河南中北部不同植被區空氣負離子濃度變化分析

白保勛，陳東海，徐婷婷，沈植國，曹輝

1.鄭州市農林科學研究所，河南 鄭州 450005；2.河南省林業科學研究院，河南 鄭州 450008

河南中北部不同植被區空氣負離子濃度變化分析

白保勛1*，陳東海1，徐婷婷1，沈植國2，曹輝1

1.鄭州市農林科學研究所，河南 鄭州 450005；2.河南省林業科學研究院，河南 鄭州 450008

為了研究不同植被區空氣負離子濃度變化規律及其影響因素，在河南中北部森林、綠地、果園、農田4個植被區選擇了8種主要植被類型，在2015年3月—2016年2月觀測了空氣正負離子濃度及主要氣象要素，調查了各植被區主要植被類型的覆蓋率，并根據不同植被類型的空氣負離子濃度及覆蓋率，采用加權平均數法計算出各植被區空氣負離子濃度。結果表明，在不同植被類型中，空氣負離子日變化規律為：刺槐Robinia pseudoacacia、側柏Platycladus orientalis、女貞Ligustrum lucidum、廣玉蘭Magnolia grandiflora、櫻桃Cerasus pseudocerasus、葡萄Vitis vinifera多為雙峰曲線，小麥Triticum aestivum +玉米Zea mays、小麥+花生Arachis hypogaea及無植被區多為單峰曲線。空氣負離子的年變化規律為：各植被類型均為單峰曲線，峰值出現在6—8月。空氣負離子年平均濃度：刺槐（448 ion?cm-3）＞側柏（438 ion?cm-3）＞櫻桃（328 ion?cm-3）＞葡萄（321 ion?cm-3)＞小麥+玉米（314 ion?cm-3）＞小麥+花生（309 ion?cm-3）＞女貞（309 ion?cm-3）＞廣玉蘭（302 ion?cm-3）。在不同的植被區中，空氣負離子濃度日變化規律為：森林為雙峰曲線，綠地、果園、農田為單峰曲線。空氣負離子年變化規律為：森林、綠地、果園為單峰曲線，峰值出現在7月或8月；農田為雙峰曲線，峰值分別出現在7月與11月。年平均空氣質量指數：森林（413 ion?cm-3）＞果園（305 ion?cm-3）＞農田（302 ion?cm-3）＞綠地（299 ion?cm-3）。森林、綠地的空氣負離子濃度與溫濕度呈顯著正相關性；果園空氣負離子濃度與氣溫呈極顯著正相關性；農田空氣負離子濃度與溫濕度相關性不顯著。

植被類型；植被區；空氣負離子；空氣質量；氣象因子

空氣中負離子產生的方式有物理方式與生物方式兩種，水分子裂解屬于物理方式，土壤、植物等與空氣離子交換所產生的負離子為生物方式（曾曙才等，2006；Pino et al.，2013）。較高濃度的空氣負離子能抑制多種病菌的繁殖，促進人體的新陳代謝與生長發育，消除疲勞，增強機體免疫力，對人的心理和生理機能產生促進作用（謝雪宇，2014；Tikhonov et al.，2004）。空氣負離子濃度已經成為衡量一個地區空氣清潔度的重要指標之一（邵海榮等，2005；黃彥柳等，2004）。

國外研究主要集中在空氣負離子對生物機體的生物學效應（Goel et al.，2005；Suzuk et al.，2008）、臨床醫學應用（Sirota et al.，2008）等方面。國內對森林、綠地植被與不同環境下空氣負離子濃度進行了大量研究，在不同植被類型與環境條件下，空氣負離子濃度差別較大（王洪俊，2004；韋朝領等，2006），人口密集的城區、工礦區空氣負離子濃度偏低，而城郊與城市綠地空氣負離子濃度高于以上地區，森林空氣負離子濃度較高，瀑布、海洋與噴泉周圍的空氣負離子濃度最高（倪軍，2005；王薇，2014）。

當前，對不同植被類型森林與綠地空氣負離子濃度的研究較多（馮鵬飛等，2015；曾曙才等，2007），而對不同植被區，尤其是農田與果園人工植被空氣負離子的研究較少。植被區是指大范圍分布的，有一個優勢群落的復合體。不同植被區地形條件與植被類型差別較大，可能對空氣負離子濃度產生較大影響。通過對不同植被區中不同植被類型與無植被區空氣負離子濃度時空變化進行對比研究，了解不同植被區空氣負離子濃度的變化規律，以期為農業大氣環境質量評價與觀光旅游規劃提供依據。

1 研究區概況與研究方法

1.1 研究區概況

河南中部和北部地區的土壤、氣候條件相近，均屬暖溫帶大陸性季風氣候區，四季分明，雨熱同期，年平均氣溫14.3 ℃；年平均降水量640.9 mm，無霜期220 d，全年日照時間約2400 h。地勢西高東低，由西往東地形依次為山區、丘陵、平原。植物資源豐富，地帶性植被為暖溫帶落葉闊葉林。

河南中北部地區在植物區系劃分上，屬于暖溫帶落葉闊葉林植被型，跨2個植被區（張鶴齡，1987；王遂義等，1989）。京廣鐵路以東，屬豫東平原栽培作物植被區，人工栽培的作物以小麥（Triticum aestivum L.）、玉米（Zea mays L.）、花生（Arachis hypogaea L.）等為主。京廣鐵路以西屬豫西山地、丘陵、臺地落葉闊葉林植被區，主要林木種類為刺槐（Robinia pseudoacacia L.）、側柏（Platycladus orientalis L.）等。

近年來，河南中北部丘陵地區的果樹產業發展迅速，果園面積不斷增加，城市綠地植被類型與結構變化較大。當地落葉果樹主要有葡萄（Vitis vinifera Linn.）、櫻桃（Cerasus pseudocerasus (Lindl.) G.Don.）等；城市綠地主要樹種有女貞（Ligustrum lucidum Ait.）、廣玉蘭（Magnolia grandiflora Linn.）等。根據植被區劃分、果園以及城市綠化發展情況，在平原農田、城市綠地、丘陵果園與山地森林4個植被區，選擇典型的植被類型及無植被區進行空氣負離子監測，分析空氣離子濃度與主要氣象因子的變化關系。

1.2 研究方法

1.2.1 觀測樣地選擇

在焦作市林場（豫西山地森林，主要樹種為側柏、刺槐）、鄭州市綠城廣場（平原城市綠地，主要樹種為廣玉蘭、女貞）、滎陽邙嶺（丘陵果園，主要果樹為葡萄、櫻桃)與開封尉氏縣老郭莊農田（豫東平原農田，主要種植小麥、玉米、花生，輪作方式為小麥+玉米或小麥+花生）4個植被區選擇典型植被類型與無植被區，設置樣地觀測空氣正負離子濃度、氣象因子。在各植被類型中設置20 m×20 m的樣地，在附近無植被的區域設置同樣規格的對照樣地。調查各植被區植物覆蓋率，作為植被區負離子濃度測算的依據之一。

1.2.2 觀測儀器

用美國生產的AIC-1000空氣負離子檢測儀測定空氣正負離子的濃度，該儀器正負離子測定范圍10～1999999 ion?cm-3。采用上海耶茂儀器儀表有限公司生產的隆拓DTH-01膜盒式氣壓溫濕度表測定空氣溫度與相對濕度。

1.2.3 觀測方法

在2015年3月—2016年2月的每月中旬，選擇3個晴朗、無風或微風天氣，分別在各個監測點，于7:00—21:00每隔2 h測定距地面1.3 m處各主要植被類型與無植被區的空氣正負離子濃度、氣溫與相對濕度。每次觀測均在互相垂直的4個方向讀取3個有效讀數，每個讀數重復3次，取4個方向的平均值作為這個時間的觀測值。取3 d觀測值的平均值作為當月最終的觀測數據。

1.2.4 植被區空氣負離子濃度計算

根據不同植被區中各主要植被類型內與無植被區空氣負離子濃度及植被覆蓋率，采用加權平均數法，計算各植被區的平均空氣負離子濃度。

1.2.5 空氣質量評價

單極系數計算公式為（王曉磊等，2013）：

式中，q為單極系數，n為空氣正離子濃度，n-為空氣負離子濃度。

采用安倍空氣質量指數進行空氣質量評價，計算公式如下（石強等，2004）：

式中，CI為安倍空氣質量評價指數，q為單極系數，n-為空氣負離子濃度。

1.2.6 數據處理

采用Excel軟件計算觀測數據，SPSS 19.0計算標準差，分析空氣負離子濃度與氣象因子相關性；用Sigmaplot 12.0繪制曲線圖。

2 結果與分析

2.1 不同植被類型與無植被區空氣負離子濃度變化

2.1.1 空氣負離子濃度日變化

在春季，對照（無林地）、側柏與刺槐林中空氣負離子濃度變化均為雙峰曲線，對照與側柏林中空氣負離子濃度的2個峰值分別出現在11:00與19:00，而刺槐林分別出現在9:00與17:00（圖1a）。對照、廣玉蘭與女貞林中空氣負離子濃度變化均為單峰曲線，廣玉蘭林中空氣負離子濃度的峰值出現在15:00；對照與女貞林中空氣負離子濃度的峰值出現在11:00（圖1b）。對照（無植被）、葡萄與櫻桃園中空氣負離子濃度變化均為單峰曲線，其峰值均出現在13:00（圖1c）。對照（無植被）、小麥+玉米與小麥+花生于7:00空氣負離子濃度較高，其變化規律均為單峰曲線，峰值均出現在17:00（圖1 d）。

在夏季，對照與刺槐林中，早晨空氣負離子濃度較高，其他時間空氣負離子濃度變化為雙峰曲線，對照與刺槐林中空氣負離子濃度的峰值分別出現在11:00與17:00；側柏林中空氣負離子濃度呈現出先降低后升高的趨勢（圖2a）。對照、廣玉蘭與女貞林中空氣負離子濃度在7:00較高，對照空氣負離子濃度為單峰，峰值出現在13:00；廣玉蘭與女貞林中空氣負離子濃度的變化均為雙峰曲線，廣玉蘭林中空氣負離子濃度的峰值分別出現在13:00與17:00，女貞林中空氣負離子濃度的峰值分別出現在11:00與17:00（圖2b）。對照、葡萄、櫻桃園中空氣負離子濃度變化為單峰曲線，對照的峰值出現在15:00，葡萄與櫻桃的峰值均出現在13:00（圖2c）。對照、小麥+玉米與小麥+花生空氣負離子濃度變化規律均為雙峰曲線，對照的峰值分別出現在13:00與19:00，小麥+玉米與小麥+花生的峰值分別出現在15:00與19:00（圖2d）。

圖1 春季空氣負離子濃度日變化Fig.1 Diurnal variation of air negative ion concentration in spring

圖2 夏季空氣負離子濃度日變化Fig.2 Diurnal variation of air negative ion concentration in summer

圖3 秋季空氣負離子濃度日變化Fig.3 Diurnal variation of air negative ion concentration in autumn

在秋季，對照空氣負離子濃度為單峰曲線，峰值出現在13:00；側柏與刺槐林中空氣負離子濃度變化為雙峰曲線，側柏林中空氣負離子濃度的峰值出現在13:00與19:00；刺槐林中空氣負離子濃度的峰值分別出現在9:00與19:00（圖3a）。對照、廣玉蘭、女貞林中空氣負離子濃度變化為雙峰曲線，其峰值均出現在11:00與19:00（圖3b）。對照、葡萄與櫻桃園中空氣負離子濃度變化均呈現先降低后升高的趨勢，15:00空氣負離子濃度最低（圖3c）。對照、小麥+玉米與小麥+花生在7:00與21:00空氣負離子濃度較高，其白天變化規律為單峰曲線，峰值均出現在15:00（圖3d）。

在冬季，對照在21:00空氣負離子濃度較高，空氣負離子濃度變化為單峰，峰值出現在11:00；側柏與刺槐林在7:00與21:00空氣負離子濃度較高，白天均為單峰曲線，峰值出現在15:00與13:00（圖4a）。對照、廣玉蘭與女貞林中空氣負離子濃度變化為單峰曲線，對照與廣玉蘭林中空氣負離子濃度的峰值出現在15:00，女貞林中空氣負離子濃度的峰值出現在17:00（圖4b）。對照、葡萄與櫻桃園中空氣負離子濃度變化為單峰曲線，其峰值均出現在13:00（圖4c）。對照、小麥+玉米與小麥+花生空氣負離子濃度變化規律為單峰，其峰值均出現在13:00（圖4d）。

在不同的季節，空氣負離子濃度日變化是植物光合作用及小氣候等綜合作用的結果。在春季，早晨植物光合作用較弱，空氣負離子濃度較低，隨著太陽輻射增強，植物光電效應逐漸增強，在空氣負離子濃度達到峰值后，隨著溫度降低，空氣負離子濃度降低。在夏季，早晨空氣濕度較高，空氣負離子濃度較高；隨著溫度升高、空氣濕度降低，空氣負離子濃度降低；然后隨著光合作用增強，負離子濃度增加，出現了第1個峰值；中午前后，由于氣溫升高、相對濕度降低，植物出現光合“午休”現象，導致空氣負離子濃度處于低谷；隨著太陽輻射的減弱，空氣相對濕度逐漸增大，空氣負離子濃度達到第2個峰值。在河南中北部，秋季氣溫仍然比較高，有些樹種進入第2個生長期，所以山區森林與綠地林地中空氣負離子濃度變化規律與夏季相似；秋季果樹葉片已經部分干枯，光合作用減弱，對空氣負離子影響較小，果園中空氣負離子濃度主要與小氣候相關，在氣溫較高的中午，濕度較低，空氣負離子含量最低；農作物在秋季生長旺盛，光合作用強烈，空氣負離子濃度呈單峰型。除了農作物，其它植被在冬季均已停止生長，空氣負離子濃度主要受到氣象因子影響，溫度較高時空氣運動較為強烈，負離子濃度較高，所以其變化規律均為單峰。

2.1.2 空氣負離子濃度年變化

圖4 冬季空氣負離子濃度日變化Fig.4 Diurnal variation of air negative ion concentration in winter

森林區（對照、側柏、刺槐林）、城市綠地區（對照、廣玉蘭與女貞林）、果園區（對照、葡萄、櫻桃）、農田中（對照、小麥+玉米、小麥+花生）的空氣負離子濃度年變化均為單峰曲線，森林區、綠地區、農田區的峰值均出現在7月（圖5a、圖5b、圖5d）。果園區的櫻桃園中空氣負離子濃度變化的峰值出現在6月；對照與葡萄園中空氣負離子濃度的峰值出現在8月（圖5c）。

空氣負離子年平均濃度由大到小的順序為：刺槐（448 ion?cm-3）、側柏（438 ion?cm-3）、櫻桃（328 ion?cm-3）、葡萄（321 ion?cm-3）、小麥+玉米（316ion?cm-3）、小麥+花生（314 ion?cm-3）、女貞（309 ion?cm-3）、廣玉蘭（302 ion?cm-3）。

圖5 空氣負離子濃度年變化Fig.5 Annual variation of air negative ion concentration

一方面，在夏季（6—8月），植物枝葉的尖端放電、光合作用過程的光電效應及揮發性物質的釋放均會促使空氣電解；另一方面，溫度升高會加速分子或原子熱運動，導致相互間碰撞幾率增高，氧分子電離作用增強。而在冬季（12月—次年2月），上述作用減弱，空氣污染嚴重，導致空氣負離子損耗增加，空氣負離子含量低。秋季（9—11月）與春季（3—5月）空氣負離子生產量低于夏季而高于冬季。不同植被類型的空氣負離子年平均濃度主要與其光合特性、群落結構有關，通常情況下，光合作用強烈，結構較為復雜的群落，有利于空氣負離子的產生。

2.2 不同植被區空氣負離子濃度變化

調查結果表明，焦作市林場森林覆蓋率為79.6%，鄭州城市綠地覆蓋率為36%，滎陽果嶺果樹覆蓋率為76.3%，開封尉氏農作物覆蓋率為82.5%。根據各植被區不同植被類型空氣負離子濃度與覆蓋率，采用加權平均數法計算不同植被區空氣負離子濃度。

2.2.1 空氣負離子濃度日變化

在春季，森林植被區空氣負離子濃度變化為雙峰曲線，峰值分別出現在9:00與17:00；城市綠地區空氣負離子濃度呈單峰曲線，峰值出現在15:00；果園區空氣負離子變化呈單峰曲線，峰值出現在13:00點；農田區空氣負離子濃度于7:00較高，隨著時間推移逐漸降低，在11:00達到最小值，其變化呈現出單峰曲線，在17:00達到最大值，再隨著時間推移，空氣負離子濃度降低（圖6a）。

在夏季，各植被區7:00空氣負離子濃度均較高，除了果園區為單峰曲線外，其它植被區均為雙峰曲線。森林植被區空氣負離子濃度的峰值分別出現在11:00與17:00，城市綠地區的峰值分別出現在13:00和17:00，農田區的峰值分別出現在13:00與19:00；果園區的峰值出現在15:00（圖6b）。

在秋季，森林與綠地區空氣負離子濃度的變化為雙峰曲線，森林區的峰值分別出現在13:00與19:00，綠地區的峰值分別出現在11:00和19:00。果園區空氣負離子濃度隨著時間推移而降低，在15:00達到最低值，再隨著時間的推移其濃度增加。農田區空氣負離子濃度變化為單峰曲線，峰值出現在15:00（圖6c）。

在冬季的7:00與21:00，森林區空氣負離子濃度較高，森林與農田變化規律均為單峰曲線，其峰值均出現在13:00。綠地與果園區空氣負離子濃度變化也呈單峰曲線，其峰值均出現在15:00（圖6d）。

表6 不同植被區空氣負離子濃度日變化Fig.6 Diurnal variation of air negative ion concentration in different vegetation regions

不同植被區空氣負離子濃度日變化主要受到主要植被類型與無植被區及其所占比例的影響，空氣負離子濃度的日變化主要取決于有植被區與無植被區的日變化。

2.2.2 空氣負離子濃度年變化

森林、綠地、果園區空氣負離子濃度均為單峰，森林的峰值出現在7月，綠地與果園的峰值出現在在8月。農田區空氣負離子濃度呈雙峰變化，峰值分別出現在7月與11月（圖7）。

圖7 不同植被空氣負離子濃度年變化Fig.7 Annual variation of air negative ion concentration in different vegetation regions

不同植被區空氣負離子年平均濃度由大到小的順序為：森林（413 ion?cm-3）、果園（305 ion?cm-3）、農田（302 ion?cm-3）、綠地（299 ion?cm-3）。

與空氣負離子日變化相似，不同植被區空氣負離子濃度年變化主要受各主要植被類型與無植被區及其所占面積比例的影響。農田空氣負離子濃度年變化出現雙峰主要與農作物輪作有關，在玉米與花生收獲之后到小麥種植之間，農田閑置了1個月左右，該時期空氣負離子濃度較低，而后其值隨著小麥生長的逐漸加快而增加。

2.2.3 空氣質量評價指數

在冬季，森林區空氣質量評價指數值最高，其后依次為果園、綠地與農田區；在春季，森林的空氣質量指數值最高，其后依次為果園、農田、綠地；在夏季，果園的空氣質量指數值最高，其后依次為森林、農田、綠地；秋季農田空氣質量指數值最高，其后依次為森林、果園、綠地。全年空氣質量指數值以森林最高，其后依次為果園、農田、綠地（表1）。

空氣質量評價指數是衡量不同植被區空氣清潔度的重要指標，其值主要受到空氣正負離子濃度的影響，空氣負離子濃度含量高而正離子含量較低的環境，其空氣清潔度高。森林環境更有利于負離子產生，清潔度最高，其次為果園、農田，城市綠地在城市中所占面積較小，且城市空氣污染嚴重，不利于空氣負離子保存，故空氣負離子壽命短，空氣清潔度較低。

表1 不同植被區空氣質量評價指數Table 1 Air quality evaluation index in different vegetation regions

2.2.4 氣象因素對空氣負離子濃度的影響

采用SPSS 19.0軟件對不同植被區12個月空氣負離子濃度與溫濕度的相關性進行了分析，結果表明，森林區空氣負離子濃度與溫度呈極顯著正相關，與濕度呈顯著正相關；綠地區空氣負離子濃度與溫度、濕度均呈極顯著正相關；果園區空氣負離子濃度與溫度呈極顯著正相關，而空氣負離子濃度雖隨濕度增加而增加，但相關性不顯著；農田空氣負離子濃度隨著溫濕度的增加而增加，但相關性不顯著（表2）。

河南中北部為典型的大陸性氣候，四季分明，降雨量少，主要集中于夏季，其它季節降雨較少。夏季由于空氣濕度較高，空氣負離子受濕度影響較大，其它季節，尤其是冬春季節，天氣非常干燥，濕度對負離子的影響較小，同時由于溫度是影響植物光合作用的主要因素之一，所以空氣負離子濃度主要與溫度相關。果園、農田為受人類活動影響較大的植物群落，在干旱季節灌溉量較大，灌溉主要為了滿足果樹與農作物生長發育的需要，灌溉后空氣濕度高于其它植被區，所以空氣濕度對空氣負離子濃度影響較大，在沒降雨又沒灌溉的時段空氣負離子濃度主要受氣溫影響，人類活動擾亂了自然因素對空氣負離子的影響，導致空氣負離子濃度與某些氣象因子相關性不顯著。

3 結論與討論

3.1 討論

在冬季，各植被類型空氣負離子濃度日變化呈單峰曲線，其它季節一般呈雙峰曲線，峰值出現時間無明顯變化規律，不同植被類型峰值出現的時間不同，這些變化主要受植物光合作用及氣象因子變化的影響。已有的研究一般選擇在不同季節對空氣負離子濃度進行觀測，將不同植被類型的年變化歸結為不同季節的變化。本研究連續12個月對不同植被類型的空氣負離子濃度進行了觀測，在月尺度上探討空氣負離子濃度變化，各植被類型空氣負離子濃度年變化呈單峰，峰值出現在夏季6—8月，最而谷值出現在1月或12月。

表2 不同植被區空氣負離子濃度與溫濕度相關性Table 2 Correlation between air ion concentration and temperature as well as humidity

國內外對不同植被類型，尤其是森林與綠地中不同植被類型空氣負離子的研究較多（譚遠軍等，2013），很少從植被區的角度探討空氣負離子變化規律。不同植被區的空氣負離子濃度與其下墊面類型、結構等因素有很大關系。群落結構復雜的下墊面對空氣負離子濃度的增加作用最顯著，不透水下墊面的空氣清潔度等級低（倪軍，2005）。山區地形變化較大，森林結構復雜，層次多，風向與風力往往受到地形與植被的影響，有利于負離子的產生（周斌等，2011）。城市綠地呈帶狀或塊狀分布于城市之中，結構一般比較簡單，植被覆蓋率低，市內整體空氣質量較差，負離子壽命較短。果園位于丘陵地帶，植被覆蓋率高，負離子含量較高。農田位于平原區，地勢平坦，農作物比較低矮，比山區森林的空氣負離子濃度低，但是秋冬季，大部分樹木停止生長，而小麥仍然旺盛生長，有利于空氣負離子生產，故冬季農田負離子濃度較高。

在不同氣象條件下，大氣中的紫外線、宇宙射線、放射性物質等變化較大，對空氣負離子的產生與壽命影響較大。氣象條件也影響植物的新陳代謝，進而影響空氣負離子的濃度。晴天光線強，紫外線豐富，植物光合作用較強，有利于空氣負離子產生（蒙晉佳等，2005）。雨后空氣濕度大，塵埃少，植物光合作用強烈，有助于空氣負離子生產，故雨后晴天空氣負離子濃度遠遠高于干燥晴天（張雙全等，2011）。考慮到氣象因素對空氣負離子濃度影響較大，本研究選定在每月中旬，晴朗微風天氣測定各植被類型的空氣負離子濃度，以減小由于氣象因素的差異而造成的誤差。

氣象因子是影響空氣負離子的重要因素，但由于研究環境的特殊性和復雜性及監測儀器的不統一，目前空氣負離子與氣象因子的相關性很難得出統一結論（曾曙才，2006）。本研究發現，層次較復雜的植被區，如山區森林、城市綠地空氣負離子濃度與溫濕度均呈極顯著或顯著相關；丘陵果園空氣負離子濃度與溫度相關性顯著，與濕度相關性不顯著；平原農田結構較為簡單，地勢平坦，空氣負離子濃度與溫濕度相關性不顯著，說明空氣負離子濃度與溫濕度的相關性與下墊面及群落結構有關。果園與農田，受人為影響較大，空氣濕度受到灌溉的影響，對空氣負離子產生的作用變化較大，所以空氣負離子濃度與濕度相關性較弱。

當前，觀光旅游業發展迅速，基于空氣負離子的保健養生項目，可以充分利用空氣負離子資源（章志攀等，2006）。山區森林、丘陵果園、平原農田空氣負離子含量較高，適合開展觀光旅游。在河南中北部、西部山區綜合環境質量較高、人文景觀較多的地區，可以開展森林游憩；在丘陵果園區，可以建立觀光采摘果園，開展休閑觀光與采摘活動；在豫東平原農區，依托典型的農業景觀，結合悠久的傳統農業文化，建立農業觀光園，能夠滿足城鄉居民對農業觀光旅游的需求。對不同植被區空氣負離子的研究結果可作為觀光旅游開發與園區規劃的依據。

3.2 結論

（1）不同季節，森林、綠地與果園的空氣負離子日變化多為雙峰曲線，而農作物與無植被區多為單峰曲線；，各植被類型及無植被區空氣負離子的年變化均為單峰曲線，峰值出現在6—8月；空氣負離子年平均濃度：刺槐＞側柏＞櫻桃＞葡萄＞小麥+玉米＞小麥+花生＞女貞＞廣玉蘭。

（2）在不同的植被區中，不同季節空氣負離子濃度日變化規律為：森林為雙峰曲線，綠地、果園、農田為單峰曲線。空氣負離子年變化規律為：森林、綠地、果園為單峰曲線，峰值出現在7月或8月；農田為雙峰曲線，峰值分別出現在7月與11月。

（3）年平均空氣質量指數：森林＞果園＞農田＞綠地；森林、綠地空氣負離子濃度與溫度、濕度呈顯著正相關性；果園空氣負離子濃度與氣溫呈極顯著相關性；農田空氣負離子濃度隨著溫濕度增加而增加，但相關性不顯著。

（4）當前觀光旅游業發展迅速，基于空氣負離子的保健養生項目，可以充分利用空氣負離子資源，對不同植被區空氣負離子的研究結果可以作為觀光旅游開發與園區規劃的依據。

GOEL N, TERMAN M, TERMAN J S, et al.2005.Controlled trial of bright light and negative air ions for chronic depression [J].Psychological Medicine, 35(7): 945-955.

PINO O, RAGIONE F L.2013.There’s Something in the Air: Empirical Evidence for the Effects of Negative Air Ions (NAI) on Psychophysiological State and Performance [J].Science and Education Publishing, 1(4): 48-53.

SIROTA T V, SAFRONOVA V G, AMELINA A G, et al.2008.The effect of negative air ions on respiratory organs and blood [J].Biophysics, 53(5): 457-462.

SUZUKI S, YANAGITA S, AMEMIYA S, et al.2008.Effects of negative air ions on activity of neural substrates involved in autonomicregulation in rats [J].International Journal of Biometeorology, 52(1): 481-489.

TIKHONOV V P, TSVETKOV V D, LITVINOVA E G, et al.2004.Generation of negative air ions by plants upon pulsed electrica stimulation applied to soil [J].Journal of Plant Physiology, 51(3): 414-419.

馮鵬飛, 于新文, 張旭.2015.北京地區不同植被類型空氣負離子濃度及其影響因素分析[J].生態環境學報, 24(5): 818-824.

黃彥柳, 陳東輝, 陸丹, 等.2004.空氣負離子與城市環境[J].干旱環境監測, 18(4): 208-211.

蒙晉佳, 張燕.2005.地面上的空氣負離子主要來源于植物的尖端放電[J].環境科學與技術, 28(1): 112-113.

倪軍.2005.城市不同功能區典型下墊面空氣離子與環境因子的相關研究——以上海徐匯區為例[D].上海: 上海師范大學, (5): 7-10.

邵海榮, 杜建軍, 單宏臣, 等.2005.用空氣負離子濃度對北京地區空氣清潔度進行初步評價[J].北京林業大學學報, 27(4): 56-59.

石強, 舒惠芳, 鐘林生, 等.2004.森林游憩區空氣負離子評價研究[J].林業科學, 40(1): 36-40.

譚遠軍, 王恩, 張鵬翀, 等.2013.空氣負離子時空變化及保健功能研究進展[J].北方園藝, 37(9): 208-211.

韋朝領, 王敬濤, 蔣躍林, 等.2006.合肥市不同生態功能區空氣負離子濃度分布特征及其與氣象因子的關系[J].應用生態學報, 17(11): 2158-2162.

王洪俊.2004.城市森林結構對空氣負離子水平的影響[J].南京林業大學學報(自然科學版), 28(5): 96-98.

王遂義, 王印政, 王正用, 等.1989.河南植被的特性研究[J].河南農業大學學報, 22(4): 386-392.

王薇.2014.空氣負離子濃度分布特征及其與環境因子的關系[J].生態環境學報 23(6): 979-984.

王曉磊, 李傳榮, 許景偉, 等.2013.濟南市南部山區不同模式庭院林空氣負離子濃度[J].應用生態學報, 24(2): 373-378.

謝雪宇.2014.基于空氣負離子資源的森林公園保健養生項目規劃研究——以惠東縣寨場山森林公園為例[D].長沙: 中南林業科技大學: 11-30.

曾曙才, 蘇志堯, 陳北光.2006.我國森林空氣負離子研究進展[J].南京林業大學學報(自然科學版), 30(5): 107-111.

曾曙才, 蘇志堯, 陳北光.2007.廣州綠地空氣負離子水平及其影響因子[J].生態學雜志, 26(7): 1049-1053.

張鶴齡.1987.對河南省植被分區和亞熱帶與暖溫帶分界問題的看法[J].河南大學學報, 19(3): 9-13.

張雙全, 譚益民, 吳章文.2011.空氣負離子濃度與空氣溫濕度的關系研究[J].中南林業科技大學學報, 31(4): 115-118.

章志攀, 俞益武, 孟明浩, 等.2006.旅游環境中空氣負離子的研究進展[J].浙江林學院學報, 23(1): 103-108.

周斌, 余樹全, 張超, 等.2011.不同樹種林分對空氣負離子濃度的影響[J].浙江農林大學學報, 28(2): 200-206.

Differences in the Changes of Negative Air Ion Concentration among Different Vegetation Types in North Central Henan Province, China

BAI Baoxun1, CHEN Donghai1, XU Tingting1, SHEN Zhiguo2, CAO Hui1
1.Zhengzhou Agriculture and Forestry Science Institute, Zhengzhou 450005, China; 2.Henan Academy of Forestry, Zhengzhou 450008, China

In order to learn the change characteristics and their impact factors of negative air ion concentrations in eight main vegetation types of four different vegetation regions in North central region of Henan Province, the air ion concentration, main meteorological factors and vegetation coverage were observed fromMar.2015 to Feb.2016.The negative air ion concentrations of vegetation regions were calculated according to the coverage and negative air ion concentrations of each vegetation type based on the weighted average method.The result demonstrated that the diurnal variation of negative air ion concentration showed a curve with two peak in the Robinia pseudoacacia L., Platycladus orientalis L., Ligustrum lucidum Ait., Magnolia grandiflora Linn., Cerasus pseudocerasus (Lindl.) G.Don, and Vitis vinifera Linn., and the diurnal variation showed a curve with one peak in the Triticum aestivum L.+Zea mays L.and Triticum aestivum L.+Arachis hypogaea L..The diurnal variation of air negative ion concentration presented a single or double peak curve in different season.The annual variation of negative air ion concentration showed a curve with one peak in June-August for all the vegetation types.The mean negative air ion concentration of different vegetation types in a year was in the order of Robinia pseudoacacia L.(448 ion?cm-3)＞Platycladus orientalis L.(438 ion?cm-3)＞Cerasus pseudocerasus (Lindl.) G.Don (328 ion?cm-3)＞Vitis vinifera Linn.(321 ion?cm-3)＞Triticum aestivum L.+Zea mays L.(314 ion?cm-3)＞Triticum aestivum L.+Arachis hypogaea L (309 ion?cm-3)＞Ligustrum lucidum Ait.(309 ion?cm-3)＞Magnolia grandiflora Linn.(302 ion?cm-3).The diurnal variation of air negative ion concentration showed a curve with two peaks in forest, and the diurnal variation showed a curve with one peak in greenbelt, orchard and farmland.The annual variation of air negative ion concentration showed a curve with one peak in June or August in forest, greenbelt and orchard, while the annual variation of negative air ion concentration showed a curve with two peaks in July and November in farmland.The mean air quality index of different vegetation regions in a year was in the order of regions forest (413 ion?cm-3)＞orchard (305 ion?cm-3)＞farmland (302 ion?cm-3)＞greenbelt (299 ion?cm-3).The air negative ion concentration in the forest and greenbelt were significantly positively correlated with air temperature and relative humidity, but similar situation was not found in the farmland.The air negative ion concentration in orchard was significantly positively correlated with air temperature, not with the relative humidity.

vegetation type; vegetation region; negative air ion; air quality; meteorological factor

10.16258/j.cnki.1674-5906.2016.10.006

X16; S181

A

1674-5906（2016）10-1629-09

白保勛, 陳東海, 徐婷婷, 沈植國, 曹輝.2016.河南中北部不同植被區空氣負離子濃度變化分析[J].生態環境學報, 25(10): 1629-1637.

BAI Baoxun, CHEN Donghai, XU Tingting, SHEN Zhiguo, CAO Hui.2016.Differences in the changes of negative air ion concentration among different vegetation types in north central Henan Province, China [J].Ecology and Environmental Sciences, 25(10): 1629-1637.

國家農業科技成果轉化資金項目（2013GB2D000294）；鄭州市重點科技攻關項目（20130244）

白保勛（1965年生），男，副研究員，博士，主要從事都市農業與環境生態研究。E-mail: baibaoxun@126.com *通信作者

2016-08-16