揚(yáng)州城市森林負(fù)氧離子分布變化特征及其與氣象因素的關(guān)系

摘要：【目的】分析揚(yáng)州城市森林空氣負(fù)氧離子濃度時(shí)空變化特征及其與氣象因素的關(guān)系，為了解揚(yáng)州城市森林 空氣負(fù)氧離子資源情況提供理論依據(jù)?！痉椒ā恳劳薪K揚(yáng)州城市森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀(guān)測(cè)研究站，以宋夾城體育 休閑公園（城市森林）、茱萸灣風(fēng)景區(qū)（城市近郊森林）和潤(rùn)揚(yáng)濕地森林公園（城市遠(yuǎn)郊森林）為研究對(duì)象，收集3個(gè)區(qū)域 的2020年1-12月空氣負(fù)氧離子濃度和林內(nèi)氣象數(shù)據(jù)，比較不同季節(jié)之間負(fù)氧離子濃度的差異，分析負(fù)氧離子濃度與 氣象因素的相關(guān)性，并利用增強(qiáng)回歸樹(shù)分析各氣象因素對(duì)負(fù)氧離子濃度的貢獻(xiàn)率，結(jié)構(gòu)方程模型分析各氣象因素對(duì) 負(fù)氧離子的直接和間接影響。【結(jié)果】揚(yáng)州地區(qū)城市近郊森林區(qū)的空氣負(fù)氧離子濃度日變化呈單峰型；城市近郊森林 區(qū)與城市遠(yuǎn)郊森林區(qū)月變化趨勢(shì)較一致，峰值分別出現(xiàn)在4月和6月。城市近郊森林區(qū)不同季節(jié)平均負(fù)氧離子濃度表 現(xiàn)為春季gt;冬季gt;夏季gt;秋季，城市遠(yuǎn)郊森林區(qū)平均負(fù)氧離子濃度表現(xiàn)為夏季gt;冬季gt;春季gt;秋季。城市遠(yuǎn)郊森林區(qū)林 內(nèi)負(fù)氧離子濃度年平均值（666.87個(gè)/cm3）和郁閉度（0.80）低于城市森林區(qū)和城市近郊森林區(qū)，且森林郁閉度越高其 負(fù)氧離子濃度的變異系數(shù)越小。城市森林區(qū)空氣負(fù)氧離子濃度與風(fēng)速、氣壓、空氣溫度和PM，；存在顯著（Plt;0.05，下同）或極顯著（Plt;0.01，下同）相關(guān)性，城市近郊森林區(qū)和城市遠(yuǎn)郊森林區(qū)的空氣負(fù)氧離子濃度與氣壓、風(fēng)速、空氣溫度、空氣濕度、PM2，、光照強(qiáng)度等林內(nèi)氣象因素存在顯著或極顯著相關(guān)性。選擇城市遠(yuǎn)郊森林區(qū)進(jìn)行氣象因素對(duì)空 氣負(fù)氧離子濃度的貢獻(xiàn)率以及結(jié)構(gòu)方程模型分析，結(jié)果表明空氣濕度在春季（38.51%）和秋季（47.58%）對(duì)空氣負(fù)氧 離子濃度的貢獻(xiàn)最大，而PM2在夏季（27.87%）和冬季（38.51%）對(duì)空氣負(fù)氧離子的貢獻(xiàn)最大；空氣濕度對(duì)負(fù)氧離子濃度有直接正向影響，而光照強(qiáng)度對(duì)負(fù)氧離子濃度有直接負(fù)向影響，風(fēng)向通過(guò)改變PM，，對(duì)負(fù)氧離子濃度產(chǎn)生間接影 響?！窘Y(jié)論】揚(yáng)州不同區(qū)域森林的負(fù)氧離子濃度變化規(guī)律不盡相同，不同季節(jié)和時(shí)間對(duì)空氣負(fù)氧離子濃度有明顯影響。 根據(jù)不同區(qū)域的負(fù)氧離子濃度差異及其表現(xiàn)出的季節(jié)變化規(guī)律可制定不同的公園游覽計(jì)劃，建議夏季前往城市遠(yuǎn)郊 森林區(qū)，春季前往城市近郊森林區(qū)游覽。

關(guān)鍵詞：空氣負(fù)氧離子濃度；城市森林；氣象因素；揚(yáng)州

中圖分類(lèi)號(hào)：S718.519

文章編號(hào)：2095-1191（2024）04-1107-11

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Variation characteristics of negative oxygen ions distribution in Yangzhou urban forest and its relationship with meteorological factors

LIAN Jing-wei1.2， XING Wei12*， WAN Xin1.2*， GE Zhi-wei3， HE Dong-mei1

（1Jiangsu Academy of Forestry， Nanjing， Jiangsu 211153， China; 2Yangzhou Urban Forest Ecosystem National Research Station， Yangzhou， Jiangsu 22500， China; 3College of Ecology and Environment， Nanjing ForestryUniversity， Nanjing， Jiangsu 210037， China）

Abstract：【Objective]This study aimed to analyze the spatial and temporal variation of air negative oxygen ion con-centration in Yangzhou urban forests， and to provide a theoretical basis for the understanding of air negative oxygen ion resources in urban forests of Yangzhou. 【Method】Relying on the Jiangsu Yangzhou Urban Forest Ecosystem National Monitoring and Research Station， the study focused on Songjiacheng Sports and Leisure Park （urban forest）， Mastixia Bay Scenic Area （suburban forest）， and Runyang Wetland Forest Park （distant urban forest）. Data on negative air ion concentrations and forest meteorological factors were collected from these three regions from January to December 2020. The differences in negative air ion concentrations between different seasons were compared， the correlation between nega- tive air ion concentrations and meteorological factors was analyzed， and the contribution rates of various meteorological factors to air negative ion concentrations were analyzed using enhanced regression trees. Structural equation modeling was used to analyze the direct and indirect effects of various meteorological factors on negative oxygen ion. 【Result】In the su- burban forest area of Yangzhou， the diurnal variation of negative oxygen ion concentration displayed a unimodal pattern.The monthly change trend of urban suburban forest matched consistently with the peak values occurring in April and June.The seasonal average negative oxygen ion concentration in suburban forest was springgt;wintergt;summergt;autumn， and the average negative oxygen ion concentration in suburban forest was summergt;wintergt;springgt;autumn. The annual average value of negative oxygen ion concentration （666.87 ions/cm3） and canopy density （0.80） were lower than those in urban forest and suburban forest， and the higher canopy density， the smaller the coefficient of variation of negative oxygen ion concentration. There was a significant （Plt;0.05， the same below） or extremely significantly （Plt;0.01， the same below） correlation between the concentration of air negative oxygen ions and wind speed， air pressure， air temperature， and PM2; in the urban forest area， whereas the concentration of negative oxygen ions in suburban forest and distant urban forest had a significant or extremely significant correlation with barometric pressure， wind speed， air temperature， air humidity， PM25， illumination intensity， and other in-forest meteorological elements. The contribution of meteorological factors to the concentration of negative oxygen ions in the air， as well as structural equation modeling， was selected for the urban distant suburban forest. The results showed that air humidity contributed the most to the concentration of negative oxygen ions in spring （38.51%） and autumn （47.58%）， while PM2s contributed the most to the negative oxygen ions in summer （27.87%） and winter （38.51%）. Air humidity had a direct positive effect on negative oxygen ion concentration， while illumination intensity had a direct negative effect on negative oxygen ion concentration， and wind direction had an indirect effect on negative oxygen ion concentration by changing PM2s. 【Conclusion】The pattern of change of negative oxygen ion concentration in forests in different regions of Yangzhou is different， and different seasons and times have ob-vious effects on the negative oxygen ion concentration. According to the difference of negative oxygen ions in different areas and the seasonal change rule of its performance， different park tour plans can be developed， it is recommended to go to the distant urban forest in the summer， and to the suburban forest in the spring tour.

Key words： air negative oxygen ion concentration; suburban forest; meteorological factors; Yangzhou

Foundation items： General Project of National Natural Science Foundation of China （32171856） ; Jiangsu Forestry Science and Technology Innovation and Promotion Project （LYKJ（2020）21） ; Jiangsu Agricultural Science and Technology Independent Innovation Project[CX（19）1004]

0 引言

【研究意義】空氣負(fù)氧離子是指帶負(fù)電荷的氧離子（周德平等，2015）。自然界中負(fù)離子主要源于大氣電離、水體Lenard效應(yīng)、植被光合和植物尖端放電等（郁珍艷等，2023）?？諝庳?fù)氧離子可與灰塵、有害氣體中帶有正電顆粒的離子發(fā)生中和作用，從而改善空氣質(zhì)量（Sawant et al.，2012）。負(fù)氧離子具有清潔空氣、殺菌、抑制病毒等作用，有助于提高人體新陳代謝（宗美娟等，2004）、改善呼吸系統(tǒng)功能（Ale-xander et al.，2013）及緩解情緒調(diào)節(jié)身體機(jī)能（Pinoand Ragione，2013），對(duì)人體健康有益，因此素有“空氣維生素和生長(zhǎng)素”的美稱(chēng)（湯浩藩等，2022）。森林作為空氣負(fù)氧離子的主要產(chǎn)生場(chǎng)所，研究林內(nèi)負(fù)氧離子變化特征及其影響因素，對(duì)充分發(fā)揮森林的生態(tài)服務(wù)功能及促進(jìn)生態(tài)旅游發(fā)展具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】空氣負(fù)氧離子的濃度變化主要受植被配置（任文春等，2015；王蕾，2021）、植物種類(lèi)（李哲，2017）、下墊面類(lèi)型（邢海瑩等，2017）、城市功能區(qū)（馬芙蓉和張一舟，2019）及森林郁閉度（鄭詩(shī)禹等，2021）等多種因素影響。空氣負(fù)氧離子濃度具有日變化和季節(jié)變化特征。林內(nèi)負(fù)氧離子濃度日變化呈單峰單谷、雙峰單谷、雙峰雙谷等規(guī)律（朱賓賓等，2021；包紅光等，2023），且不同樹(shù)種和植物群落峰值出現(xiàn)的時(shí)間有所不同（吳際友等，2003；石彥軍等，2010）。在季節(jié)變化上，毛成忠等（2014）研究表明森林區(qū)空氣負(fù)氧離子濃度冬春季較高，而城市區(qū)秋季較高；馬玲等（2021）研究表明森林公園負(fù)氧離子濃度夏季顯著高于春季和秋季；林宇等（2022）研究發(fā)現(xiàn)空氣負(fù)氧離子濃度季節(jié)變化具有很強(qiáng)的地區(qū)差異性。此外，自然界的空氣負(fù)氧離子來(lái)源途徑很多，主要有雷電、太陽(yáng)紫外線(xiàn)、水體沖擊和植物電作用等外界刺激過(guò)程，空氣負(fù)氧離子濃度變化與林分類(lèi)型、天氣條件及周?chē)h(huán)境等密切相關(guān)（邵海榮等，2005；王向華和高建云，2007；趙寶鑫和榮海，2017；張家興等，2023）。研究表明空氣負(fù)氧離子濃度表現(xiàn)出按夏

秋春冬逐漸減小的變化規(guī)律，同時(shí)，空氣負(fù)氧離子濃度與空氣濕度、空氣溫度、光照等呈顯著正相關(guān)（馮慧君等，2023），風(fēng)速和氣壓與空氣負(fù)氧離子濃度有顯著相關(guān)性，但相關(guān)系數(shù)較復(fù)雜且不確定（張春桂，2023）。[本研究切入點(diǎn)]目前大多研究集中在探究影響空氣負(fù)氧離子的因素，而針對(duì)各因素對(duì)于空氣負(fù)氧離子的貢獻(xiàn)率大小以及各因素之間的相互影響關(guān)系研究甚少，比較不同類(lèi)型城市森林空氣負(fù)氧離子時(shí)空分布變化特征的研究報(bào)道也較少。[擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題]依托江蘇揚(yáng)州城市森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀(guān)測(cè)研究站，以宋夾城體育休閑公園（城市森林）、茱萸灣風(fēng)景區(qū)（城市近郊森林）和潤(rùn)揚(yáng)濕地森林公園（城市遠(yuǎn)郊森林）為研究對(duì)象，分析揚(yáng)州地區(qū)不同類(lèi)型城市森林的空氣負(fù)氧離子時(shí)空分布及變化規(guī)律，探究氣象因素與空氣負(fù)氧離子濃度的關(guān)系，并比較各氣象因素對(duì)空氣負(fù)氧離子的貢獻(xiàn)率及其相互關(guān)系，為了解揚(yáng)州城市森林空氣負(fù)氧離子資源情況提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

揚(yáng)州市（32°15'N～33°25'N，11901'E～119°54'E） 地處江蘇省中部，位于長(zhǎng)江北岸、江淮平原南端，區(qū) 域總面積6591.21 ha，市區(qū)面積2305.65ha。揚(yáng)州市 城區(qū)地勢(shì)呈西北高、東南低，主要地貌以蜀岡一線(xiàn)為 分界線(xiàn)。蜀岡一線(xiàn)以北為長(zhǎng)江的一級(jí)階地，屬丘陵 地區(qū)；蜀岡一線(xiàn)以南為長(zhǎng)江的沖積平原，地勢(shì)平坦。 揚(yáng)州市屬于亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候向溫帶季風(fēng)氣候 的過(guò)渡區(qū)。氣候主要特點(diǎn)是四季分明，日照充足，雨 量豐沛，盛行風(fēng)向隨季節(jié)有明顯變化。

1.2試驗(yàn)方法

選擇宋夾城體育休閑公園（城市森林）、茱萸灣 風(fēng)景區(qū)（城市近郊森林）和潤(rùn)揚(yáng)濕地森林公園（城市 遠(yuǎn)郊森林）為研究對(duì)象（表1），依托江蘇揚(yáng)州城市森 林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀(guān)測(cè)研究站進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，該 研究站具備林內(nèi)氣象監(jiān)測(cè)站和負(fù)氧離子觀(guān)測(cè)站點(diǎn)， 觀(guān)測(cè)時(shí)間間隔1h。主要收集2020年1—12月宋夾 城體育休閑公園、茱萸灣風(fēng)景區(qū)和潤(rùn)揚(yáng)濕地森林公 園的城市森林環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)平臺(tái)及空氣負(fù)離子監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（HQWAS-200PRO）逐小時(shí)負(fù)氧離子濃度和氣象數(shù)據(jù)，包括氣壓、風(fēng)速、空氣溫度、空氣濕度、PM23、光照強(qiáng)度等。

1.3統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 26.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，利用單因素方差分析（One-way ANOVA）比較不同季節(jié)之間負(fù)氧離子濃度的差異，Pearson相關(guān)系數(shù)量化負(fù)氧離子濃度與氣象因素之間關(guān)系的強(qiáng)度和顯著性；利用增強(qiáng)回歸樹(shù)（R4.2.1）分析各氣象因素對(duì)負(fù)氧離子濃度的貢獻(xiàn)率，結(jié)構(gòu)方程模型（Amos 24.0）分析各氣象因素對(duì)負(fù)氧離子濃度的直接和間接影響；以O(shè)rigin2021制圖。

2結(jié)果與分析

2.1空氣負(fù)氧離子濃度時(shí)間變化特征

2.1.1日變化特征春季城市森林區(qū)空氣負(fù)氧離子濃度在736.81～758.57個(gè)/cm3范圍內(nèi)呈波峰波谷交替出現(xiàn)，波動(dòng)周期為6h左右，24h內(nèi)有4個(gè)波谷，分別出現(xiàn)在8：00（738.68個(gè)/cm3）、14：00（747.14個(gè)/cm3）、20：00（740.46個(gè)/cm3）和1：00（736.81個(gè)/cm3）。春季城市近郊森林區(qū)空氣負(fù)氧離子濃度日變化呈單峰型，從清晨開(kāi)始逐漸升高，在11：00達(dá)峰值 （1098.85個(gè)/cm3），隨后逐步下降，傍晚過(guò)后趨于穩(wěn) 定。春季城市遠(yuǎn)郊森林區(qū)空氣負(fù)氧離子濃度日變化 表現(xiàn)為雙峰型，上午整體呈緩慢下降趨勢(shì)，11：00開(kāi) 始逐漸升高，在19：00達(dá)第1個(gè)峰值（662.82個(gè)/cm3）， 隨后降低，22：00開(kāi)始再次升高，在1：00達(dá)第2個(gè)峰 值（701.81個(gè)/cm3），之后有所下降；整體來(lái)看，凌晨 負(fù)氧離子濃度高于其他時(shí)段，為全天高濃度段（圖1-A）。

夏季城市森林區(qū)空氣負(fù)氧離子濃度在744.37～ 753.36個(gè)/cm3范圍內(nèi)呈波峰波谷依次交替出現(xiàn)的特 征，整體變化較小。夏季城市近郊森林區(qū)空氣負(fù) 氧離子濃度日變化呈單峰型，10：00出現(xiàn)日最高值 （776.22個(gè)/cm3）。城市遠(yuǎn)郊森林區(qū)空氣負(fù)氧離子濃 度變化更為劇烈（709.69～776.57個(gè)/cm3），呈波峰波谷交替出現(xiàn)的特征，分別在6：00、9：00、12：00和22：00出現(xiàn)較大波動(dòng)，23：00-4：00相對(duì)穩(wěn)定（圖1-B）。

秋季城市森林區(qū)和城市近郊森林區(qū)空氣負(fù)氧離子濃度在741.96～763.19個(gè)/cm3范圍內(nèi)呈波峰波谷依 次交替出現(xiàn)的特征，整體變化較小。秋季城市遠(yuǎn)郊 森林區(qū)空氣負(fù)氧離子濃度變化呈單谷型，上午負(fù)氧 離子濃度小幅度升高，10：00后驟然下降，12：00出現(xiàn) 全日最低值（571.46個(gè)/cm3），之后逐漸升高，17：00—6：00在620.04～667.34個(gè)/cm3范圍內(nèi)呈波峰波谷依 次交替出現(xiàn)的特征（圖1-C）。

冬季城市森林區(qū)空氣負(fù)氧離子濃度在715.38～ 793.55個(gè)/cm3范圍內(nèi)呈波峰波谷依次交替出現(xiàn)的特 征，整體變化較小。冬季城市近郊森林區(qū)空氣負(fù)氧 離子濃度日變化呈單峰型，從上午開(kāi)始逐漸升高，在 12：00上升至日最高值（948.8個(gè)/cm3），隨后逐步下 降，17：00下降至日最低值（741.18個(gè)/cm3），之后在741.18～782.4個(gè)/cm3范圍內(nèi)呈波峰波谷依次交替出 現(xiàn)的特征。城市遠(yuǎn)郊森林區(qū)空氣負(fù)氧離子濃度基 本呈U型分布，兩頭高中間低，高濃度集中在5：00—8：00，日最低值出現(xiàn)在14：00（617.1個(gè)/cm3）（圖 1-D）。

2.1.2月變化和季節(jié)變化特征

由圖2可知，城市 森林區(qū)月變化特征不明顯，平均濃度為749.10個(gè)/cm3。城市近郊森林區(qū)和城市遠(yuǎn)郊森林區(qū)月變化特 征明顯，但呈現(xiàn)不同的結(jié)果。城市近郊森林區(qū)月平 均負(fù)氧離子濃度最高值為891.67個(gè)/cm3，出現(xiàn)在 4月，月平均負(fù)氧離子濃度最低值為750.12個(gè)/cm3， 出現(xiàn)在11月。城市遠(yuǎn)郊森林區(qū)月平均負(fù)氧離子濃 度最高值為782.50個(gè)/cm3，出現(xiàn)在6月，月平均負(fù)氧 離子濃度最低值為586.36個(gè)/cm3，出現(xiàn)在4月。

從季節(jié)變化來(lái)看（圖3），城市森林區(qū)的負(fù)氧離子 濃度變化差異不顯著（Pgt;0.05，下同）；城市近郊森林 區(qū)平均負(fù)氧離子濃度表現(xiàn)為春季gt;冬季gt;夏季gt;秋 季，不同季節(jié)間差異也不顯著，春季的負(fù)氧離子濃度 高達(dá)815.82個(gè)/cm3，可能是由于茱萸灣風(fēng)景區(qū)試驗(yàn)林為幼齡林，處于生長(zhǎng)活躍期；城市遠(yuǎn)郊森林區(qū)平均 負(fù)氧離子濃度表現(xiàn)為夏季gt;冬季gt;春季gt;秋季，夏季 的負(fù)氧離子濃度（745.38個(gè)/cm3）顯著高于其他3季 （Plt;0.05，下同），主要由于夏季空氣濕度大、植物正 值生長(zhǎng)茂盛期，且光照強(qiáng)度大、光照時(shí)間長(zhǎng)，進(jìn)而具 有較強(qiáng)的光合作用。同一季節(jié)下，均以城市近郊森 林區(qū)的負(fù)氧離子濃度最高，城市遠(yuǎn)郊森林區(qū)最低。

2.2空氣負(fù)氧離子濃度空間分布特征

由表2可知，城市遠(yuǎn)郊森林區(qū)的負(fù)氧離子濃度 年平均值（666.87個(gè)/cm3）顯著低于城市森林區(qū)和城 市近郊森林區(qū)。城市遠(yuǎn)郊森林區(qū)郁閉度為0.80，低 于城市森林區(qū)（0.90）和城市近郊森林區(qū)（0.85）。一 般情況下，高郁閉度環(huán)境負(fù)氧離子濃度高于中低郁 閉度環(huán)境負(fù)氧離子濃度（陶寶先和張金池，2012），郁 閉度較大的森林群落可有效吸收并遮擋太陽(yáng)輻射， 降低林內(nèi)溫度，增加空氣濕度，制造出更多的負(fù)氧離 子（鄭詩(shī)禹，2022），但由于城市森林區(qū)頻繁受到人為 干擾，其負(fù)氧離子含量低于城市近郊森林區(qū)。此外， 負(fù)氧離子濃度的變異系數(shù)與森林郁閉度也存在一定 關(guān)系，負(fù)氧離子濃度變異系數(shù)隨著郁閉度減小而增大，即低郁閉度條件下，負(fù)氧離子濃度的變異性增 強(qiáng)，在高郁閉度的植物群落內(nèi)，負(fù)氧離子因葉片遮 擋，消散流通受到抑制，表現(xiàn)出負(fù)氧離子濃度穩(wěn)定性 高，變異性小的特性。

2.3氣象因素對(duì)空氣負(fù)氧離子濃度的影響

2.3.1氣象因素與空氣負(fù)氧離子濃度的相關(guān)性

對(duì)3個(gè)研究區(qū)域的逐小時(shí)負(fù)氧離子平均濃度與氣 壓、風(fēng)速、空氣溫度、空氣濕度、PM2s和光照強(qiáng)度6個(gè) 氣象因素小時(shí)平均值的相關(guān)性進(jìn)行分析，結(jié)果顯示， 城市森林區(qū)由于人為干擾大，有風(fēng)速、氣壓、空氣溫 度和PM23與空氣負(fù)氧離子濃度存在顯著或極顯著 （Plt;0.01，下同）相關(guān)性（表3）；城市近郊森林區(qū)春冬 兩季負(fù)氧離子濃度與林內(nèi)氣象要素關(guān)系明顯，春季 負(fù)氧離子濃度與氣壓、風(fēng)速、空氣溫度、空氣濕度、 PM2s和光照強(qiáng)度呈極顯著相關(guān)，冬季負(fù)氧離子濃度 與風(fēng)速、空氣溫度、空氣濕度和光照強(qiáng)度呈極顯著相關(guān)（表4）；城市遠(yuǎn)郊森林區(qū)負(fù)氧離子濃度與氣壓、風(fēng) 速、空氣溫度、空氣濕度、PM23和光照強(qiáng)度等氣象因 素呈顯著或極顯著相關(guān)（表5）。

由此可見(jiàn)，不同區(qū)域影響負(fù)氧離子濃度的氣象 因素有所不同，同一氣象因素在不同季節(jié)與負(fù)氧離 子濃度的相關(guān)性也不同，甚至從正相關(guān)變負(fù)相關(guān)，說(shuō) 明負(fù)氧離子濃度與氣象因素的關(guān)系較復(fù)雜且有不確 定性，但負(fù)氧離子濃度與氣象因素的相關(guān)性絕大部 分達(dá)極顯著水平。

2.3.2氣象因素對(duì)空氣負(fù)氧離子濃度的貢獻(xiàn)率及其關(guān)系

為更好地探究氣象因素對(duì)空氣負(fù)氧離子濃 度的貢獻(xiàn)及其直接和間接影響，同時(shí)減小外界因素 對(duì)結(jié)果的影響，因此選取遠(yuǎn)郊森林區(qū)進(jìn)行深入分析。 由圖4可知，不同季節(jié)、不同氣象因素對(duì)空氣負(fù)氧離 子濃度的貢獻(xiàn)率具有明顯差異。春季和秋季，空氣 濕度對(duì)空氣負(fù)氧離子濃度的貢獻(xiàn)最大，分別達(dá) 38.51%和47.58%。夏季和冬季，PM25對(duì)空氣負(fù)氧離 子濃度的貢獻(xiàn)最大，分別達(dá)27.87%和38.51%。季節(jié) 的改變對(duì)于氣象因素對(duì)空氣負(fù)氧離子濃度的貢獻(xiàn)度會(huì)產(chǎn)生影響。

結(jié)構(gòu)方程模型（圖5）表明，空氣濕度（總效應(yīng)= 0.277）對(duì)負(fù)氧離子濃度有直接正向影響，而光照強(qiáng) 度（總效應(yīng)=-0.112）對(duì)負(fù)氧離子濃度有直接負(fù)向影 響，風(fēng)向（總效應(yīng)=-0.001）通過(guò)改變PM25對(duì)負(fù)氧離子 濃度產(chǎn)生間接影響。

3討論

本研究中，城市森林區(qū)春、夏、秋、冬四季負(fù)氧離 子濃度的日變化幅度較小，可能由于其處于城區(qū)內(nèi)， 形成城市小氣候，各氣象因素日變化對(duì)1.5m測(cè)量高 度處的負(fù)氧離子濃度變化影響效果不明顯。城市近 郊森林區(qū)春、夏、冬季均呈單峰曲線(xiàn)變化，峰值出現(xiàn) 在10：00—12：00，且隨著溫度的降低峰值逐漸推遲， 夏季（10：00）早于春季（11：00）和冬季（12：00），與高 郯等（2019）研究得出空氣負(fù)氧離子濃度呈早晚低中 午高的結(jié)果一致。這可能是由于從清晨開(kāi)始隨著太 陽(yáng)輻射不斷增強(qiáng)，植物光合作用逐漸加強(qiáng)，產(chǎn)生大量 空氣負(fù)氧離子（吳亦菲等，2022），在中午左右達(dá)高濃度水平。而在秋季隨著植物葉片脫落，負(fù)氧離子濃度日變化不明顯。城市遠(yuǎn)郊森林區(qū)與其他2個(gè)區(qū)域的四季負(fù)氧離子濃度日變化存在較大差異，由于城市遠(yuǎn)郊森林受人為因素干擾較小，對(duì)氣象因素的響應(yīng)也更敏感，夏季氣象因素不穩(wěn)定導(dǎo)致負(fù)氧離子濃度呈現(xiàn)劇烈波動(dòng)。此外，潤(rùn)揚(yáng)濕地森林公園毗鄰長(zhǎng)江，水體對(duì)周?chē)h(huán)境具有調(diào)節(jié)作用，午夜和清晨水體溫度高于地面溫度，溫暖濕潤(rùn)的空氣從水面吹向陸地，使得清晨和午夜前后空氣負(fù)離子濃度較高（駱世娟等，2011）。城市遠(yuǎn)郊森林區(qū)秋季負(fù)氧離子濃度變化呈單谷型，可能是由于太陽(yáng)輻射達(dá)一定強(qiáng)度，植物光合作用出現(xiàn)休眠現(xiàn)象，空氣負(fù)氧離子濃度略有下降，隨著太陽(yáng)輻射的減弱，植物解除休眠狀態(tài)有所回升；且由于郁閉度較低，植物葉片凋落，負(fù)氧離子濃度明顯低于其他2個(gè)區(qū)域。空氣負(fù)氧離子濃度達(dá)700個(gè)/cm3以上時(shí)對(duì)人體有保健作用（王順利等，2010），本研究涉及的3個(gè)區(qū)域負(fù)氧離子濃度均對(duì)人體具有一定的保健作用。

城市近郊森林區(qū)4月隨著植物的生長(zhǎng)茂盛，空氣負(fù)氧離子濃度逐漸升高，到6月由于夏季氣溫較高，植物生長(zhǎng)變緩，負(fù)氧離子濃度變化平穩(wěn)，9月后再次逐漸升高，到11月植物葉片開(kāi)始凋落，負(fù)氧離子濃度有所降低，12月過(guò)后再次波動(dòng)上升；期間由于植物落葉，林區(qū)郁閉度減小，通風(fēng)性和光照穿透能力增強(qiáng)，環(huán)境氣象因素影響顯著（孫文等，2021；林秋虹等，2022），到3月植物開(kāi)始萌發(fā)，4月負(fù)氧離子濃度出現(xiàn)最高值。城市遠(yuǎn)郊森林區(qū)負(fù)氧離子濃度月變化趨勢(shì)與城市近郊森林區(qū)較一致，但具有滯后性。該研究結(jié)果與前人報(bào)道我國(guó)空氣負(fù)氧離子濃度季節(jié)波動(dòng)從大到小依次為夏、秋、春、冬的結(jié)果（邵海榮等，2005；譚靜等，2017）存在差異。這可能是由于前人研究集中在我國(guó)北部和中部地區(qū)。同時(shí)，即使是在南部地區(qū)的福建省，不同海拔高度也表現(xiàn)出截然不同的季節(jié)變化規(guī)律（張春桂，2023）；造成該現(xiàn)象的原因與當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境、植被種植情況等有重要關(guān)系。本研究的城市近郊森林區(qū)空氣負(fù)氧離子濃度年平均值、年最大值和年最小值均表現(xiàn)出較高水平，可能是由于茱萸灣風(fēng)景區(qū)樣地郁閉度（0.85）適中且為幼齡林生長(zhǎng)活躍，有助于空氣負(fù)氧離子的產(chǎn)生。此外，植物光合作用、植物葉片表面的光電效應(yīng)、植物葉尖放電、植物釋放的香精等均能增加空氣負(fù)氧離子的產(chǎn)生，對(duì)負(fù)氧離子濃度提高有顯著影響（曾曙才等，2006；王向華和高建云，2007；彭輝武等，2013；王薇和余莊，2013）。

負(fù)氧離子濃度與空氣清潔程度相關(guān)，PM2s是直接反映空氣清潔程度的指標(biāo)，風(fēng)速、氣壓和濕度均是影響空氣清潔程度的重要因素（吳志萍等，2007）。光照強(qiáng)度決定太陽(yáng)輻射大小，太陽(yáng)輻射可為空氣中正負(fù)離子的電離反應(yīng)提供能量。但不同溫度范圍與城市森林負(fù)氧離子濃度的相關(guān)性不盡相同（時(shí)聰?shù)龋?022）。本研究中，總體空氣溫度與負(fù)氧離子濃度呈顯著正相關(guān)，與何寧等（2016）對(duì)湘潭負(fù)氧離子濃度的研究結(jié)果一致，而陳兵紅等（2018）對(duì)麗水負(fù)氧離 子濃度的研究發(fā)現(xiàn)其與溫度呈顯著負(fù)相關(guān)。這進(jìn)一 步說(shuō)明負(fù)氧離子濃度與氣象因素之間的復(fù)雜關(guān)系， 且受多種因素影響，難以定論。本研究針對(duì)氣象因 素對(duì)揚(yáng)州市不同類(lèi)型城市森林的空氣負(fù)氧離子濃度 貢獻(xiàn)率進(jìn)行分析，結(jié)果表明空氣濕度和PM2s兩大氣 象因素是直接影響空氣負(fù)氧離子濃度的重要因素， 且對(duì)空氣負(fù)氧離子濃度貢獻(xiàn)率最大。

空氣負(fù)氧離子的研究值得進(jìn)行長(zhǎng)期且持續(xù)的監(jiān) 測(cè)，本研究?jī)H進(jìn)行了1年的監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)收集，在今后 研究中應(yīng)對(duì)試驗(yàn)周期和配套試驗(yàn)等做更長(zhǎng)期的規(guī) 劃，綜合考慮更多因素對(duì)負(fù)氧離子濃度的影響，合理 有效地評(píng)價(jià)和開(kāi)發(fā)城市森林的負(fù)氧離子資源，為城 市森林生態(tài)旅游發(fā)展提供更多的科學(xué)依據(jù)。

4結(jié)論

揚(yáng)州不同區(qū)域森林的負(fù)氧離子濃度變化規(guī)律不盡相同，不同季節(jié)和時(shí)間對(duì)空氣負(fù)氧離子濃度有明顯影響。根據(jù)不同區(qū)域的負(fù)氧離子濃度差異及其表現(xiàn)出的季節(jié)變化規(guī)律可制定不同的公園游覽計(jì)劃，建議夏季前往城市遠(yuǎn)郊森林區(qū)，春季前往城市近郊森林區(qū)游覽。

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（責(zé)任編輯羅麗）