不同植物配置模式對空氣負離子水平的影響

高 巍，林 靜，李鵬飛

(1.長春大學(xué) 園林學(xué)院，長春130022 2.吉林省林業(yè)勘察設(shè)計研究院，長春130000)

空氣分子在電場、碰撞、輻射等外力作用下會成為自由電子，很快附著在某些氣體分子或原子上，形成空氣負離子。空氣負離子具有很強的清潔空氣、降塵、殺菌的作用[1]，對人體健康意義重大，被稱為“空氣維生素”[2]。影響空氣負離子水平的因素有很多，綠色植物由于光合作用和葉片光電效應(yīng)能夠提高空氣負離子水平[3]。例如，不同綠地結(jié)構(gòu)、不同城市功能區(qū)、不同的植物群落、不同植物種類等[4-8]。植物配置模式是指按照不同的種類和數(shù)量將喬木、灌木、草本植物應(yīng)用到景觀設(shè)計中[9]。研究空氣負離子水平和植物配置、氣象因子的相關(guān)性，可以為選擇負離子水平高的植物配置模式提供科學(xué)依據(jù)，從而有效提高景觀設(shè)計的生態(tài)效益，這對園林景觀設(shè)計意義重大。

1 材料與方法

1.1 研究地點概況

研究地點位于吉林省長春市長春大學(xué)西校區(qū)內(nèi)及周邊，4塊樣地面積均在1 200 m2左右，環(huán)境條件相似。選擇校區(qū)內(nèi)樹木園、操場、苗圃、花圃為研究對象，以校門口空地為對照，分別測定各項指標。4塊樣地的植物配置模式均為城市中常見的綠地植物配置形式：樹木園的植物配置模式為闊葉喬木林植，具體植物配置為山楊、水曲柳等闊葉喬木林植，喬木下種連翹、胡枝子等灌木，灌木下是紫萼等自然地被，郁閉度96%。操場的植物配置模式為草坪，具體植物配置為早熟禾成片種植，草坪中混有蒲公英、車前、馬藺等野生植物；苗圃的植物配置模式為宿根植物+灌木(球)，具體配置為大花萱草成片種植，道路兩側(cè)零星點綴金葉風箱果球；花圃植物配置模式為百日草成片種植。植物配置模式和具體配置如表1所示。

表1 植物配置模式

續(xù) 表

1.2 測定內(nèi)容與方法

用DLY-3G232型空氣負離子測定儀測定不同植物配置樣地負離子釋放量，測定時間選擇7∶00—19∶00時間段以內(nèi)。該儀器的離子濃度測量范圍為10～1.999×109個離子/cm3，最高分辨率10 個離子/cm3；誤差：測定離子濃度誤差≤±10%， 離子遷移率誤差≤±10%。使用HTC-1 數(shù)字式溫濕度測量儀測定氣溫和相對濕度。

試驗于2021年6月下旬至7月上旬進行。選擇晴朗、無風天氣，在樣地中心位置距離地面1.5 m處放置負離子測定儀，風筒對準東南西北四個方向，每個方向讀取瞬間讀數(shù)15個，取平均值為該樣地負離子含量，溫度和空氣濕度同步測量。試驗重復(fù)3次[10]。

2 結(jié)果與分析

2.2 不同植物配置模式負離子濃度晝間變化

圖1 空氣負離子晝間變化曲線

圖2 不同植物配置模式對負離子水平的影響

如圖1 所示，樣地內(nèi)空氣負離子晝間變化均接近雙峰狀曲線：闊葉林植的峰值出現(xiàn)在9 : 00 左右和15 : 00左右；草坪峰值出現(xiàn)在11 : 00 左右和15 : 00左右；宿根植物+灌木(球)的峰值出現(xiàn)在11 : 00 左右和15 : 00左右；草花的峰值出現(xiàn)在9 : 00 左右和17 : 00左右。不同的群落模式出現(xiàn)峰值的具體時間有所不同，基本在9 : 00—11 : 00時間段出現(xiàn)第一個峰值， 15 : 00—17: 00 時間段出現(xiàn)第二個峰值。

2.2 不同植物配置模式對負離子水平的影響

比較4種植物配置模式(見圖2)的負離子水平，樹木園的負離子水平最大，達到790 個/cm3，超出對照400 個/cm3，差異極顯著；花圃負離子水平為562 個/cm3，苗圃負離子水平為524 個/cm3，花圃負離子水平和苗圃負離子水平分別高于對照217 個/cm3和255 個/cm3，差異顯著，但是花圃和苗圃之間負離子水平差異不顯著；草坪的負離子水平為329 個/cm3，與對照差異不顯著。負離子釋放量由大到小的植物配置模式闊葉林植>宿根植物+灌木(球)>草花>草坪。

2.3 負離子釋放與溫度、空氣濕度相關(guān)性分析

圖3 氣象因子與空氣負離子濃度相關(guān)性A溫度B空氣相對溫度

3 結(jié)語

闊葉林植日均負離子水平顯著高于宿根植物+灌木(球)、草花、草坪3種植物配置模式，主要原因是：其一，闊葉林植主要樹種植山楊、水曲柳、刺榆、百花花楸等闊葉植物，林下種植灌木和地被植物，面積指數(shù)大，光合作用能力較高，負離子生成量較多；其二，闊葉林植郁閉度大，空氣流通性小，負離子較難逃逸。已有研究表明闊葉林負離子生成量大[11-12]，本研究結(jié)果與前人結(jié)果相同。草坪的負離子濃度基本與對照的瀝青路面空地負離子水平持平，差異不顯著。這可能由于草坪低矮、開敞，負離子逃逸迅速，導(dǎo)致在1.5 m的負離子測量高度測出的負離子量較少。

有研究表明，光合作用是植物負離子生成的源泉[13]。負離子晝間變化(7:00—19:00)呈雙峰曲線的變化趨勢可能與植物的光合作用規(guī)律有關(guān)。12:00—14:00氣溫高，太陽輻射強，光合作用“午休”現(xiàn)象出現(xiàn)，所以4種植物配置綠地負離子水平都隨之降低。

溫度、濕度與負離子相關(guān)性的報道已經(jīng)多見[14-15]，空氣相對濕度與負離子釋放量呈正相關(guān)，溫度與負離子釋放量呈負相關(guān)。在植物配置時不僅要考慮科學(xué)性和藝術(shù)性，還要考慮到生態(tài)效益，在滿足植物景觀設(shè)計的功能要求的同時，要盡量選擇負離子水平高的植物配置模式，以提供更好的空氣質(zhì)量和環(huán)境條件。本研究只是對城市綠地景觀設(shè)計中常見的植物配置模式負離子水平進行比較，還有很多種植物配置模式的負離子水平有待詳細研究，進而指導(dǎo)園林植物景觀設(shè)計。