森林環(huán)境中空氣負(fù)離子水平監(jiān)測(cè)尺度的研究

李江榮，王瑞紅，任毅華（1.西藏農(nóng)牧學(xué)院高原生態(tài)研究所；2.西藏林芝高山森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站，西藏林芝 86000）

森林環(huán)境中空氣負(fù)離子水平監(jiān)測(cè)尺度的研究

李江榮1,2，王瑞紅1,2，任毅華1,2
（1.西藏農(nóng)牧學(xué)院高原生態(tài)研究所；2.西藏林芝高山森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站，西藏林芝 86000）

監(jiān)測(cè)尺度的分類為更好地開(kāi)展森林空氣負(fù)離子監(jiān)測(cè)提供幫助。本文作者通過(guò)文獻(xiàn)整理和分析發(fā)現(xiàn)：基于個(gè)體尺度的監(jiān)測(cè)，是開(kāi)展空氣負(fù)離子濃度監(jiān)測(cè)的源頭；種群尺度的監(jiān)測(cè)，明確了確定優(yōu)勢(shì)樹(shù)種的重要性；群落尺度的監(jiān)測(cè)，為生態(tài)公益林、城市綠地建設(shè)提供現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)；生態(tài)系統(tǒng)尺度的監(jiān)測(cè)，要求長(zhǎng)期而系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)。因此，建立不同尺度的空氣負(fù)離子監(jiān)測(cè)體系對(duì)開(kāi)展森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估、城市森林、綠地建設(shè)等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

負(fù)離子；監(jiān)測(cè)尺度；森林生態(tài)系統(tǒng)

森林以其特有的森林小氣候，擁有產(chǎn)生空氣負(fù)離子的良好環(huán)境。多項(xiàng)研究已證實(shí)，森林中具有較高的空氣負(fù)離子，究其產(chǎn)生機(jī)理主要在于森林植物的“尖端放電”和“光電效應(yīng)”。不同森林環(huán)境，空氣負(fù)離子濃度差異很大。究其緣由主要包括：水環(huán)境（降水、水體、瀑布等），土壤環(huán)境（土壤類型、溫濕度、放射性元素等），大氣環(huán)境（太陽(yáng)輻射、空氣溫濕度、下墊面狀況等），生物要素（物種、群落類型、群落結(jié)構(gòu)等）。本文從生物學(xué)、生態(tài)學(xué)角度入手，對(duì)森林空氣負(fù)離子監(jiān)測(cè)尺度進(jìn)行討論，以期為不同監(jiān)測(cè)尺度下空氣負(fù)離子水平對(duì)比分析和科學(xué)研究提供參考，進(jìn)而為森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估合理性、科學(xué)性、準(zhǔn)確性提供理論支持。

1 研究尺度分類

本文從生物學(xué)、生態(tài)學(xué)角度入手，將森林空氣負(fù)離子水平監(jiān)測(cè)尺度初步分為：個(gè)體（樹(shù)種）、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)四個(gè)尺度。

個(gè)體。即某一樹(shù)種，重點(diǎn)探討不同森林類型建群種生理特性對(duì)負(fù)離子水平的影響。

種群。重點(diǎn)探討種群特征、種群動(dòng)態(tài)等對(duì)負(fù)離子水平的影響，包括樹(shù)齡、郁閉度、數(shù)量、生活史等。

群落。重點(diǎn)研究群落類型、群落結(jié)構(gòu)及群落演替等對(duì)負(fù)離子水平的影響。

生態(tài)系統(tǒng)。重點(diǎn)探討生物要素與環(huán)境要素之間的關(guān)系，查明不同區(qū)域森林空氣負(fù)離子水平分布的時(shí)空規(guī)律。

2 不同尺度與空氣負(fù)離子的研究

2.1個(gè)體對(duì)空氣負(fù)離子的影響

由于不同樹(shù)種的生理特性不同，例如葉片的蒸騰作用，光合作用等特征的強(qiáng)弱差異，決定了不同的樹(shù)種產(chǎn)生負(fù)離子的能力不同。李繼育等［1］，通過(guò)高壓刺激盆栽植物測(cè)定其產(chǎn)生空氣負(fù)離子的影響，結(jié)果表明：受高壓刺激后會(huì)成百上千倍的產(chǎn)生負(fù)離子，產(chǎn)生負(fù)離子能力植物之間差異明顯，產(chǎn)生負(fù)離子的能力較強(qiáng)的是銀星秋海棠和橡皮樹(shù)。吳際友等［2］，研究了8種園林樹(shù)種周圍空氣中的負(fù)離子水平，結(jié)果表明：不同樹(shù)種周圍空氣負(fù)離子水平存在顯著差異，其負(fù)離子水平從高到底的排列順序?yàn)椋撼了痢_漢松—樂(lè)東擬單性木蘭—木蓮—南方木蓮—金葉含笑—樂(lè)昌含笑—中國(guó)鵝掌揪。通常情況下，單株植物或少量植物所產(chǎn)生的負(fù)離子濃度很低，有時(shí)甚至低于目前負(fù)離子監(jiān)測(cè)儀器的最低檢測(cè)數(shù)量級(jí)（101個(gè)），故對(duì)個(gè)體負(fù)離子濃度的監(jiān)測(cè)應(yīng)從生理生態(tài)的角度入手，收集不同物種葉面積指數(shù)、葉片蒸騰、光合作用、植物揮發(fā)性有機(jī)物等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，是解釋不同樹(shù)種種群空氣負(fù)離子濃度高低的理論基礎(chǔ)。此外，樹(shù)種的選擇對(duì)城鄉(xiāng)生態(tài)公益林建設(shè)、城市綠地建設(shè)具有指導(dǎo)意義。

2.2種群對(duì)空氣負(fù)離子的影響

種群對(duì)空氣負(fù)離子水平的影響一方面體現(xiàn)在樹(shù)種特性的數(shù)量級(jí)變現(xiàn)上，除此之外種群的空間特征、系統(tǒng)特征則進(jìn)一步提高了空氣負(fù)離子濃度水平。吳楚材等［3-4］，研究發(fā)現(xiàn)：影響空氣負(fù)離子濃度的主要因素為樹(shù)齡、郁閉度、樹(shù)高，且關(guān)系密切。純林林分的空氣負(fù)離子水平在900～2000個(gè)/立方厘米之間，其中針葉樹(shù)種林分的負(fù)離子平均為1507個(gè)/立方厘米，闊葉樹(shù)林分負(fù)離子平均為1161個(gè)/立方厘米，可以看出，針葉樹(shù)種林分明顯高于闊葉樹(shù)種林分。李印穎等［5］，研究表明：植物產(chǎn)生負(fù)離子多少與植物的生命力息息相關(guān)，側(cè)柏林純林負(fù)離子濃度以及空氣清新度都比油松純林和刺槐林純林高。開(kāi)展區(qū)域級(jí)別乃至全國(guó)范圍的空氣負(fù)離子監(jiān)測(cè)，弄清區(qū)域森林主要優(yōu)勢(shì)對(duì)空氣負(fù)離子水平濃度顯得尤為重要，建議整理優(yōu)先監(jiān)測(cè)樹(shù)種，弄清其種群尺度負(fù)離子濃度水平，對(duì)開(kāi)展生態(tài)公益林生態(tài)效益評(píng)估具有十分重要的基礎(chǔ)價(jià)值。

2.3群落對(duì)空氣負(fù)離子的影響

群落尺度的研究相對(duì)較多，主要體現(xiàn)在群落類型和群落結(jié)構(gòu)等方面，研究表明：復(fù)雜群落結(jié)構(gòu)的森林類型空氣負(fù)離子濃度相對(duì)較高，復(fù)層結(jié)構(gòu)（喬灌草）＞簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)（喬灌、喬草、灌草）＞單一結(jié)構(gòu)。楊建松等［6］，研究了貴州花溪公園不同植物群落空氣負(fù)離子濃度水平，其研究結(jié)果表明：闊葉林＞針闊葉混交林＞灌叢＞草地。秦俊等［7］，對(duì)上海地區(qū)常見(jiàn)的21個(gè)群落中的空氣正、負(fù)離子濃度進(jìn)行了測(cè)試分析，其研究結(jié)果表明：竹類群落提高空氣負(fù)離子濃度的能力最強(qiáng)，草坪提高空氣負(fù)離子濃度的能力最弱，且植物群落增加空氣負(fù)離子濃度的能力明顯高于水泥地。以生態(tài)站為基礎(chǔ)的群落空氣負(fù)離子水平監(jiān)測(cè)，不僅是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估數(shù)據(jù)的來(lái)源，對(duì)生態(tài)公益林建設(shè)、城市綠地結(jié)構(gòu)優(yōu)化也具有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

2.4生態(tài)系統(tǒng)對(duì)空氣負(fù)離子的影響

生態(tài)系統(tǒng)尺度，特別是環(huán)境要素與生物要素的關(guān)系相對(duì)更為復(fù)雜、系統(tǒng)性更強(qiáng)。水環(huán)境對(duì)空氣負(fù)離子的影響，基本達(dá)成共識(shí)，動(dòng)態(tài)水能明顯增加周圍空氣負(fù)離子濃度［8，9］。旅游景區(qū)和城市公園建設(shè)中可適當(dāng)增加動(dòng)態(tài)水體、噴泉、瀑布等設(shè)施。土壤環(huán)境對(duì)空氣負(fù)離子的影響，相對(duì)較少。海拔高度、土壤性質(zhì)、母巖類型、巖石放射性元素等都會(huì)影響空氣負(fù)離子濃度。

大氣環(huán)境中太陽(yáng)輻射、空氣溫濕度、降水、風(fēng)速、大氣壓等要素直接影響著空氣負(fù)離子的生成、擴(kuò)散和消亡。研究表明：陰天的空氣負(fù)離子含量明顯低于晴天。雨過(guò)天晴，空氣負(fù)氧離子濃度明顯高于干燥晴天?？諝鉁貪穸扔绊懡Y(jié)果爭(zhēng)議較大?？赡艿木売稍谟诓煌瑲庀髼l件以及觀測(cè)時(shí)間、季節(jié)甚至群落組成的不同都會(huì)影響最終監(jiān)測(cè)結(jié)果，故開(kāi)展長(zhǎng)期而系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)與研究顯得尤為重要。

3 結(jié)論與建議

基于個(gè)體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)等尺度的森林空氣負(fù)離子監(jiān)測(cè)能更好的理清監(jiān)測(cè)和研究的重點(diǎn)。從個(gè)體尺度監(jiān)測(cè)而言，弄清植物生理特性，例如葉面積指數(shù)、葉片蒸騰、光合作用等是開(kāi)展空氣負(fù)離子濃度監(jiān)測(cè)的源頭；種群尺度的監(jiān)測(cè)，要求確定各區(qū)域優(yōu)先監(jiān)測(cè)的樹(shù)種種群；群落尺度的監(jiān)測(cè)，從群落結(jié)構(gòu)和群落類型角度，為生態(tài)公益林、城市綠地建設(shè)提供現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)；生態(tài)系統(tǒng)尺度的監(jiān)測(cè)，要求長(zhǎng)期而系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，弄清不同區(qū)域、不同生態(tài)系統(tǒng)類型，水、土、氣等環(huán)境要素與生物要素的綜合影響。因此，建立不同尺度的空氣負(fù)離子監(jiān)測(cè)體系對(duì)開(kāi)展森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估、城市森林、綠地建設(shè)等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

［1］李繼育，蘇印泉，李印穎，任釗，小林昭雄.高壓刺激對(duì)幾種盆栽植物產(chǎn)生空氣負(fù)離子的影響［J］.西北林學(xué)院學(xué)報(bào)，2008（04）：38-41.

［2］吳際友，程政紅，龍應(yīng)忠，童方平，宋慶安，劉云國(guó).園林樹(shù)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)（自然科學(xué)版），2003（04）：78-80.

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西藏自治區(qū)自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2015ZR-14-28）：色季拉森林生態(tài)系統(tǒng)空氣負(fù)離子水平動(dòng)態(tài)研究

X831

ADOI編號(hào)：10.14025/j.cnki.jlny.2016.16.058

李江榮，西藏農(nóng)牧學(xué)院高原生態(tài)研究所/西藏林芝高山森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站，副教授，研究方向：森林生態(tài)學(xué)、生態(tài)監(jiān)測(cè)教學(xué)與研究。