不同群落结构风景游憩林生态保健效应——以北京西山国家森林公园为例

杨 畅,王月容,汤志颖,王 茜,段敏杰,漆良华,*

1 国际竹藤中心 国家林业和草原局/北京市共建竹藤科学与技术重点实验室, 北京 100102 2 北京市园林绿化科学研究院,园林绿地生态功能评价与调控技术北京市重点实验室, 北京 100102

随着城市化的快速发展及人们追求更优的生活环境和品质,生态保健意识不断增强[1]。风景游憩林具有游玩和休憩的自然条件及人工基础服务设施,作为城市森林的一种重要类型,不仅在改善和维持生态环境方面具有重要作用[2—4],在调节气候[5—6]、丰富视觉环境[7]、促进居民体力与脑力恢复[8]、维持身心健康[9]和获得愉悦感受[10]等生态保健方面也具有独特优势。生态保健效应是基于植物景观的生态、美学、社会、生产等 4 大功能,对人体身心健康所产生的各类直接有益功效,通常以空气负离子浓度、人体舒适度、减菌率、降噪率、PM2.5消减率等环境效应指标进行表征[11—13]。

Wang等[14]研究了五大连池风景区空气负离子的变化规律,指出空气负离子日变化呈“U” 型分布且与环境因子的相关性与季节有关。陈波等[15]研究了北京植物园红松(Pinuskoraiensis)林不同天气条件下的PM2.5浓度,认为在不同天气条件下其均有强大的净化空气能力。王琴等[16]研究了武汉市15种常见乔木滞尘能力,并结合叶表微形态分析滞尘机理,认为叶表面粗糙度、蜡质含量和沟槽宽度等是影响植物滞尘的重要因素。美国学者首次用模型分析了圣路易斯地区城市森林对大气中主要污染物的净化作用,指出绿地减少PM10效果最显著[17]。Streiling等[18]研究了城市公园胡杨(Populuseuphratica)在改善气候方面的能力,指出植物对改善热环境和空气质量组分有积极作用。Bowler等[19]通过植树、创建公园和绿色屋顶,研究了绿地的降温效应,指出绿地周围平均可降低气温1℃。Arghavani等[20]研究了夏季地表植被、屋顶植物、地表植被+屋顶植物对人体舒适度的影响,指出绿地通过白天降温、夜间升温提高舒适度。张艳丽等[21]研究了成都市植物廊道的8种绿化植物降温增湿以及固碳释氧的生态保健效应,指出夏季单位面积植物固碳释氧和降温增湿能力最强。Stanhope 等[22]研究了城市公园绿地生态保健效应对身体机能的影响,指出优质的绿地空间可以减轻疼痛。

国内外有关生态保健的研究多集中于对绿地的整体效应,且主要针对一种或两种保健因子,或以某一个季节为时间段,而对群落结构差异、动态变化、影响因素及多种保健因子综合效应等研究报道鲜见。因此,论文以北京西山国家森林公园风景游憩林为研究对象,通过野外监测和室内分析相结合等方法,探讨了乔-灌-草、乔-草和灌-草等9种不同群落结构下的生态保健效应,研究了空气负离子浓度、PM2.5浓度及消减率、噪音消减率、减菌率及人体舒适度的动态变化,分析了温度、湿度、风速等环境因子对生态保健效应的影响,运用综合指数法对生态保健效应进行定量评价,旨在探索城市风景游憩林适宜的群落结构,为其建设与管理提供科学依据。

1 研究区概况

西山国家森林公园位于北京市西郊,公园植被是距城区最近的风景游憩林(39°58′18.17″N, 116°11′51.20″E),总面积59.7 km2,平均坡度15°—35°,土壤主要为砂质土,腐殖质和团粒结构较欠缺, pH值为5.5—7.5。研究区属于温带季风气候区,四季分明；夏季炎热多雨,冬季寒冷干燥,年降水量600 mm左右；年平均气温10—13℃；植被覆盖率高达98.5%,林分起源上以人工林为主,生长状况良好,植被类型主要为阔叶林和针叶林,主要树种有油松(Pinustabulaeformis)、侧柏(Platycladusorientalis)、黄栌(Cotinuscoggygria)、刺槐(Robiniapseudoacacia)、栾树(Koelreuteriapaniculata)等。

2 研究方法

2.1 样地设置与群落调查

于2019年在对北京西山国家森林公园踏查的基础上,选择立地条件相似,植物群落发育较为完善的风景游憩林,设置乔-灌-草(A)、乔-草(B)、灌-草(C),3种群落结构类型的样地,样地面积为 20 m×20 m,每种群落类型设置3个重复(A1、A2、A3；B1、B2、B3；C1、C2、C3)。 在每个样地内设置5 m×5 m的灌木样方和1 m×1 m的草本样方。在样地内进行每木检尺和群落特征调查,乔木层调查树种组成和胸径、树高、冠幅、郁闭度,灌木层调查物种组成、株高、地径、盖度,草本层调查物种组成、高度和盖度。在春季(3—5月)、夏季(6—8 月)、秋季(9—11 月)、冬季(12 月、次年1—2 月)开展生态保健因子监测。研究区位置与样地基本情况详见图1与表1所示。

图1 研究区位置Fig.1 The location of study area

2.2 生态保健指标监测与评价

采用DLY- 5G空气负离子测定仪测定空气负离子浓度,仪器位置距离地面1.5 m,每个季节选择3天晴好天气(风速<2 m/s),观测时间为8：00—18：00,每间隔2 h观测1次,读取3次取其均值作为空气负离子浓度测定值。

PM2.5的测定采用Dustmate手持空气颗粒物监测仪,仪器的位置距离地面1.5 m,每个季节选择3天晴好天气(风速<2 m/s),在8：00—18：00,每间隔2 h观测一次,重复测定3次为1组,取其均值作为PM2.5浓度测定值。PM2.5消减率计算公式为：

(1)

式中,P为消减率,Cs代表无植被覆盖点的PM2.5浓度,Cm是实测样地的PM2.5浓度。

减噪效应主要以夏季为主,采用NL- 52噪音测定仪测定噪音,固定声源80—90 dB,距声源0 m、5 m、10 m、15 m、20 m同时测定噪音值,每间隔2 min记录一组数据,重复3次取均值。噪音的消减率计算公式如下：

(2)

式中,N代表实测样地的消减率,L0代表样地噪音源的噪音值,Lm为与噪音源距离m的噪音值,分别为 5、10、15、20 m 。ΔL为距离为m时噪音的自然衰减量。

表1 样本基本信息

减菌效应主要以夏季为主,将盛有牛肉膏琼脂培养基的培养皿置于样地中心水平支架上,打开接种空气5 min后,盖上培养皿封口带回实验室,倒置于30℃ 恒温培养箱中,培养48 h测定细菌数量,每个样地放置3个培养皿。减菌率的计算公式如下：

(3)

式中,P为减菌率,Es为对照的细菌数,Ec为样地中的细菌数。

采用Kestrel- 4500袖珍式气候测量仪,每个季节选择三天天气较晴好(风速<2 m/s),在 8：00—18：00,每间隔2 h测定1次样地中心的温度、湿度、风速,重复3次取均值,计算人体舒适度。人体舒适度计算公式(公式4)、等级(表2)如下：

Si=0.6(|Ti-24|)+0.07(|RHi-70|)+0.5(|Vi-2|)

(4)

式中,Si为人体舒适度,Ti为气温(℃),RHi为相对湿度(%),Vi为风速(m/s)。

表2 舒适度等级

2.3 生态保健效应评价

选择植物生长最旺盛的夏季测定的空气负离子浓度、PM2.5消减率、噪音消减率、减菌率、人体舒适度5个指标,开展不同群落结构风景游憩林的生态保健效应评价。空气负离子浓度、PM2.5消减率、减菌率、噪音消减率等为正效应指标,采用公式(5)进行标准化处理；人体舒适度为负效应指标,则采用公式(6)进行标准化处理。采用公式(7)和(8) 按同类相乘,异类相加的综合指数法计算生态保健效应单项指数和综合指数[23]。

X′ij=(Xij-minXij)/(maxXij-minXij)

(5)

X′ij=(maxXij-Xij)/(maxXij-minXij)

(6)

式中,X为各指标原始值；X′为标准化后的值；i为第i个监测指标i= 1,2,…,n；j为不同群落结构风景游憩林,j=1,2,…,m。

(7)

式中,Yij为单项指数,Mij取各指标标准值的平均值。

(8)

式中,I为综合指数,Yij为第i个监测指标,第j个样地的单项指数,i= 1,2,…,n；j=1,2,…,m。

2.4 数据处理与统计分析

采用Excel和SPSS软件进行数据处理,利用单因素方差分析法(one-way ANOVA)和邓肯(DunCan)检验法,对北京西山国家森林公园不同群落结构风景游憩林的空气负离子浓度、PM2.5消减率、噪音消减率、减菌率、人体舒适度进行方差分析与多重比较,利用聚类分析,对不同群落结构风景游憩林生态保健效应进行分类,运用Python 3.8.8作图。

3 结果与分析

3.1 空气负离子浓度动态变化

图2 空气负离子浓度日变化Fig.2 Diurnal variation of air anion concentration A1：乔-灌-草结构第一个样地 The first sample plot of arbor-shrub-grass structure；A2：乔-灌-草结构第二个样地 The second sample plot of arbor-shrub-grass structure；A3：乔-灌-草结构第三个样地 The third sample plot of arbor-shrub-grass structure； B1：乔-草结构第一个样地 The first sample plot of arbor-grass structure；B2：乔-草结构第二个样地 The second sample plot of arbor-grass structure；B3：乔-草结构第三个样地 The third sample plot of arbor-grass structure；C1：灌-草结构第一个样地 The first sample plot of shrub-grass structure；C2：灌-草结构第二个样地 The second sample plot of shrub-grass structure；C3：灌-草结构第三个样地 The third sample plot of shrub-grass structure

北京西山国家森林公园春、夏、秋、冬四个季节不同群落结构风景游憩林的空气负离子浓度日变化范围分别为296.67—770.00 个/cm3、555.33—1030.00 个/cm3、683.33—1090.00 个/cm3和263.33—760.00 个/cm3(图2),均值分别为(492.94±68.44) 个/cm3、 (809.40±61.01) 个/cm3、(819.98±49.80) 个/cm3和(534.01±7.46) 个/cm3,变异系数分别为0.139、0.075、0.031和0.145。秋季空气负离子浓度最高,且变异最小。春季空气负离子日变化表现为“单峰”曲线,在8：00最低,14：00最高,麦李+荆条-狗尾草+鬼针草+牵牛+藜+小蓬草的灌草结构(C3)空气负离子浓度最高,为770.00 个/cm3。夏季绿地空气负离子浓度在14：00以后变化较大,出现了骤降和急升的现象。秋季和冬季空气负离子浓度均呈现先增加后减小的“单峰”曲线,秋季最高值出现在14：00的乔-草结构。冬季空气负离子浓度较低,最高值出现于14：00。

空气负离子浓度随季节变化明显(表3),秋季最高(846.41±46.76) 个/cm3,冬季最低(529.74±88.28) 个/cm3。乔-灌-草结构的油松+刺槐-荆条+胡枝子-狗尾草+马唐+牵牛+鬼针草(A1)年均最高,为(755.62±110.11) 个/cm3,灌-草结构中榆叶梅+沙地柏+金银忍冬+棣棠-虎尾草+狗尾草+旋覆花+刺儿菜(C1)最低,为(637.53±121.90) 个/cm3,整体表现为乔-灌-草>乔-草>灌-草。多重比较结果表明,不同群落结构风景游憩林春季空气负离子浓度变化幅度较小,差异不显著；夏季、秋季和冬季差异显著(P<0.05),乔-灌-草和乔-草结构空气负离子浓度效应具有明显优势。

表3 空气负离子浓度季节变化

3.2 PM2.5浓度动态变化及消减率

不同季节PM2.5浓度日变化有明显的差异(图3),春夏秋冬日变化范围分别为8.07—18.53 μg/m3、6.83—30.43 μg/m3、24.32—43.59 μg/m3和38.07—63.04 μg/m3,均值分别为(13.26±0.23) μg/m3、 (14.66±0.39) μg/m3、(33.32±0.88) μg/m3和(49.82±0.53) μg/m3,变异系数分别为0.017、0.027、0.026和0.011。春季乔-灌-草结构PM2.5浓度最低,整体趋势呈 “双谷”型,谷值分别在10：00和14：00,且14：00最低(8.07 μg/m3), 18：00达最高(18.53 μg/m3)。夏季从8：00开始PM2.5浓度持续降低,到14：00达到最低(16.03 μg/m3)后缓慢上升。秋季PM2.5浓度从8：00开始上升,18：00达到一天中的最高值(43.59 μg/m3)。冬季PM2.5浓度整体最高,在8：00为一天中的最高值,后持续下降至16：00时达到最低值。

图3 PM2.5浓度日变化Fig.3 Diurnal variation of PM2.5 concentration

PM2.5浓度四个季节表现为夏季<秋季<春季<冬季(表4)。浓度最低群落结构分别为灌-草结构(C1)和 乔-灌-草结构(A1),年均值分别为(33.07±9.10) μg/m3、(33.09±9.83) μg/m3,灌-草结构(C3)PM2.5浓度最高,年均值为(34.00±10.48) μg/m3。多重比较结果表明,不同群落结构风景游憩林PM2.5浓度在夏季、秋季和冬季达显著性差异(P<0.05)。

表4 PM2.5浓度季节变化

PM2.5的消减效应随季节变化较大(表5),春季、夏季和秋季有显著性差异(P<0.05)。春季PM2.5消减作用表现为乔-草>乔-灌-草>灌-草,以A1最优,达到了9.04%。夏季表现为灌-草>乔-灌-草>乔-草,以C3和A1消减作用较高,消减率分别为12.72% 和10.95%,乔-草结构的侧柏+栾树-芍药+牛筋草+狗尾草+知风草(B3)消减效应最弱，为4.49%。秋季PM2.5的消减作用以乔-灌-草最优,达到了9.63%。冬季PM2.5由于浓度较高,不同群落的风景游憩林也表现出了一定的消减作用,最高为7.56%,最低为4.37%。

3.3 噪音消减率和减菌率

不同群落结构风景游憩林的噪音在自然衰减和植物消减作用下,噪音值产生不同变化(图4)。距音源5 m、 10 m、15 m、20 m实测噪音最低值分别为68.87 dB、60.73 dB、58.03 dB、54.60 dB。距噪音源5 m消减效应最好的为乔-草结构的B3和灌-草结构的麦李+荆条-狗尾草+鬼针草+牵牛+藜+小蓬草(C3),消减率分别为4.42% 和3.93%。距噪音源10 m时消减效应最好的为乔-灌-草结构A1,乔-草结构B3,灌-草结构C3。距噪音源15 m时乔-灌-草结构 A1和乔-草结构B3消减率最高,分别为10.36%、12.93%。距噪音源20 m时消减效应以乔-草结构的B3最好。

表5 PM2.5消减率季节变化

图4 噪音消减率与衰减量Fig.4 Noise reduction rate and noise attenuation

不同群落结构风景游憩林减菌率表现为乔-灌-草>乔-草>灌-草(图5),减菌率均值分别为(36.39±5.94)%、(28.26±6.20)%、(18.67±7.22)%。减菌效应以A1最优,其次为B3,减菌率分别为44.60%、 38.56%。减菌效果最弱的为灌-草结构紫薇-虎尾草+狗尾草+牛筋草+马唐+苦苣菜(C2),减菌率为(11.65±1.81)%,上下限较为接近,都处于游憩林中减菌率的最小值,A1减菌率分别为B3和C2的1.16、3.83倍。减菌效果最不稳定的为灌-草结构麦李+荆条-狗尾草+鬼针草+牵牛+藜+小蓬草(C3),减菌率为(28.60±14.22)%,上下限距离最远,且中位数基本与下限持平,减菌效果最为稳定的是灌-草结构榆叶梅+沙地柏+金银忍冬+棣棠-虎尾草+狗尾草+旋覆花+刺儿菜(C1),减菌率为15.76±1.02%,其上限下限和中位数最为接近。

图5 减菌率Fig.5 Bacteria reduction rate

3.4 人体舒适度动态变化

春、夏、秋、冬不同季节人体舒适度指数日变化范围分别为3.54—7.39、2.80—9.63、5.37—9.26和11.31—18.07(图6),均值分别为4.90±0.18、6.74±0.23、6.84±0.08和14.29±0.27,变异系数分别为0.037、0.034、0.012和0.019。春季人体舒适度日变化趋势成“√”型,在“舒适”等级以上达到了46.7%,且集中于12：00—16：00。夏季舒适度指数呈现单“峰”曲线,从8：00开始逐渐上升,峰值出现在14：00,此时舒适度指数为9.10—10.22,体感为“极不舒适”等级。秋季舒适度指数呈现先降低后增高的趋势,在12：00—16：00舒适度指数较低,最低值为5.84,体感为“较舒适”等级。冬季舒适度指数在8：00最高(18.07),在12：00—14：00时达到最低(10.14),达“极不舒适”等级。

图6 舒适度指数日变化Fig.6 Daily variation of comfort index

人体舒适度不同季节有明显的差异(图7),舒适度指数春季最优(4.92±0.18),其次是秋季(7.48±0.08)和夏季(7.98±0.25),冬季因寒冷干燥最高(15.44±0.18)表现出“极不舒适”。就群落结构而言,人体舒适度以C1最优的,最差为B1,年均舒适度指数分别为8.83±4.02、9.06±3.92。在春季,不同群落结构出现显著差异,以C1最优,舒适度指数为4.64±0.92。夏季乔-灌-草结构和乔-草结构最为舒适,灌-草结构最差。秋季总体上比夏季舒适,以灌-草结构最优(7.32±0.61)。冬季不同群落结构风景游憩林人体舒适度指数差异不大。

图7 舒适度指数季节变化Fig.7 Seasonal variation of comfort index

3.5 生态保健效应影响因子与综合评价

生态保健效应与环境因子相关性分析结果表明(图8),PM2.5浓度和温度呈负相关,与湿度和风速呈正相关；细菌数量与温度、湿度、风速均呈正相关,在一定程度上温度、湿度、风速均有利于细菌的生长繁殖；噪音与温度、风速呈正相关,而与湿度呈负相关；空气负离子浓度与温度呈正相关,与湿度和风速呈负相关。

在各保健因子之间,PM2.5浓度与细菌数量和噪音量呈正相关,相关系数分别为0.452、0.432,与空气负离子浓度呈负相关,相关系数为 -0.627；噪音则与细菌数量呈正相关且达显著水平(P<0.05),相关系数为0.654；空气负离子浓度与PM2.5浓度和菌落数呈负相关且达显著水平(P<0.05)相关系数分别为-0.627、-0.716,与噪音呈负相关且达极显著水平(P<0.01),相关系数为-0.817。

图8 生态保健效应与环境因子的相关性Fig.8 Correlation between ecological health effect and environmental factors

不同群落结构风景游憩林生态保健效应综合指数变化范围为1.6565—9.1387(图9)。乔-灌-草和乔-草结构的生态保健效应高于灌-草结构,分别是灌-草结构的2.06和1.63倍,可见乔木层在发挥风景游憩林生态保健效应方面具有重要作用,这可能与其繁茂的林冠、复杂的枝叶结构有关。生态保健综合指数的聚类分析结果表明,9种群落结构风景游憩林可聚为4类,第一类为B1、C2、C3、A2、B2,第二类A3、B3,第三类C1和第四类A1。 其中乔-灌-草结构A1具有较好的增加空气负离子浓度、减菌、提高人体舒适度等生态保健效应,其综合保健指数最高；其次为乔-草结构B3、乔-灌-草结构A3,综合指数分别为6.3398 、6.2093；最弱的为灌-草C1。

图9 风景游憩林生态保健效应及聚类分析Fig.9 Comprehensive health function effects and cluster analysis of scenic and recreational forests

4 讨论

4.1 空气负离子浓度变化

植物光合作用和叶片尖端放电产生空气负离子[24]。北京西山国家森林公园不同群落结构风景游憩林空气负离子浓度表现出夏秋高、春季次之,冬季弱的变化规律,这与邵海荣等[25]对北京市常见植物空气负离子浓度变化特征研究结果一致,而与余海等[26]对侧柏(Platycladusorientalis)林在春季和秋季可产生较多空气负离子的研究结果不同,这可能是纯林与混交林林分类型的差异导致。北京西山国家森林公园风景游憩林空气负离子浓度以乔-灌-草群落结构最高,与北戴河森林环境[27]中空气负离子分布特征研究结果一致,这可能与复层植物群落可以释放更多的空气负离子有关。夏季空气负离子浓度最高值出现在12：00—16：00,最低值出现在8：00,这与合肥市居住区[28]空气负离子浓度变化一致,与热带森林[29]空气负离子浓度的变化不完全相同,可见空气负离子浓度受温度、湿度等气候因素影响较大。有关空气负离子浓度与环境因子关系的研究尚没有一致结论,吴作明等[30]认为空气负离子浓度与温度呈负相关,与湿度呈正相关,王一荃等[29]认为其与湿度呈正相关, Smirnov等[31]认为与风速呈正相关,本研究则认为温度与空气负离子相关关系不明显,与湿度和风速呈负相关。乔-灌-草结构可产生更多的空气负离子[32],而本研究中乔-草结构B1空气负离子浓度也较高,可能是因为B1林分郁闭度和草本层盖度均大,且油松呈针状等曲率半径较小,具有良好的“尖端放电”功能,在植物生长初期有利于产生更多空气负离子。

4.2 PM2.5浓度及消减率变化

PM2.5浓度在早上和晚上较高,这与Begum等[33]对英国颗粒物浓度变化研究结果相似。环境因子对PM2.5浓度及消减率有较大影响[34],西山国家森林公园不同群落结构风景游林PM2.5浓度与温度呈负相关,与湿度和风速呈正相关,这与哈尔滨[35]植物群落对大气细颗粒物浓度消减作用的研究结果一致,与布里斯班[36]颗粒物的动态变化不完全相同,湿度增加颗粒物的重量增加,使之不断下降,近地面浓度升高,在陈波等[15]的研究中还指出降雨有助于消减 PM2.5。顾康康等[37]对城市道路绿地植物PM2.5消减作用的研究发现,乔-灌-草结构消减作用最优,这与本研究结果一致,群落结构、植物种类是影响PM2.5消减率的重要因子。Hwang等[38]和陈波等[39]的研究表明针叶植物对PM2.5的消减能力远高于阔叶树,这也验证了北京西山国家森林公园乔木层以油松为主群落结构对PM2.5有较强的消减作用,而王琴等[16]对武汉的植物滞尘能力的研究中,叶表面粗糙、蜡质含量高和沟槽宽度深等植物叶片具有最佳滞尘能力,这可能与地域气候差异有关,发挥良好的滞尘保健效应需要因地制宜选择合适的植物。

4.3 降噪与减菌效应变化

林带的减噪效应与宽度、植物配置、组成和郁闭度有关,树木通过吸收和散射,使噪音在林内传播时间延长,减弱声波通过林带时的能量,从而达到降噪的效果[40]。距离对噪音的消减效应差异显著,噪声消减率随距离增加而增加,这与Fang等[41]对林带降噪效果的研究结果相同。西山国家森林公园乔-灌-草结构降噪效果最优,这与Maleki等[42]对德黑兰森林公园不同类型林分降噪效果研究结果相似,灌木因其茂密的枝叶散射作用而能发挥较好的降噪效应,足够高的树木对噪音的扩散和吸收能力更优,因此将乔木和灌木搭配种植,形成乔-灌结构,提升游憩林降噪效应。植物通过分泌萜类、有机酸等物质从而抑制细菌生长[43]。空气中的微生物大多来自地面,灌-草群落结构微生物扩散的范围小,对细菌的消减作用较弱,本研究减菌效果较好为乔-灌-草结构和乔-草结构,一方面复层结构的风景游憩林减菌效果要高于单层结构[44],另外还可能与乔木层侧柏释放的可挥发性物质能够有效地抑制细菌活性、降低细菌浓度有关[45]。产生较多空气负离子的植物群落对细菌的抑制作用也较强,本研究表明细菌数量与空气负离子浓度呈负相关。光照、温度、湿度和风速的综合状态能降低细菌的数量,且会随不同季节和地区改变[46]。C3减菌效应变动最大可能是因为其位置靠近道路,人为干扰较大,生态系统不稳定,在今后进行风景游憩林建设时可设缓冲区,以保证植物群落发挥最佳生态保健效应。

4.4 人体舒适度变化

人体舒适度主要与风景游憩林温度、湿度、风速有关,与林外相比,林内风速较低,由于光照不足等温度较低,植物呼吸作用而湿度较高[47]。北京市夏季高温多雨,而西山国家森林公园风景游憩林夏季也较舒适,原因可能是森林公园远离城区且植被丰富,林分郁闭度大,形成一个特殊的小气候。不同群落结构风景游憩林人体舒适度指数没有显著的差异,可能是因为西山国家森林公园面积大,地表覆盖率高,改善了整体的舒适度,其中最佳的为乔-灌-草结构,可能是有良好的复层结构,并且乔木层树种刺槐具有降温、增湿和降低风速的显著效果[48]。王庆等[49]的研究认为影响绿地人体舒适度的主要原因为植物群落结构、乔木平均冠幅、绿量、灌木围合度、灌木高度以及绿化率,要提升城市人体舒适度,需要综合考虑。

乔-灌-草群落结构风景游憩林的生态保健效应最好,这与紫竹院公园绿地[50]以及北小河公园绿地[51]生态保健效应研究结果一致。这主要与该类型具有完整的群落的结构,有降温、增湿、降低风速、滞尘、减菌的刺槐、油松、侧柏等优良树种有关。北京风景游憩林的建设,在群落结构上以拥有良好复层结构的乔-灌-草群落结构为主,在树种选择上优先考虑具有生态保健效应的乡土树种,适度设置林带的宽度以提升降噪效果。最佳游憩时间建议为春季10：00—14：00,夏季8：00—10：00,秋季12：00—16：00,冬季14：00—16：00。

5 结论

通过对北京西山国家森林公园9种不同群落结构风景游憩林生态保健效应研究,发现不同群落结构保健效应差别较大,对单个生态保健指标的表征各有优势,四个季节生态保健效应的日变化趋势也不尽相同,与环境因子呈现出显著相关性。不同植物在生态保健效应方面也表现出各自优势,如油松有良好的释放空气负离子的能力,侧柏减菌效应较优,刺槐降温增湿效果显著。研究得出的生态保健综合效应排序为：乔-灌-草>乔-草>灌-草,较优景观配置模式分别对应的是： 乔-灌-草结构A1(油松+刺槐-荆条+胡枝子-狗尾草+马唐+牵牛+鬼针草),乔-草结构B2(侧柏-芍药+牡丹+刺儿菜+牛筋草+狗尾草),灌-草结构C2(紫薇-虎尾草+狗尾草+牛筋草+马唐+苦苣菜),今后在风景游憩林建设中可供参考应用。未来的研究应考虑心理保健效应,及其与生理的耦合效应和影响机制。