王 茜,王 成,張中霞,許 超,郭珺琪

(1.北京市園林科學研究院,北京 100102;2.中國林業(yè)科學研究院林業(yè)研究所/ 國家林業(yè)局林木培育重點實驗室,北京 100091;3.國家林業(yè)局城市森林研究中心,北京 100091;4.河北省邢臺市內(nèi)丘縣林業(yè)局,河北 邢臺 054200)

隨著工業(yè)化的飛速發(fā)展和城市化進程的加快,空氣污染、噪音污染、光輻射污染等環(huán)境污染問題嚴重威脅人類的生理和心理健康,也是誘發(fā)抑郁癥、焦慮癥等各種現(xiàn)代心理疾病的主要原因[1]。森林生態(tài)系統(tǒng)通過凈化空氣、固碳釋氧、釋放有益揮發(fā)物、調(diào)節(jié)小氣候等多種方式改善城市生態(tài)環(huán)境[2-3],對人體具有調(diào)養(yǎng)、康復、保健等多種功能,這些保健功能被稱為“森林康養(yǎng)”[4]。森林康養(yǎng)起源于德國,上個世紀40年代德國創(chuàng)立了世界上第一個森林浴基地,開啟了森林康養(yǎng)對人體保健功效研究的先河[5-6],隨后美國、日本、韓國等發(fā)達國家相繼開展了更深入的研究,并取得了一定成果。作為一門新興學科,森林康養(yǎng)研究在我國尚處萌芽階段,目前有關學者展開了相關研究和有益探索,但主要集中在單因子影響的測定和評價方面,如戴忠煒等[7]、楊佳等[8]、王國昌等[9]分別研究了森林環(huán)境對人體舒適度、滯塵效益和釋放有機揮發(fā)物的影響,而綜合主要生態(tài)因子的保健功效,并結合醫(yī)學上廣泛應用的小白鼠曠場試驗,模擬經(jīng)森林環(huán)境“處理”后的一系列行為變化的跨學科研究尚鮮見報道。

福建柏(Fokieniahodginsii)屬柏科福建柏屬,是中國特有的單種屬常綠樹,具有樹形優(yōu)美、樹干通直、紋理清晰、適應性強、生長較快等特點[10],是國家二級重點保護瀕危樹種,又是南方主要的庭院綠化優(yōu)良樹種,主要分布在海拔580～1 500 m的山地[11]。筆者以福建柏林為研究對象,分析夏季林內(nèi)和林緣保健因子的日變化規(guī)律及差異,并采用曠場試驗評價其森林保健功能對小白鼠行為學的影響,為福建柏林保健功能的開發(fā)和生態(tài)旅游的建設提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 研究地點及樣地選擇

研究地點位于閩侯南嶼境內(nèi)的福州旗山森林公園(26°04′08′ N，119°06′28′ E),面積大約3 600 hm2,年均氣溫16～20 ℃,年均日照時數(shù)1 700～1 980 h,年均降水量900～2 100 mm,年相對濕度75%～80%,年無霜期長達326 d[12],海拔在500～800 m之間,夏季(6—8月)以晴熱高溫天氣為主,日均氣溫25～34 ℃,日均相對濕度約75%,年日照時數(shù)1 755～1 867 h。

喬木樣地面積8.4 hm2,為位于旗山森林公園海拔750 m的福建柏林,樹高10～15 m,胸徑15～30 cm,郁閉度0.86。林下灌木主要以白楠木(Phoebeneurantha)、山茶(Camelliaoleifera)等為主。

林下群落調(diào)查方法參照《生態(tài)學實驗與實習》[13],采用隨機取樣的方法在福建柏林內(nèi)設置6個樣方,每個樣方內(nèi)草本層的面積為1 m×1 m,灌木層的面積為5 m×5 m,喬木層的面積為10 m×10 m,樣方間距為5 m,呈“品”字形排列;距福建柏1、3和5 m遠處的水泥步道作為林緣觀測點。樣方概況見表1。

表1 樣方概況

Table 1 The survey of forest plots

林下優(yōu)勢種株齡/a株高/m林下植被面積/hm2胸徑/cm蓋度冠幅/cm 元寶槭(Acer truncatum)2～31.550.844.500.63117 山蒼子(Folium litseaecubebae)1～22.140.756.100.7168 白楠木(Phoebe neurantha)1～23.530.517.200.54255 山杜鵑(Rhodo dendron)2～42.220.335.800.5249 山茶(Camellia japonica)1～21.640.643.900.6286

1.2 環(huán)境指標測定及綜合評價

2016年7月選擇晴朗無風的天氣10 d(3—5日、14—17日、22—24日),每天07:00至次日05:00每隔2 h對林內(nèi)和林緣的空氣溫濕度、風速、光照、空氣顆粒物濃度等進行同步自動觀測,并采集林內(nèi)揮發(fā)物。每個監(jiān)測點各時刻的環(huán)境因子重復觀測3次,取3次觀測的平均值,夏季福建柏林內(nèi)和林緣的日變化中各時刻的數(shù)據(jù)為10 d觀測的各時刻的平均值。

1.2.1人體舒適度指數(shù)

人體舒適度指數(shù)的計算方法參照陸鼎煌等[14]提出的綜合舒適度指數(shù)公式:

S=0.6(T-24)+0.07(RH-70)+

0.5(V-2)。

(1)

式(1)中,S為綜合舒適度指數(shù);T為氣溫,℃;RH為相對濕度,%;V為風速,m·s-1。將舒適度等級劃分為4個等級,舒適度指數(shù)越小,人體感覺舒適程度越高,反之越低(表2)。

表2 人體舒適度評價標準

Table 2 Evaluation criteria of climate comfort for human body

評價等級綜合舒適度指數(shù)(S)體感舒適程度等級 Ⅰ≤4.55很舒適 Ⅱ>4.55～6.95舒適 Ⅲ>6.95～9.00不舒適 Ⅳ>9.00極不舒適

1.2.2空氣顆粒物

用英國公司生產(chǎn)的Dustmate粉塵監(jiān)測儀測定人體平均呼吸高度1.2～1.5 m處空氣總懸浮顆粒物(TSP,直徑d≤100 μm),可吸入顆粒物(PM10,直徑d≤10 μm)、可入肺顆粒物(PM2.5,直徑d≤2.5 μm)和可吸入細顆粒物(PM1.0,直徑d≤1.0 μm)濃度。每次采樣時間為2 min,各個監(jiān)測點在每個時間段連續(xù)讀取3組數(shù)值,取平均值。

1.2.3有機揮發(fā)物(VOCs)

2016年7月15—16 日選擇晴朗無風的天氣,采用國產(chǎn)QC-I型大氣采樣儀,通過開放式氣體采集法對福建柏林內(nèi)空氣中有機揮發(fā)物進行采樣。從當日07:00—次日05:00每隔2 h采集1次,共采集12次(對照選在林緣,采集方法同上)。

儀器型號:由美國PE公司生產(chǎn)的自動熱脫附儀650ATD、氣相色譜儀600T、質(zhì)譜儀600T組成。

自動熱脫附儀工作條件:樣品管脫附溫度260 ℃,閥溫230 ℃,傳輸線250 ℃,捕集阱-25～300 ℃,升溫速率40 ℃·s-1。流速-脫附25 mL·min-1,色譜柱流量1.5 mL·min-1,出口分流15 mL·min-1,入口分流0 mL·min-1,注入9.3%。干吹時間31 min,脫附時間10 min。

氣相色譜儀工作條件:色譜柱為Elite-5/MS柱(30 mm×0.36 mm×0.25 μm),通過液氮脫附進樣,He載氣;程序升溫為40 ℃·(2 min)-1、5 ℃·min-1、160 ℃·(2 min)-1、-20 ℃·min-1、270 ℃·(3 min)-1。

質(zhì)譜儀工作條件:EI源,電子能量70 eV,質(zhì)量范圍29～350 amu;GC/MS接口溫度250 ℃,離子源溫度220 ℃,檢出電壓400 V,發(fā)射電流100 μA,全掃描和選擇離子掃描,質(zhì)譜掃描范圍m/z29～500。各成分在樣品氣體中的濃度采用面積歸一化法,計算公式:某種氣體的相對濃度=該物質(zhì)的峰面積/植物總揮發(fā)物峰面積之和。

1.2.4動物曠場試驗(OFT)

在監(jiān)測森林環(huán)境指標的基礎上通過動物曠場試驗,測定小白鼠經(jīng)福建柏林內(nèi)生活一段時間后的自發(fā)行為、探索行為和焦慮狀況等生理指標變化規(guī)律。所需材料和方法如下:

試驗用昆明種小白鼠由福州吳氏試驗動物中心提供,4周齡,體重15～20 g,雌雄各10只,共20只。購買后先在實驗室飼養(yǎng)1周以適應周圍環(huán)境,在4個規(guī)格為30 cm×16 cm×19 cm的籠具中分別飼養(yǎng)5只同性別的小白鼠,期間提供充足的水和飼料。

將規(guī)格為30 cm×16 cm×19 cm的4個捕鼠籠底部加木板固定,以預防老鼠糞便灑落,頂部左右兩端分別用細鐵絲連接,方便鼠籠在林中和實驗室內(nèi)懸掛[12]。

Super-Maze動物行為視頻分析系統(tǒng)(也稱曠場試驗分析儀)由攝像機、計算機、圖像采集3部分組成[4]?？赏瑫r記錄并追蹤8只小白鼠的自發(fā)活動情況以及小白鼠運動軌跡圖[12]。

每日09:00前稱取小白鼠的體重,用黑色記號筆在其尾部標號,雌雄各半且分裝在福建柏林和實驗室模擬箱中,在實驗室和福建柏林中心分別選擇庇蔭處懸掛10只小白鼠。懸掛期間09:00—15:00不飲水不進食(即小白鼠在森林內(nèi)每天生活6 h),共生活6 d,15:00之后將2組小白鼠送回實驗室分析,即放入曠場箱中觀察自發(fā)行為,每批動物觀察5 min,另外每天記錄每只籠子內(nèi)小白鼠的糞便粒數(shù)[12]。

1.2.5數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用Microsoft Excel 2010軟件進行小氣候、舒適度指數(shù)、空氣顆粒物濃度日變化的圖表制作和分析,分別采用SPSS 21.0、Origin 9.0和Microsoft Excel 2010軟件對小白鼠自發(fā)行為分析試驗的數(shù)據(jù)進行有效性檢查、統(tǒng)計分析和圖表制作,并應用ANOVA單因素方差分析比較組間差異[12]。

2 結果與分析

2.1 環(huán)境因子及人體舒適度指數(shù)的日變化

如圖1所示,林內(nèi)和林緣光照強度呈單峰曲線變化,07:00—09:00光照強度逐漸增加,11:00(林緣)—13:00(林內(nèi))達最大值,17:00—05:00逐漸減弱至0,林緣的光照強度在07:00—17:00均高于林內(nèi),其中在11:00極顯著高于林內(nèi)(P<0.01),林緣的日均光照強度比林內(nèi)高21.35%(P<0.05)。

林內(nèi)和林緣風速日變化呈“W”型,夜間風速均值高于白天均值,在01:00—03:00達到峰值,全天林緣風速除了09:00和19:00低于林內(nèi)外,其余各時刻均高于林內(nèi),尤其在13:00—17:00極顯著高于林內(nèi)(P<0.01),林緣的日均風速比林內(nèi)顯著高29.46%(P<0.05)。

圖1 夏季福建柏林內(nèi)、林緣小氣候因子日變化

林內(nèi)、林緣相對濕度與光照強度的日變化規(guī)律相反,白天呈早晚高中午低的“U”型變化,夜間變化不大,林內(nèi)和林緣光照強度的日變化最低值均出現(xiàn)在13:00,最高值均出現(xiàn)在21:00,全天各時刻林內(nèi)值均高于林緣值,且林內(nèi)日均值比林緣高6.52%。林內(nèi)和林緣夜間均值分別比白天高2.25%和4.12%,差異不顯著。

林內(nèi)和林緣空氣溫度呈“M” 型變化,白天波動較大,夜間變化較平緩,白天均值高于夜間(林內(nèi)18.94%、林緣16.23%),林內(nèi)除了在07:00—09:00高于林緣外(3.65%),其余時刻均低于林緣,且在全天各個時刻差異不顯著。

從夏季林內(nèi)和林緣舒適度指數(shù)日變化(表3)來看,全天林內(nèi)值除了17:00和23:00高于林緣值以外,其余時刻均低于林緣,尤其在11:00—15:00以及01:00—05:00林內(nèi)和林緣差距較大。2種樣地舒適度指數(shù)均在7:00最低,13:00最高,且夜間均值高于白天。夏季林內(nèi)和林緣全天各時刻舒適度指數(shù)值均小于4.55,屬于Ⅰ級水平。

表3 夏季福建柏林內(nèi)、林緣人體舒適度指數(shù)日變化

Table 3 The daily changes in human body comfort index inside and outsideFokieniahodginsiiforest in summer

地點不同時間的人體舒適度指數(shù)7:009:0011:0013:0015:0017:0019:0021:0023:001:003:005:00 林內(nèi)2.032.232.062.712.242.413.282.603.062.472.692.13 林緣2.132.833.223.473.252.303.432.862.473.183.152.26

2.2 空氣顆粒物濃度的日變化

夏季夜間4種粒徑顆粒物濃度均高于白天,林緣日均值高于林內(nèi)(圖2)。

圖2 夏季福建柏林內(nèi)、林緣4種粒徑空氣顆粒物濃度日變化

林內(nèi)TSP和PM10顆粒物濃度的峰值出現(xiàn)在01:00,林緣TSP和PM10顆粒物濃度峰值出現(xiàn)在19:00,而林內(nèi)與林緣的低谷值均出現(xiàn)在07:00—09:00,且峰值和低谷值相比差異均極顯著(P<0.01);林內(nèi)和林緣PM2.5和PM1.0顆粒物濃度的峰值均出現(xiàn)在01:00,低谷值均出現(xiàn)在07:00,且差異極顯著(P<0.01);林內(nèi)夜間TSP、PM10、PM2.5和PM1.0濃度分別比白天高34.21%、21.34%、29.46%和62.12%,林緣夜間分別比白天高42.56%、25.15%、51.47%和68.13%。林緣TSP和PM10濃度分別比林內(nèi)高27.67%和31.68%,PM2.5和PM1.0濃度分別比林內(nèi)高60.46%和58.82%。從林內(nèi)和林緣4種顆粒物濃度的日變化差異來看,林緣在各個時刻均高于林內(nèi),其中2處TSP濃度在07:00和17:00—19:00差異極顯著(P<0.01),PM10濃度在07:00、11:00—13:00和17:00—19:00差異極顯著(P<0.01),PM2.5濃度在全天各個時刻差異極顯著(P<0.01),而PM1.0濃度在17:00—19:00、23:00和03:00—05:00 差異極顯著(P<0.01)。夏季福建柏林內(nèi)外TSP和PM10日均值均屬于中等級別;而PM2.5濃度的日均值屬于清潔級別。從林內(nèi)與林緣4種粒徑顆粒物濃度日變化綜合分析來看,07:00—09:00各粒徑顆粒物濃度較低。

2.3 福建柏林揮發(fā)物的組成及含量

如表4所示,研究樣地內(nèi)空氣中的揮發(fā)物主要由44種物種組成,包括烷烴類、烯烴類、醇類、醛類、酯類、酮類等。

表4 夏季福建柏林內(nèi)主要揮發(fā)物的化學組成及含量

Table 4 The composition of chemicals and content of main VOCs inFokieniahodginsiiforest in summer

類型化合物名稱分子式w/%類型化合物名稱分子式w/%烷烴1,2-二氯丙烷C3H6Cl25.26 戊烷C5H128.68 壬烷C9H201.25 十六烷C16H344.21 烯烴α-蒎烯C10H161.58 D-檸檬烯C10H163.44 Β-蒎烯C10H164.86 月桂烯C10H163.12 長葉烯C15H242.63 B-欖香烯C15H240.86 石竹烯C15H241.32 α-石竹烯C15H240.74 Β-橙椒烯C15H240.37 醇4-戊醇C5H12O3.34 τ-杜松醇C6H12O1.35 1-辛醇C8H18O2.46 1-辛烯-3-醇C8H16O3.24 α-松油醇C10H18O4.35 馬鞭草烯醇C10H16O2.02 3-己烯-1-醇C15H26O0.08 α-杜松醇C15H26O0.38醛戊醛C5H10O0.56 醛庚醛C7H14O0.31 正辛醛C8H16O2.02 壬醛C9H18O5.36 桃金娘烯醛C10H14O3.21 酯乙酸乙酯C4H8O23.12 乙酸月桂酯C6H12O25.12 丙烯酸丁酯C9H16O21.04 鄰苯二甲酸二丁酯C16H22O40.56 酮1-羥基-2-丁酮C4H8O20.84 戊酮C5H10O1.23 己酮C6H12O3.54 環(huán)庚三烯酮C7H6O2.01 葵酮C10H20O0.89 樟腦C10H16O2.14 其他四氫呋喃C4H8O0.56 苯C6H60.86 甲苯C7H81.24 對二甲苯C8H102.38 1,4-二甲基苯C8H102.04 1,2-二甲基苯C8H100.72 1-甲基-2-乙基苯C9H121.05 1,2,3-三甲基苯C9H123.24

烷烴類由5種物質(zhì)組成,主要是分子式為C3～C12的化學物質(zhì),各物質(zhì)的w范圍為1.25%～8.68%,均值為3.88%;烯烴類由10種物質(zhì)組成,主要是分子式為C10和C15的化學物質(zhì),各物質(zhì)的w范圍為0.37%～4.86%,均值為1.89%;醇類由8種物質(zhì)組成,主要是分子式為C5～C15的化學物質(zhì),各物質(zhì)的w范圍為0.08%～4.35%,均值為2.29%;醛類由5種物質(zhì)組成,主要是分子式為C5～C10的化學物質(zhì),各物質(zhì)的w范圍為0.31%～5.36%,均值為2.15%;酯類由4種物質(zhì)組成,主要是分子式為C4～C16的化學物質(zhì),各物質(zhì)的w范圍為0.56%～5.12%,均值為2.46%;酮類由6種物質(zhì)組成,主要是分子式為C4～C10的化學物質(zhì),各物質(zhì)的w范圍為0.84%～3.54%,均值為1.72%;其他類由9種物質(zhì)組成,主要是分子式為C4～C9的化學物質(zhì),各物質(zhì)的w范圍為0.56%～3.24%,均值為1.34%。從各類物質(zhì)w占比來看,以烷烴、烯烴、醇、醛為主,總w達55.54%,其中α-蒎烯、D-檸檬烯、月桂烯、長葉烯、石竹烯等有益揮發(fā)物w為18.92%。

2.4 福建柏林環(huán)境對小白鼠自發(fā)行為的影響

2.4.1運動總路程和中央格運動路程

探索階段(前3天)和適應階段(后3天)2組小鼠的運動總路程均隨著天數(shù)的增加差距增大,且在第6天達到峰值。2組小鼠運動總路程均隨著天數(shù)的增加逐漸減少,說明隨著試驗的反復進行,小鼠逐漸適應了環(huán)境,運動量有所減少。試驗期間處理組小鼠的運動總路程除了第1天之外均高于對照組,且在第3天與對照組差異顯著(P<0.05)。從表5可以看出,試驗期間大部分時間處理組小鼠的運動總路程大于對照組(第1、3天除外),且在第2、4、5天與對照組差異極顯著(P<0.01)。

表5 試驗期間2組小鼠運動總路程和中央格運動路程變化規(guī)律

Table 5 The changes of the total distance and the central grid movement distance in two groups of mice during the experiment

處理時間/d運動總路程(TD)/m中央格運動路程(CD)/m處理組對照組處理組對照組126.34±0.03a28.15±0.04a0.90±0.01a1.06±0.02a224.21±0.02a22.36±0.04a1.14±0.03A0.95±0.02B319.42±0.04a17.37±0.01b0.28±0.01a0.63±0.03b418.73±0.03a17.27±0.05a0.83±0.02A0.50±0.01B516.84±0.03a15.47±0.03a1.08±0.03A0.80±0.02B613.45±0.03a11.36±0.02a1.09±0.02a0.96±0.03a

同一處理時間數(shù)據(jù)后英文小寫字母不同表示處理組和對照組在α=0.05水平上差異顯著,大寫字母不同表示在α=0.01水平上差異極顯著。

2.4.2中央格運動時間和穿越次數(shù)

處理組與對照組小白鼠中央格停留時間見表6。處理組小白鼠的中央格運動時間總體呈上升趨勢,對照組沒有明顯的變化規(guī)律。整個試驗期間處理組運動時間均高于對照組,尤其是后5天差異顯著(P<0.05),在第4 天差異極顯著(P<0.01)。除了第1和6 天外,其余時間段處理組均大于對照組,且在第4 天差異極顯著(P<0.01)。

2.4.3體重和糞便粒數(shù)

小白鼠體重的變化可以直觀反映其食欲狀況。如表7所示,隨著試驗天數(shù)的增加,處理組小鼠的體重增大,而對照組在第3天有所下降,探索階段2組小鼠體重差異逐漸增大,適應階段差異逐漸減小,且均是處理組高于對照組。2種處理小鼠的糞便粒數(shù)均隨著天數(shù)的增加逐漸減少,但處理組減少量一直高于對照組。單因素方差分析可知,2組小鼠在第4、5天差異顯著(P<0.05)。

表6 試驗期間2組小鼠中央格運動時間和穿越次數(shù)變化規(guī)律

Table 6 The changes of central grid movement time and crossing number in two groups of mice during the experiment

處理時間/d中央格運動時間(CT)/min穿越次數(shù)處理組對照組處理組對照組15.52±0.43a5.31±0.32a7.68±0.32a7.83±0.17a26.26±0.32a4.36±0.36b8.48±0.26a7.16±0.27b36.13±0.36a3.86±0.25b5.71±0.43a4.48±0.54b46.73±0.25A3.24±0.36B5.91±0.23A3.48±0.37B56.95±0.47a4.76±0.26b8.43±0.57a6.16±0.37b66.31±0.37a4.12±0.36b6.21±0.42a6.32±0.28a

同一處理時間數(shù)據(jù)后英文小寫字母不同表示處理組和對照組在α=0.05水平上差異顯著,大寫字母不同表示在α=0.01水平上差異極顯著。

表7 試驗期間2組小鼠的體重和糞便粒數(shù)變化規(guī)律

Table 7 The changes of the body weight and fecal particle number of two groups of mice during the experiment

處理時間/d小鼠體重(BW)/g糞便粒數(shù)(FN)處理組對照組處理組對照組123.92±0.24a23.84±0.32a86±0.64a90±5.23a225.19±0.51a23.93±0.26a81±0.36a86±3.86a326.93±0.64a22.67±0.42b68±2.12a72±4.76a428.52±0.42a24.56±0.74b58±0.45a67±0.75b529.04±0.36a25.37±0.46b49±3.26b59±1.87a629.74±0.75a27.21±0.57a47±1.53a51±4.64a

同一處理時間數(shù)據(jù)后英文小寫字母不同表示處理組和對照組在α=0.05水平上差異顯著,大寫字母不同表示在α=0.01水平上差異極顯著。

3 討論

3.1 人體舒適度

人體舒適度指數(shù)是反映森林降溫保濕功能能否改善人體健康的重要指標,森林降溫保濕作用與其生物學特性如高度、葉面積指數(shù)、綠量以及冠幅大小等有關[20]。夏季是植物能發(fā)揮其降溫保濕功能的最好季節(jié)。從該研究的結果來看，福建柏林內(nèi)較林緣有較好的降溫、保濕、降低風速以及光照強度等作用,明顯提高了人體舒適度,尤其在清晨以及中午前后效果更顯著。試驗期間福建柏林枝繁葉茂,郁閉度較大,林木較高,一方面可通過葉片遮陰降低蒸騰作用從而增加林內(nèi)相對濕度,降溫保濕,另一方面植物通過高大的冠層結構可以降低林內(nèi)風速,而且葉的吸收、反射和過濾等特性可以吸收或減弱太陽輻射[21]。該季節(jié)正值福建柏生長的最旺盛季節(jié),不僅葉片數(shù)量達到峰值,其高度的增長也達到了峰值,故此時緩解熱島效應效果最明顯。

3.2 顆粒物濃度

研究樣地位于海拔720 m的旗山森林公園西南角,森林公園內(nèi)植物群落種類豐富,森林覆蓋率達92%以上,距離樣地1 km左右有個天然水庫,周圍無工廠、建筑用地、大飯店等明顯的污染源,受城市污染程度較小。據(jù)調(diào)查,其顆粒物主要來源于附近居民的生活排放、機動車尾氣排放以及游客游覽過程帶起的揚塵,但是在公園大環(huán)境背景影響下林內(nèi)和林緣空氣質(zhì)量良好,尤其是林內(nèi)夏季植物生理活性較強,葉片面積較大,其表面微結構和絨毛為空氣顆粒物的吸納和滯留提供了有利條件和巨大空間[22-23],而且隨著雨水的反復沖洗又可重新恢復滯塵能力,故4種粒徑顆粒物濃度的林內(nèi)值均小于林緣值。古琳等[24]、王曉磊等[25]和段文軍等[26]對其他種類植物群落的研究結果也證明了這一點。該研究只針對福建柏林內(nèi)外顆粒物濃度做了對比研究,今后還應擴大研究樹種的范圍,研究不同樹種的特異性吸附偏好及加強各種尺度研究的結合等。

3.3 揮發(fā)性有機物

LI等[27]和張艷平等[28]對福建柏的研究發(fā)現(xiàn),其揮發(fā)油有一定的抗細菌作用和較弱的抗腫瘤活性。HEUBERGER[29]研究也發(fā)現(xiàn),柏油提取物能有效緩解動物緊張情緒。盧鈺鐸等[30]就福建柏精油對蚊蟲的生物活性研究證明其具有顯著的殺蟲活性,說明福建柏是較為理想的城市生態(tài)保健型樹種。DONATI[31]和NOVORODOVSKAYA等[32]對其他樹種的研究發(fā)現(xiàn),植物揮發(fā)物大多具有良好的生理活性,對人體和動物的心理以及生理均有促進作用,例如緩解疲勞、降低焦慮、提升動物的認知能力等。但是該研究只針對夏季植物揮發(fā)物的成分和含量進行了分析,今后還要加強對福建柏林內(nèi)其他3個季節(jié)的動態(tài)變化研究,并與不同種類植物散發(fā)的VOCs進行對比,篩選出對人體健康有益的揮發(fā)物。

3.4 小白鼠曠場試驗

筆者采用小白鼠曠場試驗,從動物心理學和行為學角度分析了保健型園林環(huán)境對動物自發(fā)行為的影響，結果表明經(jīng)福建柏林環(huán)境處理后小白鼠食欲大增,緊張情緒得到了緩解。一是福建柏林釋放大量的有益揮發(fā)物,例如萜烯類和醇類化合物,是引起小白鼠行為指標變化的主要原因,可使小白鼠的緊張狀態(tài)得到有效緩解[33];二是福建柏林內(nèi)有降溫增濕作用,處理組小白鼠與對照組相比情緒穩(wěn)定、食欲大增;三是福建柏林可以吸附顆粒物,凈化空氣,有助于提高小鼠心理運動的穩(wěn)定性和敏捷度,對大腦思維活動產(chǎn)生積極影響,對提高其探索能力有很大幫助[34]。通過動物模擬試驗可以預判,福建柏林有良好的保健療效,對輔助治療人體亞健康有積極的促進作用。

森林康養(yǎng)的監(jiān)測方法和評價體系構建的研究目前仍處于起步階段,多數(shù)相關研究只進行幾天或某一個時間段的短期觀測、分析和評價,對此問題的深入研究尚需長期、持續(xù)的動態(tài)監(jiān)測。

4 結論

(1)夏季是植物發(fā)揮其降溫增濕功能的最好季節(jié),從林內(nèi)和林緣環(huán)境因子以及人體舒適度指數(shù)日變化的分析結果來看,福建柏林內(nèi)較林緣有較好的降溫、保濕、降低風速以及減弱光照強度等作用,尤其在清晨以及中午前后效果更顯著。

(2)從夏季福建柏林內(nèi)和林緣空氣顆粒物濃度的日變化可以看出,夜間4種粒徑顆粒物濃度均高于白天,全天各個時刻的值均是林緣高于林內(nèi),同時日均值也是林緣高于林內(nèi),且福建柏林內(nèi)外大粒徑顆粒物濃度(TSP和PM10)日均值均屬于中等級別;而PM2.5濃度的日均值屬于清潔級別。

(3)夏季福建柏林揮發(fā)物的種類較豐富,主要由包括烷烴類、烯烴類、醇類、醛類、酯類、酮類等44種物種組成。從各類物質(zhì)相對含量占比來看,烷烴、烯烴、醇、醛總含量達55.54%,其中α-蒎烯、D-檸檬烯、月桂烯、長葉烯、石竹烯等有益揮發(fā)物w為18.92%。

(4)4從小白鼠的曠場試驗分析結果來看,試驗期間處理組小鼠的運動總路程除了第1天之外均高于對照組,中央格運動路程處理組小白鼠除了在第1、3天略低于對照組以外,其余時間均高于對照組;整個試驗期間處理組運動時間均高于對照組,進入次數(shù)除了第1、6天處理組略小于對照組外,其余時間段處理組均大于對照組;從體重和糞便粒數(shù)來看2種處理小鼠的體重均是處理組高于對照組,但處理組小鼠的糞便粒數(shù)減少量一直高于對照組。