【摘要】：空氣顆粒物污染是中國各大城市的主要污染問題之一,空氣顆粒物會對植被的生長造成傷害,對人體、動物等健康具有很大的危害作用。人工林對削減大氣顆粒物、改善空氣質(zhì)量具有明顯作用,明確人工林調(diào)控空氣顆粒物的生理過程和生態(tài)學(xué)機(jī)制是當(dāng)今研究的重要方向。本研究以北京奧林匹克森林公園內(nèi)的人工林帶和房山平原造林示范區(qū)的人工林為研究對象,探討帶狀和片狀兩種人工林內(nèi)的空氣顆粒物濃度分布季節(jié)和日變化特征,分析人工林對空氣顆粒物的阻滯作用,在此基礎(chǔ)上利用貝葉斯方法構(gòu)建人工林結(jié)構(gòu)與阻滯功能耦合模型,并通過線性規(guī)劃對其進(jìn)行了優(yōu)化研究,所得結(jié)果將為城市人工林發(fā)揮凈化空氣顆粒物的效應(yīng)提供參考依據(jù)。主要研究結(jié)果如下：(1)帶狀人工林內(nèi)的空氣顆粒物濃度多以雙峰型分布,四種粒徑空氣顆粒物濃度日變化規(guī)律基本一致,春季呈現(xiàn)雙峰型趨勢,夏季呈現(xiàn)先升高后降低的單峰型變化趨勢,秋冬季呈現(xiàn)先下降后升高的單谷型變化。春夏秋冬四個季節(jié)林帶后半部分對粗顆粒物的阻滯效率均為正值,林帶對細(xì)顆粒物除春季PM25的阻滯效率為正,其余季節(jié)林帶對細(xì)顆粒物(PM2.5、PM1)的阻滯效率均為負(fù)值。春季林帶對細(xì)顆粒物的阻滯效率隨寬度變化呈現(xiàn)波形變化。夏季林帶對細(xì)顆粒物的阻滯效率呈直線下降的趨勢。(2)櫻桃、碧桃、白蠟、刺槐、欒樹等五種純林與無林地的空氣顆粒物濃度差異較為顯著,而海棠、臭椿、國槐、楸樹、銀杏等五種純林與無林地的空氣顆粒物濃度差異較小。四種粒徑顆粒物濃度夜晚均高于白天,大部分樹種白天林內(nèi)空氣顆粒物濃度高于無林地,而夜晚情況相反。各樹種的四種粒徑阻滯效率絕對值大小排序基本一致：海棠、楸樹、臭椿、銀杏櫻花、國槐、白蠟碧桃、刺槐、欒樹,海棠、楸樹、臭椿。冬季片林內(nèi)的空氣顆粒物濃度與無林地空氣顆粒物濃度差異最小。(3)人工林對空氣顆粒物的阻滯功能與空氣顆粒物濃度、氣象因素以及人工林結(jié)構(gòu)三個因素的相關(guān)性分析結(jié)果顯示：春夏季節(jié)空氣顆粒物濃度與人工林阻滯功能顯著相關(guān),秋季相關(guān)性較差,冬季基本不相關(guān)；氣溫、相對濕度與阻滯粗顆粒物的能力呈正相關(guān)關(guān)系,而與細(xì)顆粒物的阻滯能力呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。(4)郁閉度與人工林對TSP的阻滯效率相關(guān)最強(qiáng),與PM10、PM2.5的阻滯效率相關(guān)性一般,與PM1的相關(guān)性最差；LAI與郁閉度的相關(guān)性基本一致；疏透度與片狀人工林阻滯效率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,與TSP阻滯效率相關(guān)最強(qiáng),與PM10、PM2.5的阻滯效率相關(guān)性一般,與PM1的相關(guān)性最差；人工林對空氣顆粒物濃度的阻滯效率與平均胸徑、平均樹高、林地面積、草本高度、草本蓋度基本不相關(guān)。(5)通過貝葉斯方法建立了單因子結(jié)構(gòu)-阻滯功能模型,以及多元線性模型,利用線性規(guī)劃的方法,確定了適宜帶狀狀人工林結(jié)構(gòu)為：郁閉度應(yīng)在[0.38,0.82]范圍內(nèi),葉面積指數(shù)應(yīng)在[1.82,3.01]范圍內(nèi),疏透度應(yīng)在[0.21,0.61]范圍內(nèi)；適宜片狀狀人工林結(jié)構(gòu)為：郁閉度應(yīng)在[0.44,0.90]范圍內(nèi),葉面積指數(shù)應(yīng)在[1.92,4.62]范圍內(nèi),疏透度應(yīng)在[0.12,0.45]范圍內(nèi)。
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【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S718.5
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本文編號：2463936