5种阔叶树种群落空气负离子特征研究

张水生

(建阳市林业局，福建 建阳 354200)

5种阔叶树种群落空气负离子特征研究

张水生

(建阳市林业局，福建 建阳 354200)

以闽北5个阔叶树种闽粤栲、酸枣、木荷、米老排和桤木群落为研究对象，采用DLY-3F型森林大气离子测量仪测定全天不同时段空气负离子含量，并对不同树种纯林空气离子水平进行比较。结果表明，不同树种纯林空气负离子水平在0.9×103～1.5×103ions/cm3范围内，其空气质量均属于A级，2个引进树种纯林的空气质量CI值优于3个乡土树种纯林；5个树种纯林空气负离子含量在8：00—10：00能够达到峰值，但各树种到达峰值的时刻则不相同；5个树种纯林日间空气负离子水平存在显著差异，2个引进树种纯林日间空气负离子水平没有显著差异，3个乡土树种纯林日间空气负离子水平没有显著差异，但其间相关程度并不高。

阔叶树；纯林；空气负离子；闽北地区

空气负离子具有杀菌、降尘、清洁空气的功效，被誉为“空气维生素和生长素”[1]。空气负离子对人体七大免疫系统30多种疾病有抑制、缓解或辅助治疗作用[2-3]，于人体健康十分有益，被看作是重要的生命资源，其浓度水平已成为评价一个地方空气清洁程度的重要指标[4-5]。森林以其特有的小气候成为产生空气负离子的良好环境，森林中较高的空气负离子水平已为多项研究所证实[6-9]。人们已经认识到，森林中的空气负离子是一种重要的森林旅游资源[10]。研究森林中空气负离子分布状况，对合理开展森林旅游、指导空气负离子旅游资源开发具有重要的现实意义[11]。

闽粤栲(Castanopsisfissa)、酸枣(Ziziphusjujuba)、木荷(Schiasuperba)为闽北地区优良的乡土树种，抗旱性好，适应力强。其中闽粤栲又称黧蒴栲，壳斗科栲属，为速生树种，土壤肥力要求不高，较耐干旱贫瘠[12]；南酸枣为漆树科南酸枣属落叶乔木，高20～30 m，为速生多用途优良树种，适应性强，可作造林绿化先锋树种[13]；木荷是山茶科(Teaceae)的常绿乔木，是我国亚热带常绿阔叶林的主要建群种，同时还是珍贵优质阔叶用材造林树种，具有种子量大、自然更新能力强、萌芽率高的特点[14]。米老排(Ytilarialaosensis)、桤木(Alnuscreastogyne)为闽北地区引种成功的树种。其中，米老排又名壳菜果、三角枫，属金缕梅科常绿乔木，生长快，干形通直圆满，是家具、建筑、人造板的优质原料[15]；闽北桤木引种于台湾，为桦木科桤木属落叶大乔木，在原产地分布较为广泛，生态适应性强，生长快，具有固氮菌能生物固氮，培肥林地土壤的作用[16]。前人对不同森林类型空气负离子水平作了较多研究，吴际友等[11]，王洪俊[17]，穆丹等[18]研究表明不同的森林或绿地结构其空气负离子水平存在显著性差异；张建国等[19]对柑橘(Citrusreticulata)纯林空气负离子水平进行研究，对柑橘纯林空气负离子浓度作出评价并探讨其与环境因子的关系；周斌等[20]对13个树种林分内的空气负离子浓度进行监测，为科学选择城镇绿化或造林树种提供依据。本项研究对5种阔叶树种群落空气负离子特征进行研究，揭示不同树种纯林内空气负离子的含量水平及其变化规律，以便对其游憩、保健功能作出评价，同时也为行道树种、城市公园及森林公园组成树种选择、建设等提供参考依据。

1 研究地概况

研究地位于中亚热带低山丘陵区的福建省建阳市水吉镇黄家店村36林班1大班3小班，地处东经118.1°，北纬27.3°，海拔290～400 m。坡度为15°～28°，坡向为北向，土壤为发育在花岗岩上的山地红壤，土层深厚，属II类地。该地属中亚热带季风型气候，冬短夏长，静风多，温差大，雨季集中，年平均气温18 ℃，无霜期282 d，年降水量 1 700～ 2 400 mm，年平均日照时数 1 802 h。

研究地为1998年杉木林采伐迹地，面积9 hm2，1999年造林，采用随机区组设计，共设置6个区组，每个区组用杉木人工林作隔离带，间隔5 m，每个区组5个小区，小区面积0.3 hm2，造林树种为米老排、桤木、闽粤栲、酸枣及木荷，造林密度2.0 m×2.0 m。

2 研究方法

2013年11月在研究地中对14年生的米老排、桤木、闽粤栲、酸枣、木荷区组的群落中选取具有代表性的观测点，，每个群落按棋盘式布设5个观测点，观测地点之间距离20 m，每个观测点测东西南北4个方向，在每个方向待仪器显示的数值稳定后取3个读数，分析时取均值。根据前人的研究成果[1]，空气负离子含量在4：00和24：00等2个时间段变化不大，因此选取测定时间为2：00、6：00、8：00、10：00、12：00、14：00、16：00、18：00、20：00、22：00共计10个时段。

于天气晴朗时，采用DLY-3F型森林大气离子测量仪测定空气负离子浓度，该仪器离子浓度检测范围为10.00～1.99×109ions/cm3，最高分辨率为10.00 ions/cm3，反应时间约为15 s，测定离子浓度误差≤±10%，离子迁移率误差≤±10%。空气质量评价采用单极系数(q)和安培空气离子评价指数(CI)来进行评价，计算公式为[9，17]：

q=n+/n-

(1)

CI=(n-/1 000)×(1/q)

(2)

式中：q为单极系数；n+、n-分别为空气正离子数、负离子数(ions/cm3)；1 000 为满足人体生物学效应的最低负离子浓度。

按照CI指数可以把空气质量分为5个等级：CI>1为A级，空气最清洁；1.00≤CI≤0.70为B级，清洁；0.69≤CI≤0.50为C级，中等清洁；0.49≤CI≤0.30为D级，容许；CI≤0.29为E级，临界值。

所有数据用SPSS18.0 软件进行分析，不同树种纯林日间空气负离子水平差异比较采用Kendall协和系数检验法和Friedan检验法。

3 结果与分析

3.1 不同树种纯林空气离子水平

闽粤栲、酸枣、木荷、米老排和桤木5种纯林群落空气负离子水平见表1。

表1 不同树种生长情况及纯林空气离子平均水平

由表1可知，郁闭度相差不大的各树种纯林空气负离子水平为0.9×103～1.5×103ions/cm3，其中米老排纯林空气负离子数最大，桤木纯林次之，其他树种依次为酸枣纯林、木荷纯林、闽粤栲纯林。空气正离子水平为0.7×103～1.2×103ions/cm3，从大到小依次为米老排纯林、酸枣纯林、木荷纯林、桤木纯林、闽粤栲纯林。5种纯林林内空气质量均属于A级(CI>1.00)，2种引进树种(米老排和桤木)纯林的CI值明显大于3个乡土树种(酸枣、木荷和闽粤栲)纯林，其中CI值最大的桤木纯林是CI值最小的闽粤栲纯林的1.82倍。

3.2 不同树种空气负离子水平日间变化情况

5种树种纯林空气负离子水平日间变化曲线可以看出(图1)：5个树种空气负离子含量日变化趋势在8：00—10：00范围内，空气负离子含量达到峰值；日间出现的其他峰值，5个树种则各不相同。从图1中可以看出，3个乡土树种纯林的空气负离子水平日间变化规律具有一定的相似性，2个引进树种纯林的空气负离子水平日间变化规律具有一定相似性，而两者之间则有较大的差异。

3.3 不同树种纯林空气负离子水平比较

由于对5个树种纯林日间10个不同时段的空气负离子水平进行测定，故采用Kendall协和系数检验方法，通过计算5个树种纯林在10个不同时刻空气负离子含量的排列，并计算5个树种的总秩和，以验证5个树种纯林之间是否存在差异及相互之间的关联程度。通过计算，5个树种纯林日间空气负离子水平存在显著差异，但其协和系数为0.236，说明5个树种间存在一定的一致性。结果见表2。

将5个树种分为引进树种和外来树种2组，分别进行非参数检验，验证其相互之间的差异性。桤木与米老牌之间无显著差异性，见表3。酸枣、木荷、闽粤栲之间也无显著差异性，但协和系数为0.129，见表4，说明3个树种纯林之间一致性程度较低。

表2 不同树种纯林空气负离子水平Kendall协和系数检验

表3 引进树种纯林空气负离子水平非参数检验

表4 乡土树种纯林空气负离子水平Kendall协和系数检验

4 结论与讨论

不同树种纯林中空气离子水平各不相同，但空气质量均属于A级，这与吴楚材等发现不同树种纯林林分内的空气全部属于A级的研究结果相似[1]。2个引进树种纯林的空气质量CI值优于3个乡土树种纯林，这可能与不同树种的叶形和叶片养分状况有关。陶先宝等对南京地区马尾松(Pinusmassoniana)、杉木(Cunninghamialanceolata)、毛竹(Phyllostachyspubescens)、麻栎(Quercusacutissima)4种林分内空气负离子含量的变化特征进行研究，研究结果显示，林分郁闭度、林分垂直结构、生产力等因子对空气负离子含量有直接和间接的影响[21]；周斌等研究结果表明，空气负离子浓度与与林分密度呈正相关，与胸径和树高呈负相关[20]。此外，有研究还表明，温度、相对湿度、叶面积指数等均会对空气负离子浓度产生影响[22-23]。5个树种纯林空气负离子含量在8：00—10：00能够达到峰值，但在一天中其他时间出现峰值的状况各不相同，这与高铭聪等作出不同植物群落空气负离子浓度出现峰值的具体时间不同的研究结果相一致[24]；吴楚材等对南方有代表性的游憩区空气负离子研究发现负离子浓度在一天中有2个峰值，1个是7：00—9：00，1个是22：00—24：00，另外19：00—21：00也较高[1]。

5个树种纯林日间空气负离子水平存在显著差异，这表明不同纯林群落产生空气负离子，改善环境的能力存在较大差异。但其中某几个树种纯林存在一定的一致性。2个引进树种纯林日间空气负离子水平没有显著差异，3个乡土树种纯林日间空气负离子水平没有显著差异，但其间相关程度并不高。

通过测定不同树种纯林中空气离子水平及分析其差异性能够对选择行道树种、城市公园组成树种等提供重要依据，但仅以1个指标作为选择依据是远远不够的，若只选择空气负离子水平高、空气质量好的引进树种，对树木生长速率、适应性、森林生产力等方面可能存在一定的影响。另外，本项研究仅对几个树种纯林进行测定与分析，在城市建设中对乡土树种和引进树种综合配置，营建合理的乔灌草复层结构[9]，以达到耦合状态，充分发挥植物群落的生态服务价值，提高空气负离子浓度，改善空气环境质量，也需要作综合研究。

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(责任编辑 韩明跃)

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

南平市科技局专项基金项目(IV2009244)资助。

张水生(1962—)，男，工程师。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