北京4种常见树种花粉飘散规律及致敏潜力分析

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绿地作为城市生态系统的重要组成部分之一,其空气中飘散大量的致敏性花粉会引发花粉过敏症,严重时会危害人体健康。本论文选取北京林业大学校园绿地为调查对象,主要进行了以下三个方面的研究:(1)选取连翘、紫荆、洋白蜡、臭椿4种植物进行花粉监测,以致敏植物胸径处花粉数量的变化特征为研究出发点,确定其花粉在6:00~22:00时间段内花粉飘散的日变化规律,分析环境因素(空气温度、空气相对湿度、大气压、辐射照度、风向、风速)对花粉飘散的影响程度,明确花粉飘散与环境因子的关系,研究结果表明:(1)4种植物的花粉飘散规律均呈“单峰型”日变化动态。在6:00~22:00中,花粉数量的最高值出现在14:00或16:00左右,最低值出现在6:00或20:00左右。连翘、紫荆、洋白蜡树种花粉数量的峰/谷值比相差较小,臭椿花粉数量的峰/谷值比相差较大。(2)众多环境因子的综合作用导致花粉数量的变化。花粉数量与空气温度、辐射照度、风速为正相关关系,与空气相对湿度、大气压为负相关关系。其中,花粉数量与空气温度、空气相对湿度具有极强的相关性;与风速有较强的相关性;与大气压的相关性次于空气温度、空气相对湿度和风速,与辐射照度的相关性较弱。同时,花粉数量在顺风方向较逆风方向略多。(3)不同环境因子之间相互独立,对不同植物花粉数量的影响不同。连翘花粉数量主要与空气相对湿度、风速因子有关,紫荆、洋白蜡、臭椿花粉数量主要与空气温度因子有关。(2)基于高斯公式对城市绿地致敏指数(IUGZA)进行分析并改进了该指数(I’UGZA),应用指数评估绿地的致敏潜力,并进行不同区域致敏潜力大小对比,探究该指数在绿地致敏潜力评估中的实际应用。同时使用Spearman相关性分析和主成分分析(PCA),分析IUGZA与其他参数(区域面积、植株数量、林木密度、物种丰富度和Shannon-wiener指数(H’))之间的相关性。研究结果表明:(1)绿地整体的IUGZA值为0.2141,I’UGZA值为0.2193,具有低过敏潜力,研究区内生长的植物排放的花粉不会对花粉过敏患者造成高风险。但对研究区进行分区对比时,部分区域的IUGZA值大于0.3,具有高致敏潜力。同时距离致敏性植物346m范围内可引起敏感人群的过敏反应,距离场源中心1000m处I’UGZA值趋近于0,几乎没有致敏影响。因此,改进的指数可反映距离绿地空间不同位置的致敏潜力以及对周边环境的致敏影响,可作为评估城市绿地致敏潜力的有用工具,用于量化绿色空间不同区域的空气中花粉排放形成的致敏潜力。(2)研究区内高致敏性植物有油松、栓皮栎、洋白蜡、毛白杨、臭椿、白榆、圆柏、白桦等植物,主要属于柏科、松科、杨柳科、悬铃木科、豆科、苦木科、榆科、桦木科、壳斗科。绿地整体种植低致敏性植物较多,占比为65.7%。因此,该指数可反映每种植物产生的花粉在绿色空间中的贡献大小,进而明确城市绿地中具有高致敏性的植物。(3)主成分分析(PCA)与Spearman相关性分析的结果一致,IUGZA和植株数量、物种丰富度之间存在显著相关性(P<0.05),与其他参数的相关性不显著。因此该指数可作为分析绿地区域内植物种类丰富程度的工具。(3)在2019~2020年采用物候学的方法对研究区中所有开花植物的花期进行观测和记录,分析致敏植物的物种组成与物候期并制定了开花植物花粉的飞散时间表,研究结果表明:(1)研究区内致敏植物主要以落叶乔木为主,占比为84.83%。(2)春季3~5月开花种数较多,以杨树、柏树、柳树、白蜡树等致敏性较强的乔木植物为主,此时期为研究区花粉症发病的高发时期;7月和8月以草本植物为主,开花种数较少;11月至次年1月没有植物开花。(3)制定的花粉飞散时间表,可清楚地了解各个月份花粉量多的植物种类,从而采取相应的防护措施。基于以上研究结果,为绿地的管理和维护提出了合理的建议。
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