江西大岗山林区小气候和空气质量变化特征及影响因子研究

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森林生态旅游、森林浴、森林康养是国有林区、集体林区转变生产方式实现全林利用,转变部门职能实现由木材生产向生态产品生产,转变发展方式实现生态与经济协调发展的新兴产业途径。科技支撑力度薄弱,基础数据缺失是制约这一类新兴森林保健产业发展的关键瓶颈。本研究以中亚热带森林典型代表江西大岗山为研究区,依托大岗山国家森林生态站,采用国家标准野外长期监测方法,系统分析大岗山区域内典型林分森林保健功能关键参数。通过持续观测,明确代表性森林小气候特征、科学量化亚热带主要森林类型降温增湿等功能以及空气负离子和空气污染物分布变化规律及其与影响因素的关系,并初步探讨了由空气负离子及林区小气候带来的森林康养功效。应用R语言等分析工具对数据进行单因素方差分析、相关性分析和逐步回归统计分析。得出以下结论:(1)大岗山杉木(Cunninghamia lanceolata)林调节小气候功能显著。林内外太阳总辐射强度与空气温度日变化整体呈倒“U”型曲线,林外太阳总辐射明显大于杉木林内,杉木林降低太阳总辐射率为87.9%-91.5%。在晚上林外气温小于林内,森林具有保温功能。杉木林改变温度范围0.32℃-2.06℃。林内外空气相对湿度日变化规律与温度相反,冬季夜晚林外空气湿度小于林内,森林具有增湿功能。杉木林改变湿度范围0.57%-11.97%。林外5cm、10cm土壤温度日变化总体呈正弦趋势,林外土壤温度大于林内,杉木林降低5cm、10cm土壤温度4.22℃-7.27℃、3.69℃-7.36℃。林内5cm、10cm土壤湿度小于林外,杉木林降低5cm、10cm土壤湿度0.53%-9.87%、3.74%-10.32%。林外风速四季变化规律总体呈倒“U”型曲线,林内风速变化无明显规律。杉木林降低风速0.39m/s-0.51m/s。林外风向日变化幅度较大,林内风向变化小,杉木林改变风向作用明显。根据相关性,四季林内外太阳辐射总量与空气温度极显著正相关,与空气相对湿度相反。其他气象要素之间在春夏秋冬季林内、林外相关性均存在差异性。(2)大岗山林区空气负离子分布规律如下:一、时间分布规律。日变化特征:春、夏季负离子浓度日变化总体为多峰曲线,秋季“M”型;月变化规律:8月>7月>5月>六月>4月>3月>10月>11月>9月>1月>2月>12月;季节变化规律:夏季>春季>秋季>冬季。二、不同干扰类型负离子日变化规律:常绿阔叶林波动曲线,杉木林、毛竹林(Phyllostachys edulis)“U”型,水稻(Oryza.sativa L.)田倒“U”型,河流曲线规律较差,居住区为“M”型曲线,主干道为波动多峰型曲线;不同干扰模式下,负离子浓度日均值为杉木林>毛竹林>河流>常绿阔叶林>水稻田>居住区>主干道。四季中负离子浓度与太阳辐射总量、空气温度、5cm土壤温度、风速正相关,与空气相对湿度、风向完全相反,与其他气象因子在四季相关性有差异。负离子浓度在春、夏、秋季与NO2、SO2、O3、PM2.5均极显著相关,CO、PM10四季与负离子相关性差异明显,冬季其相关性与其他三季有明显差异。(3)大气污染物时间分布规律:NO2浓度在四季日变化规律呈倒“U”型,SO2为“U”型,CO浓度冬季倒“V”型,其他三季曲线平缓波动,O3、PM10浓度在四季的分布规律差异较大。PM2.5浓度冬季呈倒“V”型,其他三季倒“U”型;春、夏季污染物浓度排序为SO2>CO>O3>NO2>PM10>PM2.5,秋季SO2>CO>PM10>O3>NO2>PM2.5,冬季CO>SO2>PM10>NO2>O3>PM2.5。空气污染物总体为春季>夏季>秋季>冬季。四季NO2、SO2、O3、PM2.5浓度之间极显著相关,与CO、PM10的相关性四季有差异。NO2、O3、PM2.5浓度分别与气象要素的正负相关性完全相同,SO2浓度和CO浓度分别与气象要素的正负相关性基本相同。(4)大岗山林区体感舒适度春季、夏季、秋季都达到“舒适”以上级别,负离子等级均在“空气清新一般,对健康正常”以上,只有冬季林内外均为“极不舒适”。NO2、SO2、CO、O3、PM10、PM2.5浓度四季中都在污染物项目浓度最高标准以内。建议以一般游玩、休憩为目的的人群可在夏季早晨和下午、春季中午和下午、秋季中午和下午进入林区。而以享受负离子浴为目的的人群可在整个春季、夏季进入林区。同时,康养基地和疗养院的选址,应该尽可能接近杉木林、毛竹林、河流、常绿阔叶林,开放时间在夏季、春季、秋季为最好。
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