吊羅山熱帶雨林霧天空氣負(fù)離子含量分布特征及其與氣象要素的關(guān)系

司婷婷，羅艷菊，黃宇，趙志忠，畢華，張振磊

（海南師范大學(xué)地理與旅游學(xué)院，海南?？?71158）

空氣負(fù)離子能凈化森林空氣，對人體具有多種生理保健功效，被視為寶貴的森林生態(tài)旅游資源，越來越受到人們的重視.研究表明，不同天氣狀況下，空氣負(fù)離子濃度（英文Negative Air Ion Concentra?tion，縮寫NAIC）存在顯著差異[1].空氣負(fù)離子濃度還與日照、云量和降雨等有關(guān)[2].

霧是一種常見的天氣現(xiàn)象，然而，霧天空氣負(fù)離子濃度分布特征及其相關(guān)影響因素的研究極少[3].在CNKI 數(shù)據(jù)中檢索到的文獻(xiàn)寥寥無幾.有文獻(xiàn)認(rèn)為，霧可能使空氣負(fù)離子濃度降低[4]，霧越濃，空氣負(fù)離子濃度越低[5].德國學(xué)者Reiter 發(fā)現(xiàn)，當(dāng)有大霧，能見度差時，空氣負(fù)離子濃度明顯降低，反之，霧小時，能見度高，空氣負(fù)離子濃度也高[6].但是，關(guān)于不同等級霧條件下空氣負(fù)離子濃度的變化情況，即空氣負(fù)離子濃度隨霧濃度的變化是如何發(fā)生變化的尚未有人進(jìn)行研究.關(guān)于熱帶雨林中霧天空氣負(fù)離子濃度的變化特征及其影響因素更是未有研究.本文旨以海南島吊羅山熱帶雨林為例，探索熱帶雨林霧天空氣負(fù)離子含量霧天的分布特征及其與氣象要素（風(fēng)速、氣溫）的關(guān)系，為熱帶雨林空氣負(fù)離子資源的開發(fā)與利用，以及進(jìn)一步研究提供科學(xué)依據(jù).

1 研究區(qū)概況

吊羅山國家森林公園，位于海南省陵水縣，總面積約38000 hm2.吊羅山是中國極為珍稀的原始熱帶雨林區(qū)之一，植物種群十分豐富，約3 500 多種，森林覆蓋率達(dá)99%[7].屬熱帶海洋季風(fēng)氣候，年均氣溫20.8 ℃[8]，年降雨量為1870～2760 mm.吊羅山夏、秋季節(jié)多雨，冬、春季節(jié)多霧[9]，山地雨林（海拔700～1200 m）內(nèi)一年中霧天約206 d[10-11].

2 研究方法

2.1 監(jiān)測地點(diǎn)

監(jiān)測點(diǎn)設(shè)于吊羅山熱帶雨林內(nèi)，地理坐標(biāo)為18°43′11″N，109°52′00″E，海拔944 m.監(jiān)測點(diǎn)及周圍森林郁閉度85%～90%，附近主要喬木有吊羅山青岡（Cyclobalanopsis tiaoloshanica）、海南蕈樹（Altingia obovata）、大萼木姜子（Litsea baviensis）、海南鵝掌柴（Schefflera hainanensis）、羅浮栲（Castanopsis fabri）、木荷（Schima superba）、瓊南柿（Diospyros howii）、雞毛松（Dacrycarpus imbricatus var.patulus）、陸均松（Dac?rydium pectinatum）等.

2.2 監(jiān)測時間

2013年7 月—2014年6月，每個季度監(jiān)測5～7 d，每天07：15—17：15 進(jìn)行監(jiān)測，每隔1 h 監(jiān)測1 次，每天共11 次.統(tǒng)計(jì)所有有霧天氣的空氣負(fù)離子含量、氣溫和風(fēng)速數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析.

2.3 測量儀器及方法

采用日本空氣離子測試儀KEC-900對熱帶雨林中空氣正、負(fù)離子進(jìn)行測量，其量程為10 個/cm3～1.999,000×106個/cm3，選擇M 檔，最小測量為0.1×103個/cm3測量時，負(fù)離子測定儀置于距地面1.5 m 高處，每次取氣5 min，取穩(wěn)定的數(shù)據(jù)作為空氣正、負(fù)離子的含量.同時，使用N962風(fēng)速溫濕度計(jì)測量風(fēng)速、氣溫、相對濕度；參照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《霧的預(yù)報(bào)等級》（GB/T 27964-2011）能見度對霧的等級（強(qiáng)度）進(jìn)行劃分，運(yùn)用Excel2007 進(jìn)行數(shù)據(jù)初步處理，導(dǎo)入SPSS18.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析.

3 研究結(jié)果與分析

3.1 晴天、有霧天氣狀況下空氣負(fù)離子含量比較

晴天及不同等級霧條件下的空氣負(fù)離子含量見表1.采用單因素方差分析比較熱帶雨林空氣負(fù)離子含量在晴朗天氣情況以及有霧天氣狀況下是否具有差異，結(jié)果列于表2.表2顯示，F(xiàn)值為3.369，P＜0.01，說明差異顯著.

表1 晴朗天氣及不同等級霧條件下的空氣負(fù)離子含量Tab.1 NAIC under sunny and different fog conditions

表2 晴朗天氣及有霧天氣狀況下熱帶雨林空氣負(fù)離子含量的單因素方差分析Tab.2 ANVOA analysis of Diaoluoshan Rainforest NAIC under sunny and different fog conditions

綜合LSD 事后檢驗(yàn)結(jié)果（見表3）及表1 所列不同天氣狀況下的空氣負(fù)離子含量平均值，可以發(fā)現(xiàn)，輕霧天氣狀況下，空氣負(fù)離子含量最高，達(dá)到4.1×103個/cm3，且顯著高于晴天（p＜0.001）；同時，輕霧天氣狀態(tài)下的空氣負(fù)離子含量也顯著高于大霧、濃霧、強(qiáng)濃霧、特強(qiáng)濃霧天氣狀況（p＜0.01）.晴天、大霧、濃霧、強(qiáng)濃霧、特強(qiáng)濃霧天氣狀況下的空氣負(fù)離子含量介于1.6～2.0×103個/cm3，其間并無顯著差異（p＞0.05）.隨著大霧到特強(qiáng)濃霧霧的等級逐漸上升，霧濃度逐漸增大，空氣負(fù)離子含量具有減少趨勢（見圖1），但其下降幅度并不顯著，不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義.

3.2 有霧條件下空氣負(fù)離子含量與氣象要素的關(guān)系

為了解霧條件下各氣象要素對空氣負(fù)離子含量的影響，以空氣負(fù)離子含量為因變量（Y），以風(fēng)速、氣溫為自變量（X1、X2），進(jìn)行多元回歸分析.結(jié)果表明（見表4），F(xiàn)=5.571（P＜0.01），模型成立.

表5 顯示，有霧條件下影響空氣負(fù)離子含量的氣象要素是氣溫，氣溫對空氣負(fù)離子含量具有顯著的正向影響（t=2.558，P＜0.05），即隨著氣溫的升高，空氣負(fù)離子含量增多，反之減少.風(fēng)速對空氣負(fù)離子含量影響不顯著（P＞0.05）.

表3 晴天及不同等級霧條件下的空氣負(fù)離子含量LSD事后檢驗(yàn)結(jié)果Tab.3 LSD Post Hoc Multiple Comparisons of NAIC under sunny and different fog conditions

圖1 晴朗天氣及有霧天氣狀況下空氣負(fù)離子含量Fig.1 NAIC under sunny and different fog conditions

表4 有霧條件下空氣負(fù)離子含量與相關(guān)氣象要素的回歸分析Tab.4 Regression of NAIC and meteorological elements under fog conditions

表5 有霧條件下空氣負(fù)離子含量與相關(guān)氣象要素的回歸系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)Tab.5 Significant test on regression coefficients of NAIC and meteorological elements under fog conditions

4 結(jié)論

1）輕霧條件下的空氣負(fù)離子含量顯著高于晴天天氣狀況.這可能是由于輕霧條件下空氣相對濕度增加，更有利于空氣負(fù)離子產(chǎn)生.

2）輕霧條件下的空氣負(fù)離子含量顯著高于其他霧等級條件下的空氣負(fù)離子含量，且前者是后者的2倍多.這表明，輕霧條件下空氣負(fù)離子含量較高.

盡管監(jiān)測結(jié)果表明，隨著霧強(qiáng)度增加到特強(qiáng)濃霧，空氣負(fù)離子含量有降低趨勢，但是下降幅度并不顯著，不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義.也就是，當(dāng)霧強(qiáng)度從輕霧升至大霧時，空氣負(fù)離子含量出現(xiàn)顯著的大幅度下降，但隨著霧強(qiáng)度從大霧增強(qiáng)至特強(qiáng)濃霧，空氣負(fù)離子含量并無顯著變化.這意味著，本研究結(jié)果并不完全支持王琨等人的“霧越濃，空氣負(fù)離子濃度越低”的結(jié)論，以及德國學(xué)者Reiter“大霧時，空氣負(fù)離子濃度明顯降低，霧小時，空氣負(fù)離子濃度也高[11]”的結(jié)論.這兩個結(jié)論對于霧強(qiáng)度沒有細(xì)分，結(jié)論過于寬泛.

3）在有霧條件下，影響熱帶雨林空氣負(fù)離子含量的主要因素是氣溫，具體表現(xiàn)為隨著氣溫的升高，空氣負(fù)離子含量增多，反之減少.風(fēng)速對霧天空氣負(fù)離子含量的影響不顯著.

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