浙江乌岩岭保护区森林环境保健功能综合评价

李左玉，刘雷雷，雷祖培

(1.福建省寿宁县林业局，福建 寿宁 355500；2.浙江乌岩岭国家级自然保护区管理中心，浙江 泰顺 325500)

近年来，随着我国经济的快速发展，人们更加关注绿色健康高质量的生活。森林生态系统及其组成的绿色森林环境具有消毒、杀菌、降噪、净化空气、产生负氧离子等影响人类生理和心理健康的功能，与人类的健康息息相关[1-2]。2018年，全国森林旅游游客量突破16亿人次，占国内旅游人数的三分之一，创造出近1.5万亿元的社会综合产值[3]。因此，开展森林环境保健功能及其评价研究成为公众关注的热点和焦点。

当前，大多数的研究集中在空气负离子浓度[4-5]、释放植物活性有机挥发物(BVOCS)[6-7]等某一特定的保健因子的变化特征，春季、夏季等某一季节各保健因子的变化差异[8-9]、单一典型群落内外各保健因子的变化特点研究[10-11]。但是这些研究主要集中在单一季节、单一群落、单一因子的动态变化特征，其保健功能评价分析具有局限性和片面性。为了更好地开发利用森林康养资源，需要开展多季节、多因子的综合环境保健功能评价。本研究选取浙江乌岩岭保护区常绿阔叶混交林典型森林群落为研究对象，运用主成分分析法和聚类分析法对动态监测的各项保健因子进行综合评价，以期为乌岩岭保护区森林康养的开发利用提供参考。

1 研究区概况

乌岩岭国家级自然保护区位于浙江省温州市泰顺县的西北部，北纬27°20′52″—27°48′39″、东经119°37′08″—119°50′00″，西连福建省寿宁县，北接浙江省丽水市景宁县，距离温州市区200多km，是中国濒临东海最近的森林生态与野生动物类型国家级自然保护区。最高峰白云尖海拔1611.1 m，年降水量2195.8 mm，年均温15.2 ℃，全年有效积温5064.2 ℃，1月均温5.0 ℃，7月均温 24.1 ℃，极端最低温约 -9 ℃～-11 ℃，年无霜期约 230 d。乌岩岭保护区森林覆盖率为92.8%，气候条件优越，生物多样性资源十分丰富，区系较为复杂。据调查统计，区内动植物种类占浙江省50%以上，珍稀濒危物种众多，包括黄腹角雉、金斑喙凤蝶、南方红豆杉等国家重点保护的动植物60多种，是天然的“生物基因库”。乌岩岭的地带性植被为常绿阔叶林、毛竹林、针阔混交林、柳杉林等，大片常绿阔叶林形成的森林景观具很高观赏价值[12-13]。2020年2月，乌岩岭森林康养基地因为优良的生态环境和丰富的生物多样性资源，被评为2019年度浙江省森林康养基地，目前有猴王潭、飞云江源、白云尖等多个旅游景点。

2 研究方法

2.1 试验点选取

为了了解常绿阔叶混交林森林群落类型康养环境保健因子的动态变化规律及其保健效应，通过查阅保护区相关资料并结合野外实地调查筛选后，在乌岩岭自然保护区选择了常绿阔叶混交林典型森林群落作为试验样地。该样地面积大于1000 m2，森林结构复杂多样且地势较平坦，交通便利，非常适合开展森林康养。为了使监测结果更能代表试验样地的平均状况，按照林木平均高在试验样地选择标准木，同时在每棵标准木树冠下设置1个观测点，进行一年四季动态监测[9]。

2.2 样地概况

采用样方法对样地内群落结构特征进行调查，经调查，该森林群落位于乌岩岭景区(27°42′20.42″N、119°40′17″E)，海拔943 m，林分郁闭度约为0.7。样地林分生长良好，植被种类丰富，优势乔木种为深山含笑(MicheliamaudiaeDunn)、木荷(SchimasuperbaGardn.et Champ)、甜储(Castanopsiseyrei)、青冈(QuercusglaucaThunb)等，灌木层主要为满山红(RhododendronmariesiiHemsl.et Wils)、窄基红褐柃(Euryarubiginosavar.attenuata)、山茶科(TheaceaeMirb)植物为主。

2.3 监测指标、方法及时间

2.3.1 监测指标 森林环境保健因子：包括森林小气候(相对湿度、光照强度、风速、温度、气压)、空气颗粒物浓度(TSP、PM10，PM2.5)、空气O2含量、空气CO2浓度、空气负离子浓度等。

2.3.2 监测方法

1)森林小气候。在样地的观测点，利用便携式气象测定仪和照度仪监测记录空气温度、相对湿度、光照强度等相关气象指标。

2)空气颗粒物。利用粉尘检测仪对距离地面1.5 m处(人体平均呼吸高度)的空气颗粒物浓度(TSP，PM10，PM2.5)进行监测，每分钟自动监测记录1次。

3)空气O2和CO2含量。O2含量与 CO2含量用WMA-5 CO2气体监测仪监测记录。

2.3.3 监测时间 各指标监测时间见表1。

2.4 单项指标评价标准

2.4.1 人体舒适度 人体舒适度评价采用陆鼎煌等[14]提出的“综合舒适指数”，其计算公式为：S=0.6×︱t-24︱+0.07×︱f-70︱+0.5×︱v-2︱，式中：S为综合舒适度指数；t为气温(℃)；f为相对湿度(%)，v为风速(m·s-1)。指数越高，人体感觉越不舒适。

2.4.2 空气颗粒物浓度 空气颗粒物浓度评价采用中华人民共和国国家标准GB 3095—2012环境空气质量标准[15]中TSP、PM10、PM2.5浓度的日平均、年平均质量浓度进行评价。

2.4.3 空气负离子浓度 空气负离子浓度评价采用石强等[16]提出的森林环境空气负离子浓度分级标准进行评价。

表1 环境保健因子监测期间气象条件

2.5 数据处理

通过SPSS 20.0和Excel 2010进行数据统计分析和图表绘制。并运用主成分分析、聚类分析等方法对相关环境因子进行分析，开展森林环境保健功能的综合评价。

3 结果与分析

为了科学、客观地对乌岩岭自然保护区森林群落的环境质量进行综合评价，本研究将众多的监测指标组合成新的综合指标代替原来的指标，并赋予一定的权重进行分析。

3.1 数据标准化及权重确定

根据因子对环境质量作用不同，分为正向因子和负向因子。正向因子是指因子对环境质量起到积极的作用，值越大，环境质量越高，包括空气O2含量、空气负离子浓度；负向因子是指因子对环境质量起到消极的作用，值越大，环境质量越差，包括人体舒适度、空气颗粒物浓度(TSP、PM10、PM2.5)、CO2含量 。

为了方便比较分析以上指标，将监测数据进行极差标准化处理，计算公式[17-18]为：正向因子指标的指标分数=(当前值-最小值)/(最大值-最小值)；负向因子指标的指标分数=(最大值-当前值)/(最大值-最小值)。

表2 各因子主成分的系数、特征值及贡献率

同时通过SPSS 20.0软件的KMO检验，得出KMO值为0.829，对照主成分分析的程度为“一般”，基本可以用主成分分析法求权重。用Excel 2010分别计算的各因子主成分的系数(表2)。由表2可知，前2个主成分对应的特征值都大于1，2个主成分的累积贡献率达到86.473%，基本上可以反映全部因子的信息，即可以用2个主成分因子的信息代替原来的7个环境因子的信息。

由此得出2个主成分线性组合为：F1=0.023X1+0.072X2+0.023X3+0.296X4+0.256X5+0.210X6-0.015X7；F2=-0.306X1+0.052X2+0.238X3+0.053X4-0.017X5-0.021X6+0.024X7。

3.2 森林环境保健综合评价指数建立及评价标准

由2个主成分得分值及其权重系数进行加权求和，得到综合环境保健指数(CEHI，Comprehensive Environmental Health Index)。计算公式[17-18]为：CEHI=W1×F1+W2×F2，式中：W1、W2为各因子权重系数；F1、F2为各因子主成分得分。通过SPSS 20.0软件对CEHI值进行聚类分析，并根据大小划分为5个级别，指数越大代表森林保健功能越强，越适合开展康养活动(表3)。

表3 乌岩岭保护区森林环境保健指数等级标准

图1 森林环境保健指数日变化

3.3 森林环境保健综合评价指数的变化规律

图2森林环境保健指数季节变化

3.3.1 森林环境保健指数的日变化 从每个季节日变化的环境保健指数来看，每个时间点上下波动变化，春季，除1∶00—4∶00、9∶00、10∶00外，其余时间段森林环境保健值都在0.6以上，处于“良好”程度，有利于人体健康。夏季，变化规律呈现“三峰三谷”式变化，高峰值出现在8∶00、14∶00、22∶00。其余时间段森林环境保健值也基本达到0.72以上，处于“非常好”程度，对人体健康非常有利。秋季，大部分时间段森林环境保健值都超过0.60，只有2∶00、20∶00、时间段出现短时低值，对人体健康产生不利影响。冬季的变化规律呈现白天大于晚上的特点，从18∶00开始其环境保健值小于0.45，对人体健康产生不利影响。

3.3.2 森林环境保健指数的季节变化 由图2可知，不同季节乌岩岭保护区常绿阔叶林森林环境保健指数都在0.51～0.74之间，对人体健康均能产生较有利的影响。夏季的环境保健指数最高，冬季最低，春季和秋季差异不明显。由此可见，虽然不同季节常绿阔叶林的环境保健因子变化较大，发挥作用不同，但是综合各项保健因子，其保健功效对人体的影响在不同季节间差异不明显。

3.4 森林环境保健功能综合评价

根据森林环境保健功能的综合评价标准，得出乌岩岭常绿阔叶混交林森林群落一年四季的平均状况都达到“非常好”、“良好”、“较好”级别(表4)，非常适合市民进行森林康养。

随着人们生活质量的不断提高，对生活品质的要求越来越高，旅游需求随之呈现出多元化、个性化发展趋势，由以往的长时间、远距离的观光旅游转变为短时间、近距离的休闲康养，从原来的大众高消费“走马观花式”旅游上升到更加注重深度参与和服务品质的深度体验游，城市周边近郊游和富有特色的森林康养基地成为市民短期节假日的首选。乌岩岭自然保护区独特的区位条件、多样的地貌以及温和湿润的海洋性季风气候营造了良好的森林环境，并且这种森林环境有非常强的保健功能，能够增进人的身心健康，对温州及其周边地区有很强的吸引力。

表4 森林群落环境保健综合评价级别

4 乌岩岭森林康养功能的应用与开发

根据综合评价结果，乌岩岭常绿阔叶混交林春、夏、秋、冬四季森林环境的平均级别都处于“非常好”、“良好”、“较好”，在这样优良的环境中开展森林康养活动，对人的身心健康都能产生良好的效果。目前，常绿阔叶混交林已经进行一定程度的开发，沿着小溪边修建了观光步道和休闲游憩点，游客不仅可以通过欣赏美景、感受大自然的魅力，还可以研学生物多样性保护知识。夏季，乌岩岭凉爽的气候条件与城区的酷热形成鲜明的反差，成为避暑胜地，游客众多，因此在保护植被的基础上，可以考虑依托绿色自然环境，构建以预防和保健为主体的康养体系，丰富森林康养的产品和服务，将柳杉林和毛竹林进行适当的开发，修建适用于市民森林康养的林中漫步步道、森林冥想点、瑜伽点、太极拳点等。