校园植被调节温度和湿度的生态价值评估

[摘要]通过对陕西师范大学长安校区校园不同植被覆盖度的区域进行温度和湿度测量，对实验数据进行比较分析，并结合陕西师范大学气象站2004年至2012年的观测数据，研究了植被对温度和湿度的调节作用及其所创造的生态价值。结果表明：（1）植被在校园内具有调节气候的功能，能够降温增湿；（2）植被覆盖越好，降温保湿作用越明显；（3）在气候变暖条件下，植被生长期的校园温度没有呈现升高趋势；（4）校园植被能够创造生态价值，为该校带来约为1539元/年的经济效益；（5）扩大林地面积能有效改善校园气候条件，增加植被所创造的生态价值。

[关键词]校园植被 温度 湿度 生态价值

[中图分类号]Q948.112+.2[文献码]B[文章编号]1000-405X（2013）-12-167-2

0引言

城市生态环境建设是目前我国生态建设和生态文明的重要组成部分，它受到强烈的人类活动的影响。改善生态环境最简捷、最有效的方法是通过植树造林增加表面绿化面积。植被在生态环境建设中发挥着巨大作用，创造出相当可观的生态价值，他们能够利用光能，吸收二氧化碳，制造氧气，合成有机物；防风固沙，加速降尘；保持水土，涵养水源；调节气候，增加降水；吸收毒物，杀灭病菌；减弱噪音，利人健康。与此同时，植物也是旅游产业不可或缺的元素，诸如森林氧吧等郊外环境能够为人类带来精神的愉悦和身心的放松。彭建等人对深圳市的研究表明，城市生态系统各生态服务功能的重要性，由大到小依次为固碳释氧功能、调节气候功能、涵养水源功能、保持土壤功能、净化空气功能与减弱噪声功能。如何对植被的生态价值进行评估是目前生态学和生态经济学的热点和前沿，国内外对此都开展了一定研究，我国自20世纪80年代开始森林生态系统服务功能评价工作，李士美、谢高地等人在对千烟洲森林生态系统服务流量过程的研究中，得到了该系统的生物量生产、气候调节、水源涵养和土壤保持服务价值的范围；余新晓等人根据全国第5次资源清查资料及Costanza等人的计算方法估算了我国森林生态系统八项服务功能的总价值；冯海霞等对山东省森林调节温度的研究中表明，夏季森林温度比城镇平均第3℃。在小尺度上也有学者做过相关研究，主要侧重植被对改善城市气候的作用和价值，如陈健等通过在北京城区进行绿地小气候观测，证明绿地能够改善城市小气候；李晶等人通过观测盛夏西安市不同植被景观区的温度、湿度日变化，对各次观测实验数据进行比较， 研究了植被对温度和湿度的调节作用，并计算出植被对温度调节作用的生态效益；张彪等人根据“影子价格”对北京建成区绿地蒸腾降温功能的经济价值评估表明，单位绿地降温价值约1.05元/m2。

大学校园是城市生态建设的典型区域，优美的校园环境能够使我们积极向上、保持身心健康，给师生创造良好的生活、工作环境和学术氛围。陕西师范大学新校区位于长安区大学城，自2002年投入使用，现已成为学校的主校区。校园在校前区、教学区、生活区、家属区等都有绿化带存在，植被种植密集，种类繁多，其生态价值不可忽视。植被的生态价值在校园内主要表现为调节气候，即对温度和湿度的调节作用。研究校园植被生态价值，不仅能够发掘出植被潜在的和根本的价值，而且能够对校园植被生态价值形成机理与强度的认知，为校园景观规划提供决策依据。

1数据来源和研究方法

1.1实测数据

陕西师范大学校园植被规划种植类型可分为四种：一是无植被覆盖（如喷泉广场、星座广场为地面），二是道旁树（如积学路两旁的鹅掌楸），三是灌丛群落（如文津楼前针阔叶植物混杂的低矮丛林），四是林地（如科技楼前林地、图书馆前林地）。不同的植被覆盖情况下，气温、湿度具有显著差异。通过对四种区域的温湿度进行测量和对比，可以得出不同覆盖类型、不同高度和不同种类的植被对温湿度调节的差异。

实验分两个小组，分别采用JWS-A3型温湿计对校园不同植物区域进行温度和湿度测量，测量时将温湿计置于距离地面1.5米处的百叶箱内，由于实验条件有限，实验中以通风的纸箱代替百叶箱，能够保证仪器不会受到地表温度和太阳直射的影响。每隔一小时记录一次温度和湿度，两个小组同时进行观测，选取典型测量地点见下表：

1.2气象站数据

陕西师范大学长安校区气象站能够实时向数据采集中心传递气象信息和数据。对该气象站2004年至2012年的时数据进行处理，得到日平均气温和日平均相对湿度，进而得到季节平均数据，可以分析自新区建成以来，校园内气候要素的年际变化情况及其与植被生长的关系。这能够从时间尺度上证明校园植被对温度和湿度长期持续调节带来的影响，从而得到植被改善小气候的生态价值。

2结果与分析

2.1实测数据分析

分别对连续五天观测的温度和湿度数据求平均值，得到气温和湿度的日变化图。以第一组观测数据为例，得到不同类型植被覆盖下的温度日变化情况（如图1）和湿度日变化情况（如图2）。

由图1可以看出，气温在一天之内呈现先升高后下降的趋势，在下午3点至4点气温出现最高值，早上的温度低于傍晚温度。无植被覆盖的喷泉广场的温度在一天之内最高，日最高气温为40.4℃；行道树为鹅掌楸的积学路的温度低于喷泉广场，日最高温度为40.2℃；在上林道的灌丛中测得的温度要更低一些，日最高温度为39.8℃；而以乔木为主、下垫面为草地的科技楼前林地中的温度在一天之内最低，日最高温度为38.8℃。 因此可以明显看出，随着植被覆盖度的增大（裸地-道旁树-群落-林地），温度呈现减小的趋势，即植被具有降温作用。

由图2可以看出，一天之内的相对湿度变化趋势与温度变化趋势相反，在早上相对湿度最大，然后逐渐减小，到下午3点至4点达到最低，随着时间推移，又呈现上升趋势。四个观测地点的相对湿度大小与温度高低情况相反，裸地的湿度最低，林地的湿度最高，可以看出植被具有增湿作用，植被覆盖较好的林地平均增高湿度10%。

2.2气象数据分析

利用校园气象站提供的2004年至2012年的气象数据，以冬季数据作为对比，分析在植被生长旺盛的夏季，日平均温度和湿度变化情况。图3为校园温度年际变化图，夏季日平均温度呈现平稳变化趋势；冬季温度年际变化呈现上升趋势，平均每年升高0.28℃，回归方程为：

y=0.2783x+2.2861

y为冬季日平均气温，x为时间（2004-2012），R2=0.85。

图3表明在全球气候变暖情况下，校园温度在无植被生长情况（冬季）下呈现上升趋势，在植被生长旺盛的夏季呈现平稳变化趋势，植被对于温度的增长起到了抑制作用，即植被具有降温的作用。

图4为2004年至2012年校园湿度变化图，冬季无植被生长时的湿度呈现年际减小趋势，说明气候是呈现暖干的趋势，而夏季湿度虽然也呈现减小趋势，但是变化幅度仅为0.62%，减小趋势明显小于冬季的4.57%，这说明植被具有增湿作用。

2.3生态价值估算

根据李晶等人对西安市的估算，每年每公顷的绿地使年平均温度降低1℃， 该地区的纯经济收入增加5.70元。

G=5.70×dT×A×N

dT是降低的温度（℃）；A是绿地面积（公顷）；N是年数（年）。

陕西师范大学占地面积180公顷，由实测数据得出校园植被平均降低温度为1.5℃，因此由校园植被降低温度带来的年生态价值为1539元。

3结论

通过对陕西师范大学校园不同植被覆盖度区域的温度和湿度进行观测，并结合2004年至2012年的气象数据进行统计分析得出：

（1）校园植被具有调节气候的功能，能够降温增湿；

（2）植被覆盖越好，降温增湿作用越明显；

（3）在气候变暖条件下，无植被生长的冬季，校园温度湿度的年际变化呈现温度增加、湿度减小的趋势，而夏季校园温度湿度的年际变化情况表明，植被生长期的校园温度没有呈现升高趋势，湿度的减小趋势明显小于冬季。

（4）校园植被的降温作用能够创造生态价值，陕西师范大学校园植被在调节温度方面，每年可以为该校创造约1539元经济价值；

（5）林地和灌丛群落具有较好的降温增湿作用，扩大林地面积能有效改善校园气候条件，适当增加林地面积可为师生创造更加舒适的学习和工作环境，同时科学的植被种植规划能够增加校园植被生态价值。

参考文献

[1]彭建，王仰麟等.城市生态系统服务功能价值评估初探--以深圳市为例[J].北京大学学报，2005，41（4）：594-604.

[2]李士美，谢高地等.森林生态系统服务流量过程研究--以江西省千烟洲人工林为例[J].资源科学，2010，32（5）：831-837.

[3]余新晓，鲁绍伟等.中国森林生态系统服务功能价值评估[J].生态学报，2005，25（8）：2096-2102.