相对湿度进行观测和对比分析,得出不同园林树种在夏季降温、增湿方面的作用差异,并比较了 5个园林树种对人体舒适度的影响.结果表明:不同园林树种的降温、增湿作用差异显著,降温率排序为细叶榕＞人面子＞非洲桃花心木＞大花紫薇＞榄仁,增湿率排序为细叶榕＞人面子≈非洲桃花心木＞大花紫薇＞榄仁,降低不舒适作用效果与降温和增湿的变化较为一致.并且相比草坪,乔木更能在炎热的夏季减少人的不适感.该研究可为热带及亚热带地区园林绿化树种应用选择、景观设计提供一定参考和理论指导.

为探究绿量构成与热环境的关联特征及绿量的最优构成模式,选择城市居住区为研究样地,结合航拍影像和实地调研获取绿量数据并优化绿量测算方法,将一定空间范围内的总绿量分解为乔木和灌草两大类,研究不同空间范围内的绿量构成指标(灌草总绿量、乔木树冠总绿量、乔灌草总绿量、乔木单株树冠平均绿量和乔木株数)与环境温度和湿度的关系.结果表明:不同绿量构成指标起降温增湿作用最显著的尺度和空间范围均为楼间尺度下50 m.乔木单株树冠平均绿量和乔木树冠总绿量分别是影响温度和湿度的关键因素,且反映在白天不同时段.在50 m空间范围内,当乔木树冠平均体积为211 m3、乔木株数为62棵时,乔木对于环境温度和湿度的调控效果更接近于人体的热舒适度需求.

以往关于植物降温增湿效应主要基于绿带等大尺度测量和利用光合仪对叶片进行微观测量分析研究,模糊了植物群落结构差异的影响.该研究基于纯林群落的小尺度实测,采用stata虚拟变量回归分析法,探讨了降温增湿作用与群落疏透度、郁闭度的影响关系,并提出群落参数的最优阈值.结果表明:郁闭度和降温、增湿作用均呈显著的正相关,而疏透度和降温、增湿作用分别呈正相关和负相关,但影响都不显著.郁闭度在0.81~0.85,疏透度在0.31~0.35时,植物群落降温作用和增湿作用最优.同时,该文将树种类型作为一个相关因素,得出在降温作用上,枫香林和紫荆林的降温效果和广玉兰林相比无显著差异,而樱花林、鸡爪槭林、香樟林、红枫林的降温效果呈极显著性差异;在增湿作用上,桂花林、香樟林和红枫林的增湿效果和广玉兰林相比无显著差异,而乌桕、紫荆林的增湿效果差异显著.该研究结果为通过城市绿化建设缓解热岛效应的植物配置选择提供了科学依据,同时为城市绿地缓解热岛效应评价体系提供了量化的参考模式.

评价城市绿地的小气候调节功能对于应对城市热岛效应与优化公园绿地设计有重要参考意义.该研究于2016年7—9月在北京奥林匹克公园内开展了灌溉草地与荒草地、孤植树与群植树、水体与空旷地3种绿化配置模式下共12个样地的微气象要素观测,分析了公园草地、公园林地和公园水体的小气候状况,并评估了公园绿地夏季降温增湿和人体环境舒适度的特征.结果表明:(1)与空旷地相比,公园草地夏季平均可降温1.75％以及增湿5.06％,且定期灌溉草地的小气候调节功能明显优于荒草地;(2)公园林地平均可降温3.25％和增加湿度3.91％,孤植树的小气候效应明显低于群植树;(3)公园水体夏季平均降温1.56％与增湿8.10％,而且大面积水体的小气候调节效果更好;(4)综上,北京奥林匹克公园夏季绿地平均可降温2.41％、增湿5.25％以及改善环境舒适度1.75％,公园林地的小气候调节功能明显优于公园草地和水体.因此,在城市公园绿地规划设计中,建议优先布局群植树木与大面积水体,并加强公园草地的灌溉养护,以优化提升其公园小气候调节功能.

植物的微气候调节能力,对于改善城市公共空间人居环境舒适度具有重要意义.本研究以南京市公园和广场绿地为对象,通过实地测量,分析了5种群落结构(草地、常绿乔木单层林、常绿乔-草复合林、落叶乔木单层林、落叶乔-草复合林)在冬夏两季温度、湿度及热舒适度(温湿指数)调节能力方面的差异.结果表明:夏季,各种群落均有显著或极显著(P＜0.05或P＜0.01)的降温增湿效果,但各林地之间降温和微气候舒适度调节能力无显著区别;林地降温增湿及热舒适度调节能力效果显著或极显著地高于草地(P＜0.05或P＜0.01);冬季,常绿乔木单层林或常绿乔-草复合林通过显著降温作用恶化了场地热舒适度,草地及落叶林对微气候无显著影响;除了夏季落叶乔木与草本层在降温效应方面具有显著的交互作用外(P＜0.05),草本层与乔木层在其他微气候调节指标方面均无显著的交互作用.从热舒适度角度,建议在冬冷夏热地区,城市绿化应适当增加落叶林比例.

采用TPS-2便携式光合仪对淮南市9种园林绿化灌木树种的夏季光合特性进行了测定.结果表明,各树种光合生理参数(Pn、Ci、Tr、Gs、Ls、WUEt)日均值差异显著,日变化趋势不尽相同,且金边黄杨和腊梅的Pn日变化曲线为双峰曲线,桂花的Pn日变化曲线为三峰曲线,皆出现了"光合午休"现象.根据Pn、Tr、WUEt 3个指标的日均值进行聚类分析,可将供试树种分为3个类群.Ⅰ类为低光合、低水分利用型(桂花、红檵木、金边黄杨、腊梅、紫荆、紫叶李),Ⅱ类为低蒸腾、高水分利用型(栀子),Ⅲ类为高光合、高蒸腾型(海桐、紫薇).从生态效益的角度出发,海桐和紫薇的固碳释氧、降温增湿能力俱佳,节水降耗效果处于中等水平,可作为淮南市生态园林建设的优先树种.

森林对气候有调节作用是森林生态服务功能的体现之一.森林小气候研究有助于深入了解森林生态系统对气候调节的特征及其机制,进而为农林生产提供理论指导.本研究以千烟洲亚热带人工针叶林为对象,以2005—2014 年林外与林内平行观测数据为基础,通过对比林内外的温度、湿度差异,研究中亚热带人工林对小气候中的温度、湿度要素的调节作用,并进一步研究了10 年时间尺度上森林对温湿环境调节作用的时间动态特征.结果表明,该人工林对温湿环境表现出了显著的调节作用.林内气温多年平均值低于林外 0.5 ℃,林内月最高气温低于林外2.0 ℃,月最低气温高于林外0.4 ℃.随着林龄从20 年增长到30 年,夏季的降温效应显著增强,对最高气温和最低气温的调节作用显著增强.该人工林林内水汽压高于林外,表现出明显的增湿效应.从2005—2014 年,林内水汽压呈显著升高趋势.森林对土壤温度的调节作用大于对气温的调节作用,林内5 cm 深土壤温度多年均值比林外低3.6 ℃.炎热的夏季表现为极显著的降温作用,冬季表现出极显著的保温作用; 对土壤温度的调节作用没有随着林龄的增长呈现出明显的变化趋势,而是受到土壤含水量的影响.

生态系统可通过植被蒸腾与土壤蒸发作用调节区域温度与湿度.三北工程黄土高原丘陵沟壑区属于干旱和半干旱区,森林降温增湿功能有助于改善区域生存环境.在分析研究区森林覆被变化基础上,利用Penman-Monteith公式模拟了森林实际蒸散量,研究了森林增湿与降温效果.研究结果显示:(1) 1980--2015年研究区森林面积增加了2.25％,主要来自荒草地、耕地和荒漠;(2)1980-2015年研究区森林6-9月实际蒸散总量为1.19× 1010—1.40× 1010 t/a,平均实际蒸散量为219-257 mm,可使区域6-9月绝对湿度每日增加0.47-0.55 g/m3,相对湿度每日增加2.87％-3.32％;(3)森林通过蒸散作用吸热量为29.15×1015-34.26× 1015 kJ/a,单位面积蒸散吸热量为53.72× 108-63.13× 108 kJ hm-2a-1,通过蒸散吸热日降温量为0.92-1.08℃/d;(4)研究区森林蒸散量在1980-2010年逐渐增加,但在2015年明显下降,这主要是由降水减少导致;森林面积较大的山西和陕西森林蒸散降温增湿效果较好.通过对比相同年份不同土地覆被发现,森林实际蒸散量显著高于其他土地覆被类型.因此,未来研究区可在水资源承载能力范围内适当增加森林面积,充分发挥森林调节区域气候的作用.

以哀牢山和玉龙雪山不同海拔森林生态系统为研究对象,利用各海拔的林内、外气温、相对湿度观测数据,比较分析了两地不同海拔林内、外小气候特征及其变化规律.结果 表明,哀牢山、玉龙雪山各海拔的林内、外气温年变化趋势均呈倒U型,雨季(5-10月)高于干季(11-4月),林外气温高于林内.哀牢山各海拔森林对气温影响(林内外气温差)强于玉龙雪山.林内外气温差绝对值一般随海拔增加而增大.年尺度上,哀牢山林内气温低于林外,玉龙雪山除3540 m也低于林外,显示出两种山地森林具有一定的降温调节作用.哀牢山年林内气温随海拔高度递减比率(0.52℃·100 m-1)略大于林外(0.50℃·100m-1),均小于玉龙雪山(林内为0.55℃·100 m-1、林外为0.56℃·100 m-1).哀牢山、玉龙雪山各海拔林内、外相对湿度年变化趋势也呈倒U型,雨季大于干季,林外低于林内.年尺度上,高海拔的相对湿度较大.总体上,哀牢山、玉龙雪山森林兼有调节气温和相对湿度的作用,哀牢山森林对降低气温的调节能力更强,玉龙雪山森林增湿调节能力更强.