太寬河自然保護(hù)區(qū)森林負(fù)氧離子濃度日變化規(guī)律研究

王玉龍

(山西省太岳山國有林管理局，山西 介休 032000)

空氣負(fù)離子是一種帶負(fù)電荷的單個氣體分子和輕離子團(tuán)的總稱?？茖W(xué)研究表明，空氣負(fù)氧離子含量到達(dá)一定濃度時，對人體多種疾病具有保健和治療作用。國內(nèi)外學(xué)者對森林負(fù)氧離子濃度做了大量研究，從森林結(jié)構(gòu)來講，群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜的森林比群落結(jié)構(gòu)簡單的森林負(fù)氧離子濃度含量高；從晝夜變化規(guī)律上來看，不同林分負(fù)氧離子濃度的最高值和最低值出現(xiàn)時間存在較大差異；從季節(jié)變化規(guī)律來看，夏季空氣負(fù)氧離子濃度最高，冬季最低，秋季負(fù)氧離子濃度高于春季。筆者對太寬河保護(hù)區(qū)主要森林類型負(fù)氧離子進(jìn)行了測定，對其變化進(jìn)行了對比分析，研究了溫度與濕度對負(fù)氧離子濃度的影響，以期為山西省森林生態(tài)效益評價、森林旅游資源開發(fā)、林分結(jié)構(gòu)調(diào)整等提供參考依據(jù)。

1 研究地概況

太寬河自然保護(hù)區(qū)位于中條山林區(qū)西端，夏縣東部，地理坐標(biāo)111°19′～111°30′E，34°58′～35°13′N.東西寬約18.2 km，海拔700 m～1 583 m，相對高差883 m.境內(nèi)地貌屬大起伏侵蝕中山，土壤主要為褐土，還有少量棕壤和粗骨土分布。年平均氣溫12.9 ℃，日均溫 ≥10 ℃，年積溫4 000 ℃以上，年日照2 400 h.全年降水量650 mm以上，多集中在7月至9月，無霜期200 d左右。森林植被中喬木以油松、遼東櫟、栓皮櫟、槲樹、橿子木、側(cè)柏、刺槐、山楊為主，灌木主要有胡枝子、荊條、沙棘、黃刺玫等，草類以羊胡子草、蒿類為主。

2 研究方法

2.1 監(jiān)測樣地選擇與試驗方法

2016年8月，在研究區(qū)油松、遼東櫟、側(cè)柏、刺槐純林中選取具有代表性的區(qū)域，進(jìn)行負(fù)氧離子測定。每個林分設(shè)置1個20 m×20 m的監(jiān)測區(qū)，距林緣20 m以內(nèi)。分別在監(jiān)測區(qū)4角及中心埋設(shè)角樁，共設(shè)置5個觀測點。測定高度為1.2 m，連續(xù)觀測24 h，每小時記錄1次測定值。在儀器顯示數(shù)值穩(wěn)定后，記錄5個讀數(shù)，取平均值。所有數(shù)據(jù)使用SPSS 18.0軟件進(jìn)行分析。

2.2 試驗儀器

試驗使用儀器為日本產(chǎn)COM-3200PRO空氣離子檢測儀，測量范圍為0個/cm3～2 000 000個/cm3；分辨率為10個/cm3；精度≤5%.內(nèi)置溫度計測量范圍為0 ℃～50 ℃，精度±1%.內(nèi)置濕度計測量范圍為RH 5%～100%,精度±5%.

3 結(jié)果與分析

3.1 不同林分負(fù)氧離子濃度

保護(hù)區(qū)4種林分類型基本情況及負(fù)氧離子平均濃度見表1.

表1 不同林分空氣負(fù)氧離子含量

從負(fù)氧離子1 d內(nèi)的平均數(shù)值來看，針葉樹大于闊葉樹；油松林負(fù)氧離子含量最高，刺槐林最低。這是由于針葉樹種葉片呈針形，曲率半徑較小，尖端放電功能增強(qiáng)，使空氣發(fā)生電離，從而提高了空氣中負(fù)氧離子含量。

3.2 負(fù)氧離子濃度日變化規(guī)律

表2 森林空氣負(fù)氧離子濃度日變化

森林空氣負(fù)氧離子濃度日變化規(guī)律見表2.

表2為油松、遼東櫟、刺槐、側(cè)柏4種林分空氣負(fù)氧離子濃度及溫、濕度在1 d內(nèi)的測定數(shù)據(jù)。結(jié)果表明，負(fù)氧離子濃度的變化規(guī)律大致相似，夜間負(fù)氧離子濃度普遍比較低，8:00以后逐漸增加，正午達(dá)到峰值，15:00以后負(fù)氧離子濃度趨于下降。這是因為光合作用隨著氣溫的升高而增強(qiáng)，大氣對流加強(qiáng)，植物光合作用時產(chǎn)生葉片尖端放電，促使空氣電解，使得負(fù)氧離子濃度增大。15:00以后光照減弱，植物光合作用減弱，負(fù)氧離子濃度隨之降低。測定的空氣負(fù)氧離子數(shù)值最大值為3 124個/cm3，最小值為235個/cm3.

3.3 負(fù)氧離子濃度與溫濕度的關(guān)系

4種林分負(fù)氧離子濃度與溫濕度的相關(guān)性分析見表3.

表3 負(fù)氧離子濃度與溫濕度相關(guān)性分析

由表3可以看出，空氣負(fù)氧離子濃度與溫度呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與濕度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。即負(fù)氧離子濃度隨溫度的增高而增高，隨濕度的增高而降低。

3.4 負(fù)氧離子濃度與林分間關(guān)系

負(fù)氧離子濃度與各林分的關(guān)系見圖1.

圖1 負(fù)氧離子濃度與各林分的關(guān)系

由圖1可以看出，4種林分空氣負(fù)氧離子濃度日間變化規(guī)律大致相同，但每個樹種的負(fù)氧離子濃度峰值不同。油松負(fù)氧離子在7:00以前含量逐漸升高，14:00左右達(dá)到最大值，然后開始下降，夜晚要明顯低于白晝；油松在24 h內(nèi)負(fù)氧離子含量呈現(xiàn)2個峰值，即4:00～5:00和14:00～15:00；油松負(fù)氧離子最大值為3 098個/cm3，最小值為1 653個/cm3.遼東櫟的峰值出現(xiàn)在14:00，負(fù)氧離子最大值為2 152個/cm3，最小值為924個/cm3.刺槐的峰值出現(xiàn)在13:00,負(fù)氧離子最大值為1 765個/cm3，最小值為235個/cm3.側(cè)柏的峰值出現(xiàn)在15:00，負(fù)氧離子最大值為2 727個/cm3，最小值為870個/cm3.

4 結(jié)論與討論

1) 4種林分類型負(fù)氧離子濃度日變化大小為油松>側(cè)柏>遼東櫟>刺槐。

2) 4種林分類型負(fù)氧離子濃度日變化規(guī)律大致相似，夜間負(fù)氧離子濃度較低，8:00以后逐漸增加，正午達(dá)到峰值，15:00以后負(fù)氧離子濃度趨于下降。油松在24 h內(nèi)負(fù)氧離子含量呈現(xiàn)2個峰值，即4:00～5:00和14:00～15:00；側(cè)柏的峰值出現(xiàn)在15:00，遼東櫟的峰值出現(xiàn)在14:00，刺槐的峰值出現(xiàn)在13:00.

3) 4種林分負(fù)氧離子濃度與溫度、濕度的相關(guān)性分析結(jié)果表明,負(fù)氧離子濃度與溫度呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與濕度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。

影響負(fù)氧離子濃度的因素很多，筆者僅從林分類型、溫度、濕度3個方面研究了林分負(fù)氧離子濃度的日變化規(guī)律。樹齡、郁閉度、海拔、土壤性質(zhì)、水源、天氣等因子都會對負(fù)氧離子產(chǎn)生影響。之后的研究中應(yīng)將影響因素考慮的更加全面。目前的研究中，設(shè)備和方法各異，不同的研究結(jié)果可比性不強(qiáng)。因此，應(yīng)對負(fù)氧離子的研究方法進(jìn)行統(tǒng)一，采用固定負(fù)氧離子設(shè)備，實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動化采集，開展長期定位研究，以期得到更完善的數(shù)據(jù)和更可靠的結(jié)論。

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