5種闊葉樹(shù)種群落空氣負(fù)離子特征研究

張水生

(建陽(yáng)市林業(yè)局，福建 建陽(yáng) 354200)

5種闊葉樹(shù)種群落空氣負(fù)離子特征研究

張水生

(建陽(yáng)市林業(yè)局，福建 建陽(yáng) 354200)

以閩北5個(gè)闊葉樹(shù)種閩粵栲、酸棗、木荷、米老排和榿木群落為研究對(duì)象，采用DLY-3F型森林大氣離子測(cè)量?jī)x測(cè)定全天不同時(shí)段空氣負(fù)離子含量，并對(duì)不同樹(shù)種純林空氣離子水平進(jìn)行比較。結(jié)果表明，不同樹(shù)種純林空氣負(fù)離子水平在0.9×103～1.5×103ions/cm3范圍內(nèi)，其空氣質(zhì)量均屬于A級(jí)，2個(gè)引進(jìn)樹(shù)種純林的空氣質(zhì)量CI值優(yōu)于3個(gè)鄉(xiāng)土樹(shù)種純林；5個(gè)樹(shù)種純林空氣負(fù)離子含量在8：00—10：00能夠達(dá)到峰值，但各樹(shù)種到達(dá)峰值的時(shí)刻則不相同；5個(gè)樹(shù)種純林日間空氣負(fù)離子水平存在顯著差異，2個(gè)引進(jìn)樹(shù)種純林日間空氣負(fù)離子水平?jīng)]有顯著差異，3個(gè)鄉(xiāng)土樹(shù)種純林日間空氣負(fù)離子水平?jīng)]有顯著差異，但其間相關(guān)程度并不高。

闊葉樹(shù)；純林；空氣負(fù)離子；閩北地區(qū)

空氣負(fù)離子具有殺菌、降塵、清潔空氣的功效，被譽(yù)為“空氣維生素和生長(zhǎng)素”[1]。空氣負(fù)離子對(duì)人體七大免疫系統(tǒng)30多種疾病有抑制、緩解或輔助治療作用[2-3]，于人體健康十分有益，被看作是重要的生命資源，其濃度水平已成為評(píng)價(jià)一個(gè)地方空氣清潔程度的重要指標(biāo)[4-5]。森林以其特有的小氣候成為產(chǎn)生空氣負(fù)離子的良好環(huán)境，森林中較高的空氣負(fù)離子水平已為多項(xiàng)研究所證實(shí)[6-9]。人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，森林中的空氣負(fù)離子是一種重要的森林旅游資源[10]。研究森林中空氣負(fù)離子分布狀況，對(duì)合理開(kāi)展森林旅游、指導(dǎo)空氣負(fù)離子旅游資源開(kāi)發(fā)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[11]。

閩粵栲(Castanopsisfissa)、酸棗(Ziziphusjujuba)、木荷(Schiasuperba)為閩北地區(qū)優(yōu)良的鄉(xiāng)土樹(shù)種，抗旱性好，適應(yīng)力強(qiáng)。其中閩粵栲又稱(chēng)黧蒴栲，殼斗科栲屬，為速生樹(shù)種，土壤肥力要求不高，較耐干旱貧瘠[12]；南酸棗為漆樹(shù)科南酸棗屬落葉喬木，高20～30 m，為速生多用途優(yōu)良樹(shù)種，適應(yīng)性強(qiáng)，可作造林綠化先鋒樹(shù)種[13]；木荷是山茶科(Teaceae)的常綠喬木，是我國(guó)亞熱帶常綠闊葉林的主要建群種，同時(shí)還是珍貴優(yōu)質(zhì)闊葉用材造林樹(shù)種，具有種子量大、自然更新能力強(qiáng)、萌芽率高的特點(diǎn)[14]。米老排(Ytilarialaosensis)、榿木(Alnuscreastogyne)為閩北地區(qū)引種成功的樹(shù)種。其中，米老排又名殼菜果、三角楓，屬金縷梅科常綠喬木，生長(zhǎng)快，干形通直圓滿(mǎn)，是家具、建筑、人造板的優(yōu)質(zhì)原料[15]；閩北榿木引種于臺(tái)灣，為樺木科榿木屬落葉大喬木，在原產(chǎn)地分布較為廣泛，生態(tài)適應(yīng)性強(qiáng)，生長(zhǎng)快，具有固氮菌能生物固氮，培肥林地土壤的作用[16]。前人對(duì)不同森林類(lèi)型空氣負(fù)離子水平作了較多研究，吳際友等[11]，王洪俊[17]，穆丹等[18]研究表明不同的森林或綠地結(jié)構(gòu)其空氣負(fù)離子水平存在顯著性差異；張建國(guó)等[19]對(duì)柑橘(Citrusreticulata)純林空氣負(fù)離子水平進(jìn)行研究，對(duì)柑橘純林空氣負(fù)離子濃度作出評(píng)價(jià)并探討其與環(huán)境因子的關(guān)系；周斌等[20]對(duì)13個(gè)樹(shù)種林分內(nèi)的空氣負(fù)離子濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為科學(xué)選擇城鎮(zhèn)綠化或造林樹(shù)種提供依據(jù)。本項(xiàng)研究對(duì)5種闊葉樹(shù)種群落空氣負(fù)離子特征進(jìn)行研究，揭示不同樹(shù)種純林內(nèi)空氣負(fù)離子的含量水平及其變化規(guī)律，以便對(duì)其游憩、保健功能作出評(píng)價(jià)，同時(shí)也為行道樹(shù)種、城市公園及森林公園組成樹(shù)種選擇、建設(shè)等提供參考依據(jù)。

1 研究地概況

研究地位于中亞熱帶低山丘陵區(qū)的福建省建陽(yáng)市水吉鎮(zhèn)黃家店村36林班1大班3小班，地處東經(jīng)118.1°，北緯27.3°，海拔290～400 m。坡度為15°～28°，坡向?yàn)楸毕?，土壤為發(fā)育在花崗巖上的山地紅壤，土層深厚，屬I(mǎi)I類(lèi)地。該地屬中亞熱帶季風(fēng)型氣候，冬短夏長(zhǎng)，靜風(fēng)多，溫差大，雨季集中，年平均氣溫18 ℃，無(wú)霜期282 d，年降水量 1 700～ 2 400 mm，年平均日照時(shí)數(shù) 1 802 h。

研究地為1998年杉木林采伐跡地，面積9 hm2，1999年造林，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)置6個(gè)區(qū)組，每個(gè)區(qū)組用杉木人工林作隔離帶，間隔5 m，每個(gè)區(qū)組5個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積0.3 hm2，造林樹(shù)種為米老排、榿木、閩粵栲、酸棗及木荷，造林密度2.0 m×2.0 m。

2 研究方法

2013年11月在研究地中對(duì)14年生的米老排、榿木、閩粵栲、酸棗、木荷區(qū)組的群落中選取具有代表性的觀測(cè)點(diǎn)，，每個(gè)群落按棋盤(pán)式布設(shè)5個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)地點(diǎn)之間距離20 m，每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)測(cè)東西南北4個(gè)方向，在每個(gè)方向待儀器顯示的數(shù)值穩(wěn)定后取3個(gè)讀數(shù)，分析時(shí)取均值。根據(jù)前人的研究成果[1]，空氣負(fù)離子含量在4：00和24：00等2個(gè)時(shí)間段變化不大，因此選取測(cè)定時(shí)間為2：00、6：00、8：00、10：00、12：00、14：00、16：00、18：00、20：00、22：00共計(jì)10個(gè)時(shí)段。

于天氣晴朗時(shí)，采用DLY-3F型森林大氣離子測(cè)量?jī)x測(cè)定空氣負(fù)離子濃度，該儀器離子濃度檢測(cè)范圍為10.00～1.99×109ions/cm3，最高分辨率為10.00 ions/cm3，反應(yīng)時(shí)間約為15 s，測(cè)定離子濃度誤差≤±10%，離子遷移率誤差≤±10%。空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)采用單極系數(shù)(q)和安培空氣離子評(píng)價(jià)指數(shù)(CI)來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)，計(jì)算公式為[9，17]：

q=n+/n-

(1)

CI=(n-/1 000)×(1/q)

(2)

式中：q為單極系數(shù)；n+、n-分別為空氣正離子數(shù)、負(fù)離子數(shù)(ions/cm3)；1 000 為滿(mǎn)足人體生物學(xué)效應(yīng)的最低負(fù)離子濃度。

按照CI指數(shù)可以把空氣質(zhì)量分為5個(gè)等級(jí)：CI>1為A級(jí)，空氣最清潔；1.00≤CI≤0.70為B級(jí)，清潔；0.69≤CI≤0.50為C級(jí)，中等清潔；0.49≤CI≤0.30為D級(jí)，容許；CI≤0.29為E級(jí)，臨界值。

所有數(shù)據(jù)用SPSS18.0 軟件進(jìn)行分析，不同樹(shù)種純林日間空氣負(fù)離子水平差異比較采用Kendall協(xié)和系數(shù)檢驗(yàn)法和Friedan檢驗(yàn)法。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同樹(shù)種純林空氣離子水平

閩粵栲、酸棗、木荷、米老排和榿木5種純林群落空氣負(fù)離子水平見(jiàn)表1。

表1 不同樹(shù)種生長(zhǎng)情況及純林空氣離子平均水平

由表1可知，郁閉度相差不大的各樹(shù)種純林空氣負(fù)離子水平為0.9×103～1.5×103ions/cm3，其中米老排純林空氣負(fù)離子數(shù)最大，榿木純林次之，其他樹(shù)種依次為酸棗純林、木荷純林、閩粵栲純林。空氣正離子水平為0.7×103～1.2×103ions/cm3，從大到小依次為米老排純林、酸棗純林、木荷純林、榿木純林、閩粵栲純林。5種純林林內(nèi)空氣質(zhì)量均屬于A級(jí)(CI>1.00)，2種引進(jìn)樹(shù)種(米老排和榿木)純林的CI值明顯大于3個(gè)鄉(xiāng)土樹(shù)種(酸棗、木荷和閩粵栲)純林，其中CI值最大的榿木純林是CI值最小的閩粵栲純林的1.82倍。

3.2 不同樹(shù)種空氣負(fù)離子水平日間變化情況

5種樹(shù)種純林空氣負(fù)離子水平日間變化曲線可以看出(圖1)：5個(gè)樹(shù)種空氣負(fù)離子含量日變化趨勢(shì)在8：00—10：00范圍內(nèi)，空氣負(fù)離子含量達(dá)到峰值；日間出現(xiàn)的其他峰值，5個(gè)樹(shù)種則各不相同。從圖1中可以看出，3個(gè)鄉(xiāng)土樹(shù)種純林的空氣負(fù)離子水平日間變化規(guī)律具有一定的相似性，2個(gè)引進(jìn)樹(shù)種純林的空氣負(fù)離子水平日間變化規(guī)律具有一定相似性，而兩者之間則有較大的差異。

3.3 不同樹(shù)種純林空氣負(fù)離子水平比較

由于對(duì)5個(gè)樹(shù)種純林日間10個(gè)不同時(shí)段的空氣負(fù)離子水平進(jìn)行測(cè)定，故采用Kendall協(xié)和系數(shù)檢驗(yàn)方法，通過(guò)計(jì)算5個(gè)樹(shù)種純林在10個(gè)不同時(shí)刻空氣負(fù)離子含量的排列，并計(jì)算5個(gè)樹(shù)種的總秩和，以驗(yàn)證5個(gè)樹(shù)種純林之間是否存在差異及相互之間的關(guān)聯(lián)程度。通過(guò)計(jì)算，5個(gè)樹(shù)種純林日間空氣負(fù)離子水平存在顯著差異，但其協(xié)和系數(shù)為0.236，說(shuō)明5個(gè)樹(shù)種間存在一定的一致性。結(jié)果見(jiàn)表2。

將5個(gè)樹(shù)種分為引進(jìn)樹(shù)種和外來(lái)樹(shù)種2組，分別進(jìn)行非參數(shù)檢驗(yàn)，驗(yàn)證其相互之間的差異性。榿木與米老牌之間無(wú)顯著差異性，見(jiàn)表3。酸棗、木荷、閩粵栲之間也無(wú)顯著差異性，但協(xié)和系數(shù)為0.129，見(jiàn)表4，說(shuō)明3個(gè)樹(shù)種純林之間一致性程度較低。

表2 不同樹(shù)種純林空氣負(fù)離子水平Kendall協(xié)和系數(shù)檢驗(yàn)

表3 引進(jìn)樹(shù)種純林空氣負(fù)離子水平非參數(shù)檢驗(yàn)

表4 鄉(xiāng)土樹(shù)種純林空氣負(fù)離子水平Kendall協(xié)和系數(shù)檢驗(yàn)

4 結(jié)論與討論

不同樹(shù)種純林中空氣離子水平各不相同，但空氣質(zhì)量均屬于A級(jí)，這與吳楚材等發(fā)現(xiàn)不同樹(shù)種純林林分內(nèi)的空氣全部屬于A級(jí)的研究結(jié)果相似[1]。2個(gè)引進(jìn)樹(shù)種純林的空氣質(zhì)量CI值優(yōu)于3個(gè)鄉(xiāng)土樹(shù)種純林，這可能與不同樹(shù)種的葉形和葉片養(yǎng)分狀況有關(guān)。陶先寶等對(duì)南京地區(qū)馬尾松(Pinusmassoniana)、杉木(Cunninghamialanceolata)、毛竹(Phyllostachyspubescens)、麻櫟(Quercusacutissima)4種林分內(nèi)空氣負(fù)離子含量的變化特征進(jìn)行研究，研究結(jié)果顯示，林分郁閉度、林分垂直結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)力等因子對(duì)空氣負(fù)離子含量有直接和間接的影響[21]；周斌等研究結(jié)果表明，空氣負(fù)離子濃度與與林分密度呈正相關(guān)，與胸徑和樹(shù)高呈負(fù)相關(guān)[20]。此外，有研究還表明，溫度、相對(duì)濕度、葉面積指數(shù)等均會(huì)對(duì)空氣負(fù)離子濃度產(chǎn)生影響[22-23]。5個(gè)樹(shù)種純林空氣負(fù)離子含量在8：00—10：00能夠達(dá)到峰值，但在一天中其他時(shí)間出現(xiàn)峰值的狀況各不相同，這與高銘聰?shù)茸鞒霾煌参锶郝淇諝庳?fù)離子濃度出現(xiàn)峰值的具體時(shí)間不同的研究結(jié)果相一致[24]；吳楚材等對(duì)南方有代表性的游憩區(qū)空氣負(fù)離子研究發(fā)現(xiàn)負(fù)離子濃度在一天中有2個(gè)峰值，1個(gè)是7：00—9：00，1個(gè)是22：00—24：00，另外19：00—21：00也較高[1]。

5個(gè)樹(shù)種純林日間空氣負(fù)離子水平存在顯著差異，這表明不同純林群落產(chǎn)生空氣負(fù)離子，改善環(huán)境的能力存在較大差異。但其中某幾個(gè)樹(shù)種純林存在一定的一致性。2個(gè)引進(jìn)樹(shù)種純林日間空氣負(fù)離子水平?jīng)]有顯著差異，3個(gè)鄉(xiāng)土樹(shù)種純林日間空氣負(fù)離子水平?jīng)]有顯著差異，但其間相關(guān)程度并不高。

通過(guò)測(cè)定不同樹(shù)種純林中空氣離子水平及分析其差異性能夠?qū)x擇行道樹(shù)種、城市公園組成樹(shù)種等提供重要依據(jù)，但僅以1個(gè)指標(biāo)作為選擇依據(jù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，若只選擇空氣負(fù)離子水平高、空氣質(zhì)量好的引進(jìn)樹(shù)種，對(duì)樹(shù)木生長(zhǎng)速率、適應(yīng)性、森林生產(chǎn)力等方面可能存在一定的影響。另外，本項(xiàng)研究?jī)H對(duì)幾個(gè)樹(shù)種純林進(jìn)行測(cè)定與分析，在城市建設(shè)中對(duì)鄉(xiāng)土樹(shù)種和引進(jìn)樹(shù)種綜合配置，營(yíng)建合理的喬灌草復(fù)層結(jié)構(gòu)[9]，以達(dá)到耦合狀態(tài)，充分發(fā)揮植物群落的生態(tài)服務(wù)價(jià)值，提高空氣負(fù)離子濃度，改善空氣環(huán)境質(zhì)量，也需要作綜合研究。

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(責(zé)任編輯 韓明躍)

Research on Air Anion Characteristics of Five Broad-Leaved Trees

ZHANG Shui-sheng

(Foresty Bureau of Jianyang City , Jiangyang Fujian 354200, China)

Taking five broad-leaved trees ofCastanopsisfissa,Ziziphusjujube，Schiasuperba,Ytilarialaosensis,Alnuscreastogyneas research object, the forest atmospheric ion meter of DLY-3F was used to measure the content of air anion concentration at different time throughout the day, and then compared the air ion levels on five forests. The results showed that, the air anion levels in five pure forest was ranged in 0.9×103-1.5×103ions/cm3, and the air quality reached to grade A. The air quality CI value of two introduced species was better than that of other three native species. Moreover, the negative air ions concentration of five pure forests could reach the peak at 8：00-10：00, but the detailed time was varied. Air anion levels of five pure forest existed significant differences in the day. However, there was no significant difference between two introduced species during the day, similar results were seen among the three native species, but there was no high correlation.

broad-leaved trees; pure forest; air anion； North Fujian

2014-01-19

南平市科技局專(zhuān)項(xiàng)基金項(xiàng)目(IV2009244)資助。

張水生(1962—)，男，工程師。研究方向：森林培育方面研究。Email：Jycjz238@163.com。

10.3969/j.issn.2095-1914.2014.04.015

S731.2

A

2095-1914(2014)04-0082-04