草原康養功能環境影響因子研究

摘要：本文以內蒙古輝河保護區的草甸草原、溫性草原、低地草甸3種草地類型為例，連續3個月測量氣溫、相對濕度、風速、光照強度、空氣顆粒物、空氣負氧離子濃度等指標，同時計算氣候舒適度，來研究影響草原康養功能的關鍵環境因子。結果表明：氣溫、相對濕度、風速和光照強度等草原環境小氣候適宜人類活動。各草地類型氣候舒適度指數均在4.55以下，達到“很舒適”等級。空氣負氧離子高低順序為：低地草甸（1 770 個·cm-3） ＞溫性草原（1 731 個·cm-3）＞溫性草甸草原（1 283 個·cm-3）＞樟子松森林（1 108 個·cm-3）＞城市道路（560 個·cm-3），草原環境的PM2.5日均值為10.6 μm·m-3，PM10的日均值為14.8 μm·m-3，均達到國家I級標準水平，適宜進行草原康養活動。綜上，本研究認為草原不僅具有康養功能，而且效果顯著，其中低地草甸的康養效果最好，其次為溫性草原和草甸草原。

關鍵詞：草原康養；環境小氣候；氣候舒適度；空氣質量

中圖分類號：S718.2 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0435（2023）08-2287-18

Study on Environmental Impact Factors on the Grassland’s Function to Wellness

Service Industry—A Case in the Grassland of Huihe Nature Reserve in

Inner Mongolia

DONG Shuang， ZHANG Xin-wei， SU De-rong， DIAO Zhao-yan， CHANG Zhi-hui*

（School of Grassland Science， Beijing Forestry University， Beijing 100083， China）

Abstract：In this paper，three types of grasslands of temperate meadow grassland，temperate typical grassland and lowland meadow in Huihe Protected Area of Inner Mongolia were taken as examples. Air temperature，relative humidity，wind speed，light intensity，atmospheric particulate matter，air negative oxygen ion concentration and other indicators were measured for three consecutive months，and climatic comfortableness index was calculated to study the key environmental factors affecting the function of grassland to the wellness service industry. The results showed that the microclimate in the investigated grasslands，such as temperature，relative humidity，wind speed and light intensity，was suitable for human activities. The climatic comfortableness index of all types of grasslands was below 4.55，reaching the “very comfortable” level. The order of airborne negative oxygen ions is：Lowland meadow （1 770 cm-3） gt; temperate typical grassland （1 731 cm-3） gt; temperate meadow grassland （1 283 cm-3） gt; Mongolian scotch pine forest （1 108 cm-3） gt; urban road （560 cm-3）. The average daily PM2.5ingrasslands was 10.6 μm·m-3. The daily mean value of PM10 was 14.8 μm·m-3. All of them have reached the level of national level I standard and are suitable for grassland health activities. To sum up，this study concluded that grassland not only has health and nourishing function，but also has significant effects，among which lowland grassland has the best health and nourishing effect，followed by warm grassland and meadow grassland.

Key words：Grassland health;Environmental microclimate;Climate comfort;Air quality

康養是維持、保持和修復、恢復身心健康的活動和過程的總稱［1］，其核心功能是延年益壽，提升人的生命質量，滿足公眾的治療、防衰、強體、養心等多種健康需求［2-4］。近年來，隨著人民生活水平的不斷提高以及“人口老齡化”“城市病”“慢性病”“亞健康”等問題的不斷加劇，康養產業越來越受重視［5］。目前有關康養研究及其產業發展形式主要包括森林康養、氣候康養、海洋康養、中醫藥康養、溫泉康養等類型［6］，其中以森林康養產業發展最為迅速。

森林和草原具有得天獨厚的天然生態環境，是適宜的康養場所。森林康養是目前我國產業化程度最高的康養產業［7］。森林康養是將優質的森林資源與現代醫學、傳統醫學有機結合，開展森林養生、療養、康復和休閑等一系列有益人類身心健康的活動［8］。森林康養的機理主要包括生理和心理兩方面：生理因素包括適宜的溫度、濕度、風速和較低的熱輻射等；心理感受來自于對周圍自然環境的反應，開闊的自然風景和安靜的聲環境對心理有放松作用［7］。研究認為森林康養是多種環境功能綜合作用的結果，森林主要通過釋放萜類化合物、烴類、醇、醛、有機酸等芬多精、植物殺菌素和植物精氣，提供大于1 000個·cm-3空氣負離子環境，提升空氣中0.1%以上的含氧量，降低空氣懸浮顆粒物濃度至健康標準，形成適宜的環境小氣候和較高的舒適度，從而對人類的身心健康產生影響，實現康養功能［10-17］。氣候舒適度是評價森林是否具備康養功能的核心內容，它表征人體對環境中溫度、濕度、風、光照輻射等氣象要素的生理感受。溫度、濕度、風、光照輻射等環境小氣候構成了人們賴以生存的氣候環境，適宜的小氣候具有調節身心、消除疲勞、矯治疾病、增強體質等功效，促進人體健康，進而影響到氣候舒適度［18-20］。空氣負離子有降塵滅菌的功能，并能調節人體的生理機能，對人體有保健作用；空氣顆粒物是重要大氣污染物之一，嚴重影響空氣質量，而空氣質量對人體健康起到至關重要的作用［15，21］。森林的環境小氣候、氣候舒適度以及空氣質量均是森林具備康養功能的關鍵環境因子。

草原和森林是重要的生態資源［22］，植物類型多樣，部分學者認為草原和森林具有相似性，也應具有康養功能［23-24］，并對草原及草本植物等開展了相關研究。劉敏等提出草原旅游是依靠草原生態環境使游客進行觀光、游憩的一種旅游形式［24-25］。侯向陽等［16］提出我國草業發展新業態可在生態保護優先的原則下，參考森林康養體系，實現對草原生態環境的有效利用。陳莉等均證實草本植物本身及產生的含異戊二烯、α蒎烯、β蒎烯、檸檬烯、蒈烯等植物揮發物以及豆科牧草中提取出的次生代謝物均具有康養保健功效作用［26-29］。然而，目前有關環境小氣候、氣候舒適度以及空氣質量等發揮草原康養功能的關鍵環境因子鮮有研究。本研究選擇內蒙古輝河保護區的草甸草原、溫性草原、低地草甸三種不同草地類型，研究影響草原康養功能的環境小氣候、氣候舒適度、空氣質量等關鍵環境因子，以期為推動草原康養研究以及發展草原康養產業提供基礎數據和依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

研究區設在內蒙古呼倫貝爾市南部鄂溫克族自治旗的輝河保護區，地處48°10′～48°57′N，118°48～119°45′E，海拔711～1 321 m，面積約3 468.48 km2（圖1）。屬溫帶大陸季風性氣候，四季分明，年平均氣溫-1.5 ℃，年平均降水量300～350 mm。

1.2 樣地及取樣點設置

1.2.1 樣地設置 樣地選擇在山坡及坡麓區域的溫性草甸草原、典型溫性草原和處在河岸附近的低地草甸3種草原結構類型和國家森林公園內的天然樟子松森林結構類型進行實地監測實驗，在海拉爾市中心人流量和車流量都相對較多的伊仕丹購物廣場門口的街邊道路設置一處對照（CK）（圖1），5種樣地植被類型等基本情況見表1。樣地面積為1 000 m×1 000 m，草勢密集，交叉對角線作為樣點中心（圖2）。

1.2.2 取樣點設置 每個樣地類型選擇3個樣點作為觀測點，即設置3個重復進行平行監測與采樣，各觀測點間的距離大于1 000 m；共計15個觀測點同時展開觀測，5個樣地類型平均相距20 km。采用同心圓樣線-樣方法，在樣地中分別設置直徑為30 m長的圓形進行植被群落調查［30］，調查主要的喬木、灌木、草本植被（圖3）。

1.3 采樣時間及觀測指標

1.3.1 采樣時間 2021年6月（夏季）至9月（秋季）進行，隨機選擇風力3級以下、可見度高的晴天作為觀測日。5個樣地同步監測，每月每個樣地觀測3次。每個觀測日從早上7：00開始，每1 h進行1次觀測，監測時段為7：00—18：00。每個觀測時段同時設置4個平行觀測，取3天均值作為當月數據。

1.3.2 測定指標及方法 參考森林康養的相關研究［31］，本試驗采用氣溫、相對濕度、風速、光照強度表征環境小氣候；同時測定氣候舒適度；采用空氣顆粒物、空氣負離子濃度表征空氣質量。

（1）溫度、濕度、風速、光照強度

使用希瑪AR847，AR866A智能風速儀、AS803高精度測光儀分別測定草原環境的溫度、濕度、風速、光照強度，采樣高度為距地表1.5 m，待儀器顯示的數值穩定后連續讀取3組數據［32］。從東、南、西、北四個方位分別進行觀測，取數據的平均值［33］。

（2）氣候舒適度

按公式計算氣候舒適度指數（S）。式中：S-氣候舒適度指數；T-溫度（℃）；V-風速（m·s-1）e；RH-相對濕度（%）。

S≤4.55為很舒適（VC）；4.55＜S≤6.95為舒適（C）［34］。

（3）空氣顆粒物濃度

使用CW-HAT200高精度手持式檢測儀測定可吸入顆粒物PM2.5和PM［35］10，采樣高度為距地表1.5 m，各時間段測定3組重復數據。參考《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）［36］中的年均值和日均值作為其濃度標準進行評價（表2）。

（4）空氣正、負離子濃度

使用AIC1000負氧離子儀測量空氣正離子以及空氣負離子［37］，對呈現出垂直狀態的進氣口的兩端分別進行觀測，在負儀器測定的數值不再變化后獲得3組重復數據，3天內重復測量試驗一次。測定地點和時間與小氣候因子同步。東、南、西、北四個方位測定的平均數據為采樣地點的空氣正離子濃度值以及空氣負離子濃度值。

1.4 分析方法

在Excel軟件中統計數據，綜合利用ANOVA單因素方差對比各個采樣地點的關鍵環境因子。

2 結果與分析

2.1 環境小氣候康養因子研究

2.1.1 溫度 通過比較不同月份之間溫性草甸草原、溫性草原、低地草甸、樟子松森林和城市道路的氣溫月均值可知，各樣地在7—9三個月份差異達到顯著水平（Plt;0.05）（圖4），其中6月份的溫性草甸草原和城市道路無差異水平，低地草甸和樟子松森林兩個類型之間差異不顯著。

4種自然類別的景觀類型，均呈現單峰變化趨勢（圖5）。最適宜的康養溫度是18 ℃～24 ℃，草原環境的氣溫條件在4個月份中相對森林環境氣溫較高（圖6）。草原的氣溫最高值均出現在12：00左右。6—8月，森林在全天大多數時間能夠達到康養的要求，溫性草原在7—8月氣溫適宜，低地草甸在6月、8月氣溫適宜。9月內蒙古溫度相對8月呈現急劇降溫的情況，5種景觀類型9月的溫度日變化明顯低于前3個月，由于森林環境氣溫過低，不宜進行康養活動，但草原的氣溫在11：00之后對人體適宜，綜合4個月的樣地環境及其空氣溫度條件依次為：樟子松森林＞溫性草原＞低地草甸＞溫性草甸草原＞城市道路。

2.1.2 空氣相對濕度 將五種自然環境樣地在4個月份中的空氣濕度氣候指標數據的平均值進行對比，可知在各個采樣地點，空氣濕度每月平均值之間存在的差異已然呈現極顯著狀態（Plt;0.001）（圖7），反映了各個樣地因樹木和草本以及群落結構有所不同，從而使不同樣地類型的空氣相對濕度存在差異。

樟子松森林、溫性草原、低地草甸、溫性草甸草原、城市道路在4個月份都呈現出9：00后空氣相對濕度低于晚上17：00后的特點（圖8）。6月，3種草原類型的空氣相對濕度日變化趨勢相似，最高值出現在早上7：00和下午13：00；7月，除城市外的4種樣地類型11：00—12：00時間段外，其余時間段的相對濕度高于65%，并且變化幅度較小；8月，3種草原類型的相對濕度日變化出現驟降現象，但樟子松森林一直是處于平緩變化的過程；9月，溫性草甸草原和低地草甸在9：00—11：00兩個小時內，濕度急劇下降，而后呈現平穩動態變化。

森林康養中提出人體最舒適的空氣濕度在45%～65%之間，且有利于人體健康［38］。分析草原環境的空氣濕度，在4個月份中，草原的空氣濕度平均值能達到康養標準，且6月的草原空氣濕度優于樟子松森林。但7月的草原環境空氣濕度月均值過高（圖9），觀察樣地類型之間的濕度日變化，10：00—11：00之后達到了理想的空氣濕度范圍，適宜進行康養活動。綜合樣地環境4個月的空氣相對濕度條件依次為：樟子松森林＞溫性草甸草原＞溫性草原＞低地草甸＞城市道路。

2.1.3 風速 風速是瞬時氣象因子，溫性草甸草原和低地草甸在6月和9月的風速變化無差異顯著，樟子松森林和城市道路在六月和九月無顯著差異（圖10）。

觀察其日變化規律（圖11），樟子松森林和城市道路相比于草原具有更穩定、緩和的風速變化。草原在6—7月存在風速的不規律變化，8月則趨近平穩；在白天9：00—16：00時段，6月和9月的風速的日變化與其他2個月份差異較為明顯，就4類群落風速的每日變化情況而言，其特點是正午左右風速變化較為劇烈，早晨與夜晚風速變化小。

2.1.4 光照強度 對于光照強度而言，各類型之間具有顯著性差異（Plt;0.05）（圖12）。

日光照強度都呈現出在12：00—14：00時段“谷峰”的變化規律（圖13），而森林群落的光照強度

一直處于平穩且較為悅目的狀態，光照強度變化起伏不大，只是在6月的11：00—14：00時段之間出現小高峰。從月份上來看，6月的草原環境在下午13點出現光照強度的峰值，在7—8月兩個月份12點達到光照強度的高峰值，9月的光照強度高峰值出現有所滯后。綜合4個月的樣地環境其光照強度條件依次為：樟子松森林＞溫性草原＞低地草甸＞溫性草甸草原＞城市道路。

2.2 康養氣候舒適度研究

2.2.1 草原氣候舒適度日變化 如圖14，溫性草甸草原一般在上午、下午時段處于舒適狀態；溫性草原在6月份的白天時段全天處于極舒適的狀態，并且日變化都是在中午時段出現一個小高峰，此時段不適宜進行戶外康養活動。低地草甸由于位置靠近輝河流域的下游區域，有流水的地方，且海拔和地勢較高，使其光照較強，空氣溫度較高，且風速最小，6—8月全天氣候舒適度均處于極舒適的狀態。

2.2.2 草原氣候舒適度月變化 如表3可知，在6—8月3個月中除對照組城市道路，4個樣地類型的氣候舒適度指數均在4.55以下，均達到了“很舒適”等級。由圖14可知，6月，中午時段草原上光照強度強溫度高，對人體感受不適，其余時間適宜進行康養活動。7月氣溫整體回升后，草原小氣候進入了舒適期，且持續時間長，全天適宜，溫性草原、低地草甸、樟子松森林的氣候舒適度較高，7月人感到舒適的時間最長，舒適度最高，適合全天進行康養活動，對人的身心健康都會有復愈、積極的效果。8月，除早上7：00—8：00溫性草甸草原和溫性草原，以及下午14：00時低地草甸外，5種樣地的舒適度級別都高于“舒適”等級，人們在此時此地進行休閑娛樂會感到十分舒適。9月，不管是何種樣地類型，人們在各個時間段娛樂都會感到不適，尤其是樟子松森林樣地。

2.3 空氣質量

2.3.1 空氣顆粒物濃度 由圖15可知，PM2.5顆粒物濃度在6月所占的比例最高，為31.57%，PM10顆粒物濃度在7月所占的比例最高，為29.21%；PM2.5顆粒物濃度在9月所占的比例最低，為14.94%，PM10顆粒物濃度在6月所占的比例最低，為20.75%。因此，受呼倫貝爾大環境的空氣質量影響，森林和草原環境的空氣顆粒物污染物，主要包括以粒徑在2.5～10 μm之間的可吸入顆粒物，尤其是以PM10的細顆粒物為主，并且PM2.5所占的比例并不高，所以空氣質量極好，達到一級水平狀態。

綜合4個月的樣地環境其空氣顆粒物濃度條件依次為：溫性草甸草原＞低地草甸＞樟子松森林＞溫性草原＞城市道路。參考《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）中有關PM10，PM2.5 的日均質量濃度標準進行評價［34］，草原環境的PM2.5日均值為10.6 μm·m-3，PM10的日均值為14.8 μm·m-3，均達到國家I級標準水平，表明草原空氣質量達到康養要求。

2.3.2 空氣負氧離子 通過單因素方差分析比較五種樣地類型的負氧離子濃度含量差異變化，6月份中每個樣地類型均呈現顯著差異（Plt;0.05），7月份，溫性草甸草原與樟子松森林無差異變化；8月份的低地草甸與樟子松森林無差異變化（圖17）。

由圖18可知，6月和9月是溫性草甸草原環境下負氧離子濃度較高的2個月份，月均值變化規律為：6月（1 638個·cm-3）＞9月（1 557個·cm-3）＞8月（1 351個·cm-3）＞7月（1 302個·cm-3）；溫性草原的濃度同樣是在6月的均值達到最高水平，月均值變化規律為：6月（2 344個·cm-3）＞7月（1 790個·cm-3）＞9月（1 665個·cm-3）＞8月（1 123個·cm-3）；低地草甸負氧離子月均值變化規律為：6月（2 554個·cm-3）＞9月（2 156個·cm-3）＞7月（1 428個·cm-3）＞8月（944個·cm-3）；樟子松森林的負氧離子濃度均值相較草原環境沒有濃度上的優勢，除了9月，其它3個月在16：00之后才能達到負氧離子含量上升的趨勢，其負氧離子均值變化規律為：6月（1 315個·cm-3）＞7月（1 283個·cm-3）＞8月（940個·cm-3）＞9月（897個·cm-3）。城市道路中無論在哪個月份或時間段負氧離子濃度均最低。

3 討論

在環境小氣候方面，溫和濕潤、空氣清新、低過敏源等積極保護因素有利于病患的治療康復；微冷、晝夜溫差大、陣風、高日照、低氣壓等積極刺激因素有利于提高人體機能韌性和免疫系統恢復力［17］。雷海清等［18］對文成猴王谷森林康養基地的溫度、濕度、風速進行了連續定位監測，研究表明，適宜的環境小氣候對開展康養活動具有重要意義。在本研究中，7月和8月草原的氣溫、濕度、風速及光照強度等環境小氣候均適宜康養。氣溫方面，溫性草甸草原平均保持23.29 ℃、溫性草原 21.62 ℃、低地草甸 21.96 ℃，其中7月、8月兩個月份的氣溫最適宜，保持在康養的舒適氣溫范圍內（18 ℃～24 ℃）。空氣相對濕度方面，溫性草甸草原平均保持在65.5%、溫性草原66.9%、低地草甸67.4%。風速變化中8月草原群落的草勢最為茂盛，草高接近50 cm，導致風速差異變小，白天的風速均大于晚上的風速，從整體上草原環境的風俗沒有規律性，但和氣溫和空氣濕度相結合，會使人體有不同程度的舒適體現。光照強度方面，樟子松森林環境的光照主要受林分的郁閉度影響，所以在光照強度中，草原環境的光照強度極強，草原光照的日變化規律跟光周期規律更接近。但在草原環境人們能夠更加充分的享受“陽光浴”，一定的光照能夠對人的身體健康起到積極的維護作用和明顯的治療效果，這是草原康養中不可替代的特點，但在人們進行康養活動時需要避免紫外線強的時段，避免皮膚曬傷。

氣候舒適度指數對于康養旅游有很好的指導作用，更是人們開展景區空間規劃、出行活動的重要參考。在本研究中，在6—8月3個月中除對照組城市道路外，氣候舒適度均達到了“很舒適”等級。樟子松森林和草原環境中的植物群落結構使環境的舒適度大大增加，無論是喬木植物群落還是草本植物群落都有降溫增濕的作用，在監測的時間段內大多處于“舒適”和“很舒適”狀態。其中，7月最長，其次為6月和8月，到了9月氣溫較低早晚溫差大，不適宜進行戶外草原康養活動，但仍然可以選在9：00—15：00之間進行草原康養活動。辛學飛等［39］在湖南張家界森林公園的氣候舒適度研究表明，張家界國家森林公園一年中最為舒適的時間段是夏季，而極不舒適的時間段則是冬季，春季舒適時間段要比秋季長。段文軍等［29］在深圳園山對3種山地森林的氣候舒適度進行研究的結果表明，林地在春、秋季的氣候綜合舒適度指數都≤4.55，達到了“很舒適”等級。在夏季都達到了“舒適”級別，與本研究結果具有相似性。綜上，在大部分時間段內，草原環境的太陽輻射較弱且溫度較低，草原舒適度達到較高狀態，符合康養標準。

在本研究中，森林和草原環境在空氣顆粒物濃度中，雖然攜帶空氣顆粒物污染，以粒徑在2.5～10 μm的可吸入顆粒物為主，但空氣質量均達到了國家I級水平狀態（小于35 μg·m-3），空氣質量極佳，適宜進行草原康養活動。高瑤瑤等［40］對石門國家森林公園花海、湖心島、竹林、國際森林浴場4種生境顆粒物進行了監測和評價。結果表明，空氣顆粒物各項指標均為旱季gt;雨季，各監測點PM10，PM2.5等級均在二級以上，未達到污染水平，適宜康養活動。劉秀萍等［41］對北京市廣陽谷城市森林公園進行康養環境監測評價研究表明，城市森林公園四季均可以提高空氣負離子濃度，在秋季和夏季較高，分別提高25.7%和25.6%，空氣負離子濃度季節變化為夏季gt;秋季gt;春季gt;冬季，其中夏季和秋季空氣負離子濃度為2級。在本研究中，綜合4個月的樣地環境其空氣負離子濃度條件由高至低依次為：低地草甸（1 770個·cm-3） ＞溫性草原（1 731個·cm-3）＞溫性草甸草原（1 283個·cm-3）＞樟子松森林（1 108個·cm-3）＞城市道路（560個·cm-3）。溫性草原和溫性草甸草原地形開闊，負氧離子易擴散，低地草甸的負氧離子濃度最高，海拔越高，負氧離子濃度越高，在森林養生基地質量評定中（LY/T2789—2017）［42］，負離子含量在所有測點中的空氣負離子含量均需大于1 000個·cm-3，草原環境完全具備康養養生的環境條件。

4 結論

綜上，通過對輝河自然保護區環境小氣候、綜合舒適度和空氣質量進行分析，本研究認為草原具有康養功效且效果顯著，其中低地草甸的康養效果最為優質，其次為溫性草原和草甸草原。此外，草原還具有獨特的環境資源、文化資源及豐富的生態優勢，因此，草原適宜開展康養活動。

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（責任編輯 劉婷婷）

收稿日期：2023-03-14；修回日期：2023-07-01

基金項目：國家林業和草原局業務委托項目（2019040502）資助

作者簡介：董爽（1997-），女，漢族，黑龍江齊齊哈爾人，碩士研究生，主要從事草原康養方面研究，E-mail：dongshuang1997@bjfu.edu.cn；*通信作者Author for correspondence，E-mail：changzh@ bjfu.edu.cn