王茜 王成 任彬彬 张中霞 许超 郭珺琪

摘 要 为了研究夏季森林公园毛竹林人体舒适度，选择夏季对旗山森林公园毛竹林内外小气候因子以及人体舒适度指数进行了数据分析，并与市区广场进行对照，结果表明：从三种样地的温度变化来看，日均值大小为广场>林缘>林内，毛竹林内与市区相比，降温幅度为5.4～10.3 ℃，毛竹林缘与市区相比，降温幅度为4.3～9.5 ℃;从三种样地的相对湿度变化来看，竹林内与市区相比，増湿幅度为8.9%～31.1%，毛竹林缘与市区相比，増湿幅度为8.2%～26.9%;从三种样地的风速变化来看，广场的日均值最大，日均值范围为0～0.7 m·s-1，林内最小，为0～0.5 m·s-1;三种样地的光照强度日均值大小为广场>林缘>林内;三种样地的人体舒适度指数均达Ⅰ级水平。

关键词 森林公园;毛竹林;人体舒适度

中图分类号：TU986.5+2 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.15.043

随着城市化进程的加快，大气污染、城市热岛、全球气候变暖等一系列问题严重困扰着人们的生活和健康[1]。

城市热岛作为衡量城市空气质量的指标之一，其可以从气象学角度来评价人类在不同气候条件下的舒適感[2]。夏季受高温、高湿、强光照的影响，人体舒适感极具下降，而森林生态环境对降温增湿、缓解城市热岛效应起着积极的促进作用[3-4]。

国外对于舒适度的研究多是一些定性的描述和采用经验公式进行定量研究，Terjung最早提出了舒适度指数和风效指数的概念[5]。而我国对此研究起源于20世纪90年代，钱妙芬[6]提出了气候宜人度评价模型，后人又定量计算出我国各地四季热温度的变化，并分析了气象要素对人体舒适度的影响。本次研究以毛竹林内外为例，于夏季选择晴朗无风的天气对人体舒适度与小气候因子的变化关系进行研究，探索森林环境对降温增湿以及人体舒适度的影响，为森林资源的开发提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 研究区概况及样地选择

试验地区为位于闽侯南屿境内的福州旗山森林公园（E119°6'28″，N26°4'8″），面积大约3 600 hm2，年均气温16～20 ℃，年均日照时间为1 700～1 980 h，年均降水量900～2 100 mm，年相对湿度75～80%，无霜期长达326 d，海拔500～800 m，夏季（6—9月）以晴热高温天气为主，日均气温25～34 ℃，日均相对湿度约75%。

研究样地选在位于旗山森林公园海拔750 m处的毛竹林，树高10～15 m，胸径15～30 cm，郁闭度0.86，地被覆盖以白楠木、山茶等为主，植物群落调查方法参照《生态学试验与实习》[7]。在毛竹林内设置6个重复，每个重复相隔5 m，呈“品”字形排列，距毛竹林1 m、3 m、5 m处的水泥步道作为林缘对照点。林内样地及其植物种类概况见表1。

1.2 指标测定及综合评价

2016年7月选择晴朗无风的天气，每天7：00至次日5：00每隔2 h分别对林内外的空气温湿度、风速、光照等环境因子进行同步监测，连续监测10 d。每个时刻每个监测点的环境因子重复观测3次，取3次观测的平均值，夏季毛竹林林内、林缘的日变化取10 d观测的平均值。

1.3 人体舒适度指数评价方法

人体舒适度指标涉及空气温度、湿度和风速3个气象指标，测试仪器采用美国产的NK5920便携式气象测定仪（Kestrel3500 pocket weather meter），温度测定范围为-30～60 ℃，分辨率为0.1 ℃;湿度（相对湿度）测定范围为0～100%，分辨率为0.1%;风速测定范围为0.4～40 m·s-1，分辨率为0.1 m·s-1。每个监测点待仪器显示的数值稳定后连续读取3组数据。

人体舒适度指数的计算方法参照陆鼎煌等[8]提出的综合舒适度指数公式：

S=0.6（|T-24|）+0.07（|H-70|）+0.5（|V-2|）

式中S为综合舒适度指数;T为气温，单位℃;RH为相对湿度，单位%;V为风速，单位m·s-1。如表2所示，舒适度可划分为5个等级，舒适度指数越小，人体感觉舒适程度越高，反之越低。

1.4 数据统计分析

本研究应用Microsoft Excel 2010进行温湿度、舒适度指数日变化的图表制作，分别采用SPSS 21.0、Origin 9.0和Microsoft Excel 2010软件对气象因子和舒适度指数的相关性进行分析。

2 结果与分析

2.1 毛竹林内外和市区的温度差异分析

夏季毛竹林内外和市区小气候因子日变化值日如表3所示。从表3可以看出，在试验期间测试的所有时间段内三种样地的温度均是广场高于林内和林缘，林缘在9：00—17：00温度高于林内。毛竹林内与市区相比，降温幅度为5.4～10.3 ℃，林内气温日均值为25.3 ℃;毛竹林缘与市区相比，降温幅度为4.3～9.5 ℃，林缘气温日均值为25.9 ℃;夏季毛竹林内外和市区的温度变化区间分别为22.7～28.6 ℃、21.9～30.7 ℃、29.4～36.5 ℃，说明夏季毛竹林内较林缘和广场有明显的降温作用。

从三种样地全天7个时间段温度的差异性分析来看，广场温度在全天所有时间段均显著高于林内和林缘

（P<0.05），林内和林缘全天各时段温度差异不显著;但全天只有早晚两个时间段林缘温度低于林内，其余时间段均是林缘温度高于林内温度。市区与毛竹林内外的温度差异性分析结果表明，夏季毛竹林内降温效果明显，较林缘和市区有明显的降温作用，这主要是由于此季节是植物生长旺盛时期，枝繁叶茂，林内郁闭度较高，尤其在正午时间段较林缘和广场有明显降温作用[9]。

2.2 毛竹林内外和市区的相对湿度差异分析

从表3可以看出，在试验期间测试的所有时间段内三种样地的相对湿度高低排序为林内>林缘>广场。毛竹林内与市区相比，増湿幅度为8.9%～31.1%，林内相对湿度日均值为88.0%;毛竹林缘与市区相比，増湿幅度为8.2%～26.9%，林缘相对湿度日均值为84.6%;夏季毛竹林内外和市区的相对湿度变化区间分别为76.3%～97.4%、70.7%～96.4%、56.8%～82.7%。说明夏季毛竹林内较林缘和广场相比有明显的增加空气湿度的作用。

从三种样地全天7个时间段相对湿度的差异性分析来看，广场在全天所有时间段相对湿度均极显著低于林内和林缘（P<0.01），林内和林缘全天各时段相对湿度差异不显著。市区与毛竹林内外的相对湿度差异性分析结果表明，夏季毛竹林内有明显的増湿效果，这主要是由于夏季植物高大林冠层有明显遮阴作用，在高空能形成一个与阳光隔离的界面，可以有效保持林内空间的较高湿度，而且植物叶片生理作用能形成小水滴，增加空气湿度[10]。

2.3 毛竹林内外和市区的平均风速差异分析

从表3可以看出，林内较林缘和广场的风速日变化明显减缓，且全天除了7：00其余时间段广场的风速均高于林内和林缘，三种样地的风速在13：00—15：00差异极显著（P<0.01）。从全天风速的日变化来看，广场风速的最高值出现在13：00，林缘风速最高值推后2 h出现在15：00，林内风速最高值相反比广场风速最高值提前出现2 h，在11：00出现，广场的风速低谷值出现在7：00，林缘的风速低谷值出现在晚上19：00，林内出现在7：00和15：00。

广场、林内外风速的日均值分别为0.46、0.14和0.27，广场风速的日均值范围为0～0.7 m·s-1，林缘日均值范围为0.1～0.4 m·s-1，林内的日均值范围为0～0.5 m·s-1;以上研究结果表明，夏季毛竹林内有明显的降低风速的作用，这主要与树木的遮挡作用有关。

2.4 毛竹林内外和市区的光照强度差异分析

毛竹林内外和广场的光照强度日变化趋势相似，均是早晚低，中午高，这主要与太阳高度角相关[11]。三种样地的光照日均值大小为广场>林缘>林内，广场的光照强度日均值为17 641.71 Lx，林缘的光照强度日均值为4 526.94 Lx，林内的日均值为462.52 Lx。从三种样地全天各个时刻光照强度差异性分析来看，广场的光照强度均极显著高于林内和林缘（P<0.01），而林内与林缘光照强度在7：00—17：00时差异极显著（P<0.01）。由此可见，林内光照强度较林缘和广场较低，主要是由于树叶和枝条的遮挡，可以显著降低阳光辐射，降低光照。

2.5 毛竹林内外与广场人体舒适度指数日变化

如表4所示，从夏季三种样地舒适度指数日变化来看，全天广场人体舒适度指数均高于林内和林缘，林内人体舒适度指数除了17：00高于林缘以外，其余时刻均低于林缘，尤其在11：00—15：00以及1：00—5：00，林内外人体舒适度指数差距较大。三种样地舒适度指数均在7：00最低，19：00最高，且夜间均值高于白天。夏季林内外和广场全天各时刻舒适度指数值均小于4.55，属于Ⅰ级水平。说明在炎热的夏季毛竹林内外气温较低，风速较小，相对湿度较大，综合环境都较舒适，毛竹林林内植物有明显的缓解热岛效应的作用，特别是在5：00—7：00，空气较凉爽清新，风速较弱，光照不强，适合游客在此处进行锻炼以及开展各项娱乐活动。

3 结论与讨论

从夏季三种样地的温度变化来看，日均值大小为广场>林缘>林内，毛竹林内与市区相比，降温幅度为5.4～10.3 ℃，林内气温日均值为25.3 ℃;毛竹林缘与市区相比，降温幅度为4.3～9.5 ℃，林缘气温日均值为25.9 ℃。

从夏季三种样地的相对湿地变化来看，日均值与温度相反，广场相对湿度日均值最小，林内最大，毛竹林内与市区相比，増湿幅度为8.9%～31.1%，林内相对湿度日均值为88.0%;毛竹林缘与市区相比，増湿幅度为8.2%～26.9%，林缘相对湿度日均值为84.6%。

从夏季三种样地的风速变化来看，日均值广场最大，林内最小，广场的日均值范围为0～0.7 m·s-1，林缘日均值范围为0.1～0.4 m·s-1，林内的日均值范围为0～0.5 m·s-1。

從夏季三种样地的光照强度变化来看，日均值大小为广场>林缘>林内，广场的光照强度日均值为

17 641.71 Lx，林缘的光照强度日均值为4 526.94 Lx，林内的日均值为462.52 Lx。

以上研究结果表明，毛竹林夏季有明显的降温增湿、缓解城市热岛效应的作用，毛竹林林缘虽然在调节小气候方面不如林内效果显著，但其与无树木遮挡的裸露空旷地相比，还是有一定的降温增湿、调节小气候作用，这主要是由于其距离毛竹林较近，树木的生理作用或多或少也会影响周边的环境。由此可见，在城市市区尤其是在炎热的夏季，组建植物配置合理的绿化广场，降低建筑的密度与人口数量，是提高城市生态环境，缓解热岛效应的有效手段[11-12]。因此，广场设计时要在不影响游客活动空间的基础上，适当增加绿量，铺设草坪，搭配合理的植物配置，以提高游客舒适度，改善环境。

参考文献：

[1] 黄海霞，李建龙，黄良美.南京市小气候日变化规律及其对人体舒适度的影响[J].生态学杂志，2008，27（4）：601-606.

[2] 韩明臣，梁玉莲，叶兵，等.北宫国家森林公园森林保健功能指数评价研究[J].广东农业科学，2013，39（24）：185-188.

[3] 陈睿智，董靓，马黎进.湿热气候区旅游建筑景观对微气候舒适度影响及改善研究[J].建筑学报，2013（2）：93-96.

[4] 刘滨谊，魏冬雪，李凌舒.上海国歌广场热舒适研究[J].中国园林，2017，33（4）：5-11.

[5] Birgit Terjung.FRI-050-Antibodies to human beta-tubulin isotype 5 in autoimmune liver disorders-re-evaluation of their specificity and clinical relevance[J]. Journal of Hepatology，2019，70（1）.

[6] 钱妙芬.成都市“温湿能”研究[J].成都信息工程学院学报，2001（04）：249-254.

[7] 杨持.植物群落调查方法[M].北京：高等教育出版社：2003，113-115.

[8] 陆鼎煌，吴章文，张巧琴，等.张家界国家森林公园效益的研究[J].中南林学院学报，1985（2）：160-170.

[9] 贾宝全，马明娟.辽宁抚顺近10年来市域热场与植被变化分析[J].遥感技术与应用，2012，27（2）：256-264.

[10] 郑有飞，尹继福，吴荣军，等.热气候指数在人体舒适度预报中的适用性[J].应用气象学报，2010，21（6）：709-715.

[11] 刘滨谊，梅欹，匡纬.上海城市居住区风景园林空间小气候要素与人群行为关系测析[J].中国园林，2016，32（1）：5-9.

[12] 王亚敏，彭蝶飞，胡大胜，等.基于CiteSpace的国内旅游气候舒适度研究现状分析[J].安徽农学通报，2019，25（8）：133-140.

（责任编辑：刘昀）