荊州市區行道樹吸塵能力比較研究

李國軍，劉剛

(長江大學楠木種質資源評價及創新中心，湖北 荊州 434025)

謝家奮

(湖北九宮山國家級自然保護區管理局，湖北 咸寧 437600)

朱曉琴，向明貴，王永超，駱賢政

(湖北后河國家級自然保護區科學研究所，湖北 宜昌 443401)

費永俊

(長江大學楠木種質資源評價及創新中心，湖北 荊州 434025)

?

荊州市區行道樹吸塵能力比較研究

李國軍，劉剛

(長江大學楠木種質資源評價及創新中心，湖北 荊州 434025)

謝家奮

(湖北九宮山國家級自然保護區管理局，湖北 咸寧 437600)

朱曉琴，向明貴，王永超，駱賢政

(湖北后河國家級自然保護區科學研究所，湖北 宜昌 443401)

費永俊

(長江大學楠木種質資源評價及創新中心，湖北 荊州 434025)

[摘要]以湖北省荊州市沙市區沿江路上行道樹香樟、法國梧桐和廣玉蘭葉片為研究對象，通過測定葉面積、葉片重量、pH、EC值及重金屬元素Pb、Ni、Cu、Zn含量等指標，定量研究了3種植物滯塵能力的大小，綜合評定了荊州市常用行道樹的整體生態效益。結果表明，3種樹種間pH相差不大；EC值:廣玉蘭>香樟>法國梧桐；葉面積：廣玉蘭>法國梧桐>香樟；葉片重量：廣玉蘭>法國梧桐>香樟；單片葉上粉塵中Pb、Ni含量：廣玉蘭>法國梧桐>香樟；單片葉上粉塵中Cu、Zn含量：廣玉蘭>香樟>法國梧桐；每平方厘米葉片上粉塵中Cu、Ni、Cu、Zn含量：香樟>廣玉蘭>法國梧桐；每千克葉片上粉塵中Cu、Ni、Cu、Zn含量：香樟>法國梧桐>廣玉蘭。綜合分析表明：荊州市區3種常見常綠闊葉樹種滯塵能力大小順序表現為:香樟>廣玉蘭>法國梧桐。

[關鍵詞]荊州；行道樹；滯塵能力

行道樹是最基本的城市道路綠化形式,是一個城市街道綠化的主體,也是城市綠地系統的重要組成部分。我國關于行道樹栽植的記載最早起源于兩千多年前的周、秦代,據史書《周禮》記載,周朝首都至洛陽沿路上種植了可以讓行人乘涼休息的行道樹[1]。現在意義上的行道樹早已從單純的行道樹列植發展到現在行道樹景觀帶。行道樹通常指種植在道路兩旁,給車輛和行人提供蔭蔽并且構成街景的樹種[2]。大量研究表明，植物滯塵能力較強，能有效消除空氣中粉塵等顆粒物，以植物為主體的城市園林綠化具有自凈能力和調節城市小氣候的能力，在美化城市景觀、改善空氣質量、維護城市生態平衡等方面起著其他基礎設施所無法替代的重要作用[3～5]。

本研究對湖北省荊州市區常見3種行道樹滯塵能力以及葉片粉塵中重金屬元素含量展開研究，以期篩選出滯塵效果較好的綠化樹種，為荊州市綠化樹種的合理選擇和管理提供參考，為深入研究綠化植物與城市環境凈化之間相互關系提供基礎資料。

1材料與方法

2015年5月，在荊州市沙市區沿江路上使用高枝剪進行葉片樣品采樣，為減少誤差，所有樣品采樣均在一天內完成。各采樣點選定生長健康的行道樹，每種樹木盡量保持生長狀況的一致性，在采集過程中，剪枝葉時動作較輕，避免灰塵抖落，每個樹種選擇5株樣樹，在每株樹的4個方向上下不同部位采集成熟健康葉片100～150片，然后把所有樣品合并，即得混合樣品。將采集后的葉片封存于塑料袋中并盡快帶回實驗室處理。樹種分別為法國梧桐(PlatanusorientalisLinn.)、廣玉蘭(MagnoliagrandifloraLinn)、香樟(Cinnamomumcamphora(L.) Presl.)。

選取灰塵較多的法國梧桐(A)、廣玉蘭(B)各10片，香樟(C)20片，3次重復，密封保存，委托荊州九陽生物科技有限公司進行相關指標(葉面積，葉片重量，葉片滯塵pH、EC值及葉片粉塵中重金屬元素含量)測定。

所測數據采用Excel進行統計，利用DPS數據處理系統進行分析。

2結果與分析

2.13種行道樹葉片滯塵pH、EC值比較

表1　3種行道樹葉片滯塵pH、EC值比較

注：表中同列數據后不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)；不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。表2～6同。

從表1可以看出，各樹種的葉片滯塵pH，以香樟的最大，廣玉蘭的最小，在相似的環境條件下,不同樹種的pH無顯著性差異。

各樹種的葉片滯塵EC值以廣玉蘭最大，法國梧桐最小。在相似的環境條件下，廣玉蘭與香樟不存在顯著性差異，法國梧桐與廣玉蘭、香樟存在極顯著性差異(表1)。

2.23種行道樹單片葉粉塵中Pb、Ni、Cu、Zn含量比較

從表2可以看出，3種行道樹各單片葉粉塵中重金屬元素Pb含量以廣玉蘭最高，香樟最低。在相似的環境條件下，法國梧桐、廣玉蘭、香樟三者之間均存在極顯著性差異。

3種行道樹各單片葉粉塵中的重金屬元素Ni含量以廣玉蘭最高，香樟最低。在相似的環境條件下，法國梧桐、廣玉蘭、香樟三者之間都存在極顯著性差異。

3種行道樹各單片葉粉塵中的重金屬元素Cu含量以廣玉蘭最高，法國梧桐最低。在相似環境條件下，法國梧桐與廣玉蘭、香樟存在極顯著性差異。

3種行道樹各單片葉粉塵中的重金屬元素Zn含量以廣玉蘭最高，法國梧桐最低。在相似的環境條件下，法國梧桐與廣玉蘭、香樟存在極顯著性差異。

表2　3種行道樹單片葉粉塵中Pb、Ni、Cu、Zn含量　mg/片

2.33種行道樹葉片粉塵中Pb含量比較

從表3可以看出，3種行道樹每平方厘米葉片上粉塵Pb含量以香樟最高，法國梧桐與廣玉蘭含量相同。在相似的環境條件下，香樟與法國梧桐、廣玉蘭存在極顯著性差異。

3種行道樹每千克葉片上粉塵Pb含量以香樟最高，廣玉蘭最低。在相似的環境條件下，法國梧桐、廣玉蘭、香樟三者之間存在極顯著性差異。

表3　3種行道樹葉片粉塵中Pb含量

2.43種行道樹葉片粉塵中Ni含量比較

從表4可以看出，3種行道樹每平方厘米葉片上粉塵Ni含量以香樟最高，法國梧桐最低。在相似環境條件下，香樟與法國梧桐、廣玉蘭分別存在極顯著性差異。

3種行道樹每千克葉片上粉塵Ni含量以香樟最高，廣玉蘭最低。在相似的環境條件下，香樟與法國梧桐、廣玉蘭分別存在極顯著性差異。

表4　3種行道樹葉片粉塵中Ni含量

2.53種行道樹葉片粉塵中Zn含量比較

從表5可以看出，3種行道樹每平方厘米葉片上粉塵Zn含量以香樟最高，法國梧桐最低。在相似的環境條件下，法國梧桐、廣玉蘭、香樟三者之間存在極顯著性差異。

3種行道樹每千克葉片上粉塵Zn含量以香樟最高，廣玉蘭最低。在相似的環境條件下，香樟與廣玉蘭、法國梧桐分別存在極顯著性差異。

表5　3種行道樹葉片粉塵中Zn含量

2.63種行道樹葉片粉塵中Cu含量比較

從表6可以看出，3種行道樹每平方厘米葉片上粉塵Cu含量以香樟最高，法國梧桐最低。在相似的環境條件下，香樟與法國梧桐、廣玉蘭分別存在極顯著性差異。

3種行道樹每千克葉片上粉塵Cu含量以香樟最高，廣玉蘭最低。在相似的環境條件下，香樟與法國梧桐、廣玉蘭分別存在極顯著性差異。

表6　3種行道樹葉片粉塵中Cu含量

3討論與小結

3.1討論

3.1.1不同樹種在不同高度下的滯塵能力

不同樹種葉片的滯塵能力存在極顯著差異。以單位葉面積滯塵量作為滯塵能力強弱的量化指標，枝葉密集，相互間空隙小，氣流相對較弱，葉片表皮上有許多大小不等粒狀蠟質形成的凹陷，可以滯留空氣中的大量塵埃;葉片角層發達， 葉脈結成的網狀結構使得粉塵極易滯留;枝葉之間較為分散，葉片光滑無毛，網脈不明顯，從而使得滯塵能力較弱。分上(距地面 4m)、中(距地面3m)、下(距地面2m)3個高度采集綠化樹種的葉片，對樹種葉片在不同高度的滯塵能力進行比較分析。樹種的葉片滯塵能力隨高度的增加呈極顯著的降低，本研究中香樟的滯塵能力最強，這與香樟的樹高有很大關系，常見綠化常綠闊葉樹種的冠蓋都是傘形，且冠幅較大，試驗所采的葉片又均為表層葉片，上層葉片上滯留的灰塵易受自身重力、風等外力作用而散落至底層的葉片上。

3.1.2葉片形態特征對葉片吸附的影響

樹種間滯塵能力的差異是由葉片的形態結構特征決定的， 葉片的粗糙程度及葉片上下表皮具有毛的形狀、數量和分泌物等是造成滯塵能力差異的原因[6]。葉片表面著生細密絨毛， 顆粒物與葉片表面接觸并進入絨毛之間，被絨毛卡住，難以脫落，有利于顆粒物的滯留，而絨毛密度較小且呈較長的針狀時，不利于顆粒物的滯留[7]。從不同樹種滯塵能力和葉表微結構特征的對照可以看出， 葉片是通過其細微結構來阻滯降塵、 Freer-Smith[8]、余曼等[9]和李海梅等[10]研究表明，葉表粗糙或凹凸不平具有溝狀組織、表面有褶皺或呈現網狀、溝狀，氣孔器凹陷于褶皺形成的凹陷中，密集脊狀突起特點，保衛細胞與周圍角質突起的連接區形成具網格形紋飾的植物更容易使顆粒物深藏其中。石輝等[11]的研究也表明葉片表面存在大量的溝狀、孔狀峰谷區域和凹陷，使得葉面的粗糙度較高，這樣的結構有利于顆粒物的滯留。陳芳等[12]的研究表明絨毛密度對顆粒物的滯留能力有較大影響。本研究中法國梧桐葉片最粗糙，但是由于其樹高較高，揚塵高度不夠以及風的影響，導致其滯塵能力不及香樟和廣玉蘭。

3.1.3葉片的干濕與吸附粉塵的關系

葉片的潤濕性對植物滯塵能力具有較大的影響，葉表面的潤濕性表現了葉片對水的親和能力，葉片接觸角較大時，由于葉片表面表皮細胞突起、葉片表面蠟質、絨毛和氣孔對葉片的潤濕性有一定程度的影響，接觸角隨蠟質含量升高而增大，表現出疏水性，直接導致葉片與顆粒污染物的接觸面積較小，使得污染物與葉表面的親和力減小，從而影響粉塵的停滯。一些研究者發現葉片表面蠟質、絨毛數量、質地、形態和氣孔對葉片的潤濕性有一定程度的影響。植物葉片的接觸角隨蠟質含量的升高而增大，二者之間的正相關關系不顯著。對于接觸角較小的潤濕葉片，與水的親和力較大，水分在潤濕性強的葉面上鋪展呈膜，加上葉片表面的形態結構凹凸不平、具有鉤狀或脊狀褶皺、突起等，使得粉塵不易從葉面脫落，滯塵能力相對較強[8]。

3.2小結

滯塵能力的測定與比較研究表明，樹種的葉片都有一定的滯塵能力,但由于樹種葉片的質地、大小以及樹種所在的位置和樹冠形狀不同,樹種葉片的滯塵能力也不相同。就同種樹種葉片的平均滯塵能力而言,綠化樹種處于道路旁葉片的滯塵能力大于非道路處葉片的平均滯塵能力,這是周圍環境影響較大的緣故。因為道路綠地靠近行車道,人為干擾大,車流量多,所以空氣中粉塵的含量比非道路空氣中的粉塵含量高,因此道路綠地中樹種葉片的滯塵能力就大于非道路處葉片的滯塵能力；單株樹木的滯塵量不僅與樹葉表面有關,也與樹冠及單株樹木的總葉面積有關;不同綠化樹種葉片的滯塵能力不同，香樟>廣玉蘭>法國梧桐。

[參考文獻]

[1] 陶曉.合肥市行道樹結構及功能研究[D].合肥:安徽農業大學,2009.

[2] 蘇雪痕.植物造景[M].北京:中國林業出版社,1994.

[3] 龐博，張銀龍，王丹.城市植物滯塵的研究現狀與展望[J].山東林業科技， 2009， 39(2):127～130.

[4] 戴鋒，劉劍秋，方玉霖，等.福建師范大學旗山校區主要綠化植物的滯塵效應[J].福建林業科技，2010，37(3):53～58.

[5] 柴一新，祝寧，韓煥金.城市綠化樹種的滯塵效應:以哈爾濱市為例[J].應用生態學報，2002， 13(9):1121～1126.

[6] Beckett K P，Freer-Smith P H，Taylor G.Urban woodlands:their role in reducing the effects of particulate pollution[J].Environmental Pollution，1998，99:347～360.

[7] 王會霞，石輝，李秧秧.城市綠化植物葉片表面特征對滯塵能力的影響[J].應用生態學報， 2010， 21(12):3077～3082.

[8] Freer Smith PH，Holloway S，Goodman A.The uptake of particulates by an urban woodland:Site description and particulate composition[J].Environment Pollution， 1997，95:27～35.

[9] 余曼，汪正祥，雷耘，等.武漢市主要綠化樹種滯塵效應研究[J].環境工程學報， 2009，3(7):1333～1339.

[10] 李海梅，劉霞.青島市城陽區主要園林樹種葉片表皮形態與滯塵量的關系[J].生態學雜志.2008，27(10):1659～1662.

[11] 石輝，王會霞，李秧秧，等.女貞和珊瑚樹葉片表面特征的AFM 觀察[J].生態學報，2011， 31(5):1471～1477.

[12] 陳芳，周志翔，郭爾祥，等.城市工業區園林綠地滯塵效應的研究——以武漢鋼鐵公司廠區綠地為例[J].生態學雜志，2006，25(1):34～38.

[收稿日期]2015-10-28

[作者簡介]李國軍(1974-),男，碩士生，研究方向為園林植物種質資源研究與評價。通信作者：費永俊，fyj2010@163.com。

[中圖分類號]X513

[文獻標識碼]A

[文章編號]1673-1409(2016)09-0010-04

[引著格式]李國軍，劉剛，謝家奮，等.荊州市區行道樹吸塵能力比較研究[J].長江大學學報(自科版) ，2016，13(9)：10～13.