大学校园不同绿地结构类型的小气候特征分析

大学校园不同绿地结构类型的小气候特征分析
摘要：2008年11月29号至11月30号，我们对广西大学校园内不同绿地（纯草坪、密林型和疏林型
绿地）进行实验观测，结果表明：（1）植被郁闭度越高对光照强度的削弱作用越显著。

（2）空气温度不具有独立密闭性，由于空气之间的热交换使空气温度趋于相等，小环境中的空气温度受大环境的影响，致使不同绿地结构类型对空气温度的影响不显著。

（3）植被对地面有保温作用，郁闭度越高的植被使地面温度的升温和降温都变得相对缓慢。

(4) 地面温度对空气相对湿度有负影响。

关键词：绿地结构类型光照强度空气温度地面温度空气相对湿度
前言：大学校园是大学师生学习生活的主要场所，校园环境的好与坏直接关系到大学生学习生活，关
系到大学师生的身体与身心健康的发展，随着社会的不断发展，学校的硬件设施不断完善，校园环境也越来越受到人们的重视。

怎样使大学校园成为适宜大学师生居住学习的优良场所成了老师、同学以及校领导共同关心的问题。

不同绿地结构类型对其周围环境的光照强度、空气温度、地面温度、空气相对湿度有何影响？不同绿地结构类型的小气候会有什么样的特征？
1 研究区自然概况
※序号1：乔木层主要树种名称：印度橡胶榕、银合欢、人面子、阴香、小叶榕、芒果、龙眼、构树、黄葛榕、芭蕉。

灌木层主要树种名称：红绒球、大花紫薇、柚子（苗）、梨（苗）、樟树（幼树）、台湾相思（幼树）、水茄
草本层主要树种名称：马尼拉、美人蕉、龙舌兰
序号2：乔木层主要树种名称：阴香、柔枝红千层、人面子、假槟榔
灌木层主要树种名称：木瓜、九里香、阴香（苗）、龙眼（苗）
草本层主要树种名称：虎尾兰、铁线蕨、鳞毛蕨、淡竹叶、荷花（水面）、笗叶序号3：草本层主要树种名称：马尼拉、黄茅草、马唐
2 研究方法
观测仪器照度计、通风干湿表、地面温度表
观测方法照度计：整点观测时在观测点附近用照度计在2min内读取十组数据，做好记录。

通风干湿表：通风干湿表安置于距地面1.5m高处，观测前先用几滴水湿润湿球纱布，
然后上发条通风，约2min后对通风干湿表进行读数，先读干球温度，再读湿球温度。

地面温度表：地面温度表水平放置于地面，直接读取并记录数据。

分别观测并记录大学校园中乔灌草疏林型、乔灌草密林型、纯草坪型三种不同绿地结构
类型的光照强度、空气湿度、地面温度，然后结合《空气相对湿度查算表》利用干球湿
温度查出空气相对湿度，并做好记录。

观测时间2008年11月29号与20008年11月30号两天内9点到17点的整点
数据处理对一天中同一观测点同一时间的光照强度10个数据取平均值作为这一观测点此时刻的光照强度，对两天中同一时刻的光照强度取平均值，综合不同观
测点数据然后对不同绿地类型光照强度进行统计分析。

取通风干湿表的干球温度作为
空气温度，对两天中同一观测点同一时间的空气温度取平均值，综合不同观测点数据然
后对不同绿地类型空气温度进行统计分析。

对两天中同一观测点的地面温度取平均值，
综合不同观测点数据然后对不同绿地类型
对于相对空气湿度，先读取干球温度和湿球温度的数据再查表求出相对湿度，求出两天
同一时刻的平均值，然后对两天不同时刻绿地类型进行统计与分析。

3 结果及分析
3.1不同绿地结构类型光照强度的比较
表2不同绿地结构类型光照强度的比较（×102lx）
由表2可看出，三种不同绿地结构类型的光照强度明显处于不同水平，其中纯草坪绿地的日平均光照强度值最高，为469×102lx，其次为乔灌稀疏型，其日平均光照强度为13×102lx，乔灌密林型日光照强度最低，为4469×102lx。

同一时间，不同绿地结构光照强度由强到弱为：纯草坪型＞乔灌稀疏型＞乔
灌密林型。

比较图1中个结构类型绿地的时间—光照强度曲线波动情况可发现，纯草坪绿地光照强度变化程度最大，最高值与最低值相差达681×102lx，乔灌密林型绿地时间—光照强度曲线平缓，光照强度变化程度最小，最高值与最低值相差仅11×102lx。

三种不同绿地结构类型的相同点是：9：00—12：00光照强度逐渐增加，在正午（12～13h）光照强度达到最大值，正午过后光照强度逐渐减弱。

说明仅存在太阳单一光源的情况下，光照强度与太阳高度角呈大致正相关。

可以得知三种不同结构类型绿地的光照强度特点：
乔灌稀疏型光照强度处于中等水平，波动不大，在正午达到最大值；乔灌密林型光照强度处于较低水平，波动最小，在正午达到最大值；纯草坪绿地的光照强度处于较高水平，波动幅度最大，在正午达到最大值。

单因子方差分析：
组观测数求和平均方差
行 1 9 1603 178 8274.86
行 2 9 115 13 17.19
行 3 9 4219 469 55482.44
差异源离差平方和自由度均方差F值 F crit临界值组间959274.67 2.00 479637.33 22.56 3.40
组内510196.00 24.00 21258.17
总计1469470.67 26.00
由于F=22.56> F crit临界值=3.40，说明不同绿地结构类型对光照强度造成的差异极显著。

造成差异的原因是郁闭度的影响，郁闭度越高，对阳光的遮蔽程度越大，所以对光照强度的削弱作用越显著。

为了更直观看出不同绿结构类型光照强度的变化规律绘图1所示（统一用平均值）。

3.2 不同绿地结构类型空气温度的比较
表3 不同绿地结构类型空气温度的比较（℃）
由表3及可看出，三种不同绿地结构类型的日平均空气温度高到底顺序为：纯草坪绿地（20.2℃）>乔灌稀疏型（19.4℃）>乔灌密林型（18.1），同一时间不同绿地的空气温度也遵循此规律，这是由于纯草坪绿地郁闭度低，直接接受太阳辐射造成其温度最高，乔灌密林型郁闭度很高，对太阳辐射的反射作用较强，造成其空气温度低。

由图2可以看出，三种不同绿地结构类型空气温度的变化趋势大致相同，从9：00—15：00空气温度以基本相同的速率逐渐升高，16：00之后逐渐降低。

16：00—17：00乔灌密林型和纯草坪绿地空气温度仍在缓慢升高。

三种绿地结构类型的最高空气温度都没有出现在正午而是在15：00—16：00，比较空气温度与地面温度的曲线，又发现空气温度与地面温度呈大致的正相关，并且空气温度的锋值出现在地面温度锋值之后，这是因为大气吸收太阳辐射的能力非常微弱，而对地面长波辐射的吸收能力却很强，空气温度受地面温度的影响很大。

单因子方差分析
组观测数求和平均方差
行 1 9 174.50 19.39 11.45
行 2 9 162.20 18.02 8.46
行 3 9 181.80 20.20 11.60
差异源离差平方和自由度均方差 F F crit临界值组间21.81 2.00 10.90 1.04 3.40
组内252.06 24.00 10.50
总计273.87 26.00
由于F=1.04<F临界值=3.0，所以不同绿地结构类型对空气温度造成的差异不显著。

这是因为空气温度
不具有独立密闭性，由于空气之间的热交换使空气温度趋于相等，小环境中的空气温度受大环境的影响。

为了更直观地看出不同绿地结构类型空气温度的变化规律绘图2所示
3.3不同绿地结构类型地面温度的比较
（分析方法同表2）
由图3可看出，纯草坪绿地的时间—地面温度曲线呈抛物线光滑上升然后下降，9：00—14：00地面温度逐渐升高，14：00之后开始逐渐降低。

这是由于纯草坪绿地没有遮蔽太阳辐射的植被，地面温度主要受太阳辐射的影响。

乔灌稀疏型的地面温度从9：00到12：00逐渐升高，12：过后开始逐渐降低，
并且在15：00之后地温降低趋于平缓，说明此时植被的反射辐射与地面辐射基本相等。

乔灌密林型的地面温度从9：00到13：00的升高速率很慢，这是因为高郁闭度的植被对太阳辐射的反射辐射强烈，透射程度低，造成地面的受到的辐射很小，温度升高缓慢；14：00以后乔灌密林型的地面温度开始降低，并且降低速度平缓，这是由于高郁闭度的植被对地面辐射的反射作用同样很大造成的。

虽然太阳辐射在12：00之后开始减弱，但地面吸收的太阳辐射，与通过其他方式所得的热量之和仍然比指出的热量多，所以三种不同绿地类型的地面最高温度值均出现在13：00与14：00之间。

为了更直观地看出不同绿地结构类型地面温度的变化规律绘图3所示
单因子方差分析
组观测数求和平均方差
行 1 9 211.30 23.48 46.66
行 2 9 155.40 17.27 7.38
行 3 9 234.70 26.08 53.50
差异源离差平方和自由度均方差F值 F crit临界值组间368.92 2.00 184.46 5.15 3.40
组内860.33 24.00 35.85
总计1229.25 26.00
由于F=5.15>F crit临界值=3.40，说明不同绿地结构类型对地面温度造成的影响显著。

造成地面温度差异的主要原因是植被对地面温度的保温作用。

植被郁闭度越高对太阳辐射的反射辐射越强烈，透射程度越低，从而使地面的受到的辐射很越小，温度升高越缓慢；郁闭度越高的植被对地面辐射的反射辐射越强烈，从而使地面热量散失越缓慢
3.4不同绿地结构类型空气相对湿度比较
（分析方法同表2）
表5 不同绿地结构类型空气相对湿度比较（%）
由表5可以看出，纯草坪绿地与乔灌稀疏型绿地的相对空气相对湿度情况基本相同，在一日内波动变化不大。

而乔灌密林型的空气相对湿度水平低于纯草坪绿地和乔灌稀疏型绿地，9：00—14：00的空气相对湿度呈波动下降趋势，14：00出现最低值，比较它的时间—地面温度曲线可以发现，空气相对温度与地面温度呈负相关。

空气相对湿度说明了水汽含量的距离饱和的程度，而空气中的水汽主要来自于土壤蒸发。

乔灌密林型绿地地面温度较低，土壤蒸发量低，所以空气相对湿度低；乔灌稀疏型和纯草坪绿地的地面温度高，土壤蒸发量大，所以空气相对湿度高。

12：00时其空气相对湿度出现了一个小高峰，而观测点附近是一个小池塘，由此可以推断12：00强烈的太阳辐射使池塘水面蒸发量增大从而使相对湿度变大。

单因子方差分析
组观测数求和平均方差
行 1 9 816 90.67 13.25
行 2 9 590 65.56 96.78
行 3 9 793 88.11 13.61
差异源离差平方和自由度均方差 F F crit临界值组间3437.56 2 1718.78 41.70 3.40
组内989.11 24 41.21
总计4426.67 26
由于F=41.70>>F crit临界值=3.40，三种绿地结构类型之间的空气相对湿度变化极显著。

这是因为地面温度的对空气相对湿度造成了显著影响。

为了更直观地看出不同绿地结构类型空气相对湿度的变化规律绘图4所示
4 小结
两天的实习，让我们收获很多。

其一，增加了对仪器设备的认识，积累使用经验；其二，真切体会了在野外考察的艰辛，对于书中科学家的辛勤付出有了更直观的认识；其三，在实践中发现自己动手能力的欠缺，为以后发展起指导意义；其四，熟悉正确合理查找各种参考书，如《饱和水汽压表》、《空气相对湿度查算表》等。

同时在实习中也遇见了一些问题，例如：当天用的照度计接触不良，对实习造成了不少麻烦，可以选择更新一些老化的试验器械。

另外可以适当延长实验时间，这是种有趣的活动可以暂时离开枯燥的书本，也是对动手实践能力的锻炼。

总之，在这两天了，对于书本知识和动手能力都是一种提高。

附：参考文献《气象学实习报告》《气象学》。