合肥大蜀山國家森林公園主要植物群落空氣清潔度評(píng)價(jià)研究*

張 功 陳思英 夏尚光 楊書運(yùn)

1 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院 合肥 230036

2 安徽省科技研究開發(fā)中心 合肥 230082

3 安徽林業(yè)科學(xué)研究院 合肥 230031

負(fù)離子具有良好的保健和治療功效，被譽(yù)為“藍(lán)色維他命”和“空氣維生素”［1-2］，其含量是判斷空氣清潔程度的重要指標(biāo)之一。隨著生態(tài)旅游業(yè)的迅速發(fā)展，景區(qū)空氣負(fù)離子含量越來越受到關(guān)注，其中森林公園空氣負(fù)離子濃度的時(shí)空變化、產(chǎn)生能力等相關(guān)研究已成為熱點(diǎn)。張榮健等對(duì)龍巖、張家界、西徑山等森林公園空氣負(fù)離子濃度及其時(shí)空變化的研究表明森林中具有高濃度的負(fù)離子指數(shù)［3-7］。吳際友等研究認(rèn)為不同樹種群落中空氣負(fù)離子差異明顯［8］。邵海榮研究發(fā)現(xiàn)，針葉林與闊葉林的空氣負(fù)離子濃度與季節(jié)有關(guān)，其中針葉林中的空氣負(fù)離子年平均濃度高于闊葉林［9］。王洪俊研究則認(rèn)為，人工針葉林和人工闊葉林的平均空氣負(fù)離子濃度只是出現(xiàn)峰值的時(shí)間不同，濃度并沒有顯著差異［10］。研究森林中空氣負(fù)離子的時(shí)空變化特征，對(duì)開發(fā)城市森林公園的游憩休閑功能、提高游客旅游休憩質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實(shí)意義［11］。本文將對(duì)大蜀山森林公園的空氣負(fù)離子資源進(jìn)行探討，為促進(jìn)合肥游憩功能區(qū)建設(shè)、提高景區(qū)的休憩服務(wù)功能、提高合肥城市人居環(huán)境質(zhì)量提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

大蜀山緊鄰合肥中心城區(qū)，面積566.7 hm2，海拔284 m，是合肥的最高點(diǎn)，也是全國唯一一座位于大城市市區(qū)的國家級(jí)森林公園。大蜀山屬亞熱帶濕潤性季風(fēng)氣候，園區(qū)植被覆蓋率為92.3%，是合肥市聚集度最高的城市休閑場(chǎng)所。

2 研究內(nèi)容和方法

2.1 測(cè)點(diǎn)分布及觀測(cè)方法

本研究選擇大蜀山雪松林、楊樹林和竹林3種代表性植物群落，于2012年4月6—8日的06∶00—18∶00，使用AC1000 便攜式空氣離子測(cè)定儀進(jìn)行定點(diǎn)觀測(cè)。觀測(cè)中為消除風(fēng)速與風(fēng)向的潛在影響，每個(gè)植物群落設(shè)4 個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，取平均值。

2.2 空氣質(zhì)量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)觀測(cè)結(jié)果采用安倍空氣離子評(píng)議系數(shù)(CI)進(jìn)行分析［12］。該模型是常用的空氣清潔度判斷依據(jù)，其表達(dá)式為:

式中，CI 為空氣清潔度指數(shù)，q 為單極系數(shù)，n-為空氣中的負(fù)離子數(shù)，其中單極系數(shù)q 為空氣中正離子與負(fù)離子的比值，即q=n+/n-。

CI 是指空氣中負(fù)離子濃度接近自然界空氣離子化水平的程度，CI 值越大，空氣質(zhì)量越好［10］。CI值指標(biāo)把負(fù)離子作為空氣清潔度評(píng)價(jià)指標(biāo)的同時(shí)也考慮了空氣中正、負(fù)離子比例，具有客觀可靠性，基于CI 值的空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

3 結(jié)果與分析

3.1 不同植物群落空氣負(fù)離子濃度的日變化

圖1 顯示了經(jīng)觀測(cè)得到的不同植物群落負(fù)離子濃度日變化。楊樹林群落的空氣負(fù)離子濃度最高，6∶00—18∶00 時(shí)約為1 831 個(gè)/cm3;其次為竹林群落，平均約為1 498 個(gè)/cm3，雪松林群落最低，約為1 100個(gè)/cm3。以雪松林群落為參照，楊樹林群落的負(fù)離子產(chǎn)生能力高約66%，竹林群落的負(fù)離子產(chǎn)生能力高約36%。

圖1 大蜀山3種植物群落空氣負(fù)離子濃度的日變化

在日變化上，6∶00—18∶00 各群落的空氣負(fù)離子濃度均呈單峰型變化，最大值均出現(xiàn)在11∶00 前后;3種植物群落的最小值則出現(xiàn)在早晚的日出、日落前后。其中，雪松林和竹林6∶00 的空氣負(fù)離子濃度較18∶00 分別高10%和12%，最小值出現(xiàn)在18∶00前后;楊樹林則18∶00 的濃度較6∶00 高26%，最小值出現(xiàn)在06 ∶00 前后;但3種植物群落在6 ∶00 和18∶00的空氣負(fù)離子濃度差異小于一天中多數(shù)時(shí)段。在6∶00，雪松林、楊樹林、竹林的空氣負(fù)離子平均濃度分布為917 個(gè)/cm3、1 059 個(gè)/cm3和1 028 個(gè)/cm3，楊樹林、竹林比雪松林多15%和12%。3種植物群落之間的差異較小，表現(xiàn)出某種程度的同質(zhì)化。在18∶00，雪松林、楊樹林、竹林的空氣負(fù)離子平均濃度分布為835 個(gè)/cm3、1 332 個(gè)/cm3和916 個(gè)/cm3，楊樹林、竹林比雪松林多60%和10%，竹林與雪松林高度趨同，楊樹林則表現(xiàn)出較為顯著的差異。在其他時(shí)段，楊樹林空氣負(fù)離子濃度與雪松林的差異均顯著大于6∶00，竹林各時(shí)段的空氣負(fù)離子濃度與雪松林的差異均顯著大于6∶00 和18∶00。

3種植物群落空氣負(fù)離子濃度的日變化表明，常綠植物竹林和雪松的變化特點(diǎn)較為一致，在達(dá)到峰值后即同步降低，在14∶00 以后濃度差異逐漸減小，在16∶00—18∶00 區(qū)域接近，這一趨勢(shì)持續(xù)到次日早晨;落葉闊葉植物楊樹群落的空氣負(fù)離子濃度在達(dá)到峰值后，下降速率較為緩和，在18∶00 仍然保持較高的濃度，至次日早晨濃度才接近雪松和竹林的水平，顯示楊樹林的負(fù)離子濃度下降具有滯后性。從負(fù)離子的壽命考慮，3種植物群落在18∶00仍然保持較強(qiáng)的負(fù)離子產(chǎn)生能力，其中楊樹在該時(shí)段的負(fù)離子產(chǎn)生能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于竹林和雪松林。

3種植物群落在不同時(shí)段的空氣負(fù)離子濃度差異表明，不同類型的植物群落負(fù)離子產(chǎn)生能力不同，落葉闊葉的楊樹林負(fù)離子產(chǎn)生能力遠(yuǎn)強(qiáng)于常綠的竹林和雪松林，這可能是由于在4月份楊樹林處于抽葉期，葉片的生理活性旺盛，促進(jìn)了負(fù)離子的產(chǎn)生;而竹林和雪松是常綠植物，在4月份新發(fā)葉片數(shù)量低于楊樹，使得負(fù)離子的產(chǎn)生能力略低于楊樹林。

3.2 不同植物群落的空氣清潔度

大蜀山森林公園空氣離子評(píng)議系數(shù)(圖2)表明，公園內(nèi)空氣質(zhì)量普遍達(dá)到A 級(jí)水平，空氣清潔度很高。楊樹林的空氣評(píng)議系數(shù)白天隨著時(shí)間變化表現(xiàn)出不均勻變化，在日出前后CI 值最低，在上午10 時(shí)左右達(dá)到峰值3.09，總體變化趨勢(shì)呈單峰型。雪松林的空氣評(píng)議系數(shù)是3 個(gè)觀測(cè)區(qū)中最低的，峰值僅為1.76，最低值為0.62。

圖2 大蜀山3種植物群落下空氣離子評(píng)議系數(shù)日變化

3 個(gè)植物群落的空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)系數(shù)整體變化趨勢(shì)與負(fù)離子濃度的變化趨勢(shì)基本相同，并且當(dāng)空氣中負(fù)離子濃度穩(wěn)定高于正離子濃度時(shí)，空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)系數(shù)最高，因而空氣清潔度最高。這表明空氣的清潔度與負(fù)離子濃度具有密切關(guān)系，其在一定程度上決定了空氣的清潔程度。

4 結(jié)論與討論

1)在春季，雪松林、楊樹林、竹林的平均空氣負(fù)離子濃度分別約為1 100 個(gè)/cm3、1 831 個(gè)/cm3和1 498 個(gè)/cm3，楊樹林群落的空氣負(fù)離子濃度顯著高于竹林和雪松林。

2)3種植物群落的負(fù)離子濃度日變化表明，不同植物群落之間的負(fù)離子產(chǎn)生能力與其生理活性密切相關(guān)。新葉發(fā)生量多、生理活性強(qiáng)的植物群落，其負(fù)離子產(chǎn)生能力也較強(qiáng)。春季楊樹林處于抽葉期，生理活性最強(qiáng)，負(fù)離子產(chǎn)生能力也遠(yuǎn)高于雪松和竹林。

3)根據(jù)CI 指數(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，在研究期內(nèi)，3種植物群落空氣清潔程度依次為楊樹林、竹林、雪松林。

此文僅為春季一個(gè)時(shí)段研究結(jié)果，其他季節(jié)結(jié)果如何尚待研究。

［1］宗美娟，王仁卿，趙坤.大氣環(huán)境中的負(fù)離子與人類健康［J］.山東林業(yè)科技，2004(2):32-35.

［2］厲月橋，畢擁國，黃秋嫻，等. 清西陵地區(qū)空氣負(fù)離子分布規(guī)律的研究［J］.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，31(3):46-50.

［3］張榮健.龍巖國家森林公園云頂茶園空氣負(fù)離子濃度的測(cè)定與評(píng)價(jià)［J］.福建林業(yè)科技，2005，32(4):86-89.

［4］吳楚材，鄭群明，鐘林生.森林游憩區(qū)空氣負(fù)離子水平的研究［J］.林業(yè)科學(xué)，2001，37(5):75-81.

［5］高銘聰，蔣文偉，金竹秀，等. 西徑山森林公園夏季空氣負(fù)離子日變化［J］.浙江農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，28(4):667-673.

［6］吳楚材，黃藝，劉云國，等. 張家界國家森林公園環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)［J］.中國園林，1994，10(3):32-38.

［7］羅艷菊，吳楚材，鄧金陽.基于游憩動(dòng)機(jī)的游客游憩利用影響感知差異:以張家界國家森林公園為例［J］. 林業(yè)經(jīng)濟(jì)問題，2007，27(1):58-61.

［8］吳際友，程政紅，龍應(yīng)忠，等. 園林樹種林分中空氣負(fù)離子水平的變化［J］.南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，27(4):78-80.

［9］邵海榮，賀慶棠，閻海平，等. 北京地區(qū)空氣負(fù)離子濃度時(shí)空變化特征的研究［J］.北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2005，27(3):35-39.

［10］王洪俊.城市森林結(jié)構(gòu)對(duì)空氣負(fù)離子水平的影響［J］. 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2004，28(5):96-98.

［11］吳楚材，鄭群明. 植物精氣研究［J］. 中國城市林業(yè)，2005，3(4):61-63.

［12］孔健健，林金明，張江山. 空氣負(fù)離子屬性評(píng)價(jià)模型的建立及應(yīng)用［J］.環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊，2008，27(5):84-86.