城鄉(xiāng)特色核桃防護(hù)林樹種配置結(jié)構(gòu)對(duì)空氣顆粒物及溫濕度的影響

胡夢(mèng)玲 彭小東 阿麗亞·拜都熱拉 買爾旦·阿不都卡德 孫桂麗

摘要：【目的】分析干旱區(qū)城鄉(xiāng)核桃林與不同樹種配置結(jié)構(gòu)空氣顆粒物濃度變化差異，探討樹種配置結(jié)構(gòu)與大氣顆粒物濃度、溫度、相對(duì)濕度間的關(guān)系，為區(qū)域環(huán)境綠化建設(shè)提供理論參考。【方法】以新疆葉城縣城區(qū)、城郊和鄉(xiāng)村 3個(gè)不同區(qū)域樹種配置結(jié)構(gòu)的林帶為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，樹種配置分別是蘋果（Malus domestica）—核桃（Juglans regia）、紅棗（Ziziphus jujuba Mill.）、紅棗—核桃、新疆楊（Populus alba）—核桃和核桃，通過監(jiān)測(cè)防護(hù)林內(nèi)和林帶不同水平距離顆粒物濃度、空氣溫度和相對(duì)濕度，分析大氣顆粒物的時(shí)空變化規(guī)律、防護(hù)林不同水平距離對(duì)顆粒物濃度的削減作用?！窘Y(jié)果】顆粒物濃度具有明顯的時(shí)空差異。城區(qū)、城郊和鄉(xiāng)村核桃防護(hù)林顆粒物濃度污染排序依次為鄉(xiāng)村>城郊>城區(qū);城區(qū)、城郊和鄉(xiāng)村核桃防護(hù)林的PM2.5最高濃度分別出現(xiàn)在20：00（20.00 ?g/m3）、12：00（29.00 ?g/m3）和14：00（58.25 ?g/m3）;PM10最高濃度分別出現(xiàn)在20：00（35.25 ?g/m3）、14：00（62.67 ?g/m3）、14：00（131.50 ?g/m3）;PM1.0最高濃度分別出現(xiàn)在20：00（12.50 ?g/m3）、12：00（12.67 ?g/m3）、14：00（28.75 ?g/m3）。樹種不同配置結(jié)構(gòu)顆粒物濃度存在差異，排序依次為核桃>對(duì)照>新疆楊—核桃>紅棗>蘋果—核桃>紅棗—核桃。防護(hù)林不同水平距離對(duì)PM2.5濃度消減程度不同。城區(qū)與城郊不同水平距離削減作用排序?yàn)? m>20 m>10 m;鄉(xiāng)村依次為0 m>10 m>20 m。城區(qū)與城郊核桃防護(hù)林溫度差異不明顯，二者的溫度明顯高于鄉(xiāng)村防護(hù)林溫度;城區(qū)、城郊和鄉(xiāng)村核桃防護(hù)林相對(duì)濕度均存在波動(dòng)變化。PM2.5濃度與溫度呈極顯著負(fù)相關(guān)（P<0.01，下同），與相對(duì)濕度呈顯著正相關(guān)（P<0.05），PM1.0濃度與溫度、相對(duì)濕度的相關(guān)性均達(dá)極顯著水平，PM10與溫度、相對(duì)濕度相關(guān)性均不顯著（P>0.05）?！窘Y(jié)論】核桃林在城區(qū)、城郊和鄉(xiāng)村發(fā)揮的生態(tài)效益存在一定差異，在鄉(xiāng)村能明顯改善空氣質(zhì)量;核桃林帶搭配種植紅棗可充分發(fā)揮其生態(tài)效益，在農(nóng)業(yè)環(huán)境污染較重的地區(qū)可作防護(hù)林帶選用。

關(guān)鍵詞： 防護(hù)林;核桃林;顆粒物濃度;溫濕度

中圖分類號(hào)： S663.4;X513? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：2095-1191（2021）05-1310-09

Abstract：【Objective】To quantitatively analyze the differences in air particulate matter concentration changes between different regional Juglans regia forests and different tree species configuration structures in arid zones， to explore the relationship between different tree species configuration structures and atmospheric particulate matter concentration， temperature and relative humidity， and to provide theoretical references for regional environmental greening construction. 【Method】Take the forest belts with fruit tree configurations in urban， suburban and rural areas of different areas of Ye-cheng， Xinjiang as the monitoring points. They were Malus domestica-J. regia， Ziziphus jujuba Mill.， Z. jujuba Mill.-J. regia， Populus alba-J. regia， J. regia. By monitoring the concentration of particulate matter， air temperature and relative humidity within the shelterbelts and at different horizontal distances from the forest belts， the spatial and temporal variation patterns of atmospheric particulate matter and the reduction effect of different horizontal distances from the shelterbelts on the concentration of particulate matter were analyzed. 【Result】Particulate matter concentrations had obvious spatial and temporal differences. The highest concentrations of PM2.5 in urban， suburban and rural walnut shelterbelts occurred at 20：00（20.00 ?g/m3）， 12：00（29.00 ?g/m3） and 14：00（58.25 ?g/m3）， respectively; the highest concentrations of PM10 occurred at 20：00（35.25 ?g/m3）， 14：00（62.67 ?g/m3）， and 14：00（131.50 ?g/m3） respectively; the highest PM1.0 concentrations occurred at 20：00（12.50 ?g/m3）， 12：00（12.67 ?g/m3）， and 14：00（28.75 ?g/m3）， respectively. The decreasing order of particle concentration in different planting types was as follows：J. regia L.>control>P. alba-J. regia L.>Z. jujuba Mill.>M. domestica-J. regia L.>Z. jujuba Mill.-J. regia L. Different levels of protection forests had different levels of reduction of PM2.5 concentration. The reduction degree of shelterbelts at different distance to PM2.5 concentration was different.The size of the reduction effect at different horizontal distances in urban and suburban areas was： 0 m>20 m>10 m; 0 m>10 m>20 m in rural areas in order. The temperature difference between urban and suburban J. regia shelterbelts was not obvious， the relative humidity trend was large， temperatures of urban and suburban J. regia shelterbelts? were higher than that in rural areas; and the relative humidity difference among urban， suburban and rural J. regia protection forests had fluctuation change; and the PM2.5 concentration had extremely significant negative correlation with temperature（P<0.01， the same below） and had significant positive correlation with relative humidity（P<0.05）， the correlation between PM1.0 concentration and temperature and relative humidity were both extremely significant， and the correlation between PM10 and temperature and relative humidity were not significant（P>0.05）. 【Conclusion】The ecological benefits of J. regia forest in urban， suburban and rural areas are somewhat different， and it can greatly improve the air quality in rural areas; the J. regia forest belt can give full play to its ecological benefits with the planting of Z. jujuba， and it can be used as a protective forest belt in areas with heavy agricultural environmental pollution.

Key words： shelterbelts; Juglans regia forest; particulate matter concentration; temperature and humidity

Foundation item： National Natural Science Foundation of China（31971713，31770750）;National Postdoctoral Fund Project（2020T130554）

0 引言

【研究意義】我國(guó)西部干旱區(qū)氣候干燥且荒漠化現(xiàn)象嚴(yán)重，沙塵和霧霾天氣頻發(fā)，綠化樹種作為森林資源的一部分，能有效吸附大氣中的顆粒物，對(duì)風(fēng)沙也可起到阻滯作用，吸附和滯留的塵土可隨雨水固定到土壤中。利用綠化帶阻滯顆粒物和凈化空氣是降低顆粒物污染的重要辦法（劉萌萌，2014;劉宇等，2020）。在沙塵天氣頻發(fā)的塔克拉瑪干西南緣的新疆葉城縣城區(qū)、城郊及鄉(xiāng)村道路兩邊種植特色防護(hù)林核桃林在實(shí)現(xiàn)一定程度經(jīng)濟(jì)收入的同時(shí)，核桃林根系改善了土壤表層結(jié)構(gòu)，減少水土流失，具有明顯的抗旱治堿作用，防護(hù)林通過葉片蒸騰作用可有效降溫增濕，改善農(nóng)田小氣候（白秀文等，2015）。我國(guó)是世界核桃生產(chǎn)第一大國(guó)，種植面積廣，且核桃適應(yīng)性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)效益好，研究核桃經(jīng)濟(jì)林及其不同配置結(jié)構(gòu)的生態(tài)效益對(duì)我國(guó)農(nóng)林業(yè)發(fā)展及干旱區(qū)城鄉(xiāng)人居環(huán)境的改善具有十分重要的意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】果樹經(jīng)濟(jì)林應(yīng)用于園林綠化既能產(chǎn)生一定經(jīng)濟(jì)效益，又能改善生態(tài)環(huán)境，但沒有量化生態(tài)環(huán)境指標(biāo)（Salma et al.，2006;阿麗亞·拜都熱拉，2015）。在生態(tài)文明建設(shè)的大背景下，通過改變經(jīng)濟(jì)林的經(jīng)營(yíng)方式實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、生態(tài)安全的經(jīng)營(yíng)目標(biāo)，是經(jīng)濟(jì)林研究的重要方向（Johnston and Crossley，2002）。有研究表明核桃能減輕環(huán)境污染，改善空氣質(zhì)量。國(guó)內(nèi)學(xué)者探討了核桃林下的植被多樣性，發(fā)現(xiàn)核桃與灌木配置能有效提高生態(tài)效益（張金萍等，2019）;熊冬連等（2019）在湖北武陵山區(qū)研究了核桃林下幾種復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式，結(jié)果表明核桃林不同配置結(jié)構(gòu)種植比單種種植生態(tài)效益更顯著。在果樹生產(chǎn)過程中，經(jīng)濟(jì)林不同結(jié)構(gòu)配置的溫濕度效應(yīng)和凈化空氣作用有所不同，理想的樹種配置結(jié)構(gòu)能在最大程度上發(fā)揮環(huán)境資源的利用價(jià)值，包括喬木、灌木和草坪等組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，以及不同樹種間的搭配，結(jié)構(gòu)層次越多，形成一個(gè)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，環(huán)境資源的利用效果越好（彭曉邦，2009;孫曉丹等，2017;張進(jìn)和陳健，2019）。不同植物配置結(jié)構(gòu)對(duì)顆粒物濃度的削減作用受溫度、相對(duì)濕度及風(fēng)速等環(huán)境因子影響，溫度對(duì)其影響更為顯著（劉宇等，2015;高海波，2019）。古琳等（2013）分析了無錫惠山香樟林、濕地松林和栓皮櫟林3種林帶結(jié)構(gòu)類型顆粒物濃度變化特征，發(fā)現(xiàn)影響顆粒物濃度的因素包括氣象條件和森林結(jié)構(gòu)特征，在溫度和濕度高的條件下，細(xì)顆粒物更易生成，難以擴(kuò)散。【本研究切入點(diǎn)】塔克拉瑪干沙漠邊緣城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境惡劣，常年干旱少雨，沙塵災(zāi)害頻發(fā)，當(dāng)?shù)赜邢薜纳仲Y源發(fā)揮著有效的降塵增濕效益（Nowak et al.，2006;Tallis et al.，2011）。核桃林是當(dāng)?shù)刂饕墓麡浣?jīng)濟(jì)林，廣泛應(yīng)用于城鄉(xiāng)綠化建設(shè)中。已有研究多集中在果樹經(jīng)濟(jì)林的生產(chǎn)模式探究和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)評(píng)價(jià)，生態(tài)效益研究?jī)H進(jìn)行了定性分析，而對(duì)于核桃林對(duì)環(huán)境改善效果的定量分析或與其他樹種搭配發(fā)揮的生態(tài)效益差異尚未明確?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以新疆喀什地區(qū)葉城縣不同區(qū)域（城區(qū)、城郊和鄉(xiāng)村）的不同樹種配置結(jié)構(gòu)的林帶為研究對(duì)象，監(jiān)測(cè)林帶不同距離和不同配置結(jié)構(gòu)顆粒物濃度，研究核桃林顆粒物濃度的時(shí)空變化特征及不同距離對(duì)大氣顆粒物濃度的削減作用，探討大氣顆粒物濃度與溫度、相對(duì)濕度間的關(guān)系，為不同區(qū)域的核桃林建設(shè)提供理論參考。

1 材料與方法

1. 1 研究區(qū)概況

新疆喀什地區(qū)葉城縣有中國(guó)核桃之鄉(xiāng)的美稱，位于新疆維吾爾自治區(qū)西南部，緊臨我國(guó)最大的沙漠塔克拉瑪干沙漠，地形南高北低。葉城縣屬溫帶大陸性干旱氣候，東北部處于塔克拉瑪干沙漠荒漠區(qū)，風(fēng)沙多且日照強(qiáng)，降水稀少，北部平原年平均氣溫11.3 ℃，年平均降水量54 mm。研究區(qū)氣象要素見表1。不同區(qū)域核桃防護(hù)林分別位于葉城縣的城區(qū)（人民公園主干道旁）、城郊（核桃大道旁）和鄉(xiāng)村（吐格曼貝希村鎮(zhèn)干道旁）。防護(hù)林寬度10～20 m，林間距1～2 m，樹齡約9～12年，1年灌溉4～5次，土壤質(zhì)地較輕，以沙壤土為主。選取5種葉城縣常見的道路防護(hù)林帶配置（表2），分別是蘋果（Malus domestica）—核桃（Juglans regia）、紅棗（Ziziphus jujuba Mill.）、紅棗—核桃、新疆楊（Populus alba）—核桃及核桃;以無植物的硬質(zhì)空曠地為空白對(duì)照。

1. 2 研究方法

1. 2. 1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置 防護(hù)林均以道路垂直方向設(shè)置林緣（0 m）、林內(nèi)（10 m）和林外（20 m），如圖1所示，無植被空地作為對(duì)照監(jiān)測(cè)點(diǎn)。不同配置植物群落每塊樣地選取其幾何中心點(diǎn)S作為測(cè)定點(diǎn)，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)重復(fù)采樣4次。采用小尺度定量監(jiān)測(cè)的方法，使用經(jīng)過統(tǒng)一矯正的大氣顆粒物儀器和溫濕度記錄儀、便攜式手持氣象站同步連續(xù)觀測(cè)。

1. 2. 2 監(jiān)測(cè)內(nèi)容及條件 選擇晴朗無風(fēng)（風(fēng)速≤2 m/s）天氣進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，主風(fēng)方向?yàn)槲鞅狈较?，監(jiān)測(cè)時(shí)避開綠化帶迎風(fēng)面和背風(fēng)面，以減少風(fēng)速風(fēng)向?qū)︻w粒物濃度的影響，監(jiān)測(cè)時(shí)段為北京時(shí)間10：00、12：00、14：00、16：00、18：00和20：00，每隔2 h采樣一次，9—10月監(jiān)測(cè)6 d，測(cè)定高度為1.5 m。采用BR-HOI-1210空氣質(zhì)量檢測(cè)儀（北京）測(cè)定空氣中PM2.5（d≤2.5 ?m）、PM10（d≤10 ?m）和PM1.0（d≤1.0 ?m）質(zhì)量濃度，為避免人為干擾，測(cè)量時(shí)進(jìn)氣口朝車行道方向，每次測(cè)量前校準(zhǔn)。使用LMS-3000手持氣象站測(cè)量空氣溫度、相對(duì)濕度、氣壓和風(fēng)向風(fēng)速，同時(shí)采用TH21E型溫濕度記錄儀每分鐘記錄一次數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)樣地內(nèi)溫度、相對(duì)濕度和露點(diǎn)溫度。

1. 2. 3 數(shù)據(jù)處理 以顆粒物削減量表示防護(hù)林不同距離對(duì)大氣顆粒物削減作用強(qiáng)弱，計(jì)算公式如下：

Pn=C0-Cn

式中，Pn為大氣顆粒物濃度削減作用;C0為0 m處顆粒物濃度;Cn為防護(hù)林不同水平距離寬度處顆粒物濃度。

1. 3 統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和計(jì)算、繪制圖表，利用SPSS 20.0進(jìn)行差異性檢驗(yàn)和相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2. 1 不同區(qū)域防護(hù)林顆粒物濃度及溫濕度日變化規(guī)律

如圖2所示，城區(qū)、城郊和鄉(xiāng)村防護(hù)林內(nèi)PM2.5、PM10和PM1.0濃度均呈現(xiàn)先上升后下降再上升的變化趨勢(shì)。鄉(xiāng)村防護(hù)林的顆粒物濃度明顯高于城區(qū)和城郊防護(hù)林內(nèi)顆粒物濃度，其PM2.5和PM10濃度均在觀測(cè)時(shí)間段內(nèi)10：00出現(xiàn)最低值，之后開始上升，至14：00時(shí)達(dá)最高值，分別為58.25和131.50 ?g/m3;PM1.0濃度在14：00出現(xiàn)峰值（12.67 ?g/m3），之后18：00時(shí)下降至最低值22.00 ?g/m3。城區(qū)防護(hù)林PM2.5、PM10和PM1.0在觀測(cè)時(shí)間段內(nèi)10：00左右均為最低值，分別為9.75、16.25和5.25 ?g/m3，至20：00顆粒物濃度出現(xiàn)最大值，分別為20.00、35.25和12.50 ?g/m3。城郊防護(hù)林PM2.5和PM1.0在12：00升至最高濃度后（29.00 ?g/m3）呈下降趨勢(shì)，于16：00降至最低后又開始上升;城郊防護(hù)林PM10濃度各時(shí)段差異最大，14：00時(shí)的最大值（62.67 ?g/m3）與16：00時(shí)的最低值相差27.00 ?g/m3。分析產(chǎn)生上述現(xiàn)象原因：上午10：00之后受人為活動(dòng)的影響，車流量和人流量增加導(dǎo)致顆粒物濃度升高，不同區(qū)域人為活動(dòng)的范圍和時(shí)間有所不同，因此，不同區(qū)域顆粒物濃度峰值的出現(xiàn)也存在差別;另外，鄉(xiāng)村綠化建設(shè)相對(duì)較差，顆粒物污染較嚴(yán)重，城區(qū)綠化較好，則污染較小。

由圖3可看出，城區(qū)、城郊和鄉(xiāng)村防護(hù)林溫濕度日變化無明顯規(guī)律，城區(qū)與城郊防護(hù)林溫度差異不明顯，二者的溫度明顯高于鄉(xiāng)村防護(hù)林溫度，城區(qū)、城郊和鄉(xiāng)村防護(hù)林相對(duì)濕度均存在波動(dòng)變化。鄉(xiāng)村防護(hù)林在觀測(cè)時(shí)間段內(nèi)16：00溫度升至最高值26.30 ℃，相對(duì)濕度降至最低值32.54%;至18：00城區(qū)和城郊防護(hù)林溫度均達(dá)最大值，分別為28.31和28.21 ℃，相對(duì)濕度降至最低，分別為22.39%和32.67%。城區(qū)、城郊和鄉(xiāng)村防護(hù)林最大溫差分別為6.32、5.91和8.15 ℃，相對(duì)濕度最大差值分別為10.36%、9.32%和24.44%，城區(qū)防護(hù)林溫度峰值大于鄉(xiāng)村防護(hù)林，最大溫差卻比鄉(xiāng)村防護(hù)林小?？梢?，鄉(xiāng)村空曠地顆粒物濃度在觀測(cè)時(shí)間段內(nèi)16：00—18：00時(shí)段高于防護(hù)林，其他時(shí)段內(nèi)均低于防護(hù)林。

2. 2 不同樹種配置結(jié)構(gòu)內(nèi)顆粒物濃度比較

從表3可看出，不同樹種配置結(jié)構(gòu)PM2.5、PM10和PM1.0濃度存在差異，顆粒物濃度排序依次為核桃>對(duì)照>新疆楊—核桃>紅棗>蘋果—核桃>紅棗—核桃。蘋果—核桃、紅棗—核桃及紅棗3種配置的顆粒物濃度污染狀況相近，差異不顯著（P>0.05，下同），核桃與其他配置顆粒物濃度均達(dá)到極顯著差異水平（P<0.01，下同）。紅棗—核桃配置的顆粒物濃度污染最小，新疆楊—核桃配置的顆粒物濃度污染僅次于核桃和對(duì)照。蘋果—核桃和紅棗—核桃配置的顆粒物濃度污染均比新疆楊—核桃配置的低，差異達(dá)極顯著水平。

2. 3 防護(hù)林不同水平距離對(duì)顆粒物削減作用

城區(qū)、城郊和鄉(xiāng)村防護(hù)林不同水平距離對(duì)PM2.5、PM10和PM1.0削減作用有所差異（圖4～圖6）。

如圖4所示，在上午10：00城區(qū)防護(hù)林不同水平距離PM2.5削減作用相差不大，0 m處最高，20 m處其次，10 m處最低，分別為9.75、9.25和8.75 ?g/m3;不同水平距離PM1.0削減作用大小規(guī)律與PM2.5一致，但PM1.0削減量0、10和20 m處差異較大，0與10 m處最大削減量差為3.75 ?g/m3;PM10削減作用排序依次為20 m>0 m>10 m，10 m位于林帶中間位置，顆粒物濃度污染削減量比0和20 m處低。

如圖5所示，城郊防護(hù)林在觀測(cè)時(shí)間段內(nèi)PM2.5最大削減量分別出現(xiàn)在10：00和14：00。10：00時(shí)0和20 m處最大削減量分別為6.00和5.00 ?g/m3，10 m處削減量小于0和20 m處;14：00時(shí)10 m處最大削減量為6.33 ?g/m3，0和20 m處削減量均小于10 m處。上午10：00時(shí)PM10最大削減量于水平距離10 m處最大（19.00 ?g/m3），20 m處最小（15.00 ?g/m3），0 m處居中（17.00 ?g/m3）。PM1.0削減作用于水平距離0 m處最大是在10：00時(shí);于水平距離10和20 m處則在16：00時(shí)出現(xiàn)最大削減量;2個(gè)時(shí)間點(diǎn)均是10 m處削減作用最小。

如圖6所示，鄉(xiāng)村防護(hù)林在觀測(cè)時(shí)間段內(nèi)PM2.5最大削減量出現(xiàn)在16：00和18：00;最大削減量在0 m處為19.25 ?g/m3，10 m處為17.25 ?g/m3，20 m處為16.50 ?g/m3。PM10最大削減量依次為10 m>20 m>0 m;PM1.0最大削減量于水平距離0 m處出現(xiàn)在16：00，為11.00 ?g/m3，于水平距離10 m處出現(xiàn)在18：00，為10.50 ?g/m3，于水平距離20 m處出現(xiàn)在14：00，為10.25 ?g/m3。

2. 4 顆粒物濃度與空氣溫度、相對(duì)濕度的相關(guān)分析結(jié)果

由表4可看出，溫度與顆粒物濃度呈負(fù)相關(guān)，相對(duì)濕度、大氣壓強(qiáng)與顆粒物濃度呈正相關(guān)。PM2.5濃度與溫度呈極顯著負(fù)相關(guān)，與相對(duì)濕度呈顯著正相關(guān)（P<0.05），PM1.0濃度與溫度、相對(duì)濕度相關(guān)性均達(dá)極顯著水平，PM10與溫度、相對(duì)濕度相關(guān)性均不顯著。

3 討論

3. 1 不同地區(qū)防護(hù)林顆粒物濃度變化規(guī)律及相關(guān)性

本研究中，鄉(xiāng)村顆粒物濃度污染比城區(qū)和城郊嚴(yán)重，鄉(xiāng)村防護(hù)林顆粒物濃度污染削減量明顯大于城區(qū)和城郊防護(hù)林，這一現(xiàn)象主要是由鄉(xiāng)村環(huán)境與城區(qū)、城郊環(huán)境的差異所致。葉城縣鄉(xiāng)村受風(fēng)沙影響更大，地面草坪的覆蓋率遠(yuǎn)低于城區(qū)和城郊，導(dǎo)致地面塵土更易被風(fēng)或車輛卷到空氣中。城區(qū)防護(hù)林溫度峰值較大，可能是城市熱島效應(yīng)所致（張彪等，2012）。鄉(xiāng)村對(duì)照點(diǎn)的顆粒物在16：00—18：00時(shí)段濃度高于防護(hù)林，其他時(shí)段低于防護(hù)林內(nèi)顆粒物濃度，可能是林內(nèi)環(huán)境從10：00時(shí)開始升溫，相對(duì)濕度緩慢下降，林內(nèi)的顆粒物隨之累積，在14：00時(shí)顆粒物濃度升到最高，林內(nèi)的溫度會(huì)比空地溫度低，不利于顆粒物擴(kuò)散。無植被的空地顆粒物聚集不受植物吸附作用，相對(duì)濕度比林內(nèi)低，所以16：00之前空地顆粒物濃度仍小于林內(nèi)，16：00之后溫度開始下降，相對(duì)濕度上升，空地的溫度下降速度更快，不利于顆粒物擴(kuò)散，導(dǎo)致16：00—18：00時(shí)段空地濃度高于林內(nèi)，城區(qū)和城郊防護(hù)林也有類似現(xiàn)象。

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，空氣中顆粒物濃度變化與氣象因子有密切關(guān)系，顆粒物濃度與溫度和風(fēng)速呈負(fù)相關(guān)，與相對(duì)濕度、大氣壓強(qiáng)呈正相關(guān)，PM2.5濃度與溫度呈極顯著負(fù)相關(guān)，與相對(duì)濕度呈顯著正相關(guān)，PM1.0濃度與溫度、相對(duì)濕度相關(guān)性均達(dá)極顯著水平?？梢奝M2.5和PM1.0受溫度和相對(duì)濕度影響更大，當(dāng)溫度較高時(shí)，空氣中的顆粒物更容易擴(kuò)散，濃度就會(huì)降低，相對(duì)濕度主要影響顆粒物的累積過程，相對(duì)濕度越大顆粒物越容易聚集，附著于水汽上不易消散，這主要受地理環(huán)境、污染源及氣象因素等影響（王曉磊和王成，2014），在觀測(cè)時(shí)間段內(nèi)多次出現(xiàn)對(duì)照顆粒物濃度低于林內(nèi)，當(dāng)污染源顆粒物擴(kuò)散進(jìn)入林帶后，林帶內(nèi)部開始累積，由于林帶局部小氣候比空地更穩(wěn)定，顆粒物在短時(shí)間內(nèi)沒能有效吸附和擴(kuò)散，因此出現(xiàn)林內(nèi)顆粒物濃度高于對(duì)照的情況（陳俊剛等，2014）。城區(qū)處于較清潔的地區(qū)，顆粒物濃度污染最輕，鄉(xiāng)村綠化不足，道路塵土多，導(dǎo)致大氣污染最嚴(yán)重;城郊居中，即城區(qū)防護(hù)林顆粒物削減量比鄉(xiāng)村防護(hù)林和城郊防護(hù)林少。這一現(xiàn)象從側(cè)面反映了鄉(xiāng)村綠化建設(shè)的迫切性，可在鄉(xiāng)村路側(cè)或者農(nóng)田旁種植果樹防護(hù)林，既能起到綠化美觀的效果，又可發(fā)揮其生態(tài)效益。城區(qū)綠化用地面積有限，通過優(yōu)化其綠地配置結(jié)構(gòu)來提高生態(tài)效益（薄偉等，2020）。

3. 2 核桃防護(hù)林不同林帶寬度對(duì)顆粒物削減作用

本研究中，城區(qū)核桃防護(hù)林10 m處顆粒物濃度污染削減量比水平距離0和20 m處低，說明防護(hù)林內(nèi)出現(xiàn)顆粒物濃度累積現(xiàn)象，植物沒能及時(shí)吸附。城郊防護(hù)林PM2.5削減量排序依次是0 m>20 m>10 m，說明當(dāng)10 m處顆粒物濃度污染削減作用大時(shí)，則0和20 m處相對(duì)較小，可能是林緣位置靠近路邊更接近污染源，當(dāng)林緣位置顆粒物濃度大時(shí)會(huì)擴(kuò)散到林內(nèi)，林內(nèi)顆粒物濃度聚集到一定程度后經(jīng)過植物吸附作用減輕污染，慢慢消散，之后再累積再消減。鄉(xiāng)村防護(hù)林PM2.5削減量排序依次為0 m>10 m>20 m，有學(xué)者認(rèn)為林帶寬度越寬，林帶對(duì)顆粒物削減作用越強(qiáng)（劉浩棟，2017）。林帶內(nèi)PM2.5濃度的變化受許多因素的影響，林帶不僅能夠?qū)ξ廴驹搭w粒物起到滯留作用，在環(huán)境因子的改變下，還可能促進(jìn)PM2.5的生成（賈雨龍，2014）。在城鄉(xiāng)建設(shè)防護(hù)林的過程中，林帶寬度直接影響防護(hù)林的防護(hù)效益，核桃防護(hù)林種植寬度建議為10～20 m，可有效削減顆粒物，改善空氣質(zhì)量。

3. 3 樹種配置結(jié)構(gòu)對(duì)顆粒物消減的影響

不同植物對(duì)大氣顆粒物的吸附和阻滯效果存在一定的差異性。為了改善人居環(huán)境質(zhì)量，綠化建設(shè)中通常會(huì)采用不同的植物搭配來達(dá)到最優(yōu)效果。本研究中，核桃顆粒物濃度污染最大，與其他配置結(jié)構(gòu)顆粒物濃度呈極顯著差異，紅棗—核桃配置效果最好，顆粒物濃度最低，說明單一樹種配置效果不及樹種混合搭配，其他地區(qū)綠化建設(shè)可選用當(dāng)?shù)剡m宜的經(jīng)濟(jì)樹種，在發(fā)揮生態(tài)效益的同時(shí)也能提高經(jīng)濟(jì)效益。新疆楊—核桃顆粒物濃度污染明顯高于蘋果—核桃和紅棗—核桃配置，新疆楊的枝下高較高，下層枝葉較少，對(duì)顆粒物和氣溶膠的攔截能力較弱，易出現(xiàn)累積現(xiàn)象（張金萍等，2019），核桃間的新疆楊樹干沒有枝葉恰好導(dǎo)致林帶空缺一部分，而紅棗、蘋果與核桃高度相似，能更好地阻滯顆粒物。植物在風(fēng)和雨水的作用下，累積的顆粒物會(huì)沉降到地面，植物重新恢復(fù)滯塵能力（劉浩棟，2017）。顆粒物的累積與擴(kuò)散過程受空氣溫度和相對(duì)濕度的影響較大，空氣溫度越升高，大氣垂直對(duì)流運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)烈，顆粒物隨著這種運(yùn)動(dòng)更容易擴(kuò)散，由污染源排放的大氣顆粒物便可輸送到遠(yuǎn)方，降低污染程度;而相對(duì)濕度越高越不利于大氣顆粒物的消減，PM2.5與空氣中的水汽凝結(jié)懸浮在空氣中，將會(huì)有利于顆粒物的積聚，增大污染程度（尹寒梅等，2019）。

4 結(jié)論

在葉城縣大面積種植核桃的情況下，可通過優(yōu)化城鄉(xiāng)特色經(jīng)濟(jì)林木防護(hù)林結(jié)構(gòu)來提高生態(tài)效益，建議采取核桃搭配其他園林植物種植，紅棗—核桃和蘋果—核桃配置結(jié)構(gòu)能有效減輕顆粒物濃度污染;核桃林帶搭配紅棗種植可充分發(fā)揮其生態(tài)效益，在農(nóng)業(yè)環(huán)境污染較重的地區(qū)可作防護(hù)林帶選用。

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（責(zé)任編輯 鄧慧靈）