不同植物配置模式对空气负离子水平的影响

高 巍，林 静，李鹏飞

(1.长春大学 园林学院，长春130022 2.吉林省林业勘察设计研究院，长春130000)

空气分子在电场、碰撞、辐射等外力作用下会成为自由电子，很快附着在某些气体分子或原子上，形成空气负离子。空气负离子具有很强的清洁空气、降尘、杀菌的作用[1]，对人体健康意义重大，被称为“空气维生素”[2]。影响空气负离子水平的因素有很多，绿色植物由于光合作用和叶片光电效应能够提高空气负离子水平[3]。例如，不同绿地结构、不同城市功能区、不同的植物群落、不同植物种类等[4-8]。植物配置模式是指按照不同的种类和数量将乔木、灌木、草本植物应用到景观设计中[9]。研究空气负离子水平和植物配置、气象因子的相关性，可以为选择负离子水平高的植物配置模式提供科学依据，从而有效提高景观设计的生态效益，这对园林景观设计意义重大。

1 材料与方法

1.1 研究地点概况

研究地点位于吉林省长春市长春大学西校区内及周边，4块样地面积均在1 200 m2左右，环境条件相似。选择校区内树木园、操场、苗圃、花圃为研究对象，以校门口空地为对照，分别测定各项指标。4块样地的植物配置模式均为城市中常见的绿地植物配置形式：树木园的植物配置模式为阔叶乔木林植，具体植物配置为山杨、水曲柳等阔叶乔木林植，乔木下种连翘、胡枝子等灌木，灌木下是紫萼等自然地被，郁闭度96%。操场的植物配置模式为草坪，具体植物配置为早熟禾成片种植，草坪中混有蒲公英、车前、马蔺等野生植物；苗圃的植物配置模式为宿根植物+灌木(球)，具体配置为大花萱草成片种植，道路两侧零星点缀金叶风箱果球；花圃植物配置模式为百日草成片种植。植物配置模式和具体配置如表1所示。

表1 植物配置模式

续 表

1.2 测定内容与方法

用DLY-3G232型空气负离子测定仪测定不同植物配置样地负离子释放量，测定时间选择7∶00—19∶00时间段以内。该仪器的离子浓度测量范围为10～1.999×109个离子/cm3，最高分辨率10 个离子/cm3；误差：测定离子浓度误差≤±10%， 离子迁移率误差≤±10%。使用HTC-1 数字式温湿度测量仪测定气温和相对湿度。

试验于2021年6月下旬至7月上旬进行。选择晴朗、无风天气，在样地中心位置距离地面1.5 m处放置负离子测定仪，风筒对准东南西北四个方向，每个方向读取瞬间读数15个，取平均值为该样地负离子含量，温度和空气湿度同步测量。试验重复3次[10]。

2 结果与分析

2.2 不同植物配置模式负离子浓度昼间变化

图1 空气负离子昼间变化曲线

图2 不同植物配置模式对负离子水平的影响

如图1 所示，样地内空气负离子昼间变化均接近双峰状曲线：阔叶林植的峰值出现在9 : 00 左右和15 : 00左右；草坪峰值出现在11 : 00 左右和15 : 00左右；宿根植物+灌木(球)的峰值出现在11 : 00 左右和15 : 00左右；草花的峰值出现在9 : 00 左右和17 : 00左右。不同的群落模式出现峰值的具体时间有所不同，基本在9 : 00—11 : 00时间段出现第一个峰值， 15 : 00—17: 00 时间段出现第二个峰值。

2.2 不同植物配置模式对负离子水平的影响

比较4种植物配置模式(见图2)的负离子水平，树木园的负离子水平最大，达到790 个/cm3，超出对照400 个/cm3，差异极显著；花圃负离子水平为562 个/cm3，苗圃负离子水平为524 个/cm3，花圃负离子水平和苗圃负离子水平分别高于对照217 个/cm3和255 个/cm3，差异显著，但是花圃和苗圃之间负离子水平差异不显著；草坪的负离子水平为329 个/cm3，与对照差异不显著。负离子释放量由大到小的植物配置模式阔叶林植>宿根植物+灌木(球)>草花>草坪。

2.3 负离子释放与温度、空气湿度相关性分析

图3 气象因子与空气负离子浓度相关性A温度B空气相对温度

3 结语

阔叶林植日均负离子水平显著高于宿根植物+灌木(球)、草花、草坪3种植物配置模式，主要原因是：其一，阔叶林植主要树种植山杨、水曲柳、刺榆、百花花楸等阔叶植物，林下种植灌木和地被植物，面积指数大，光合作用能力较高，负离子生成量较多；其二，阔叶林植郁闭度大，空气流通性小，负离子较难逃逸。已有研究表明阔叶林负离子生成量大[11-12]，本研究结果与前人结果相同。草坪的负离子浓度基本与对照的沥青路面空地负离子水平持平，差异不显著。这可能由于草坪低矮、开敞，负离子逃逸迅速，导致在1.5 m的负离子测量高度测出的负离子量较少。

有研究表明，光合作用是植物负离子生成的源泉[13]。负离子昼间变化(7:00—19:00)呈双峰曲线的变化趋势可能与植物的光合作用规律有关。12:00—14:00气温高，太阳辐射强，光合作用“午休”现象出现，所以4种植物配置绿地负离子水平都随之降低。

温度、湿度与负离子相关性的报道已经多见[14-15]，空气相对湿度与负离子释放量呈正相关，温度与负离子释放量呈负相关。在植物配置时不仅要考虑科学性和艺术性，还要考虑到生态效益，在满足植物景观设计的功能要求的同时，要尽量选择负离子水平高的植物配置模式，以提供更好的空气质量和环境条件。本研究只是对城市绿地景观设计中常见的植物配置模式负离子水平进行比较，还有很多种植物配置模式的负离子水平有待详细研究，进而指导园林植物景观设计。