中南资质

HONORS
 
 
 

新闻中心

 
 

马尾松纯林林分因子对空气负离子浓度影响的研究


主持人:吴楚材 钟林生 刘晓明  完成情况:完成  来源:CSE中南生态旅游规划

马尾松纯林林分因子对空气负离子浓度影响的研究

吴楚材 钟林生 刘晓明

摘 要  在南岳衡山马尾松纯林内,设立了立地条件相类似的15个测点,测定空气负离子浓度及相应的林分因子,采用数量化理论I模型的分析表明,树龄、郁闭度、树高为影响空气负离子浓度的主导因子,且相关系数显著。

关键词 空气负离子;马尾松纯林;林分因子;数量化理论I;相关关系

中图法分类号S788.2; S718.557  

中性的空气分子在某种力的作用下(如电场、碰撞等),其中某些分子的外层电子可能脱

离原有壳层,成为自由电子,自由电子在空气中自由程极短(约10-8 cm),很快就附着在某些气体分子或原子上(特别容易附着在氧或水分子上),成为空气负离子。

空气负离子被喻为空气维生素,国内外研究证实[1,2],空气负离子对人体健康有着十分重要的价值。空气负离子的作用机制在于可影响5-HT (5-羟色胺)的浓度,5-HT是人体内具有多功能的神经介质,通过调节5-HT的升降而影响全身各系统。

空气负离子用途极为广泛,在医学界应用于临床,称之为空气离子疗法(NAIT ),对神经系统、呼吸系统、循环系统、消化系统、五官、外科、皮肤、职业病等一些疾病有辅助疗效,总有效率达89%[3]。在工业上用来改善车间、地下商场、轿车(汽车)内的空气状况,使工作人员精力充沛,提高效率,还用来防治“空调病”和调控冷却机械加工中车、磨、刨、钻等切削过程产生的热。农业上用来保鲜水果,促进种子萌芽。环境学上,由于与污染情况,人的体感舒适程度密切相关,所以把它作为衡量环境质量的指标。

笔者的研究[4]指出,在山林中,由于植被的光合作用,瀑布、溪流的喷筒电效应,土壤、岩石的放射性物质都有助于空气离子化,因此森林里空气负离子含量比较高,人们进入森林感到头脑清醒,舒适,心旷神怡,流连忘返。

1研究区自然地理状况

选择南岳衡山作为研究区,该区位于湖南省中部,是我国著名的“五岳”之一,群峦叠翠,万木争荣,它那旖旎的风光,瑰丽缤纷的景象,历来是人们向往的旅游胜地,该区地理位置为北纬27°10' ~27°20',东经112°34'~112°44',总面积14 000 hm2.研究区系中山地貌,山脉呈NE--SW走向,由东北向西南倾斜,坡度一般为15°~30°。山体主体母岩为侏罗纪罗燕山运动时期侵入的花岗岩,山体边缘有红砂岩,浅变质岩。全境地处亚热带湿润季风气候区,四季分明.据气象站资料,境内年均气温,山下17℃,半山14℃,山顶11℃;年均降水量,山下1 300mm,半山1 500 mm,山顶1 700 mm。

该区主要植被景观类型有:亚热带针叶林,常绿阔叶林,竹林,常绿落叶阔叶混交林,常绿阔叶灌丛,落叶阔叶灌丛和亚高山草甸.其中,前山大面积的马尾松林(Pinus massonianaLamb. ),海拔在300~500 m之间,土壤为山地红壤,被誉为“松海”。

2研究方法

根据研究目的,在研究区的马尾松纯林内设立调查样地,样地海拔在420 ~500 m之间,坡向为南坡或偏南坡,坡位为中坡或上坡,坡度20℃~ 25℃。样地内设立I5个测点,观测空气负离子浓度以及森林中林分因子的数值。

采用DLY-3型大气离子浓度测量仪(air ion counter)现场测定空气负离子浓度。测定时,在同一地点观测相互垂直的2~4个方向,在每个方向,待仪器显示的数值稳定后取5个坡峰读数,分析时取均值。同步观测并记录该点的林分因子(树龄、郁闭度、胸径和树高)。

3观测结果

鉴于以往及本次调查对林分因子与空气负离子关系的认识,并结合该调查区的实际情况,本研究确定调查4个相关影响因子,其中2个定性因子分10个类目,各类目的赋值见表1.

表1定性观测因子的类目及赋值

类   目    及   赋   值

1

2

3

4

5

6

数龄/a

5~10

11~15

16~25

26以上

郁闭度

0.10~0.39

0.40~0.49

0.50~0.59

0.60~0.69

0.70~0.79

0.80~0.89

采用典型抽样的方法,设立15个样点,为消除时间可能带来的误差,采取平行对比观测法,于1996年5月26~30日,对样点的树龄、森林覆盖率、胸径、树高、空气负离子进行观测,观测结果见表2.

表2马尾松林空气负离子测定结果反应表

样点

数龄/a

郁闭度

胸径/cm

树高/m

负离子个数/cm3

1

3

1

19

19

1330

2

3

4

20

19

1320

3

3

5

18

18

1460

4

1

5

9

5

2065

5

2

2

15

10

1155

6

3

3

16

14

1582

7

4

4

21

20

1411

8

4

4

18

17

1472

9

3

6

17

17

1472

10

3

2

8

4

1299

11

1

4

11

5

1899

12

4

1

20

16

1188

13

3

3

15

11

1480

14

3

6

13

10

1658

15

2

3

14

12

1218

4结果分析

为了更好地说明各项目对空气负离子的影响,采用数量化理论Ⅰ进行分析评价。数量化理论Ⅰ负离子数值模型为:   

Yk= B0+   Bijδkij + Bi Xki

式中,Yk是第K样点的负离子数值;B0为常数,Bij表示第i定性因子第j等级的得分,mi为第i定性因子的等级数,且令Bim i为0;δkij表示第K样点第i定性因子第j等级的反应(1或0), Bi表示第i定量因子的回归系数,Xki表示第K样点第i定量因子的观测值。

将反应表中数据输人微机,得到复相关系数R=0. 994,F值(=132. 2)大于Faai (5 , 9)=6. 42,可见其回归关系是显著的,该模型可以用来评价4个因子对空气负离子浓度的影响。表3是计算结果.   

表3 马尾松空气负离子各测定因子得分

项目

类目

得分

得分范围

偏相关系数

数龄/a

5~10

11~15

16~25

26以上

877.306

-377.977

-89.810

0.000

1 255.283

0.9992

郁闭度

0.10~0.39

0.40~0.49

0.50~0.59

0.60~0.69

0.70~0.79

0.80~0.90

-607.281

-175.315

-180.565

-532.366

-433.454

0.000

607.281

0.977

胸径/cm

-30.555

30.555

-0.709

树高/m

49.468

49.468

0.922

常数项

B0=1 641.311

R=0.944

在数量化理论中,得分的大小和偏相关系数的大小都是判断自变量作用大小的主要因素,数值大的作用程度也大。表3结果表明,树龄的得分范围、偏相关系数都排在第一位,郁闭度排在第二位,树高、胸径分别列第三、四位。

从定性因子每个类目的具体得分值可以看出,幼龄林的得分值最高,森林覆盖率(郁闭度)在40%~90%范围内都较高。

通过广义方差分析—等级系数法,进一步对4个因子进行差异显著性检验,结果(见表4)表明树龄、郁闭度、树高对空气负离子浓度的影响均达到显著水平,胸径的影响不显著。

综合以上分析,树龄、郁闭度、树高对空气负离子浓度有明显的影响,其顺序为树龄>郁闭度>树高,而胸径则没有显著的影响。

表4 广义方差分析

误差来源

离差平方和

自由度ˊ

均方

F值﹡

F0.05

数龄

219 487.90

3

73 162.62

22.44﹡

6.59

郁闭度

252 080.50

5

50 416.10

15.46﹡

6.26

胸径

8 594.28

1

8 954.28

2.75

7.71

树高

32 912.82

1

32 912.82

10.09﹡

7.71

剩余

13 044.00

4

3261.00

5结论与建议

有关研究[1]指出,空气负离子含量达到700个/cm3以上有益于人体健康.本研究观测结果显示,马尾松林中空气负离子浓度为1 200~2 000个/ cm3,因此该研究区是理想的森林生态旅游区。  

在类似的立地条件下,不同林分状况的空气负离子分布不同。分析马尾松的观测结果显示,树龄、郁闭度、树高等林分因子对空气负离子浓度有显著的影响,其中,树龄影响最大,郁闭度次之,树高较小,且幼龄林的空气负离子浓度比中龄林、成熟林大,而胸径几乎没有影响。这表明,树的生命活动对周围空气有离子化的作用,生命力越旺盛、代谢功能越强烈,其空气负离子浓度越高,在森林生态旅游区选址时要充分考虑这一点。

森林环境中具有较高浓度的空气负离子,使得我们认识到森林不仅具有多姿多彩的美学观赏价值,还蕴含了康复、休闲等功能,是人们“回归大自然”的最佳去处,保护森林资源是维护森林生态旅游资源、促进生态旅游活动的关键。

参考文献

1.李志民等.大自然中的空气离子.大自然探索,1988,7(4):39~45

2.Krueger A P. The biological effects of air ions.Int J Biometeorol. 1985,29:205

3.李安伯.空气离子研究近况.中华理疗杂志,1988,(2):100~103

4.吴楚材等.桃源洞国家森林公园负离子浓度测定与评价,中南林学院学报,1995,15(1):9~12

5.中华人民共和国林业部.森林资源调查主要技术规定.北京:中国林业出版社,1983. 10

发表日期:2010/7/21