崂山华楼景区典型林分生态健康因子动态变化及影响因素研究

作     者：员佳乐 

作者单位：青岛理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：姚文飞

授予年度：2023年

学科分类：07[理学] 070602[理学-大气物理学与大气环境] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0706[理学-大气科学] 

主      题：城市森林 生态健康因子 动态变化 影响因素 景观优化 

摘      要：森林康养已成为现代城市居民追逐的潮流,本研究以城市森林的生态健康因子为对象,通过探究其动态变化特点及影响因素,进一步挖掘城市森林的生态健康效益,为居民森林活动提供科学合理的安排和指导,森林景观优化提供可参考策略。崂山华楼景区作为面向公共、开放程度最高的崂山旅游中线,是青岛市民进行游憩活动的重要区域,区域内植被种类丰富多样,且距海较远,受海洋影响相对较小,生态服务功能完善,因此研究以该景区作为调研地点。研究通过三步优选法和实地踏查选择出不同高程、不同林分的10块代表性样地,在一年中同步监测森林小气候、空气负离子、声环境、空气颗粒物等主要森林生态健康因子动态变化,运用相关指标对结果进行评价。经每木调查和划分样方,对调研样地内所有典型林分特征数据统计整理并进行主成分分析,结果综合为生物特征、结构特征、地理特征、空间特征4个主成分。通过相关性分析、方差分析、可视化处理和单因素检测,系统分析各项森林生态健康因子之间及林分特征的关系,并为森林景观优化提出合理建议。本研究补充了先前对生态健康因子在单一或少许几个因子分析研究方面的不足,以更合理的样地筛选方式和分析方法打破了先前的零散研究中的弊端,研究结果为居民外出时间的选择、森林旅游区的建设、管理提供了理论依据,同时也为森林景观规划提供了重要思路。主要研究结果如下: （1）通过实地调研发现,华楼山内部以针叶林植物为主,有部分混交林、落叶林和竹林,其中针叶林和混交林在山底、山腰、山顶均有分布,以赤松（Pinus densiflora *** Zucc.）为主要建群种,落叶林植物种类以刺槐（Robinia pseudoacacia L.）和麻栎（Quercus acutissima Carr.）为主,混交林中植物种类最为丰富,竹林以毛竹(Phyllostachys edulis（Carriere）***)纯林为主。 （2）经丰富度指数分析,研究发现典型林分中草本层（11.14）乔木层（2.5）灌木层（0.9）,山腰混交林和山底针叶林中Simpson多样性指数和Shannon-Wiener指数数值较高。样地中灌木层的均匀度指数均小于乔木层和草本层。山底混交林中的乔木层,山腰混交林中灌木层以及草本层内Pielou均匀度指数更高,说明该林区内部物种空间分布差异较大。 （3）从不同林分中生态健康因子的动态变化结果分析得出,华楼景区内调节温度效果最好的是山底竹林,年变化和日变化数值较小,夏季能有效减少太阳照射,冬季林中下午时间段内保温效果较好,针叶林不同时段温差较大。在各林地内,相对湿度日变化具有单峰型特点,即在午间时刻出现最小值,早晨和傍晚时刻出现最大值,通过对年变化的分析得出,相对湿度的最大值出现在夏季月份,最小值出现在冬季月份。监测日中,林内日均风速小于3m/s,夏季各样地植物均能够有效减弱光照度,落叶林和竹林效果最为明显。空气负离子的季节变化表现为:夏季秋季春季冬季,且差异显著,山腰混交林中的空气负离子浓度在夏、秋、冬季节都极显著地高于其他林地,春季以山腰针叶林内为最高。颗粒物浓度的季节变化表现为:春季冬季夏季秋季,同一季节各样地间也存在差异,春季由于针叶林中赤松传播花粉导致林下颗粒物浓度增加,夏、秋季节由于植物叶片增多,林下植物固土能力增强,颗粒物浓度因而减弱。冬季气候干旱,植物叶片掉落导致滞尘能力有所下降,竹林因其为常绿植物且密度大,受污染程度较低。 （4）通过对森林空气清新度分析发现,华楼景区内每个季节空气清新度等级均达到“III级,较清新程度,夏季达到“II级,清新,适宜人们进行游憩、森林康养活动。华楼景区内春夏季的综合舒适指数较高（S≤4.55）,秋冬季节“不舒适程度较高,平均舒适度指数大于6.95。因场地内所收集到的环境声来源于鸟鸣和虫鸣以及风声,根据噪音分级标准,华楼景区森林内环境声在夏季达到“III级水平,而在春、秋、冬季均在“II级及以上。根据国家环保局对室外颗粒物浓度的分级标准,对四个季节华楼景区内10种典型林分的PM2.5、PM10进行评价,得出不同林分在四季的不同时间的IAQI值均达到“一般及以上,空气质量可接受。 （5）森林生态健康因子的空间分布和动态变化是多种因素的结果,研究选取13种植物群落变量为基准进行主成分分析,结果可通过植物生物特征、林分结构特征、地理特征、空间特征4个主成分进行综合解释。从森林生态健康因子之间的相关性来看,崂山华楼景区内空气负离子浓度随温度、相对湿度和环境声的增加而升高（p0.001）,风速（p0.001）、颗粒物PM2.5、PM10浓度（p0.05）对其有明显的抑制作用。相对湿度、风速、颗粒物PM2.5、PM10四者之间呈显著正相关性（p0.001）。针对典型林分特征与生态健康