工礦區主要園林植物滯塵效應研究
——以唐鋼文化廣場綠地為例

唐 明

(唐山園林科學研究所，河北唐山 063500)

隨著城市化進程加快，人口密集，車輛眾多，工礦區企業排放污染物及人為活動，使生態環境惡化，尤其空氣污染問題日益加劇，粉塵、煙霧、有害氣體增多，空氣中微生物含量增加，霧霾天氣頻發。霧霾天氣造成交通阻塞，對人們的健康造成了極大的影響。美國、澳大利亞、加拿大等國家和我國北京、天津、河北、河南、山西、四川等地均出臺了相關政策和標準，通過排污工業企業限產減排、車輛改進、限制部分車輛通行和使用清潔燃料等措施來控制和減少顆粒物排放，應對霧霾天氣。如何減少霧霾天氣的發生頻率，改善城市空氣質量，受到公眾的高度重視。

園林植物作為改善和美化城市環境的主體，不僅具有很高的美學和觀賞價值，而且在改善空氣質量、阻滯粉塵、抑菌殺菌、防風固沙以及維護生態平衡、改善生態環境方面起著主導和不可替代的作用。植物通過滯留、附著、黏附3種方式凈化大氣中的顆粒物，保定[1]、北京[2]、武漢[3]、杭州[4]等城市就不同植物對生態環境改善作用進行研究。唐山作為一個歷史重工業城市，煤礦、鋼廠等工礦企業在城市占據大量面積，構建良好的工礦區綠化環境，不僅可以減少城市噪聲粉塵污染，有利于工礦區職工的健康和工作，對整個城市環境也起著重要作用。筆者通過對唐山市工礦區植物進行調查，分析工礦區綠地不同植物種類和層面類型的滯塵能力，推薦應用于唐山地區的優良滯塵植物，減少大氣污染，為唐山市工礦區綠地建設和植物品種選擇提供理論依據。

1　研究區概況與研究方法

1.1研究區概況唐鋼文化廣場位于唐山市路北區河鋼集團唐鋼公司廠區西側，氣候類型為由寒溫帶向暖溫帶半濕潤大陸性、季風型燕山山地氣候，年平均氣溫10.0～11.3 ℃，氣溫年較差31.6 ℃，光照資源豐富，年日照總時數2 650.2 h，無霜期182 d，年降水量649.4 mm，降水主要集中在7—8月[5-6]。2011年4月10日，唐鋼文化廣場開始興建，占地面積26.3 hm2，遵循“尊重場地要素，重塑生態壞境；關注鋼鐵元素，展示地域文化；設計空間要素，體現人文關懷”的原則進行設計，綠地面積231 790 m2，占總面積的88%。文化廣場內建有唐鋼歷史事跡柱、主題文化墻、鋼鐵工藝實物展示等多處飽含鋼鐵元素的文化景觀，體現了唐鋼悠久的歷史和深厚的文化底蘊。為提供職工優美舒適工作環境的同時，也造福了周邊的市民，深受周邊市民喜愛。

1.2研究方法

1.2.1層片類型的劃分及植物種類的選擇。根據對唐鋼廠區園林綠地的系統調查 ，按園林綠地植物的生活型劃分為7個層片，分別為針葉喬木、落葉闊葉大喬木、落葉闊葉小喬木、常綠灌木、落葉灌木、綠籬和草本。唐鋼廠區種植的多是對廠區污染環境適應性較強的植物。在唐鋼廠區園林綠地各層片長勢較好的植物中，選取各層片具有代表性的70種喬、灌、草植物作為研究對象。其中包括針葉喬木6種，落葉闊葉高大喬木12種，落葉闊葉小喬木10種，常綠灌木3種，落葉闊葉灌木15種，綠籬植物3種，草本植物21種。

1.2.2采樣方法。一般認為，15 mm的降雨量可以沖掉植物葉片的降塵，然后重新滯塵[7]。根據唐山市的降雨特點，于2016年5月5日雨后(雨量>15 mm)5 d、5月27日雨后(雨量>15 mm)5 d和6月7日雨后(雨量>15 mm)5 d對選好的樹種依據其自身特點采集葉片。

為便于不同采樣點之間植物滯塵作用的比較，不同采樣地點選擇同規格的植物品種進行采樣，其中喬木胸徑為10 cm左右，灌木地徑為5 cm 左右。采樣位置為樹冠東、南、西、北 4個方向的枝條，同時兼顧上、中、下各部位，針葉植物采集 50 g左右的葉片；闊葉樹葉長小于3 cm的葉片取50～80片，葉長3～8 cm 的葉片取 30～40片，葉長8～15 cm的葉片取 20～30 片，葉長大于 15 cm 的葉片取 10～15 片；草本植物剪取10 cm ×10 cm大小。采集時不要觸碰葉片表面，采下的葉片立刻裝入準備好的密封袋中，并編號，設3次重復。

1.2.3滯塵量的測定。取若干12 cm定性濾紙，編號后放入電熱恒溫鼓風干燥箱(101型，北京中興偉業儀器有限公司)中，溫度60 ℃，烘干12 h。取出濾紙后迅速稱取濾紙重量W0。將采集的植物葉片置于蒸餾水中浸泡2 h，革質葉片用小刷子輕輕刷洗葉片表面，密封袋內殘留塵跡用水沖洗至燒杯中。用已稱重的濾紙過濾浸泡液，過濾后的濾紙小心放入新的密封袋中，待所有樣品浸泡、過濾完畢后，將濾紙與密封袋一同放入干燥箱中，60 ℃下干燥24 h。取出濾紙并稱取重量W1，W1-W0即為灰塵的重量。將浸泡后的闊葉樹和草本植物葉片用紗布擦凈、壓平，放在坐標紙上拍照，利用Adobe Pho-toshopCS5 軟件分析照片，得出坐標紙單位格子所占像素P0和葉片所占像素P，則葉片面積S1=P/P0，因此，滯塵量TSP(g/m2)=(W1-W0)/S1。對于針葉樹種，將葉片烘干至恒重，稱重W，用(W1-W0)/W表示滯塵量(g/kg )。

1.3數據分析試驗數據采用 SPSS 18.0數據處理軟件進行統計分析。

2　結果與分析

2.1不同闊葉喬木滯塵能力比較由表1可知，22種闊葉喬木的滯塵能力同層片差異極顯著，在高大闊葉喬木中，以懸鈴木、玉蘭、毛白楊、洋白蠟的單位面積滯塵量較高，其次為加楊、千頭椿和銀杏，絳柳、刺槐和金枝槐的單位面積滯塵量較低；小灌木中，山楂、紫葉稠李、火炬樹和日本晚櫻的單位面積滯塵量較高。這主要是由于不同樹種的樹形、葉片形態結構、單葉面積、葉片厚度以及葉片表面粗糙程度不同。一般株型緊湊、葉片寬大、葉質較厚、葉表粗糙、葉柄粗壯、風吹不易抖動的樹種能夠吸附更多的粉塵，這與李寒娥等[7]對廣州地區園林植物滯塵效益分析和劉萌萌等[8]對沈陽地區植物滯塵效應的調查結果較為一致。懸鈴木、玉蘭、毛白楊、山楂和火炬樹的單葉面積較大，葉片較厚，葉柄短粗、葉表粗糙或附有細毛，葉片不易晃動，附著的粉塵不易被風吹或雨淋帶走；紫葉稠李、銀杏葉表粗糙，有明顯的溝槽，滯塵能力較強；而金枝槐、刺槐、絳柳等樹木的葉片面積較小、葉片表面光滑、葉片較薄，容易晃動和被風雨吹掉淋洗，滯塵能力差。在工礦區園林植物綠化中，可優先選擇懸鈴木、玉蘭、毛白楊、銀杏和紫葉稠李等植物。

表1　主要闊葉喬灌木滯塵能力比較

注：同列不同小寫字母表示不同樹種間差異顯著(P<0.05)；不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)

Note：Different lowercases stand for significant differences between different tree species at 0.05 level;Different capital letters stand for significant differences at 0.01 level

2.2不同灌木滯塵能力比較由表2可知，同層面植物進行比較，闊葉灌木的滯塵能力差異極顯著，其中常綠灌木鳳尾蘭的單位面積滯塵量明顯高于其他品種，這主要由于鳳尾蘭葉片傾斜向上，緊湊硬挺，葉表附有白粉，非常有利于滯留粉塵。落葉闊葉灌木中，木槿、榆葉梅、紫荊、紫丁香、紫薇等落葉植物單位面積的滯塵量較高，這是由于木槿和榆葉梅的葉表粗糙，溝槽明顯；紫荊、紫丁香、紫薇葉片面積較大，葉質厚，不易搖動，適宜積累更多的粉塵。迎春、黃刺玫和薔薇的葉片小而輕薄，不容易積累粉塵。作為綠籬應用的3種灌木的單位面積滯塵量都較高，這是由于綠籬植物植株間距小，枝葉緊密，有利于停滯更多的粉塵，凈化廠區空氣。不同綠籬植物比較，大葉黃楊明顯高于其他2種，同樣是單葉面積大硬挺的作用。

表2　主要灌木滯塵能力比較

注：同列不同小寫字母表示不同樹種間差異顯著(P<0.05)；不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)

Note：Different lowercases stand for significant differences between different tree species at 0.05 level;Different capital letters stand for significant differences at 0.01 level

2.3不同草本植物滯塵能力比較由表3可知，單位葉面積滯塵量較高的是地被菊、賽菊芋、金雞菊、一串紅，主要是由于粗糙厚實的葉片表面附有細毛，有利于滯留更多的粉塵；其次是萱草，萱草葉片排列緊湊，從而使其單位面積的葉片滯塵量相對較高；鳶尾和景天類植物植株扁平，景天類葉片光滑，兩者葉片表面有疏水層，不利于空氣中粉塵的停滯積累；花葉蘆竹、蘆葦、白三葉葉片較小，葉質輕薄，容易抖動，滯塵能力最差。在工礦區園林植物綠化中，可優先選用菊類、萱草類等抗逆性強且滯塵效果明顯的園林花卉。

2.4不同針葉樹滯塵能力比較由表4可知，調查區域內針葉樹種的滯塵能力差異顯著，其滯塵能力由高到低依次為砂地柏、青杄、白皮松、 油松、鋪地柏、圓柏、龍柏、側柏，其中砂地柏的滯塵量最高，為11.64 g/kg。影響因素主要有針葉樹植株高度、葉表面結構形狀、針葉排列形狀和汁液分泌物等，砂地柏、鋪地柏較喬木植株高度低，對地面揚塵的吸滯能力強，滯塵量高，青杄針葉在小枝上排列為圓柱形，比白皮松、油松的針葉排列更為緊密，白皮松、油松、圓柏葉片簇生且枝葉能分泌樹脂、黏液等，粉塵不易被清洗或吹落，對粉塵的滯留時間較長，龍柏、側柏的葉片扁平，粉塵容易被沖刷掉，滯塵能力最差。由此可知，在工業區園林植物綠化中，可優先選擇砂地柏、鋪地柏、青杄、白皮松、油松等作為常綠樹種，從而達到更好的滯塵效果，凈化工業區空氣。

表3　主要草本植物滯塵能力比較

注：同列不同小寫字母表示不同樹種間差異顯著(P<0.05)；不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)

Note：Different lowercases stand for significant differences between different tree species at 0.05 level;Different capital letters stand for significant differences at 0.01 level

表4　主要針葉樹滯塵能力比較

注：同列不同小寫字母表示不同樹種間差異顯著(P<0.05)；不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)

Note：Different lowercases stand for significant differences between different tree species at 0.05 level;Different capital letters stand for significant differences at 0.01 level

2.5不同層面植物滯塵能力比較不同層面的植物由于株高不同，周圍空氣中粉塵量也有所不同，從而影響滯塵效果。試驗結果表明，不同層面植物滯塵量由高到低依次為綠籬(1.59 g/m2)、落葉闊葉灌木(1.22 g/m2)、草本植物(1.05 g/m2)、落葉闊葉大喬木(1.04 g/m2)、落葉闊葉小喬木(1.03 g/m2)。由于試驗中測定的常綠闊葉灌木數量較少，僅1種，在此不進行比較。針葉樹種滯塵能力灌木(10.40 g/kg)高于喬木(9.09 g/kg)。

闊葉喬木由于植株高大，枝干開展，主要滯阻、過濾外界的降塵及飄塵；而灌木和草本植物因為所處高度比喬木低，能夠有效地減少路面的揚塵、工業粉塵以及降塵。綠籬植物枝葉緊密，植株低矮，更有利于停滯較多的粉塵，滯塵效果最好。針葉樹種大多株型緊湊，小葉排列緊密，同時多分泌松脂、黏液，喬灌木均有良好的滯塵效果，也是冬季滯塵的主要樹種。

3　結論與討論

該試驗測定的園林植物中，喬木以懸鈴木、玉蘭、毛白楊、洋白蠟、青杄、白皮松和油松等的滯塵能力較強；灌木以鳳尾蘭、木槿、榆葉梅和砂地柏等的滯塵能力較強；草本植物中，地被菊和賽菊芋的滯塵能力最強。不同植物滯塵能力差異的原因有3方面：①不同植物葉片特征不同，葉片寬大，葉柄粗短，葉質厚硬，葉表粗糙，有溝槽或附有細毛的葉片單位面積滯塵量更高，而葉片輕薄光滑的植物葉片單位面積滯塵量低。②植株枝葉繁茂密集，葉片交錯排列，傾斜向上生長更有利于停滯粉塵。③植株的栽植形式對其滯塵量也有一定的影響，適當密植可以停滯更多的粉塵，同為落葉灌木的綠籬植物的滯塵量較孤植、叢植的灌木高。不同層面的園林植物滯塵能力存在顯著差異，由高到低依次為綠籬、落葉闊葉灌木、草本植物、落葉闊葉大喬木、落葉闊葉小喬木；針葉灌木滯塵能力高于針葉喬木。

根據前期調查和試驗測定，對工業區植物品種的選擇和應用提出以下建議：①加大樹冠繁茂、枝葉緊湊、葉片寬大粗糙、抗逆性強的園林植物的應用，充分發揮園林植物的滯塵作用。目前唐山地區工礦區植物品種較少，園林植物的長勢一般，需要引進對污染環境適應能力強的新品種以提高生態功能和滿足園林審美的需求。②增加常綠植物、藤本和水生植物的應用。根據前期調查，唐山工礦區常綠植物、藤本和水生植物應用種類較少，部分工礦區甚至未應用藤本和水生植物，分布不均和較為集中，成為缺乏的植物類型。常綠樹木如喬松、華山松、萬峰檜、河南檜等在園林中的應用，可以彌補冬季綠量不足，充分發揮植物在冬季降塵減躁的生態作用；藤本植物南蛇藤、金銀花、美國凌霄、藤本月季、山蕎麥、中華獼猴桃等生長迅速，一年即可成景，有效停滯不同高度的粉塵；增加宿根花卉和水生植物種類和數量，不僅可以減少養護管理的人力物力投入，還能夠建立良好穩定的植物群落，發揮植物緩解城市熱島效應、改善春秋燥熱、緩解風沙等作用。③合理配置喬灌草，利用不同類型植物停滯不同高度的粉塵。調查發現，唐鋼文化廣場園區四周栽植火炬樹和毛白楊，形成防護帶，有效地阻隔了來自生產區和道路的粉塵；在接近道路的園區邊緣，栽植加寬的綠籬帶，有效阻隔了路面揚塵，發揮了很好的生態作用。④加強養護管理。植物的養護管理也不夠精細，部分植物修剪不及時，植株病蟲害嚴重，這均是影響植物發揮滯塵作用的原因。如紫葉桃，山楂、碧桃等樹木介殼蟲、蚜蟲、紅蜘蛛病蟲害嚴重；病植物修剪不及時，彩葉植物葉片變綠，生長勢變弱，觀賞價值未得到體現。此外，還可以采用先進的園林設備，提高園林管理效果，如唐鋼文化廣場采用定時噴灌灌溉系統，及時淋洗掉葉片上積累的粉塵，不僅可以重新停滯更多的粉塵，也有利于園林植物的健康生長。

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