基于CART决策树模型的北京市春季气传花粉浓度与植被空间结构关系研究

摘要

【目的】开展气传花粉浓度与植被空间结构关系的研究,归纳总结不同花粉浓度阈值下植被空间结构,将其应用于植物群落设计及提升过程中,为北京市城市绿地设计、建造及改造提供数据支撑,对城市绿地空间环境的营造具有实际指导意义。【方法】研究应用Durham花粉采集器于2021年04月03日−04月09日对北京市内92个采样点的气传花粉浓度进行监测,通过CART决策树算法对不同花粉浓度的植被空间进行分类,最终归纳总结出高、中、低3个花粉浓度阈值所对应的植被空间结构模式图。【结果】(1)乔木盖度是区别不同植被空间花粉浓度的主要控制指标,其与花粉浓度的关系并非单一线性,而是呈现一定波动性。当0.6980.777时,花粉浓度最大,预测值为285粒/(103 mm2);当0.600<乔木盖度≤0.698时,花粉浓度预测值为207粒/(103 mm2);当乔木盖度≤0.600时,花粉浓度预测值为133粒/(103 mm2)。(2)除乔木盖度外,区别不同植被空间花粉浓度的控制指标还有灌木平均高度、乔木平均高度、地被平均高度和乔木平均枝下高等高度指标,以及群落结构类型、乔木占比和地被三维绿量等指标。(3)低花粉浓度的植被空间结构主要表现为上层高大、中下层低矮,植被类型主要为分支点高的大型乔木;高花粉浓度的植被空间结构主要有两种情况,一种是上层乔木覆盖程度较低时,中下层植被茂密,另一种是上层乔木覆盖程度极高,植物群落整体浓密,植被类型主要为常绿乔木和树冠浓密的落叶乔木,以及枝杈丰富的灌木。【结论】本研究为气传花粉致敏植物的栽植与优化改造提供科学依据,对于新建城市绿地,致敏植物尽量应用于与高花粉浓度的植被空间结构类似的群落内部;对于已建成包含气传花粉致敏植物的群落,可通过增加植物将原本为低花粉浓度的植被空间改造为高花粉浓度的植被空间,尽可能将花粉在植被空间内部滞留沉降,减少分散到城市内部的花粉量,缓解气传花粉致敏植物对过敏人群的健康威胁。