不同群落結構風景游憩林生態保健效應
——以北京西山國家森林公園為例

楊 暢,王月容,湯志穎,王 茜,段敏杰,漆良華,*

1 國際竹藤中心 國家林業和草原局/北京市共建竹藤科學與技術重點實驗室, 北京 100102 2 北京市園林綠化科學研究院,園林綠地生態功能評價與調控技術北京市重點實驗室, 北京 100102

隨著城市化的快速發展及人們追求更優的生活環境和品質,生態保健意識不斷增強[1]。風景游憩林具有游玩和休憩的自然條件及人工基礎服務設施,作為城市森林的一種重要類型,不僅在改善和維持生態環境方面具有重要作用[2—4],在調節氣候[5—6]、豐富視覺環境[7]、促進居民體力與腦力恢復[8]、維持身心健康[9]和獲得愉悅感受[10]等生態保健方面也具有獨特優勢。生態保健效應是基于植物景觀的生態、美學、社會、生產等 4 大功能,對人體身心健康所產生的各類直接有益功效,通常以空氣負離子濃度、人體舒適度、減菌率、降噪率、PM2.5消減率等環境效應指標進行表征[11—13]。

Wang等[14]研究了五大連池風景區空氣負離子的變化規律,指出空氣負離子日變化呈“U” 型分布且與環境因子的相關性與季節有關。陳波等[15]研究了北京植物園紅松(Pinuskoraiensis)林不同天氣條件下的PM2.5濃度,認為在不同天氣條件下其均有強大的凈化空氣能力。王琴等[16]研究了武漢市15種常見喬木滯塵能力,并結合葉表微形態分析滯塵機理,認為葉表面粗糙度、蠟質含量和溝槽寬度等是影響植物滯塵的重要因素。美國學者首次用模型分析了圣路易斯地區城市森林對大氣中主要污染物的凈化作用,指出綠地減少PM10效果最顯著[17]。Streiling等[18]研究了城市公園胡楊(Populuseuphratica)在改善氣候方面的能力,指出植物對改善熱環境和空氣質量組分有積極作用。Bowler等[19]通過植樹、創建公園和綠色屋頂,研究了綠地的降溫效應,指出綠地周圍平均可降低氣溫1℃。Arghavani等[20]研究了夏季地表植被、屋頂植物、地表植被+屋頂植物對人體舒適度的影響,指出綠地通過白天降溫、夜間升溫提高舒適度。張艷麗等[21]研究了成都市植物廊道的8種綠化植物降溫增濕以及固碳釋氧的生態保健效應,指出夏季單位面積植物固碳釋氧和降溫增濕能力最強。Stanhope 等[22]研究了城市公園綠地生態保健效應對身體機能的影響,指出優質的綠地空間可以減輕疼痛。

國內外有關生態保健的研究多集中于對綠地的整體效應,且主要針對一種或兩種保健因子,或以某一個季節為時間段,而對群落結構差異、動態變化、影響因素及多種保健因子綜合效應等研究報道鮮見。因此,論文以北京西山國家森林公園風景游憩林為研究對象,通過野外監測和室內分析相結合等方法,探討了喬-灌-草、喬-草和灌-草等9種不同群落結構下的生態保健效應,研究了空氣負離子濃度、PM2.5濃度及消減率、噪音消減率、減菌率及人體舒適度的動態變化,分析了溫度、濕度、風速等環境因子對生態保健效應的影響,運用綜合指數法對生態保健效應進行定量評價,旨在探索城市風景游憩林適宜的群落結構,為其建設與管理提供科學依據。

1 研究區概況

西山國家森林公園位于北京市西郊,公園植被是距城區最近的風景游憩林(39°58′18.17″N, 116°11′51.20″E),總面積59.7 km2,平均坡度15°—35°,土壤主要為砂質土,腐殖質和團粒結構較欠缺, pH值為5.5—7.5。研究區屬于溫帶季風氣候區,四季分明；夏季炎熱多雨,冬季寒冷干燥,年降水量600 mm左右；年平均氣溫10—13℃；植被覆蓋率高達98.5%,林分起源上以人工林為主,生長狀況良好,植被類型主要為闊葉林和針葉林,主要樹種有油松(Pinustabulaeformis)、側柏(Platycladusorientalis)、黃櫨(Cotinuscoggygria)、刺槐(Robiniapseudoacacia)、欒樹(Koelreuteriapaniculata)等。

2 研究方法

2.1 樣地設置與群落調查

于2019年在對北京西山國家森林公園踏查的基礎上,選擇立地條件相似,植物群落發育較為完善的風景游憩林,設置喬-灌-草(A)、喬-草(B)、灌-草(C),3種群落結構類型的樣地,樣地面積為 20 m×20 m,每種群落類型設置3個重復(A1、A2、A3；B1、B2、B3；C1、C2、C3)。 在每個樣地內設置5 m×5 m的灌木樣方和1 m×1 m的草本樣方。在樣地內進行每木檢尺和群落特征調查,喬木層調查樹種組成和胸徑、樹高、冠幅、郁閉度,灌木層調查物種組成、株高、地徑、蓋度,草本層調查物種組成、高度和蓋度。在春季(3—5月)、夏季(6—8 月)、秋季(9—11 月)、冬季(12 月、次年1—2 月)開展生態保健因子監測。研究區位置與樣地基本情況詳見圖1與表1所示。

圖1 研究區位置Fig.1 The location of study area

2.2 生態保健指標監測與評價

采用DLY- 5G空氣負離子測定儀測定空氣負離子濃度,儀器位置距離地面1.5 m,每個季節選擇3天晴好天氣(風速<2 m/s),觀測時間為8：00—18：00,每間隔2 h觀測1次,讀取3次取其均值作為空氣負離子濃度測定值。

PM2.5的測定采用Dustmate手持空氣顆粒物監測儀,儀器的位置距離地面1.5 m,每個季節選擇3天晴好天氣(風速<2 m/s),在8：00—18：00,每間隔2 h觀測一次,重復測定3次為1組,取其均值作為PM2.5濃度測定值。PM2.5消減率計算公式為：

(1)

式中,P為消減率,Cs代表無植被覆蓋點的PM2.5濃度,Cm是實測樣地的PM2.5濃度。

減噪效應主要以夏季為主,采用NL- 52噪音測定儀測定噪音,固定聲源80—90 dB,距聲源0 m、5 m、10 m、15 m、20 m同時測定噪音值,每間隔2 min記錄一組數據,重復3次取均值。噪音的消減率計算公式如下：

(2)

式中,N代表實測樣地的消減率,L0代表樣地噪音源的噪音值,Lm為與噪音源距離m的噪音值,分別為 5、10、15、20 m 。ΔL為距離為m時噪音的自然衰減量。

表1 樣本基本信息

減菌效應主要以夏季為主,將盛有牛肉膏瓊脂培養基的培養皿置于樣地中心水平支架上,打開接種空氣5 min后,蓋上培養皿封口帶回實驗室,倒置于30℃ 恒溫培養箱中,培養48 h測定細菌數量,每個樣地放置3個培養皿。減菌率的計算公式如下：

(3)

式中,P為減菌率,Es為對照的細菌數,Ec為樣地中的細菌數。

采用Kestrel- 4500袖珍式氣候測量儀,每個季節選擇三天天氣較晴好(風速<2 m/s),在 8：00—18：00,每間隔2 h測定1次樣地中心的溫度、濕度、風速,重復3次取均值,計算人體舒適度。人體舒適度計算公式(公式4)、等級(表2)如下：

Si=0.6(|Ti-24|)+0.07(|RHi-70|)+0.5(|Vi-2|)

(4)

式中,Si為人體舒適度,Ti為氣溫(℃),RHi為相對濕度(%),Vi為風速(m/s)。

表2 舒適度等級

2.3 生態保健效應評價

選擇植物生長最旺盛的夏季測定的空氣負離子濃度、PM2.5消減率、噪音消減率、減菌率、人體舒適度5個指標,開展不同群落結構風景游憩林的生態保健效應評價。空氣負離子濃度、PM2.5消減率、減菌率、噪音消減率等為正效應指標,采用公式(5)進行標準化處理；人體舒適度為負效應指標,則采用公式(6)進行標準化處理。采用公式(7)和(8) 按同類相乘,異類相加的綜合指數法計算生態保健效應單項指數和綜合指數[23]。

X′ij=(Xij-minXij)/(maxXij-minXij)

(5)

X′ij=(maxXij-Xij)/(maxXij-minXij)

(6)

式中,X為各指標原始值；X′為標準化后的值；i為第i個監測指標i= 1,2,…,n；j為不同群落結構風景游憩林,j=1,2,…,m。

(7)

式中,Yij為單項指數,Mij取各指標標準值的平均值。

(8)

式中,I為綜合指數,Yij為第i個監測指標,第j個樣地的單項指數,i= 1,2,…,n；j=1,2,…,m。

2.4 數據處理與統計分析

采用Excel和SPSS軟件進行數據處理,利用單因素方差分析法(one-way ANOVA)和鄧肯(DunCan)檢驗法,對北京西山國家森林公園不同群落結構風景游憩林的空氣負離子濃度、PM2.5消減率、噪音消減率、減菌率、人體舒適度進行方差分析與多重比較,利用聚類分析,對不同群落結構風景游憩林生態保健效應進行分類,運用Python 3.8.8作圖。

3 結果與分析

3.1 空氣負離子濃度動態變化

圖2 空氣負離子濃度日變化Fig.2 Diurnal variation of air anion concentration A1：喬-灌-草結構第一個樣地 The first sample plot of arbor-shrub-grass structure；A2：喬-灌-草結構第二個樣地 The second sample plot of arbor-shrub-grass structure；A3：喬-灌-草結構第三個樣地 The third sample plot of arbor-shrub-grass structure； B1：喬-草結構第一個樣地 The first sample plot of arbor-grass structure；B2：喬-草結構第二個樣地 The second sample plot of arbor-grass structure；B3：喬-草結構第三個樣地 The third sample plot of arbor-grass structure；C1：灌-草結構第一個樣地 The first sample plot of shrub-grass structure；C2：灌-草結構第二個樣地 The second sample plot of shrub-grass structure；C3：灌-草結構第三個樣地 The third sample plot of shrub-grass structure

北京西山國家森林公園春、夏、秋、冬四個季節不同群落結構風景游憩林的空氣負離子濃度日變化范圍分別為296.67—770.00 個/cm3、555.33—1030.00 個/cm3、683.33—1090.00 個/cm3和263.33—760.00 個/cm3(圖2),均值分別為(492.94±68.44) 個/cm3、 (809.40±61.01) 個/cm3、(819.98±49.80) 個/cm3和(534.01±7.46) 個/cm3,變異系數分別為0.139、0.075、0.031和0.145。秋季空氣負離子濃度最高,且變異最小。春季空氣負離子日變化表現為“單峰”曲線,在8：00最低,14：00最高,麥李+荊條-狗尾草+鬼針草+牽牛+藜+小蓬草的灌草結構(C3)空氣負離子濃度最高,為770.00 個/cm3。夏季綠地空氣負離子濃度在14：00以后變化較大,出現了驟降和急升的現象。秋季和冬季空氣負離子濃度均呈現先增加后減小的“單峰”曲線,秋季最高值出現在14：00的喬-草結構。冬季空氣負離子濃度較低,最高值出現于14：00。

空氣負離子濃度隨季節變化明顯(表3),秋季最高(846.41±46.76) 個/cm3,冬季最低(529.74±88.28) 個/cm3。喬-灌-草結構的油松+刺槐-荊條+胡枝子-狗尾草+馬唐+牽牛+鬼針草(A1)年均最高,為(755.62±110.11) 個/cm3,灌-草結構中榆葉梅+沙地柏+金銀忍冬+棣棠-虎尾草+狗尾草+旋覆花+刺兒菜(C1)最低,為(637.53±121.90) 個/cm3,整體表現為喬-灌-草>喬-草>灌-草。多重比較結果表明,不同群落結構風景游憩林春季空氣負離子濃度變化幅度較小,差異不顯著；夏季、秋季和冬季差異顯著(P<0.05),喬-灌-草和喬-草結構空氣負離子濃度效應具有明顯優勢。

表3 空氣負離子濃度季節變化

3.2 PM2.5濃度動態變化及消減率

不同季節PM2.5濃度日變化有明顯的差異(圖3),春夏秋冬日變化范圍分別為8.07—18.53 μg/m3、6.83—30.43 μg/m3、24.32—43.59 μg/m3和38.07—63.04 μg/m3,均值分別為(13.26±0.23) μg/m3、 (14.66±0.39) μg/m3、(33.32±0.88) μg/m3和(49.82±0.53) μg/m3,變異系數分別為0.017、0.027、0.026和0.011。春季喬-灌-草結構PM2.5濃度最低,整體趨勢呈 “雙谷”型,谷值分別在10：00和14：00,且14：00最低(8.07 μg/m3), 18：00達最高(18.53 μg/m3)。夏季從8：00開始PM2.5濃度持續降低,到14：00達到最低(16.03 μg/m3)后緩慢上升。秋季PM2.5濃度從8：00開始上升,18：00達到一天中的最高值(43.59 μg/m3)。冬季PM2.5濃度整體最高,在8：00為一天中的最高值,后持續下降至16：00時達到最低值。

圖3 PM2.5濃度日變化Fig.3 Diurnal variation of PM2.5 concentration

PM2.5濃度四個季節表現為夏季<秋季<春季<冬季(表4)。濃度最低群落結構分別為灌-草結構(C1)和 喬-灌-草結構(A1),年均值分別為(33.07±9.10) μg/m3、(33.09±9.83) μg/m3,灌-草結構(C3)PM2.5濃度最高,年均值為(34.00±10.48) μg/m3。多重比較結果表明,不同群落結構風景游憩林PM2.5濃度在夏季、秋季和冬季達顯著性差異(P<0.05)。

表4 PM2.5濃度季節變化

PM2.5的消減效應隨季節變化較大(表5),春季、夏季和秋季有顯著性差異(P<0.05)。春季PM2.5消減作用表現為喬-草>喬-灌-草>灌-草,以A1最優,達到了9.04%。夏季表現為灌-草>喬-灌-草>喬-草,以C3和A1消減作用較高,消減率分別為12.72% 和10.95%,喬-草結構的側柏+欒樹-芍藥+牛筋草+狗尾草+知風草(B3)消減效應最弱，為4.49%。秋季PM2.5的消減作用以喬-灌-草最優,達到了9.63%。冬季PM2.5由于濃度較高,不同群落的風景游憩林也表現出了一定的消減作用,最高為7.56%,最低為4.37%。

3.3 噪音消減率和減菌率

不同群落結構風景游憩林的噪音在自然衰減和植物消減作用下,噪音值產生不同變化(圖4)。距音源5 m、 10 m、15 m、20 m實測噪音最低值分別為68.87 dB、60.73 dB、58.03 dB、54.60 dB。距噪音源5 m消減效應最好的為喬-草結構的B3和灌-草結構的麥李+荊條-狗尾草+鬼針草+牽牛+藜+小蓬草(C3),消減率分別為4.42% 和3.93%。距噪音源10 m時消減效應最好的為喬-灌-草結構A1,喬-草結構B3,灌-草結構C3。距噪音源15 m時喬-灌-草結構 A1和喬-草結構B3消減率最高,分別為10.36%、12.93%。距噪音源20 m時消減效應以喬-草結構的B3最好。

表5 PM2.5消減率季節變化

圖4 噪音消減率與衰減量Fig.4 Noise reduction rate and noise attenuation

不同群落結構風景游憩林減菌率表現為喬-灌-草>喬-草>灌-草(圖5),減菌率均值分別為(36.39±5.94)%、(28.26±6.20)%、(18.67±7.22)%。減菌效應以A1最優,其次為B3,減菌率分別為44.60%、 38.56%。減菌效果最弱的為灌-草結構紫薇-虎尾草+狗尾草+牛筋草+馬唐+苦苣菜(C2),減菌率為(11.65±1.81)%,上下限較為接近,都處于游憩林中減菌率的最小值,A1減菌率分別為B3和C2的1.16、3.83倍。減菌效果最不穩定的為灌-草結構麥李+荊條-狗尾草+鬼針草+牽牛+藜+小蓬草(C3),減菌率為(28.60±14.22)%,上下限距離最遠,且中位數基本與下限持平,減菌效果最為穩定的是灌-草結構榆葉梅+沙地柏+金銀忍冬+棣棠-虎尾草+狗尾草+旋覆花+刺兒菜(C1),減菌率為15.76±1.02%,其上限下限和中位數最為接近。

圖5 減菌率Fig.5 Bacteria reduction rate

3.4 人體舒適度動態變化

春、夏、秋、冬不同季節人體舒適度指數日變化范圍分別為3.54—7.39、2.80—9.63、5.37—9.26和11.31—18.07(圖6),均值分別為4.90±0.18、6.74±0.23、6.84±0.08和14.29±0.27,變異系數分別為0.037、0.034、0.012和0.019。春季人體舒適度日變化趨勢成“√”型,在“舒適”等級以上達到了46.7%,且集中于12：00—16：00。夏季舒適度指數呈現單“峰”曲線,從8：00開始逐漸上升,峰值出現在14：00,此時舒適度指數為9.10—10.22,體感為“極不舒適”等級。秋季舒適度指數呈現先降低后增高的趨勢,在12：00—16：00舒適度指數較低,最低值為5.84,體感為“較舒適”等級。冬季舒適度指數在8：00最高(18.07),在12：00—14：00時達到最低(10.14),達“極不舒適”等級。

圖6 舒適度指數日變化Fig.6 Daily variation of comfort index

人體舒適度不同季節有明顯的差異(圖7),舒適度指數春季最優(4.92±0.18),其次是秋季(7.48±0.08)和夏季(7.98±0.25),冬季因寒冷干燥最高(15.44±0.18)表現出“極不舒適”。就群落結構而言,人體舒適度以C1最優的,最差為B1,年均舒適度指數分別為8.83±4.02、9.06±3.92。在春季,不同群落結構出現顯著差異,以C1最優,舒適度指數為4.64±0.92。夏季喬-灌-草結構和喬-草結構最為舒適,灌-草結構最差。秋季總體上比夏季舒適,以灌-草結構最優(7.32±0.61)。冬季不同群落結構風景游憩林人體舒適度指數差異不大。

圖7 舒適度指數季節變化Fig.7 Seasonal variation of comfort index

3.5 生態保健效應影響因子與綜合評價

生態保健效應與環境因子相關性分析結果表明(圖8),PM2.5濃度和溫度呈負相關,與濕度和風速呈正相關；細菌數量與溫度、濕度、風速均呈正相關,在一定程度上溫度、濕度、風速均有利于細菌的生長繁殖；噪音與溫度、風速呈正相關,而與濕度呈負相關；空氣負離子濃度與溫度呈正相關,與濕度和風速呈負相關。

在各保健因子之間,PM2.5濃度與細菌數量和噪音量呈正相關,相關系數分別為0.452、0.432,與空氣負離子濃度呈負相關,相關系數為 -0.627；噪音則與細菌數量呈正相關且達顯著水平(P<0.05),相關系數為0.654；空氣負離子濃度與PM2.5濃度和菌落數呈負相關且達顯著水平(P<0.05)相關系數分別為-0.627、-0.716,與噪音呈負相關且達極顯著水平(P<0.01),相關系數為-0.817。

圖8 生態保健效應與環境因子的相關性Fig.8 Correlation between ecological health effect and environmental factors

不同群落結構風景游憩林生態保健效應綜合指數變化范圍為1.6565—9.1387(圖9)。喬-灌-草和喬-草結構的生態保健效應高于灌-草結構,分別是灌-草結構的2.06和1.63倍,可見喬木層在發揮風景游憩林生態保健效應方面具有重要作用,這可能與其繁茂的林冠、復雜的枝葉結構有關。生態保健綜合指數的聚類分析結果表明,9種群落結構風景游憩林可聚為4類,第一類為B1、C2、C3、A2、B2,第二類A3、B3,第三類C1和第四類A1。 其中喬-灌-草結構A1具有較好的增加空氣負離子濃度、減菌、提高人體舒適度等生態保健效應,其綜合保健指數最高；其次為喬-草結構B3、喬-灌-草結構A3,綜合指數分別為6.3398 、6.2093；最弱的為灌-草C1。

圖9 風景游憩林生態保健效應及聚類分析Fig.9 Comprehensive health function effects and cluster analysis of scenic and recreational forests

4 討論

4.1 空氣負離子濃度變化

植物光合作用和葉片尖端放電產生空氣負離子[24]。北京西山國家森林公園不同群落結構風景游憩林空氣負離子濃度表現出夏秋高、春季次之,冬季弱的變化規律,這與邵海榮等[25]對北京市常見植物空氣負離子濃度變化特征研究結果一致,而與余海等[26]對側柏(Platycladusorientalis)林在春季和秋季可產生較多空氣負離子的研究結果不同,這可能是純林與混交林林分類型的差異導致。北京西山國家森林公園風景游憩林空氣負離子濃度以喬-灌-草群落結構最高,與北戴河森林環境[27]中空氣負離子分布特征研究結果一致,這可能與復層植物群落可以釋放更多的空氣負離子有關。夏季空氣負離子濃度最高值出現在12：00—16：00,最低值出現在8：00,這與合肥市居住區[28]空氣負離子濃度變化一致,與熱帶森林[29]空氣負離子濃度的變化不完全相同,可見空氣負離子濃度受溫度、濕度等氣候因素影響較大。有關空氣負離子濃度與環境因子關系的研究尚沒有一致結論,吳作明等[30]認為空氣負離子濃度與溫度呈負相關,與濕度呈正相關,王一荃等[29]認為其與濕度呈正相關, Smirnov等[31]認為與風速呈正相關,本研究則認為溫度與空氣負離子相關關系不明顯,與濕度和風速呈負相關。喬-灌-草結構可產生更多的空氣負離子[32],而本研究中喬-草結構B1空氣負離子濃度也較高,可能是因為B1林分郁閉度和草本層蓋度均大,且油松呈針狀等曲率半徑較小,具有良好的“尖端放電”功能,在植物生長初期有利于產生更多空氣負離子。

4.2 PM2.5濃度及消減率變化

PM2.5濃度在早上和晚上較高,這與Begum等[33]對英國顆粒物濃度變化研究結果相似。環境因子對PM2.5濃度及消減率有較大影響[34],西山國家森林公園不同群落結構風景游林PM2.5濃度與溫度呈負相關,與濕度和風速呈正相關,這與哈爾濱[35]植物群落對大氣細顆粒物濃度消減作用的研究結果一致,與布里斯班[36]顆粒物的動態變化不完全相同,濕度增加顆粒物的重量增加,使之不斷下降,近地面濃度升高,在陳波等[15]的研究中還指出降雨有助于消減 PM2.5。顧康康等[37]對城市道路綠地植物PM2.5消減作用的研究發現,喬-灌-草結構消減作用最優,這與本研究結果一致,群落結構、植物種類是影響PM2.5消減率的重要因子。Hwang等[38]和陳波等[39]的研究表明針葉植物對PM2.5的消減能力遠高于闊葉樹,這也驗證了北京西山國家森林公園喬木層以油松為主群落結構對PM2.5有較強的消減作用,而王琴等[16]對武漢的植物滯塵能力的研究中,葉表面粗糙、蠟質含量高和溝槽寬度深等植物葉片具有最佳滯塵能力,這可能與地域氣候差異有關,發揮良好的滯塵保健效應需要因地制宜選擇合適的植物。

4.3 降噪與減菌效應變化

林帶的減噪效應與寬度、植物配置、組成和郁閉度有關,樹木通過吸收和散射,使噪音在林內傳播時間延長,減弱聲波通過林帶時的能量,從而達到降噪的效果[40]。距離對噪音的消減效應差異顯著,噪聲消減率隨距離增加而增加,這與Fang等[41]對林帶降噪效果的研究結果相同。西山國家森林公園喬-灌-草結構降噪效果最優,這與Maleki等[42]對德黑蘭森林公園不同類型林分降噪效果研究結果相似,灌木因其茂密的枝葉散射作用而能發揮較好的降噪效應,足夠高的樹木對噪音的擴散和吸收能力更優,因此將喬木和灌木搭配種植,形成喬-灌結構,提升游憩林降噪效應。植物通過分泌萜類、有機酸等物質從而抑制細菌生長[43]。空氣中的微生物大多來自地面,灌-草群落結構微生物擴散的范圍小,對細菌的消減作用較弱,本研究減菌效果較好為喬-灌-草結構和喬-草結構,一方面復層結構的風景游憩林減菌效果要高于單層結構[44],另外還可能與喬木層側柏釋放的可揮發性物質能夠有效地抑制細菌活性、降低細菌濃度有關[45]。產生較多空氣負離子的植物群落對細菌的抑制作用也較強,本研究表明細菌數量與空氣負離子濃度呈負相關。光照、溫度、濕度和風速的綜合狀態能降低細菌的數量,且會隨不同季節和地區改變[46]。C3減菌效應變動最大可能是因為其位置靠近道路,人為干擾較大,生態系統不穩定,在今后進行風景游憩林建設時可設緩沖區,以保證植物群落發揮最佳生態保健效應。

4.4 人體舒適度變化

人體舒適度主要與風景游憩林溫度、濕度、風速有關,與林外相比,林內風速較低,由于光照不足等溫度較低,植物呼吸作用而濕度較高[47]。北京市夏季高溫多雨,而西山國家森林公園風景游憩林夏季也較舒適,原因可能是森林公園遠離城區且植被豐富,林分郁閉度大,形成一個特殊的小氣候。不同群落結構風景游憩林人體舒適度指數沒有顯著的差異,可能是因為西山國家森林公園面積大,地表覆蓋率高,改善了整體的舒適度,其中最佳的為喬-灌-草結構,可能是有良好的復層結構,并且喬木層樹種刺槐具有降溫、增濕和降低風速的顯著效果[48]。王慶等[49]的研究認為影響綠地人體舒適度的主要原因為植物群落結構、喬木平均冠幅、綠量、灌木圍合度、灌木高度以及綠化率,要提升城市人體舒適度,需要綜合考慮。

喬-灌-草群落結構風景游憩林的生態保健效應最好,這與紫竹院公園綠地[50]以及北小河公園綠地[51]生態保健效應研究結果一致。這主要與該類型具有完整的群落的結構,有降溫、增濕、降低風速、滯塵、減菌的刺槐、油松、側柏等優良樹種有關。北京風景游憩林的建設,在群落結構上以擁有良好復層結構的喬-灌-草群落結構為主,在樹種選擇上優先考慮具有生態保健效應的鄉土樹種,適度設置林帶的寬度以提升降噪效果。最佳游憩時間建議為春季10：00—14：00,夏季8：00—10：00,秋季12：00—16：00,冬季14：00—16：00。

5 結論

通過對北京西山國家森林公園9種不同群落結構風景游憩林生態保健效應研究,發現不同群落結構保健效應差別較大,對單個生態保健指標的表征各有優勢,四個季節生態保健效應的日變化趨勢也不盡相同,與環境因子呈現出顯著相關性。不同植物在生態保健效應方面也表現出各自優勢,如油松有良好的釋放空氣負離子的能力,側柏減菌效應較優,刺槐降溫增濕效果顯著。研究得出的生態保健綜合效應排序為：喬-灌-草>喬-草>灌-草,較優景觀配置模式分別對應的是： 喬-灌-草結構A1(油松+刺槐-荊條+胡枝子-狗尾草+馬唐+牽牛+鬼針草),喬-草結構B2(側柏-芍藥+牡丹+刺兒菜+牛筋草+狗尾草),灌-草結構C2(紫薇-虎尾草+狗尾草+牛筋草+馬唐+苦苣菜),今后在風景游憩林建設中可供參考應用。未來的研究應考慮心理保健效應,及其與生理的耦合效應和影響機制。