吳偉貞

（福建君子峰國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局，福建 三明 365200）

引言

森林生態(tài)系統(tǒng)在保護(hù)生物多樣性、固碳、釋氧、調(diào)節(jié)水源、凈化水質(zhì)、凈化大氣環(huán)境和休閑游憩等方面發(fā)揮著重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，而森林中的負(fù)氧離子濃度不僅是作為森林活動(dòng)也是生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要參數(shù)[1]。研究表明，負(fù)氧離子濃度較高時(shí)，人體內(nèi)血清素含量水平可以得到調(diào)節(jié)，從而調(diào)整人體的穩(wěn)態(tài)，促進(jìn)激素分泌，促進(jìn)人體的代謝循環(huán)，使人體細(xì)胞延緩衰老的進(jìn)程[2]。近年來，許多專家學(xué)者針對性地開展了有關(guān)負(fù)氧離子濃度水平變化規(guī)律的研究，從季節(jié)變化方面，空氣負(fù)氧離子遵循的規(guī)律為夏季達(dá)到最高，春秋季次之，冬季呈現(xiàn)最低[3-4]。從森林類型方面，一般環(huán)境內(nèi)空氣負(fù)氧離子的濃度變化遵循從人工林環(huán)境向自然環(huán)境遞增的分布規(guī)律，且空氣負(fù)氧離子濃度隨郁閉度的增加逐漸升高[5-6]。然而，空氣負(fù)氧離子濃度的變化規(guī)律與植被類型和氣候條件均有密切的關(guān)系，有研究表明森林環(huán)境中的溫度、濕度、光輻射和海拔等多種因素均會(huì)影響到負(fù)氧離子濃度的變化[7-9]。但不同的研究區(qū)域之間由于氣候因素和植被條件的不同，很難得出統(tǒng)一的影響機(jī)制[5，9]。本文通過分析空氣負(fù)氧離子濃度的月際變化規(guī)律及與溫度和濕度的關(guān)系，根據(jù)森林生態(tài)環(huán)境內(nèi)空氣負(fù)氧離子的變化規(guī)律，建立科研監(jiān)測和數(shù)據(jù)管理體系，為合理開發(fā)利用森林旅游資源、進(jìn)行森林康養(yǎng)活動(dòng)以及保護(hù)區(qū)生態(tài)自然環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

福建君子峰國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)位于福建省三明市明溪縣境內(nèi)，處在我國中亞熱帶東部，涉及楓溪、夏坊、蓋洋、沙溪和夏陽5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的15個(gè)行政村。君子峰國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)屬于中亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，擁有保護(hù)完好的大面積低緯度低海拔中亞熱帶基帶常綠闊葉林森林生態(tài)系統(tǒng)，動(dòng)植物資源豐富、生物的多樣性豐富[10]。巖坑生態(tài)監(jiān)測站位于夏坊轄區(qū)，桃源生態(tài)監(jiān)測站位于灣內(nèi)轄區(qū)。夏坊轄區(qū)總面積為1×104ha（其中核心區(qū)面積為4.7×103ha、緩沖區(qū)面積為2.2×103ha、實(shí)驗(yàn)區(qū)面積為3.2×103ha），而灣內(nèi)轄區(qū)總面積為5.2×103ha（其中核心區(qū)面積為2.2×103ha、緩沖區(qū)面積為1.4×103ha、實(shí)驗(yàn)區(qū)面積為1.4×103ha）。

1.2 監(jiān)測方法

在巖坑、桃源監(jiān)測點(diǎn)利用IM800型負(fù)離子濃度自動(dòng)測量儀，通過負(fù)氧離子測量儀器的設(shè)備定位定時(shí)監(jiān)測中亞熱帶基帶常綠闊葉林森林生態(tài)系統(tǒng)，全天24 h不間斷地自動(dòng)采集環(huán)境濕度、溫度數(shù)據(jù)組和負(fù)氧離子濃度，設(shè)定儀器每1 min采集一次數(shù)據(jù)[11]。

2 結(jié)果與分析

2.1 巖坑、桃源負(fù)氧離子濃度月際變化特征

巖坑和桃源兩個(gè)監(jiān)測站月平均負(fù)氧離子濃度呈雙峰型變化趨勢（圖1），最高值均出現(xiàn)在5月和11月。具體來看，巖坑的月平均負(fù)氧離子濃度均在2 950 ion·cm-3以上，年均負(fù)氧離子濃度3 798 ion·cm-3；桃源的月平均負(fù)氧離子濃度在2 000 ion·cm-3以上，年均負(fù)氧離子濃度為2 360 ion·cm-3（圖1）。

圖1 巖坑、桃源監(jiān)測站空氣負(fù)氧離子濃度月際間變化圖

根據(jù)國家林業(yè)和草原局發(fā)布的《推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)規(guī)劃綱要（2013-2020）》及國內(nèi)大部分使用的空氣中負(fù)氧離子濃度的六級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[12-13]?？傮w看，君子峰保護(hù)區(qū)巖坑和桃源兩個(gè)生態(tài)監(jiān)測站的空氣負(fù)氧離子含量均較高。具體看，巖坑監(jiān)測站的空氣負(fù)氧離子濃度除9月份在二級(jí)水平，其余月份均在一級(jí)水平；桃源監(jiān)測站全年的負(fù)氧離子濃度均在二級(jí)水平（如表1）。

表1 負(fù)氧離子濃度標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)

2.2 負(fù)氧離子濃度的日間變化

空氣負(fù)氧離子濃度不僅表現(xiàn)出月際間變化的特征，在日間也存在波動(dòng)情況。以2022年5月巖坑和桃源監(jiān)測站的監(jiān)測數(shù)據(jù)為例，兩個(gè)監(jiān)測站的空氣負(fù)氧離子濃度的變化趨勢基本一致，均呈雙峰型，如圖2。具體來看，桃源監(jiān)測站的空氣負(fù)氧離子濃度只在5月13～15日略高于巖坑，其余時(shí)間均低于巖坑監(jiān)測站。

圖2 2022年5月巖坑、桃源生態(tài)監(jiān)測站負(fù)氧離子濃度日間變化3 結(jié)論與討論

（1）君子峰保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)主要以常綠闊葉林森林為主[10]。保護(hù)區(qū)內(nèi)的空氣負(fù)氧離子濃度全年均處于一級(jí)和二級(jí)水平，對人類的身體健康都是很有利的[12-13]，非常適合森林康養(yǎng)和森林生態(tài)旅游等活動(dòng)。在國務(wù)院《“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》中，已將“康養(yǎng)文旅”上升至國家戰(zhàn)略目標(biāo)，所以，研究不同區(qū)域森林空氣負(fù)氧離子濃度的變化趨勢、開展更全面的負(fù)氧離子及其影響因素的研究對服務(wù)國家戰(zhàn)略需求具有重要意義。

（2）巖坑、桃源兩個(gè)生態(tài)監(jiān)測站的空氣負(fù)氧離子濃度在月際間變化趨勢一致，但差異較大，巖坑的月均空氣負(fù)氧離子濃度均高于桃源，可能與兩個(gè)因素有關(guān)：一是兩個(gè)生態(tài)監(jiān)測站均處于明溪君子峰保護(hù)區(qū)，林分結(jié)構(gòu)及地理環(huán)境相似，因此總的變化趨勢一致。二是因?yàn)橄姆惠爡^(qū)的面積遠(yuǎn)大于灣內(nèi)轄區(qū)的總面積，植被生物量遠(yuǎn)超過灣內(nèi)轄區(qū)，植物的光電效應(yīng)、電離效應(yīng)高于灣內(nèi)轄區(qū)，可以產(chǎn)生更多的負(fù)氧離子[3，14]。鄭詩禹等發(fā)現(xiàn)空氣負(fù)氧離子濃度與森林的郁閉度有關(guān)，高郁閉度環(huán)境的空氣負(fù)氧離子濃度是低郁閉度的1.4倍，是空闊地的1.7倍[5]。因此，在后續(xù)的研究中需補(bǔ)充巖坑和桃源兩個(gè)監(jiān)測站森林郁閉度的調(diào)查數(shù)據(jù)。

（3）本研究發(fā)現(xiàn)，巖坑和桃源兩個(gè)監(jiān)測站的空氣負(fù)氧離子濃度均在5月和11月達(dá)到高峰，而此時(shí)的溫度均在10～21℃，濕度均在90%以上。有研究發(fā)現(xiàn)，空氣負(fù)氧離子濃度與溫度密切相關(guān)，夏季氣溫和秋季氣溫均較高，植物生長比較旺盛，促進(jìn)了代謝活動(dòng)和光合作用，從而促進(jìn)了葉片尖端放電及空氣電解過程，使環(huán)境中負(fù)氧離子濃度升高[3，5]。也有研究發(fā)現(xiàn)，空氣負(fù)氧離子濃度與環(huán)境濕度也有較強(qiáng)相關(guān)性，如相對濕度在75%～95%之間，負(fù)氧離子的濃度與濕度為線性遞減關(guān)系；如相對濕度在55%～75%之間，負(fù)氧離子的濃度則與濕度為線性遞增關(guān)系；而相對濕度在35%～55%之間，負(fù)氧離子的濃度則較穩(wěn)定[9]。本研究發(fā)現(xiàn)在同一個(gè)月，由于每天的溫度、濕度、日輻射等因素不同，造成空氣負(fù)氧離子濃度也發(fā)生了較大變化，這也表明負(fù)氧離子濃度變化是由多個(gè)因素共同造成的，而單一考慮某個(gè)因素與負(fù)氧離子濃度的相關(guān)性可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，甚至錯(cuò)誤[8-9]。本文僅基于已有的觀測資料從君子峰保護(hù)區(qū)兩個(gè)監(jiān)測站負(fù)氧離子濃度的時(shí)空變化特征及其可能與溫度和濕度的關(guān)系進(jìn)行了分析，為森林康養(yǎng)和森林旅游等活動(dòng)提供一定參考。

基于以上3點(diǎn)研究發(fā)現(xiàn)，負(fù)氧離子濃度與保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境存在著密不可分的關(guān)系，所以應(yīng)進(jìn)一步探索建立更符合君子峰保護(hù)區(qū)特色的保護(hù)管理策略：一是應(yīng)積極推進(jìn)科研項(xiàng)目申報(bào)與實(shí)施，不斷完善生態(tài)定位監(jiān)測等科研監(jiān)測體系的建設(shè)，同時(shí)加強(qiáng)與科研院所的緊密合作，在森林郁閉度、固土、保肥、林木養(yǎng)分固持、森林康養(yǎng)等領(lǐng)域開展更全面的研究，組織專業(yè)技術(shù)人員參與野外調(diào)查、生態(tài)監(jiān)測等專業(yè)化項(xiàng)目，培養(yǎng)一支綜合素養(yǎng)高的專業(yè)技術(shù)人才隊(duì)伍，提升科研監(jiān)測水平和專業(yè)化能力，爭取在重點(diǎn)課題創(chuàng)新研究、科技論文撰寫發(fā)表、科研成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用等方面出成果，全方位展示保護(hù)區(qū)豐富的生物資源、豐碩的科研成果及良好的保護(hù)成效。二是可建設(shè)集資源管護(hù)、科研監(jiān)測、森林防火、無人機(jī)巡航、數(shù)據(jù)分類管理等“天空地”一體化管護(hù)監(jiān)測系統(tǒng)，并結(jié)合先進(jìn)的技術(shù)，運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等先進(jìn)的信息技術(shù)，以數(shù)字化促進(jìn)保護(hù)區(qū)管理，建立智慧型保護(hù)區(qū)，提升生態(tài)資源保護(hù)水平，充分發(fā)揮保護(hù)區(qū)的生態(tài)價(jià)值。