生长季毛竹林内和林缘空气颗粒物日变化规律研究

王茜 王成 张中霞

摘要    本文以福州旗山森林公园毛竹林为研究对象，对生长季毛竹林内、林缘空气颗粒物日变化进行了观测，结果表明，林内和林缘空气颗粒物日变化曲线均呈“二峰二谷”型，但林缘出现波峰和波谷时间有所提前或滞后。林内与林缘在11：00—13：00、17：00—19：00出现全天的2个高峰;在7：00—9：00、15：00—17：00出现全天的2个低谷。林内颗粒物以细颗粒（PM1.0、PM2.5）为主，而林缘则以粗颗粒物（PM10、TSP）为主。在毛竹林缘处，4种不同粒径的颗粒物浓度日变化趋势基本一致，但峰值和低谷的时间细颗粒物较粗颗粒物有所提前或者滞后。各粒径颗粒物浓度与空气温度、相对湿度、光照强度均成正相关，而与平均风速成负相关，且林缘处的颗粒物浓度与风速成显著负相关。

关键词    毛竹;生长季;林内;林缘;空气颗粒物;日变化

中图分类号    X513        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2019）21-0141-03                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）

空气颗粒物是空气中尘埃、烟、雾等物质的主要成分，其是一种用肉眼很难看到的小液滴或微小固体，通常悬浮在空气中，当数量和浓度达到一定程度后會使人体产生一系列疾病[1]。随着我国城市的快速发展和规模的扩大，城市环境污染不断加剧，空气颗粒物已成为许多城市的首要污染物[2-3]。森林植物的主要功能是改善空气质量、净化环境、阻滞粉尘。有研究发现，植物具有很好的滞尘作用。一方面，植物叶片表面的特性以及其本身的湿润性，使得植物能够吸附或附着颗粒物，且植物体上的颗粒物经过雨水的冲刷进行重新滞尘;另一方面，茂密、高大的树冠有降低风速的作用，粉尘颗粒随着风速的降低飘落到植物的叶表、枝条或地面，是植物滞尘效应的主要机理[4-5]。毛竹以其组织空间性、观赏性、生态性和环保性等特性在景观园林中得到广泛的应用。目前，对毛竹的研究主要集中在栽培技术、景观功能等[6-8]，对毛竹林空气颗粒物日变化规律研究鲜有报道。本文分析了生长季节毛竹林内、林缘空气颗粒物日变化规律，以期为毛竹游憩林的合理利用提供参考。

1    材料与方法

1.1    研究区概况

旗山森林公园位于福州闽侯南屿境内，面积约900 hm2，地理位置为东经119°28′、北纬26°08′[2]。年均日照时数为1 700～1 980 h，年均气温18～22℃，年降水量900～2 100 mm，无霜期330 d，年相对湿度约80%，海拔710 m。旗山森林公园距离福州市中心约25 km，临近316国道，交通便捷，景区内绿树长青、气候宜人，属暖湿的亚热带季风气候。森林公园内植物种类丰富，古树名木较多，植物覆盖率达90%以上。样地内毛竹林地面积达4.3 hm2，密度为5 356株/hm2[2]。

1.2    试验方法

1.2.1    样地选择。样地选在位于旗山森林公园海拔715 m处的毛竹纯林，主要以2～3度毛竹为主，竹高为8～13 m，胸径为11～25 cm，郁闭度为0.95。地被覆盖以白楠木、野山茶等为主。在毛竹林内东、南、西、北方向共设置6个样地，呈“品”字形排列，各样地间相隔5 m;距离毛竹林1 m、3 m、5 m处的水泥步道作为林缘。

1.2.2    指标测定。2017年4月选择晴朗无风的天气10 d，采用英国仪器有限公司（Turnkey）生产、符合国家粉尘监测标准的Dustmate烟尘检测仪进行定点、同步测定1.5 m处（人体平均呼吸高度）4种粒径空气颗粒物浓度（PM1.0、PM2.5、PM10、TSP），林内和林缘每个时刻、每个监测点采用同样的方法重复观测3次，并用小气候监测仪测定每个监测点的气象数据（空气相对湿度、空气温度、光照和风速等）。每日7：00至次日5：00每隔2 h监测1次，每次3个重复同步观测。同一时刻的颗粒物浓度取3次观测的平均值，春季毛竹林内和林缘日变化取10 d观测的平均值。

1.3    数据处理

所有数据利用Excel 2013和SPSS 16.0软件进行统计和分析，采用One-way ANOVA单因素方差分析和LSD最小显著差异法，计算比较不同粒径颗粒物之间的差异等。

2    结果与分析

2.1    林内和林缘4种粒径颗粒物浓度总体日变化

从毛竹林内和林缘4种粒径颗粒物浓度日变化水平来看，TSP与PM10浓度差异较大，而PM2.5和PM1.0浓度差异较小。经单因素方差分析以及LSD多重比较法结果表明，林内和林缘TSP浓度在7：00、9：00、19：00时差异显著（P<0.05）;PM10浓度在9：00、11：00、17：00时差异显著（P<0.05）。从日变化曲线可以看出，各种粒径空气颗粒物浓度变化相似，基本呈“二峰二谷”型，只是林缘出现波峰和波谷的时间有所提前或滞后。11：00—13：00、17：00—19：00为2个高峰期;7：00—9：00、15：00—17：00为2个低谷期。