太宽河自然保护区森林负氧离子浓度日变化规律研究

王玉龙

(山西省太岳山国有林管理局，山西 介休 032000)

空气负离子是一种带负电荷的单个气体分子和轻离子团的总称。科学研究表明，空气负氧离子含量到达一定浓度时，对人体多种疾病具有保健和治疗作用。国内外学者对森林负氧离子浓度做了大量研究，从森林结构来讲，群落结构复杂的森林比群落结构简单的森林负氧离子浓度含量高；从昼夜变化规律上来看，不同林分负氧离子浓度的最高值和最低值出现时间存在较大差异；从季节变化规律来看，夏季空气负氧离子浓度最高，冬季最低，秋季负氧离子浓度高于春季。笔者对太宽河保护区主要森林类型负氧离子进行了测定，对其变化进行了对比分析，研究了温度与湿度对负氧离子浓度的影响，以期为山西省森林生态效益评价、森林旅游资源开发、林分结构调整等提供参考依据。

1 研究地概况

太宽河自然保护区位于中条山林区西端，夏县东部，地理坐标111°19′～111°30′E，34°58′～35°13′N.东西宽约18.2 km，海拔700 m～1 583 m，相对高差883 m.境内地貌属大起伏侵蚀中山，土壤主要为褐土，还有少量棕壤和粗骨土分布。年平均气温12.9 ℃，日均温 ≥10 ℃，年积温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，无霜期200 d左右。森林植被中乔木以油松、辽东栎、栓皮栎、槲树、橿子木、侧柏、刺槐、山杨为主，灌木主要有胡枝子、荆条、沙棘、黄刺玫等，草类以羊胡子草、蒿类为主。

2 研究方法

2.1 监测样地选择与试验方法

2016年8月，在研究区油松、辽东栎、侧柏、刺槐纯林中选取具有代表性的区域，进行负氧离子测定。每个林分设置1个20 m×20 m的监测区，距林缘20 m以内。分别在监测区4角及中心埋设角桩，共设置5个观测点。测定高度为1.2 m，连续观测24 h，每小时记录1次测定值。在仪器显示数值稳定后，记录5个读数，取平均值。所有数据使用SPSS 18.0软件进行分析。

2.2 试验仪器

试验使用仪器为日本产COM-3200PRO空气离子检测仪，测量范围为0个/cm3～2 000 000个/cm3；分辨率为10个/cm3；精度≤5%.内置温度计测量范围为0 ℃～50 ℃，精度±1%.内置湿度计测量范围为RH 5%～100%,精度±5%.

3 结果与分析

3.1 不同林分负氧离子浓度

保护区4种林分类型基本情况及负氧离子平均浓度见表1.

表1 不同林分空气负氧离子含量

从负氧离子1 d内的平均数值来看，针叶树大于阔叶树；油松林负氧离子含量最高，刺槐林最低。这是由于针叶树种叶片呈针形，曲率半径较小，尖端放电功能增强，使空气发生电离，从而提高了空气中负氧离子含量。

3.2 负氧离子浓度日变化规律

表2 森林空气负氧离子浓度日变化

森林空气负氧离子浓度日变化规律见表2.

表2为油松、辽东栎、刺槐、侧柏4种林分空气负氧离子浓度及温、湿度在1 d内的测定数据。结果表明，负氧离子浓度的变化规律大致相似，夜间负氧离子浓度普遍比较低，8:00以后逐渐增加，正午达到峰值，15:00以后负氧离子浓度趋于下降。这是因为光合作用随着气温的升高而增强，大气对流加强，植物光合作用时产生叶片尖端放电，促使空气电解，使得负氧离子浓度增大。15:00以后光照减弱，植物光合作用减弱，负氧离子浓度随之降低。测定的空气负氧离子数值最大值为3 124个/cm3，最小值为235个/cm3.

3.3 负氧离子浓度与温湿度的关系

4种林分负氧离子浓度与温湿度的相关性分析见表3.

表3 负氧离子浓度与温湿度相关性分析

由表3可以看出，空气负氧离子浓度与温度呈显著正相关关系，与湿度呈显著负相关关系。即负氧离子浓度随温度的增高而增高，随湿度的增高而降低。

3.4 负氧离子浓度与林分间关系

负氧离子浓度与各林分的关系见图1.

图1 负氧离子浓度与各林分的关系

由图1可以看出，4种林分空气负氧离子浓度日间变化规律大致相同，但每个树种的负氧离子浓度峰值不同。油松负氧离子在7:00以前含量逐渐升高，14:00左右达到最大值，然后开始下降，夜晚要明显低于白昼；油松在24 h内负氧离子含量呈现2个峰值，即4:00～5:00和14:00～15:00；油松负氧离子最大值为3 098个/cm3，最小值为1 653个/cm3.辽东栎的峰值出现在14:00，负氧离子最大值为2 152个/cm3，最小值为924个/cm3.刺槐的峰值出现在13:00,负氧离子最大值为1 765个/cm3，最小值为235个/cm3.侧柏的峰值出现在15:00，负氧离子最大值为2 727个/cm3，最小值为870个/cm3.

4 结论与讨论

1) 4种林分类型负氧离子浓度日变化大小为油松>侧柏>辽东栎>刺槐。

2) 4种林分类型负氧离子浓度日变化规律大致相似，夜间负氧离子浓度较低，8:00以后逐渐增加，正午达到峰值，15:00以后负氧离子浓度趋于下降。油松在24 h内负氧离子含量呈现2个峰值，即4:00～5:00和14:00～15:00；侧柏的峰值出现在15:00，辽东栎的峰值出现在14:00，刺槐的峰值出现在13:00.

3) 4种林分负氧离子浓度与温度、湿度的相关性分析结果表明,负氧离子浓度与温度呈显著正相关关系，与湿度呈显著负相关关系。

影响负氧离子浓度的因素很多，笔者仅从林分类型、温度、湿度3个方面研究了林分负氧离子浓度的日变化规律。树龄、郁闭度、海拔、土壤性质、水源、天气等因子都会对负氧离子产生影响。之后的研究中应将影响因素考虑的更加全面。目前的研究中，设备和方法各异，不同的研究结果可比性不强。因此，应对负氧离子的研究方法进行统一，采用固定负氧离子设备，实现数据自动化采集，开展长期定位研究，以期得到更完善的数据和更可靠的结论。

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