唐山市主要園林植物滯塵能力研究

王麗君

摘要?[目的]篩選適合唐山地區(qū)生長(zhǎng)、具有良好滯塵能力的園林植物。[方法]利用洗脫-質(zhì)量差值法測(cè)定葉片滯塵量，分析不同種類(lèi)植物和不同生活型植物滯塵能力。[結(jié)果]不同植物滯塵能力存在較大差異，落葉闊葉喬木中，二球懸鈴木、紫葉李、玉蘭滯塵能力較強(qiáng);落葉闊葉灌木中，黃櫨、珍珠梅、木槿滯塵能力較強(qiáng);草本植物中，萱草、二月蘭滯塵能力較強(qiáng);常綠針葉喬木中，油松、側(cè)柏滯塵能力較強(qiáng);常綠針葉灌木中砂地柏滯塵能力高于鋪地柏;常綠闊葉灌木中金葉女貞滯塵能力最強(qiáng)。不同生活型植物滯塵能力差異顯著，從高到低為常綠闊葉灌木、落葉闊葉灌木、落葉闊葉喬木、草本植物。[結(jié)論]該研究為城市綠地規(guī)劃和設(shè)計(jì)提供了參考，有效提升了唐山市綠地生物滯塵效益。

關(guān)鍵詞?園林植物;生活型;滯塵能力;唐山

中圖分類(lèi)號(hào)?X173文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼?A

文章編號(hào)?0517-6611（2020）02-0135-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.02.037

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Dust Absorption Capacities of Main Garden Plant Species in Tangshan City

WANG Li-jun?（Tangshan Botanical Garden，Tangshan，Hebei 063000）

Abstract?[Objective]To select the garden plant species with outstanding dust absorption capacities in Tangshan.[Method]Based on the dust absorption measured by elution-mass method，the dust absorption capacities in different plant species and different plant life form were analyzed.[Result]There was a significant difference on dust absorption capacity in different plant species，in deciduous broad-leaved trees，the dust absorption capacities of Platanus × acerifolia，Prunus cerasifera‘Pissardii，Yulania denudatawere higher;in deciduous broad-leaved shrub trees，the dust absorption capacities of Cotinus coggygria，Sorbaria sorbifoliaand Hibiscus syriacuswere higher;in herbs，the dust absorption capacities of Hemerocallis fulva and Orychophragmus violaceus were higher;in evergreen coniferous trees，Pinus tabuliformis and Platycladus orientalishad strong abilities to absorb dust;in evergreen coniferous shrub trees，Sabina vulgarishad higher absorption ability than Sabina procumbens;in evergreen broad-leaved shrub trees，Ligustrum × vicaryi had the excellent dust absorption ability.The dust absorption capacities of different life forms of plants were significantly different，and the order of dust absorption capacities from high to low was evergreen broad-leaved shrubs，deciduous broad-leaved shrubs，deciduous broad-leaved trees，herbs.[Conclusion]This study provided theoretical basis for the planning and design of the urban vegetation，and effectively improved biological dust absorption efficiency of green space in Tangshan City.

Key words?Garden plant species; Life form; Dust absorption capacity;Tangshan

唐山是一座以能源、原材料為支柱，具有悠久歷史的北方工業(yè)重鎮(zhèn)，重工業(yè)為城市高速發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也帶來(lái)了日益突出的環(huán)境問(wèn)題。2015—2017年唐山市全年大氣環(huán)境質(zhì)量按照AQI指數(shù)等級(jí)劃分，超標(biāo)天氣數(shù)分別占有效監(jiān)測(cè)天氣數(shù)的比例為56.7%、45.4%和43.4%，頻發(fā)的空氣污染給人們的生產(chǎn)和生活帶來(lái)了嚴(yán)重干擾，極大地影響了人們的身心健康。已有研究發(fā)現(xiàn)，利用植物枝莖的分枝結(jié)構(gòu)和葉片滯留（停著）、吸附和黏附大氣顆粒物，利用降雨沖淋和葉片自然更新使植物重新獲得吸附滯留能力，借助綠色植物的清除機(jī)制，能夠有效降塵，減少空氣污染[1-2]。園林植物滯塵能力隨著研究地區(qū)、所處環(huán)境、試驗(yàn)季節(jié)不同差異較大，難以進(jìn)行相互比較和驗(yàn)證。該研究從唐山城市綠化實(shí)際出發(fā)，對(duì)64種主要園林植物滯塵效益進(jìn)行評(píng)估，篩選適合唐山地區(qū)生長(zhǎng)的具有較強(qiáng)滯塵能力的植物種類(lèi)，為城市綠地規(guī)劃和設(shè)計(jì)提供參考，從而有效提升唐山市綠地生物滯塵效益。

1?材料與方法

1.1?研究地概況

唐山（38°55 ′N(xiāo)，117°31′E）位于河北省東部，氣候類(lèi)型為暖溫帶半濕潤(rùn)氣候，年平均氣溫11.7～12.9 ℃，年平均降水量687.8 mm，降水主要集中在夏季[3]。試驗(yàn)在唐山世界園藝博覽會(huì)園區(qū)內(nèi)進(jìn)行，世園會(huì)位于唐山市主城區(qū)南端，核心區(qū)5.4 km2，園區(qū)內(nèi)植被豐富，生長(zhǎng)良好。園區(qū)內(nèi)粉塵來(lái)源為道路和工礦（開(kāi)灤唐山礦）降塵。

1.2?植物品種選擇

選擇唐山市廣泛應(yīng)用的64種園林植物，根據(jù)不同的生活型劃分為常綠針葉喬木7種，常綠針葉灌木2種，常綠闊葉灌木5種，落葉闊葉喬木20種，落葉闊葉灌木20種，草本植物10種。

1.3?樣品采集

植物在自然狀態(tài)下20 d 左右滯塵量能夠接近或達(dá)到飽和，降水量達(dá)15 mm 能夠使葉片的降塵淋洗干凈，然后重新滯塵[4-6]。2017年5月22日（降雨量15 mm以上）雨后20 d，9月3日（降雨量15 mm以上）雨后20 d，10月8日（降雨量15 mm以上）雨后20 d，共進(jìn)行3次采樣，每次采樣同種植物設(shè)置3個(gè)重復(fù)，植物胸徑、樹(shù)高、生長(zhǎng)情況盡量保持一致，從植株的上、中、下3個(gè)層次以及東西南北4個(gè)方位采集生長(zhǎng)正常的樹(shù)葉，根據(jù)預(yù)試驗(yàn)對(duì)葉面積進(jìn)行測(cè)定，分別采集大葉片10～30片，中型葉片30～50片，小葉片100～200片，針葉植物選取葉片150 g，置于編號(hào)的密封袋帶回實(shí)驗(yàn)室。

1.4?試驗(yàn)方法

將編號(hào)的定性濾紙置于恒溫干燥箱，70 ℃干燥24 h，取出濾紙迅速稱(chēng)取濾紙質(zhì)量（W1）。葉片放入蒸餾水中浸泡2 h，用毛刷洗凈葉表顆粒物，沖洗3次，用已稱(chēng)重的濾紙過(guò)濾浸泡液，過(guò)濾后的濾紙置于培養(yǎng)皿中于70 ℃下烘24 h，再次稱(chēng)取濾紙質(zhì)量（W2）。闊葉樹(shù)種和草本植物葉面積（S）用LAI-2000葉面積測(cè)定儀測(cè)定，單位葉面積滯塵量=（W2-W1）/S。針葉植物葉片完成葉表顆粒物刷洗后，烘干至質(zhì)量恒定（W），針葉植物單位葉重滯塵量=（W2-W1）/W。

1.5?數(shù)據(jù)分析?采用SPSS 22.0軟件完成數(shù)據(jù)方差分析。

2?結(jié)果與分析

2.1?常綠植物滯塵能力

9種常綠針葉喬灌木滯塵量差異極顯著（表1），滯塵量從高到低為砂地柏、油松、側(cè)柏、圓柏、鋪地柏、白皮松、雪松、龍柏、云杉，單位葉重平均滯塵量為5.16 g/kg，滯塵能力最強(qiáng)的砂地柏為滯塵能力最弱的云杉的3.6倍。針葉樹(shù)葉表滯塵量與植株高度、樹(shù)冠形態(tài)、針葉形狀和表面結(jié)構(gòu)、葉表分泌物和葉序有關(guān)[2，7-8]，常綠針葉灌木砂地柏和鋪地柏植株低矮，枝葉排列緊密斜向上斜展，能夠吸附大量地表?yè)P(yáng)塵。油松和圓柏枝干著生密集，能分泌樹(shù)脂黏液，黏附較多顆粒物，且黏附效果穩(wěn)定不易脫落。雪松和云杉枝干分層明顯，層與層距離較大，枝條下垂或伸展，針葉短小，滯塵能力較低。鄭少文等[9]研究發(fā)現(xiàn)晉中地區(qū)綠化樹(shù)種中圓柏、側(cè)柏的滯塵效益較強(qiáng)，與該研究的結(jié)論較為一致。

5種常綠闊葉灌木滯塵能力差異顯著（表2），滯塵量從高到低為金葉女貞、小葉黃楊、小蠟、小葉女貞、冬青衛(wèi)矛，單位葉面積平均滯塵量為2.22 g/m2，滯塵能力最強(qiáng)的金葉女貞是冬青衛(wèi)矛的1.8倍。金葉女貞枝葉著生密集且具柔毛，吸附大氣顆粒物能力強(qiáng)。冬青衛(wèi)矛葉表光滑，其疏水性的蠟質(zhì)層降低了對(duì)親水性顆粒物的滯留作用，滯塵能力最低[10]。

2.2?落葉植物滯塵能力

20 種落葉闊葉喬木滯塵能力差異極顯著（表3）。滯塵量從高到低為二球懸鈴木、紫葉李、玉蘭、銀杏、槐、垂柳、欒樹(shù)、白蠟樹(shù)、元寶槭、毛白楊、火炬樹(shù)、構(gòu)樹(shù)、東京櫻花、山楂、刺槐、臭椿、加楊、杜仲、榆樹(shù)、西府海棠，單位葉面積平均滯塵量1.26 g/m2，滯塵能力最強(qiáng)的二球懸鈴木為滯塵能力最弱的西府海棠的5.1倍。植物滯塵能力受植株形態(tài)、枝葉密度、葉面傾角、葉片特征等影響[1，7]，二球懸鈴木和玉蘭葉面積較大，葉脈明顯，葉表粗糙或有絨毛，吸附能力強(qiáng)。紫葉李和銀杏株型緊湊，枝葉密集，葉表面有溝槽和下陷的葉脈，具有較強(qiáng)的滯塵能力。槐、垂柳、欒樹(shù)、白蠟樹(shù)葉表光滑，葉片薄，滯塵能力一般。加楊、杜仲、西府海棠葉表光滑，枝葉開(kāi)展低垂，葉表面滯塵易被吹落，滯塵量較低。

20種落葉闊葉灌木滯塵能力差異顯著（表4），滯塵量從高到低為黃櫨、珍珠梅、木槿、棣棠花、榆葉梅、錦帶花、紫丁香、金銀忍冬、碧桃、紫葉小檗、月季花、黃刺玫、紫薇、貼梗海棠、紫荊、海州常山、連翹、衛(wèi)矛、蝟實(shí)、迎春，單位葉面積平均滯塵量為1.80 g/m2，滯塵能力最強(qiáng)的黃櫨為迎春的4.3倍。葉表粗糙、密被絨毛和皺褶的黃櫨、珍珠梅、木槿、棣棠、榆葉梅滯塵能力強(qiáng)。高君亮等[11]對(duì)磴口縣植物滯塵能力進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)榆葉梅和珍珠梅具有較強(qiáng)滯塵能力。紫葉小檗葉表分泌特殊的黏性物質(zhì)，黏附滯塵效果穩(wěn)定，較其他單葉面積較小的植物滯塵能力強(qiáng)[12]。衛(wèi)矛、蝟實(shí)和迎春，枝條低垂，葉片狹小光滑，不易積累粉塵，滯塵能力較弱。

10種草本植物滯塵能力差異極顯著（表5）。滯塵量從高到低依次為萱草、二月蘭、紫萼、玉簪、紫花地丁、馬藺、鳶尾、麥冬、早熟禾、野牛草，單位葉面積平均滯塵量為1.09 g/m2，滯塵能力最強(qiáng)的萱草為野牛草的2.9倍。萱草葉細(xì)長(zhǎng)緊湊，滯塵能力強(qiáng)。紫萼和玉簪，葉片寬大，葉脈凹陷明顯，能夠滯留較多粉塵。麥冬、早熟禾和野牛草單葉面積小，葉質(zhì)輕薄，滯塵能力較弱。

2.3?不同生活型植物滯塵能力比較?6種不同生活型的植物中，常綠針葉喬木和常綠針葉灌木滯塵量計(jì)算方法與其他4種生活型植物不同，不作統(tǒng)一比較。4種不同生活型的植物滯塵能力差異極顯著，單位葉面積平均滯塵量從高到低為常綠闊葉灌木2.22 g/m2，落葉闊葉灌木1.80 g/m2，落葉闊葉喬木1.26 g/m2，草本植物1.09 g/m2。落葉喬木株型高大，枝葉結(jié)構(gòu)的阻滯作用使空氣中的顆粒物滯留和停著在葉表。灌木株型低矮緊湊，易附著降塵和地面的揚(yáng)塵，而且灌木因受到喬木層的屏障作用，不易發(fā)生二次揚(yáng)塵，所以灌木的滯塵能力一般高于喬木[11]，草本植物貼地面生長(zhǎng)，以吸附地表?yè)P(yáng)塵為主。

常綠針葉喬木單位葉重平均滯塵量為4.66 g/kg，常綠針葉灌木為6.91 g/kg，常綠針葉灌木砂地柏和鋪地柏植株低矮，大量吸附地表?yè)P(yáng)塵，滯塵量較大;常綠針葉喬木高大，以滯留、停著和黏附的方式滯塵。

3?結(jié)論與討論

對(duì)唐山市廣泛應(yīng)用的64種園林植物滯塵能力測(cè)定發(fā)現(xiàn)，不同植物種類(lèi)滯塵能力差異較大。葉表滯塵量與植株高度、樹(shù)冠結(jié)構(gòu)、枝葉密度、葉序和葉面傾角、葉片大小和形態(tài)、葉表面結(jié)構(gòu)和分泌物等有關(guān)。落葉闊葉喬木中，二球懸鈴木、紫葉李、玉蘭等的滯塵能力較強(qiáng)，榆樹(shù)和西府海棠的滯塵能力較弱。落葉闊葉灌木中，黃櫨、珍珠梅、木槿等的滯塵能力較強(qiáng)，衛(wèi)矛、蝟實(shí)和迎春的滯塵能力較弱。草本植物中萱草、二月蘭滯塵能力較強(qiáng)，而早熟禾和野牛草滯塵能力較弱。常綠針葉喬木中油松的滯塵能力最強(qiáng)，云杉的滯塵能力最弱。常綠針葉灌木砂地柏的滯塵能力強(qiáng)于鋪地柏。常綠闊葉灌木中金葉女貞滯塵能力最強(qiáng)，冬青衛(wèi)矛的滯塵能力最弱。6種不同生活型的植物中，常綠針葉喬木和常綠針葉灌木與其他4種生活型的滯塵量計(jì)算方法不同，未做統(tǒng)一比較。4種不同生活型的植物滯塵能力差異極顯著，滯塵能力排序?yàn)槌＞G闊葉灌木、落葉闊葉灌木、落葉闊葉喬木、草本植物。

該研究發(fā)現(xiàn)常綠植物（常綠針葉喬灌木和常綠闊葉灌木）對(duì)大氣顆粒物具有顯著的減滯能力。冬、春兩季是唐山地區(qū)大氣顆粒物高峰期，但此時(shí)大多數(shù)的闊葉植物處于落葉期和展葉初期，無(wú)法發(fā)揮滯塵效應(yīng)，只能依靠常綠針葉喬灌木和極少種類(lèi)的常綠闊葉灌木發(fā)揮滯塵效應(yīng)，因此，一方面應(yīng)該擴(kuò)大對(duì)常綠植物的引種和滯塵能力的研究，另一方面在城市綠化中廣泛應(yīng)用優(yōu)良的常綠滯塵樹(shù)種，充分發(fā)揮其在塵霾多發(fā)季節(jié)對(duì)大氣顆粒物的減滯功效，降低空氣污染，增強(qiáng)城市綠地生物滯塵總體效益。

根據(jù)不同的綠地功能分區(qū)進(jìn)行合理的植物配置，例如在道路，工礦、裝備制造企業(yè)等空氣顆粒物濃度較大環(huán)境中的綠地，構(gòu)建喬灌草復(fù)合型綠地，利用綠地結(jié)構(gòu)的多樣性提高滯塵量;在植物選擇上增加常綠針葉喬灌木和常綠闊葉灌木的應(yīng)用，在同一生活型的植物中優(yōu)先選擇高滯塵能力的，充分發(fā)揮城市綠地的景觀效益和生物滯塵效益。

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