摘要：针对益阳城市发展现状，分析了益阳城市热岛的分布和强度特征、热岛发生规律、影响因素及城市绿化覆盖率与城市热岛的相关关系。提出了缓解城市热岛效应的具体措施，认为通过高楼窗口垂直绿化，可以降低温度，提高空气湿度，净化空气的作用，能有效缓解城市热岛效应。以高楼窗口所处的环境、结构来选择树种，以当地文化内涵，历史位置进行植物配置和设计，使居住森林高度不能达到的高楼的居民也能享受森林生态效益、园林艺术享受。
关键词：绿化 热岛效应 应用
近年来，随着城市建设的高速发展，城市热岛效应[1]变得越来越明显。减轻热岛效应影响，除城市建筑要科学规划外，最有效的措施是绿化。相关研究[2]表明，大型公园夏季月平均气温比空旷地低2℃左右，湿度高10％―20％。由于市区绿化很难达到居住在10m以上的楼层，用绿地攀缘植物如爬山虎、长青藤等进行垂直绿化，不仅使绿地向空中发展，节约土地有效开拓城市空间，还能改善屋顶眩光，美化城市景观[3]。高楼窗口垂直绿化是指在高楼窗口位置种植宽1m左右的灌木状竹类、小型灌木、藤本植物形成特定的高楼窗口森林和高楼窗口园林，以达到增加城市绿地面积，增加对阳光的反射和吸收，加强对水分的吸收和蒸发，带走热量，提高湿度，净化空气，防治大气污染，缓解城市热岛效应，同时为城市居民提供独特的高楼窗口园林景观。
1 研究地概况
益阳地处湖南省北部，位于北纬27°58?至29°31?、东经110°43?至112°55?，市境属亚热带大陆性季风湿润气候。益阳市主城区面积40平方公里，人口41万，本研究区位于益阳市资阳区马良小区内，建筑物平均高25.8米。年平均气温16.9℃，7月份平均气温29℃。极端气温43℃。
益阳市城市热岛形成的原因主要有以下几点：①人口向城市中心集中，主城区人口密度达1.2万/平方公里。工矿企业75％集中在市区，因而工业、交通、居民生活，每天需要消费大量能源，2007年全市私人轿车拥有量达到11257辆，比2000年增长78.9%。居民生活水平的提高，推动了能源消费量的增长。2007年全市居民生活能源消费比上年增长18.5%[4]。故城市本身就是一个热源。②城市地面的复盖大多为不透水的水泥、沥青道路和混凝土建筑群。由于城市化水平的快速推进，公路、房地产快速增长，加速了水泥等不透物对地面的复盖，益阳市主城区城市绿化覆盖只有23％[5]。故地―气间的热交换量比郊区小，蒸发消耗的热量少，城市建筑材料导热、热容量及气温垂直梯度都比郊区大，乱流量热值大且反射小，因大气污染大气逆辐射多，多余的热量必定使市区的大气和地面增温。城市由于参差不齐的建筑物，使城市的墙壁与墙壁、墙壁与地面之间进行多次反复吸收，这为城市“热岛”的形成奠定了能量基础[6]。
2 研究样本与方法
2.1 研究样本
样点区位于益阳市马良小区C栋，楼高43米，共12层每层高3.5米，窗口面向东方，地面植被为草乔木混交，长38.3米×宽3米，面积115平方米。乔木高6.43米，草皮厚15厘米，覆盖度85％。样点布置方法：距地面1.5米布置第一个样点，记为A，向上第四层窗口的中点即距地面的距离13.25米布置第二个样点，记为B，以后每隔一层在其窗口的中点布置一个样点。共布置样点6个。
2.2 研究方法
每个样点长4米×宽1米，栽植密度为0.6米×1米。植物高度1―1.5米，栽植一年后测定。相对于B、C、D、E、F对应布置一个对照样点，依次为B1、C1、D1、E1、F1，与对应的样点相距1米。2010年8月5日、2010年8月6日二天，每天从上午8点至第二天凌晨1点用温湿度计测出各样点的温度和湿度。绘制各样点的温度、湿度变化曲线，计算各样点的温度最高值、最底值、日振幅、日平均值，对结果进行分析。
3 结果与分析
温度测量值
从图1可看出，样点B的终日气温比样点B1的终日气温明显低2―4℃，日变化也缓和。
温度测量值
从表2分析日平均气温以C1样点最高，B1、D1、E1、F1与C1相差不大，这是由于C1、B1、D1、E1、F1没有绿色植物的依托，因而就没有绿色植物的蒸腾降温作用、放出氧气降温作用、反射阳光和反射太阳辐射降温作用。A与B、C、D、E、F比较最大相差0.9℃，最小相差-0.5℃，这是因为A、B、C、D、E、F都处于绿色植物空间中。B温度与温度B1低3.3℃、C与C1低3.8℃、D与D1低3.15℃、E与E1低2.5℃、F与F1低2.8℃。这说明高楼窗口垂直绿化具有明显的降温效应。A与B、C、D、E、F的振幅比B1、C1、D1、E1、F1振幅要小1.1℃―2.2℃之间。高楼窗口垂直绿化的小气候效应已经凸显。样点C1、B1、D1、E1、F1与样点A、B、C、D、E、F的气温日变化相比，晴天10时以前，辐射冷却到增热的过度时间，虽然样点C1、B1、D1、E1、F1气温高，但相差极小。10时以后样点A、B、C、D、E、F气温变化与样点C1、B1、D1、E1、F1很接近，仍低于样点C1、B1、D1、E1、F1，而样点C1、B1、D1、E1、F1气温上升，且升温时间比样点A、B、C、D、E、F大1小时以上。下午样点A、B、C、D、E、F气温日变化比样点C1、B1、D1、E1、F1缓和，且气温低2―3℃。
为了更好的了解高楼窗口垂直绿化对城市热岛效应的缓解，我们于2010年8月7日8时、14时、17时在有高楼窗口垂直绿化和无高楼窗口垂直绿化的相邻两室内作对比观测，在8时，有高楼窗口垂直绿化室内气温与无高楼窗口垂直绿化室内气温低1.6℃，14时低10.5℃，17时低6.2℃。也就是说在高楼窗口垂直绿化后，不仅美化环境，净化空气，降温效果也非常明显，特别是中午，降幅达10.5℃。
4 讨论
随着现在城市中心的建筑物的高密度建设，城市的核心区域绿化率难免会有所下降，高楼窗口垂直绿化能够将森林的生态功能、园林美学意境延伸到森林绿地不能达到的高度，使高楼居民在家享受森林生态和园林景观，并能有效缓解城市热岛效应。然而高楼窗口垂直绿化由于其位置环境的特殊性，在树种的选择、园林美学意境的设计与通常的园林设计有很大的不同。
4．1 高楼窗口垂直绿化的树种选择原则
4.1.1 选择耐旱、抗寒性强的矮灌木、小形竹和藤本植物。由于夏季气温高，高楼高度大风大，冬季则保温性差，同时应考虑高楼窗口的载重性和保水性，应选择耐旱、抗寒性强的矮灌木、小形竹和藤本植物，这样即保证了植物的生长要求又减轻了高楼窗口的载重量。
4.1.2 选择半阳性、耐瘠薄的浅根性植物。高楼窗口只能一面承受阳光，日照时间短，应选择半阳性的植物种类，高楼窗口载重量不宜过重所以土壤层不宜过厚，应选择浅根性植物。
4.1.3 选择抗风、不易倒伏、耐积水的植物种类。高楼窗口一般风力大，特别应从安全性考虑，故应尽可能选择一些抗风、不易倒伏、同时又能耐短时积水植物。
4.1.4 选择以常绿植物为主，四季常青的植物种类。高楼窗口垂直绿化的目的是增加城市的绿化面积，缓解城市热岛效应，美化建筑物的垂直面，应该尽可能以常绿植物为主，宜用叶型和株形秀丽的品种。
4.1.5 尽量选用乡土植物，适当引种绿化新品种。乡土植物对当地的气候、土壤、环境有很强的适用性，选用乡土植物可以降低绿化成本，降低绿化风险起到事半功倍之效，同时考虑到高楼窗口垂直绿化的面积较小，可将其布置的较为精致，可选用一些观赏价值较高的新品种，以提高高楼窗口垂直绿化的档次。
4.1.6 应充分考虑当地的文化内涵和审美观念。在源远流长的中国园林文化里，许多拟人化的植物象征着人们崇高的理想、追求的情怀、瑰丽的想象、思想的情趣，抒发出激情和友情的理念，不但含意深邃，而且达到了天人合一的境界。受文化影响极深的园林，适宜的植物配置，涉及到文化和技术两方面内容。如两者结合，才能具有传统文化与环境工艺相协调的意象效果。高楼窗口垂直绿化由于空间狭小，很难与山、水、桥、亭、廊等相配合，其设计要根据本地的文化内涵，选择合适的植物，并与周围的环境相互衬托，相映成趣。
整体布局为四层，以植物的形态、层次、色彩按气候春夏秋冬的变化顺序进行布置。形成春夏秋冬的更迭与交融。
4．2 高楼窗口垂直绿化的树种选择
第一层选择桃花Prunus Persica Batsch，花期在3―4月，此时正是早春的季节，使人一进入益阳市区就感受到浓厚的桃花江、美人窝的文化气息，选用的品种主要为矮灌木、花红的品种如寿星桃。
第二层选择竹，竹子作为我国传统的观赏植物之一，有着悠久的历史，竹的观赏价值很高，无论在晴、雨、露、霜，雪天观看都有不同的意趣。益阳是全国著名的竹子之乡，具有深厚的文化基础，竹子四季常青与桃花相映成桃红竹翠的景观。竹品种主要选择杆型小，长1―3米的矮灌型竹如凤凰竹Bambusa multiplex单竹Bambusa cerosisssima。
第三层选择葡萄，葡萄Vitis vinifera L为落叶藤本，春夏碧绿可人，入秋后红叶低垂，色彩班驳。花期5―6月份，正是桃花谢，葡萄花现。
第四层选择腊梅，腊梅Chimonanthus praecox（L.）Link落叶灌木，花期11月至翌年3月，梅花苍劲美丽幽香，盛花之际，落英缤纷，香逸数里。
基于以上布局和植物配置，在林相上注重季节变化，从而使景观更具层次感，在内容上展现了当地的深厚的文化底蕴。如能将高楼窗口垂直绿化应用于高楼大厦的两侧，更能形成独特的生态文化走廊。
高楼窗口垂直绿化是在城市化进程中，绿地面积越来越小，城市热岛效应越来越强，大气污染越来越严重的条件下提出的。具有降低温度，提高空气湿度，净化空气的作用，能有效缓解城市热岛效应。以高楼窗口所处的环境、结构来选择树种，以当地文化内涵，历史位置进行植物配置和设计，使居住森林高度不能达到的高楼的居民也能享受森林生态效益、园林艺术享受。
参考文献：
[1]张保安，钱安望.城市热岛效应研究进展[J]，四川环境，2007.26（2）：88.
[2]吴兑等.环境气象学与特种气象预报，18.
[3]吴兑等.环境气象学与特种气象预报，19.
[4]益阳市经济发展与能源生产、消耗分析与思考。益阳市统计局，4.
[5]益阳市“十二五”城乡建设发展规划，2.
[6]彭少麟，周凯，叶有华等.城市热岛效应研究进展[J].生态环境，2005，14(4)：574―579.
[7]魏斌，王景旭，张涛.城市绿地牛态效果评价方法的改进[J].城市环境与城市生态，1997，10(4)：54―55.
[8]高峻，杨名静，陶康华.上海城市园林植物群落生态结构的研究[J].中国园林，2000，16(1)：53―56．
[9]王娟，蔺银鼎，刘清丽.城市绿地在减弱热岛效应中的作用[J].草原与草坪，2006，6：56―59．
[10]益阳市城市总规划（2006―2020），2.
[11]益阳市“十二五”城乡建设发展规划，2.
作者简介：
唐文兴(1965―)，男，湖南桃江人，林艺工程师。