鄭州市綠化植物滯塵效應(yīng)及其生理特征響應(yīng)

夏冰++馬曉

摘要：綠化植物在截留沙塵、降低大氣顆粒污染物濃度、改善城市生態(tài)環(huán)境等方面發(fā)揮著不可替代的作用，以河南省鄭州市不同綠化植物（大葉女貞、廣玉蘭、香樟、桂花和法國(guó)冬青）為試驗(yàn)材料，連續(xù)3年研究和比較了鄭州市不同綠化植物滯塵效應(yīng)及生理特性，并探討了不同綠化植物滯塵量及滯塵能力大小。結(jié)果表明，鄭州市不同典型植物滯塵效應(yīng)存在顯著差異（P<0.05），滯塵能力基本表現(xiàn)為大葉女貞和香樟顯著高于其他植物。鄭州市不同綠化植物降塵粒徑主要分布在2.5～100 μm之間，葉面降塵中顆粒物粒徑集中分布在100 μm以下（占99%以上），降塵物主要為在大氣中經(jīng)一定距離漂移的TSP。鄭州市不同綠化植物葉片比表面積、比葉重、葉面積指數(shù)、葉綠素a含量、葉綠素b含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、葉片N和P含量與植物滯塵能力變化趨勢(shì)相一致，脯氨酸和丙二醛含量與植物滯塵能力變化趨勢(shì)相反。不同綠化植物比葉重與滯塵能力存在明顯的冪函數(shù)關(guān)系，即比葉重較大的植物滯塵能力較大，以大葉女貞相關(guān)性較好。相關(guān)性分析表明，鄭州市不同綠化植物滯塵量與比表面積、比葉重、葉面積指數(shù)呈顯著或極顯著正相關(guān)，而與脯氨酸和丙二醛含量呈負(fù)相關(guān)，由此可知，表面積、比葉重、葉面積指數(shù)是影響綠化植物滯塵能力的主要環(huán)境因子。

關(guān)鍵詞：鄭州市；綠化植物；滯塵效應(yīng)；生理特性

中圖分類號(hào)：X171文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1002-1302（2017）06-0127-05

大氣污染己成為影響人類健康的主要危害因子，隨著城市化和工業(yè)化的進(jìn)程，城市大氣污染中的可吸入顆粒物是對(duì)人體健康危害最大并且表現(xiàn)最強(qiáng)的污染物[1-2]。大氣污染物成分復(fù)雜且在環(huán)境空氣中持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)和影響范圍廣，在城市發(fā)展進(jìn)程中給人類帶來(lái)了新的生存危機(jī)[3]。我國(guó)很多城市大氣粉塵超標(biāo)現(xiàn)象嚴(yán)重，對(duì)人們的健康造成了嚴(yán)重影響，同時(shí)也對(duì)城市本身的生存與發(fā)展提出嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)[2，4-5]。

綠化植物是城市、自然和景觀復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中具有重要自凈功能的組成部分，作為城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)的主體，對(duì)大氣中的粉塵、顆粒物有過(guò)濾、阻擋和吸附的作用，在改善生態(tài)環(huán)境、減少陽(yáng)光輻射、增大空氣濕度、凈化空氣、調(diào)節(jié)氣候等方面起著“除污吐新”的作用[6]。綠化植物葉片表面可以劫取和固定大氣塵埃，使其脫離大氣環(huán)境，因而成為凈化城市的重要過(guò)濾體，通過(guò)粗糙濕潤(rùn)的葉面和氣孔、毛被等微觀結(jié)構(gòu)有效地滯留大氣顆粒物，經(jīng)過(guò)葉表面的生理作用，產(chǎn)生復(fù)雜的生理生態(tài)響應(yīng)，被稱為城市粉塵過(guò)濾器[7]。綠化植物因其自身生物學(xué)特性的差異，滯塵能力也有較大差異，依據(jù)植物滯留大氣顆粒物能力和生理生態(tài)響應(yīng)，選擇和優(yōu)化城市綠化植物，對(duì)減少城市大氣顆粒物污染和提高空氣質(zhì)量有著重要意義，也是城市綠地建設(shè)的基礎(chǔ)和城市環(huán)境質(zhì)量的重要保障[7]。為建立良好生態(tài)循環(huán)的城市生態(tài)系統(tǒng)，迫切需要對(duì)綠化植物的滯塵效應(yīng)及葉片生理特性進(jìn)行系統(tǒng)、深入地研究。

河南省鄭州市作為我國(guó)的中心樞紐城市，近年來(lái)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，隨著機(jī)動(dòng)車(chē)輛的快速增長(zhǎng)，大氣污染已經(jīng)成為城市污染的主要問(wèn)題，可吸入顆粒物中細(xì)顆粒的含量不斷增加，城市空氣混濁，霧霾天數(shù)增加，嚴(yán)重威脅著城市居民的身體健康和城市生態(tài)環(huán)境[8]，而綠化植物在滯塵過(guò)程中起著重要作用，當(dāng)前仍缺乏綠化植物滯塵效應(yīng)及其生態(tài)特性等的研究[9-10]。因此，本研究以鄭州市區(qū)主要綠化植物為研究對(duì)象，對(duì)城市道路中5種綠化植物（大葉女貞、廣玉蘭、香樟、桂花和法國(guó)冬青）滯塵能力差異及生理特性等進(jìn)行研究，探討了生理特性與滯塵能力之間的關(guān)系，為城市植物與環(huán)境污染相互關(guān)系的深入研究和城市綠地規(guī)劃等方面提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

鄭州市地處河南省中部偏北，黃河中游的南岸，介于112°42′～114°14′E和34°16′～34°58′N之間，西依嵩山，北臨黃河，東南部為廣闊的黃淮平原；屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，依次呈現(xiàn)春季溫暖少雨，夏季炎熱多雨，秋季晴朗日照長(zhǎng)，冬季寒冷多風(fēng)。年平均氣溫14.4 ℃，極端最高溫度42.3 ℃，極端最低溫度-17.9 ℃，7月份最熱，平均27.3 ℃，1月份最冷，平均0.2 ℃。年降水量652.9 mm，多集中在夏季（6—8月），占全年降水量的52.3%。地帶性森林植被是落葉闊葉林。土壤類型較多，自西向東依次分布為棕壤土、紅黏土、褐土、潮褐土、潮土等，以褐土和潮土分布面積最大，分別占土壤面積的64.4%和30.17%，土壤濕度較大，地勢(shì)差異較為懸殊，為多種綠化植物生長(zhǎng)提供了有利的環(huán)境生活條件。鄭州市綠化植物種類繁多，可開(kāi)發(fā)利用的園林觀賞植物資源豐富，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，鄭州市的種子植物共2 000多種，屬于150科800多屬，與全國(guó)植物科屬種數(shù)相比，科占35.2%，屬占16.4%，種占8.4%，足以說(shuō)明鄭州市植物區(qū)系成分的豐富，綠化植物約有42科106屬200余種（含變種、變型和亞種）。20世紀(jì)80年代中期，鄭州市綠化覆蓋面積居全國(guó)省會(huì)城市前列，為鄭州贏得了“綠城”的美譽(yù)。2000年鄭州市提出創(chuàng)建國(guó)家園林城市的目標(biāo)，通過(guò)大規(guī)模的建造綠地工程，先后獲得“河南省園林城市”、“全國(guó)園林綠化先進(jìn)城市”，2006年正式成為“國(guó)家園林城市”[9-10]。

1.2試驗(yàn)方法

對(duì)鄭州市內(nèi)28條主要街道、6個(gè)公園、5處街道公共綠地、5個(gè)居住區(qū)的綠化植物進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：大葉女貞、廣玉蘭、香樟、桂花和法國(guó)冬青為城市綠化植物中的主要樹(shù)種，故選這5種具有代表性的樹(shù)種作為試驗(yàn)樹(shù)種（表1）。

在2013—2015年連續(xù)3年的8月初，對(duì)鄭州市建成區(qū)內(nèi)主要的公園綠地、道路綠地以及各高校校園綠地等城市綠地進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，分別在鄭州市不同街道雨后采集不同綠化植物葉片，根據(jù)景觀分類單元選取主要的綠化植物（大葉女貞、廣玉蘭、香樟、桂花和法國(guó)冬青）進(jìn)行標(biāo)記，每10 d左右采集1次樣本，共采集3次，采樣時(shí)帶上聚乙烯塑料手套，每個(gè)樹(shù)種采集樹(shù)冠1、2、4 m高處（從地面算起）不同方向的健康成熟葉片30～50張，樣品選擇能充分接受粉塵的植物葉片，將葉片小心封存于錐形瓶?jī)?nèi)，帶回實(shí)驗(yàn)室處理，比較不同植物滯塵能力差異及生理特性。

1.2.1葉片滯塵量的測(cè)定[11]植物葉片滯塵量的分析目前尚無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)方法，本研究中植物樣品先用蒸餾水清洗，然后用微孔濾膜裝置（孔徑0.45 μm）過(guò)濾清洗液，過(guò)濾前后烘干濾膜，用精度為萬(wàn)分之一的電子秤對(duì)濾膜稱質(zhì)量，收集附在濾膜上的降塵，分別為W1、W2。用手持激光葉面積儀（CI-203，CID Bio-Science，Camas，USA）測(cè)定清洗過(guò)的葉片的面積S。單位葉面積滯塵量的表達(dá)式為（W2-W1）/S（單位：g/m2）。測(cè)量同一樹(shù)種滯塵量時(shí)，取不同高度滯塵量的平均值。

1.2.2葉面塵粒徑測(cè)定[12]將樣品置于85 ℃烘箱中烘干至恒質(zhì)量（48 h），過(guò)2 mm篩后取降塵樣1.0 g溶解于300 mL蒸餾水，使其充分?jǐn)U散，用粒度分析儀進(jìn)行粒徑分析，微電腦激光粉塵儀測(cè)定PM10、PM2.5和TSP的濃度。

1.2.3葉片生理指標(biāo)的測(cè)定[13]選取一部分植物葉片樣品進(jìn)行各項(xiàng)生理指標(biāo)的測(cè)定，每項(xiàng)試驗(yàn)重復(fù)測(cè)定3次，比葉重的測(cè)定采用加熱烘干法；另選取一部分植物葉片洗凈85 ℃烘箱烘干，粉碎后過(guò)1.5 mm篩，采用凱氏定氮法測(cè)定葉片全氮含量；采用釩鉬黃吸光光度法測(cè)定葉片全磷含量；除去葉脈研磨混合，以80%丙酮溶液浸提比色分析測(cè)定葉綠素a、葉綠素b含量；采用考馬斯亮藍(lán)-G250染色法測(cè)定可溶性蛋白含量；采用蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖含量；采用茚三酮比色法測(cè)定游離脯氨酸含量；采用硫代巴比妥酸法測(cè)定丙二醛（MDA）含量。

應(yīng)用數(shù)字圖像處理技術(shù)測(cè)定葉面積（包括葉柄），比葉重（SLW）=單位面積葉干質(zhì)量/單位葉面積。

1.3數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和整理，SPSS 18.0進(jìn)行方差分析和統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)，LSD多重比較（顯著水平設(shè)置P<0.05），Pearson相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)滯塵量與生理特性之間的相關(guān)性，比葉重與葉片滯塵量采用SPSS 18.0進(jìn)行曲線擬合，篩選出最佳擬合曲線（r2最大）。

2結(jié)果與分析

2.1不同綠化植物滯塵效應(yīng)

2.1.1不同綠化植物滯塵能力比較滯塵量指單位葉面積單位時(shí)間中滯留粉塵量，對(duì)鄭州市不同綠化植物進(jìn)行滯塵量的測(cè)定，比較不同綠化植物滯塵能力大小。由圖1可知，鄭州市5種綠化植物滯塵量有明顯差異，滯塵量基本表現(xiàn)為香樟>大葉女貞>廣玉蘭>法國(guó)冬青>桂花，滯塵量最大的是香樟，其滯塵量達(dá)8.24 g/m2，大葉女貞次之，其滯塵量達(dá) 7.36 g/m2，桂花最低，滯塵量?jī)H為5.13 g/m2；鄭州市5種綠化植物自然塵降量有明顯差異，自然塵降量基本表現(xiàn)為香樟>大葉女貞>桂花>法國(guó)冬青>廣玉蘭，自然塵降量最大的是香樟，達(dá)35.96 g/m2，大葉女貞次之，自然塵降量達(dá) 28.44 g/m2，廣玉蘭最低，自然塵降量?jī)H為15.18 g/m2，香樟自然塵降量為廣玉蘭的2.37倍，由此表明不同綠化植物滯塵量和自然塵降量差異較大。

2.1.2不同綠化植物葉面降塵粒徑由表2可知，鄭州市不同綠化植物PM2.5含量范圍為0.85～1.56 μg/m3之間，基本表現(xiàn)為大葉女貞>香樟>廣玉蘭>法國(guó)冬青>桂花，其中大葉女貞和香樟差異不顯著（P>0.05），二者顯著高于其他植物（P<0.05）；PM10含量范圍為41.58～46.74 μg/m3之間，基本表現(xiàn)為香樟>桂花>大葉女貞>法國(guó)冬青>廣玉蘭，其中香樟和桂花差異不顯著（P>0.05）；TSP含量范圍為 97.12～99.13 μg/m3之間，基本表現(xiàn)為香樟>廣玉蘭>大葉女貞>法國(guó)冬青>桂花，其中5種植物差異均不顯著（P>005）；>100 μm顆粒含量較小，并且5種植物差異均不顯著（P>0.05）；比表面積基本表現(xiàn)為香樟>大葉女貞>桂花>法國(guó)冬青>廣玉蘭。由此可知鄭州市不同綠化植物降塵粒徑>100 μm含量基本不存在，主要分布在2.5～100 μm之間，葉面降塵中顆粒物粒徑集中分布在100 μm以下（占99%以上），并且降塵物主要為在大氣中經(jīng)一定距離漂移的TSP。

2.2不同綠化植物葉片生理特性

2.2.1不同綠化植物生長(zhǎng)特性由表3可知，不同綠化植物葉面積指數(shù)變化范圍為9.14～14.18，基本表現(xiàn)為香樟>大葉女貞>桂花>廣玉蘭>法國(guó)冬青，其中大葉女貞和香樟差異不顯著（P>0.05），二者顯著高于其他植物（P<0.05）；比葉重變化范圍為6.35～10.04 mg/cm2，基本表現(xiàn)為大葉女貞>香樟>桂花>法國(guó)冬青>廣玉蘭，其中大葉女貞和香樟差異顯著（P<0.05），二者顯著高于其他植物（P<0.05）；葉片N含量變化范圍19.58～28.69 mg/kg，基本表現(xiàn)為香樟>大葉女貞>廣玉蘭>法國(guó)冬青>桂花，香樟和大葉女貞明顯高于其他植物（P<0.05）；葉片P含量變化范圍1.69～1.92 mg/kg，基本表現(xiàn)為香樟>大葉女貞>法國(guó)冬青>廣玉蘭>桂花，香樟和大葉女貞明顯高于其他植物（P<0.05），其中5種植物差異均不顯著（P>0.05）。

2.2.2不同綠化植物葉片生理特性由表4可知，鄭州市不同綠化植物可溶性蛋白含量變化范圍在86.25～116.98 μg/g，基本表現(xiàn)為香樟>大葉女貞>桂花>法國(guó)冬青>廣玉蘭，香樟和大葉女貞差異不顯著（P>0.05），二者顯著高于其他植物（P<0.05）；可溶性糖含量變化范圍為009%～0.32%，基本表現(xiàn)為香樟>大葉女貞>廣玉蘭>法國(guó)冬青>桂花，香樟和大葉女貞差異不顯著（P>0.05），二者顯著高于其他植物（P<0.05）；葉綠素a含量變化范圍為125～3.02 mg/g，基本表現(xiàn)為大葉女貞>香樟>桂花>法國(guó)冬青>廣玉蘭，香樟和大葉女貞差異不顯著（P>0.05），二者顯著高于其他植物（P<0.05）；葉綠素b含量變化范圍為073～1.83 mg/g，基本表現(xiàn)為香樟>大葉女貞>廣玉蘭>桂花>法國(guó)冬青，香樟顯著高于其他植物（P<0.05），大葉女貞和廣玉蘭差異不顯著（P>0.05），二者顯著高于桂花和法國(guó)冬青（P<0.05）；脯氨酸含量變化范圍為5.69～9.14 μg/g，基本表現(xiàn)為廣玉蘭>桂花>法國(guó)冬青>香樟>大葉女貞，香樟和大葉女貞差異不顯著（P>0.05），二者顯著低于其他植物（P<0.05）；丙二醛含量變化范圍為16.78～25.18 μmol/g，基本表現(xiàn)為桂花>廣玉蘭>法國(guó)冬青>香樟>大葉女貞，桂花顯著高于其他植物（P<0.05），香樟和大葉女貞顯著低于其他植物（P<0.05）。

2.3不同綠化植物滯塵量與葉片生理特性的相關(guān)性

由表5可知，鄭州市不同綠化植物滯塵量與葉片生理特性具有較強(qiáng)的相關(guān)性。大葉女貞滯塵量與比表面積和葉面積指數(shù)呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），與比葉重、葉片N含量、可溶性蛋白含量和葉綠素a含量呈顯著正相關(guān)（P<0.05），與脯氨酸含量呈顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05）；廣玉蘭滯塵量與比表面積、比葉重、葉面積指數(shù)呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），與葉片N含量呈顯著正相關(guān)（P<0.05），與脯氨酸含量呈顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05）；香樟滯塵量與比表面積和比葉重呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），與葉面積指數(shù)、葉片N含量、可溶性糖含量、葉綠素a、葉綠素b含量呈顯著正相關(guān)（P<0.05），與丙二醛含量呈顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05）；桂花滯塵量與比表面積和葉面積指數(shù)呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），與比葉重呈顯著正相關(guān)（P<0.05），與脯氨酸含量呈極顯著負(fù)相關(guān)（P<0.01）；法國(guó)冬青滯塵量與比表面積、比葉重、葉面積指數(shù)和葉片N含量呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），與葉片P含量和可溶性蛋白含量呈顯著正相關(guān)（P<0.05），與脯氨酸和丙二醛含量呈顯著負(fù)相關(guān)（P<0.01）。綜上所述，鄭州市不同綠化植物滯塵量與比表面積、比葉重、葉面積指數(shù)呈顯著或極顯著的正相關(guān)，而與脯氨酸和丙二醛含量呈負(fù)相關(guān)。

2.4不同綠化植物比葉重與滯塵量之間的相關(guān)關(guān)系

對(duì)鄭州市不同綠化植物葉面特征的分析結(jié)果表明（表6），葉面特征明顯影響葉片滯塵能力，為進(jìn)一步探討其影響因素，對(duì)比葉重與滯塵能力的關(guān)系進(jìn)行研究。比葉重是單位面積的葉片干質(zhì)量，反映葉片質(zhì)地的厚薄與輕重，也是表征葉片特性的一種指標(biāo)，對(duì)3種綠化植物比葉重與滯塵能力進(jìn)行相關(guān)性分析，擬合多種常用曲線中，比葉重（x）與葉片滯塵能力（y）之間的冪函數(shù)關(guān)系最佳，其中大葉女貞擬合方程為y=0.152 8x2.369 7，（r2=0.832 1，調(diào)整r2=0.752 3，P<0.000，F(xiàn)=83.66）；廣玉蘭擬合方程為y=0.236 7x0.597 4，（r2=0.753 6，調(diào)整r2=0.701 6，P<0.000，F(xiàn)=92.04）；香樟擬合方程為y=0.530 2x0.056 9，（r2=0.657 4，調(diào)整r2=0.608 2，P<0.000，F(xiàn)=73.52）；桂花擬合方程為y=1.038 9x0.012 56，（r2=0.705 8，調(diào)整r2=0.653 4，P<0.000，F(xiàn)=81.23）；法國(guó)冬青擬合方程為0.094 1x3.026 7，（r2=0.684 1，調(diào)整r2=0.624 7，P<0.000，F(xiàn)=86.57）。表明鄭州市綠化植物比葉重與滯塵能力存在明顯的相關(guān)關(guān)系，即比葉重較大的植物滯塵能力則較大，并且以大葉女貞的相關(guān)性較好，由此可知，比葉重的大小與滯塵能力的大小趨勢(shì)表現(xiàn)基本一致，這與前人的研究結(jié)果相一致。

3討論與結(jié)論

作為空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)的重要方法，綠化植物葉片滯塵量在一定程度上反映了空氣中顆粒物含量[14]。近年來(lái)關(guān)于植物滯塵效應(yīng)的研究報(bào)道較多，植物葉片滯塵過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過(guò)程，葉片滯塵與粉塵脫落同時(shí)進(jìn)行，此過(guò)程中，植物葉片滯塵作用始終處于主導(dǎo)地位，說(shuō)明了植物滯塵能力的絕對(duì)性[15]。本研究對(duì)鄭州市不同綠化植物2013—2015年滯塵量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果顯示不同植物滯塵能力存在顯著差別，基本表現(xiàn)為大葉女貞和香樟顯著高于其他植物，主要是由于大葉女貞和香樟葉片和冠層大、枝葉茂密，其植株滯塵量最高，這種特性有利于阻擋風(fēng)力和接受地面的揚(yáng)塵[6]。由此可以建議大葉女貞和香樟可以作為滯塵能力優(yōu)良的城市綠化植物。此外，植物滯塵能力還受單葉面積大小、葉片組織結(jié)構(gòu)、樹(shù)冠密集度、整株葉量多少等因子制約，與所在街道、人為干擾情況、植物本身屬性、植物的株型、葉片特性、分枝方式有密切關(guān)系[7]。大氣顆粒物通過(guò)干、濕沉降到植物的葉表面，葉片表面細(xì)微結(jié)構(gòu)對(duì)顆粒物產(chǎn)生的吸附作用在大多數(shù)植物中均存在，由于細(xì)微結(jié)構(gòu)的差異性，不同細(xì)微結(jié)構(gòu)對(duì)顆粒物的支持固定作用效果也不盡一致[15]。一般認(rèn)為，PM10（<10 μm）是危害人類健康的最主要顆粒物，而PM2.5（<2.5 μm）則是能直接進(jìn)入人體肺部導(dǎo)致肺泡發(fā)炎的顆粒物。本研究中，不同綠化植物降塵物中PM2.5、PM10和TSP相對(duì)含量均以大葉女貞和香樟最高，而大葉女貞和香樟粒徑偏小，反映出它們所處街道的粉塵污染狀況較為嚴(yán)重，并且不同植物PM2.5與PM10的比例不同，可能是因?yàn)楦鳂狱c(diǎn)大氣環(huán)境中顆粒物組分不同，說(shuō)明綠化植物葉面降塵與所處地區(qū)的環(huán)境狀況及植物類型有關(guān)，而綠化植物葉片所吸收的灰塵中，TSP含量最高，由此說(shuō)明了鄭州市不同綠化植物均可以滯留可吸入顆粒物，以吸收和滯留TSP為主。本研究雖然分析了滯塵的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，但對(duì)影響植物葉片滯塵效應(yīng)的因素，尚未建立全面的數(shù)學(xué)模擬模型，在未來(lái)的研究工作中，需要將更多可能的影響因素進(jìn)行綜合分析研究。同時(shí)，植物粉塵抗性、地被植物和垂直綠化植物滯塵效益、植物滯塵機(jī)理研究以及城市綠地滯塵總量估算可能成為今后研究的主要內(nèi)容。

本研究中不同綠化植物生理特性存在顯著差異，大葉女貞和香樟比表面積、比葉重、葉面積指數(shù)較大，而植物的生理代謝和形態(tài)建成導(dǎo)致葉面積指數(shù)和比葉重呈現(xiàn)出不同的變化規(guī)律。植物生長(zhǎng)發(fā)育受葉片光合特性、生理代謝和光合產(chǎn)物代謝的共同影響，葉面積指數(shù)是植物冠層生長(zhǎng)狀況的指標(biāo)，葉面積指數(shù)較大有利于捕獲更多的光能[16]。葉綠素作為植物光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)和光敏化劑，在光合作用過(guò)程中起著接受和轉(zhuǎn)換能量的作用，可溶性蛋白和可溶性糖包含一些代謝的酶，其含量的多少與植株體內(nèi)的代謝強(qiáng)度有關(guān)[17]。有研究表明，植物葉片受到大氣污染的影響后，其葉片中的葉綠素a、葉綠素b均會(huì)受到破壞而分解，致使葉綠素含量下降[18-19]。本研究中，可溶性蛋白、可溶性糖、葉綠素a、葉綠素b含量均以大葉女貞和香樟最高，相比較可知，大葉女貞和香樟更能夠利用光能和轉(zhuǎn)化光能，從而為光合補(bǔ)償生長(zhǎng)提供物質(zhì)和能量基礎(chǔ)，從而具有更高的滯塵能力。綜合比較可知，大葉女貞和香樟通過(guò)增加葉面積指數(shù)和光合作用進(jìn)而影響其自身的生長(zhǎng)，二者的生理生態(tài)指標(biāo)均顯著高于其他植物。較低的光合利用效率導(dǎo)致體內(nèi)脯氨酸和丙二醛含量大量積累，另一方面，綠化植物在高濃度粉塵污染下，能夠產(chǎn)生大量自由基，與可溶性糖含量積累，以阻止和減輕植物細(xì)胞膜脂過(guò)氧化程度，緩和細(xì)胞膜透性的變化，這是植物抗御大氣污染脅迫的適應(yīng)和表現(xiàn)之一。丙二醛含量（MDA）作為膜脂氧化的最終產(chǎn)物能夠衡量植物細(xì)胞膜傷害的程度[20]。粉塵污染會(huì)影響葉片活性氧清除系統(tǒng)，致使抗氧化酶系統(tǒng)活性上升，并使植物體內(nèi)丙二醛積累增加，丙二醛積累越多說(shuō)明植物受傷害越嚴(yán)重，植物所處環(huán)境越惡劣[21]。本研究中植物丙二醛含量與脯氨酸含量表現(xiàn)一致的變化趨勢(shì)，這與細(xì)胞膜系統(tǒng)受損傷和酶活性的改變有關(guān)，在粉塵污染條件下，大葉女貞和香樟較高的光合利用率對(duì)膜具有一定的保護(hù)和修復(fù)作用，這是綠化植物對(duì)于環(huán)境的脅迫，所表現(xiàn)出來(lái)的細(xì)胞過(guò)氧化產(chǎn)物增多而啟動(dòng)的一種應(yīng)激機(jī)制，而其他植株體內(nèi)細(xì)胞膜透性增加，細(xì)胞內(nèi)溶物滲出導(dǎo)致活性氧積累，從而降低了各項(xiàng)生理功能和代謝失調(diào)[20]；通過(guò)測(cè)定不同植株體內(nèi)N、P含量可知，不同綠化植物體內(nèi)N、P含量變化相一致，但不同綠化植物體內(nèi)磷含量差異并不顯著（P<0.05），這與粉塵污染下植物自身的生理特性有關(guān)[18-19]。

比葉重反映葉片質(zhì)地的厚薄與輕重，比葉重小，則葉片較輕且質(zhì)薄，容易隨風(fēng)抖動(dòng)，影響葉面滯塵的穩(wěn)定性，致使植物滯塵受外界生態(tài)環(huán)境影響增大，滯塵能力弱，可將比葉重作為比較選取滯塵植物的指標(biāo)之一[18]。本研究中，比葉重（x）與葉片滯塵能力（y）之間的冪函數(shù)關(guān)系最佳（P<0.000），表明兩者間存在明顯的相關(guān)關(guān)系，即比葉重較大的植物滯塵能力較大，由此可知，比葉重的大小與滯塵能力的大小趨勢(shì)表現(xiàn)基本一致，這與前人的研究結(jié)果[6-7，18-19]相一致。由相關(guān)性分析可知，鄭州市不同綠化植物滯塵量與比表面積、比葉重、葉面積指數(shù)呈顯著或極顯著正相關(guān)，而與脯氨酸和丙二醛含量呈負(fù)相關(guān)，由此可知，表面積、比葉重、葉面積指數(shù)是影響綠化植物滯塵能力的主要環(huán)境因子。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭超，翟崇治，楊復(fù)沫，等. PM2.5中有機(jī)碳和元素碳的研究概況[J]. 重慶工商大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，32（10）：17-21.

[2]王躍思，張軍科，王莉莉，等. 京津冀區(qū)域大氣霾污染研究意義、現(xiàn)狀及展望[J]. 地球科學(xué)進(jìn)展，2014，29（3）：388-396.

[3]高玉冰，毛顯強(qiáng)，Corsetti G，等. 城市交通大氣污染物與溫室氣體協(xié)同控制效應(yīng)評(píng)價(jià)——以烏魯木齊市為例[J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2014，34（11）：2985-2992.

[4]吳蒙，吳兌，范紹佳，等. 珠江三角洲城市群大氣污染與邊界層特征研究進(jìn)展[J]. 氣象科技進(jìn)展，2014，4（1）：22-28.

[5]崔亮亮，周連，陳曉東，等. 近10年南京市典型區(qū)域大氣污染物濃度時(shí)空變化特征[J]. 現(xiàn)代預(yù)防醫(yī)學(xué)，2013，40（18）：3356-3360，3370.

[6]賈彥，吳超，董春芳，等. 7種綠化植物滯塵的微觀測(cè)定[J]. 中南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，43（11）：4547-4553.

[7]巴成寶，梁冰，李湛東. 城市綠化植物減噪研究進(jìn)展[J]. 世界林業(yè)研究，2012，25（5）：40-46.

[8]陳強(qiáng)，梅琨，朱慧敏，等. 鄭州市PM2.5濃度時(shí)空分布特征及預(yù)測(cè)模型研究[J]. 中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2015（3）：105-112.

[9]陳純，朱澤軍，劉丹，等. 鄭州市大氣PM2.5的污染特征及源解析[J]. 中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2013，29（5）：47-52.

[10]鄭瑤，邢夢(mèng)林，李明，等. 鄭州市PM2.5和PM10質(zhì)量濃度變化特征分析[J]. 干旱環(huán)境監(jiān)測(cè)，2014，28（3）：104-108.

[11]楊佳，王會(huì)霞，謝濱澤，等. 北京9個(gè)樹(shù)種葉片滯塵量及葉面微形態(tài)解釋[J]. 環(huán)境科學(xué)研究，2015，28（3）：384-392.

[12]阿衣古麗·艾力亞斯，玉米提·哈力克，依力哈木·艾力亞斯，等. 新疆阿克蘇市13種綠化樹(shù)種滯塵量特征[J]. 中國(guó)沙漠，2014，34（6）：1475-1479.

[13]李合生，孫群，趙世杰，等. 植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)[M]. 北京：高等教育出版社，2000.

[14]Kretinin V M，Selyanina Z M. Dust retention by tree and shrub leaves and its accumulation in light chestnut soils under forest shelterbelts[J]. Eurasian Soil Science，2006，39（3）：334-338.

[15]Ellenbecker M J，Leith D. The effect of dust retention on pressure drop in a high velocity pulse-jet fabric filter[J]. Powder Technology，1980，25（2）：147-154.

[16]王希群，馬履一，賈忠奎，等. 葉面積指數(shù)的研究和應(yīng)用進(jìn)展[J]. 生態(tài)學(xué)雜志，2005，24（5）：537-541.

[17]王蕾，王志，劉連友，等. 城市園林植物生態(tài)功能及其評(píng)價(jià)與優(yōu)化研究進(jìn)展[J]. 環(huán)境污染與防治，2006，28（1）：51-54.

[18]柴一新，祝寧，韓煥金. 城市綠化樹(shù)種的滯塵效應(yīng)——以哈爾濱市為例[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2002，13（9）：1121-1126.

[19]陳瑋，何興元，張粵，等. 東北地區(qū)城市針葉樹(shù)冬季滯塵效應(yīng)研究[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2003，14（12）：2113-2116.

[20]李海亮，趙慶芳，王秀春，等 .蘭州市大氣污染對(duì)綠化植物生理特性的影響[J]. 西北師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005，41（1）：55-57，60.

[21]秦天才，吳玉樹(shù)，王煥. 鎘，鉛及其相互作用對(duì)小白菜生理生化特性的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào)，1994，14（1）：46-50.薛志忠，楊雅華，李海山，等. NaCl脅迫對(duì)菊芋幼苗及根系生長(zhǎng)的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（6）：132-134.

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2017.06.033