綠化樹木葉片滯塵量差異性分析

摘要：為揭示安陽市綠化樹種的滯塵規(guī)律，選擇3個功能區(qū)12種綠化樹木對其葉片滯塵量進行分析。結(jié)果表明，毛白楊（Populus tomentosa Carr.）、國槐（Sophora japonica L.）、紫葉李（Prunus cerasifera Ehrh. f. atropupurea Rehd.）、臭椿[Ailanthus altissima（Mill.）Swingle]、大葉女貞（Ligustum lucidum Ait.）、白蠟（Fraxinus chinensis Roxb.）、枇杷[Eriobotrya japonica（Thunb.）Lindl.]、欒樹（Koelreuteria paniculata Laxm.）、小葉黃楊[Buxus sinica（Rehd. et Wils.） Cheng ex M. Cheng subsp. sinica var. parvifolia M.Cheng]、紫荊（Cercis chinensis Bunqe）、構(gòu)樹[Broussonetia papyrifera （L.） L'Hér. ex Vent.]、欏木石楠（Photinia davidsoniae Rehd. et Wils.）的單葉滯塵量分別為8.144、1.912、2.993、4.512、2.139、0.936、55.552、1.398、0.190、8.172、5.417和0.465 mg，單位面積滯塵量分別為0.344、0.366、0.309、0.484、0.101、0.054、0.841、0.132、0.625、0.067、0.194和0.113 mg/cm2。以枇杷和小葉黃楊的葉片單位面積滯塵能力較強，構(gòu)樹、欒樹、欏木石楠、大葉女貞、紫荊和白蠟相對較弱，臭椿、國槐、毛白楊和紫葉李居中。對單葉滯塵量而言，枇杷、紫荊和毛白楊的最大，構(gòu)樹、臭椿、紫葉李、大葉女貞、國槐和欒樹居中，白蠟、欏木石楠和小葉黃楊最小。

關(guān)鍵詞：綠化樹木；葉片；滯塵；差異性

中圖分類號：S79；X511；X820.6 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）18-4423-04

隨著社會進步和城市發(fā)展，人類對自然的破壞越來越嚴重，如工業(yè)生產(chǎn)及城市規(guī)模擴大使生態(tài)環(huán)境惡化，有害氣體及粉塵增多日趨明顯，，造成人與自然之間的矛盾也日益突出。而城市綠化樹種是城市生態(tài)系統(tǒng)的組成部分，也是改善環(huán)境的重要載體，不但有調(diào)節(jié)小氣候、殺菌等方面的功能，而且對阻擋、吸附粉塵起著不可替代的作用。近年來，國內(nèi)外許多學(xué)者開展了城市綠化樹種的滯塵效應(yīng)研究，一方面是關(guān)于樹種的滯塵機制研究[1-4]，另一方面是關(guān)于時間（季節(jié)）變化對不同樹種的葉片滯塵量的影響[5-7]。另外，還有許多學(xué)者對中國的東北、華北、華東、華南、西南及西北等地區(qū)諸多城市開展了不同方式的植物滯塵效應(yīng)研究[8-17]，而針對中原地區(qū)的工業(yè)城市安陽市開展綠化樹木滯塵規(guī)律研究鮮見報道。為此試驗在安陽市選擇了3個功能區(qū)12種綠化樹木開展了調(diào)查，對綠化樹種的滯塵規(guī)律進行了分析，以期為安陽市綠化樹種的選擇和配置提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 植物材料

根據(jù)安陽市城市功能分區(qū)狀況設(shè)立采樣點，分別在工業(yè)區(qū)（GYQ）的化工路、文教區(qū)（WJQ）的大學(xué)城和鬧市區(qū)（NSQ）的解放路3個功能區(qū)選取常見道路綠化樹木12種， 12種道路綠化樹木分別是毛白楊（Populus tomentosa Carr.）、國槐（Sophora japonica L.）、紫葉李（Prunus cerasifera Ehrh. f. atropu-purea Rehd.）、臭椿[Ailanthus altissima（Mill.）Swingle]、大葉女貞（Ligustum lucidum Ait.）、白蠟（Fraxinus chinensis Roxb.）、枇杷[Eriobotrya japoni-ca（Thunb.）Lindl.]、欒樹（Koelreuteria paniculata Laxm.）、小葉黃楊[Buxus sinica（Rehd. et Wils.）Cheng ex M. Cheng subsp. sinica var. parvifolia M.Cheng]、紫荊（Cercis chinensis Bunqe）、構(gòu)樹[Broussonetia papyrifera（L.）L'Hér. ex Vent.]、欏木石楠（Photinia davidsoniae Rehd. et Wils.）。

1.2 樣品采集、處理與測定

在2011年秋季的第一場雨后第五天，于各采樣點選定生長健康的各綠化樹種，每種樹木測量胸徑和高度，盡量保持生長狀況的一致性。每樹種選定3株采集葉樣，采樣位置選擇樹冠外圍多個方向，同時結(jié)合樹冠上、中、下各層次，將采集后的葉片封存于塑料袋中并盡快帶回實驗室處理。具體操作上先將樣品用去離子水浸泡2 h、浸洗掉葉片上的附著物，用鑷子將葉片夾出，再用已烘干并稱重（電子天平）的濾紙（W1）過濾浸洗液；將濾紙于74 ℃下烘24 h，然后再稱重濾紙（W2），2次稱重的質(zhì)量之差即為采集樣品上所附著的降塵物質(zhì)量，重復(fù)10次，取均值。另外分別采集每一參試樹種的葉片10～20片，在室內(nèi)用打孔器打孔，應(yīng)用小圓片面積與10～20片葉的面積比例關(guān)系計算出全部葉面積（a）。單位面積滯塵量G=（W2-W1）/a，單葉滯塵量=測試某一樹種所有取樣葉片滯塵量/葉片數(shù)目。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Microsft Office Excel 2000軟件進行處理，再應(yīng)用SPSS 17.0和Word 2003軟件完成數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、分析及圖表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 12種綠化樹木的單葉滯塵量

對安陽市常見綠化樹種的胸徑、高度與各功能區(qū)的單葉滯塵量測定、計算結(jié)果見表1。從表1可見，工業(yè)區(qū)和鬧市區(qū)的各樹種單葉滯塵量絕大部分位居文教區(qū)之上，具體地說，工業(yè)區(qū)同樹種的單葉滯塵量如國槐（2.345 mg）、白蠟（1.072 mg）、枇杷（71.246 mg）、小葉黃楊（0.256 mg）、欏木石楠（0.653 mg）分別是文教區(qū)同樹種（分別為1.718、0.762、30.213、0.121、0.231 mg）的1.36、1.41、2.36、2.12、2.83倍；鬧市區(qū)的毛白楊（10.323 mg）、紫葉李（4.788 mg）、臭椿（6.098 mg）、大葉女貞（2.855 mg）、欒樹（1.653 mg）、紫荊（11.475 mg）、構(gòu)樹（8.688 mg）分別是文教區(qū)同樹種（分別為4.156、1.502、2.091、1.315、1.004、3.783、3.017 mg）的2.48、3.19、2.92、2.17、1.65、3.03、2.88倍。不同樹種在不同的功能區(qū)其單葉滯塵量之間差異較大，如工業(yè)區(qū)、鬧市區(qū)和文教區(qū)的枇杷單葉滯塵量分別為71.246、65.196、30.213 mg，而小葉黃楊單葉滯塵量在工業(yè)區(qū)、鬧市區(qū)和文教區(qū)分別為0.256、0.192、0.121 mg，枇杷單葉滯塵量分別是小葉黃楊的279、340、250倍；又如毛白楊在工業(yè)區(qū)、鬧市區(qū)和文教區(qū)的單葉滯塵量分別為9.954、10.323、4.156 mg，分別是小葉黃楊的39、54、34倍。

單葉面積（S）是不同種類的樹木單葉滯塵量存在較大差異的重要影響因素之一，對3個功能區(qū)各樹種單葉滯塵量與單葉面積作線性關(guān)聯(lián)分析，結(jié)果單葉滯塵量=7.542 S+0.671，R2=0.747，表明單葉滯塵量與單葉面積線性關(guān)聯(lián)分析的相關(guān)性顯著（P<0.05）。根據(jù)樹木單葉滯塵量均值的大小對其進行排序，結(jié)果為枇杷、紫荊、毛白楊、構(gòu)樹、臭椿、紫葉李、大葉女貞、國槐、欒樹、白蠟、欏木石楠、小葉黃楊。

2.2 12種綠化樹木葉片的單位面積滯塵量

城市里不同功能區(qū)的污染程度對植物截留粉塵能力的影響非常明顯，試驗對安陽市3個功能區(qū)常見樹種葉片的單位面積滯塵量測定結(jié)果見表2。從表2可見，多數(shù)樹種的葉片單位面積滯塵量空間差異明顯，以工業(yè)區(qū)的大多數(shù)樹種葉片單位面積滯塵量居首位，如國槐（0.622 mg/cm2）、臭椿（0.743 mg/cm2）、白蠟（0.077 mg/cm2）、枇杷（1.146 mg/cm2）、欒樹（0.175 mg/cm2）、小葉黃楊（0.838 mg/cm2）、欏木石楠（0.153 mg/cm2）分別是文教區(qū)同樹種（分別為0.158、0.191、0.028、0.315、0.076、0.252、0.072 mg/cm2）的3.94、3.89、2.75、3.64、2.30、3.33、2.13倍；并且鬧市區(qū)的毛白楊（0.521 mg/cm2）、紫葉李（0.549 mg/cm2）、大葉女貞（0.125 mg/cm2）、紫荊（0.092 mg/cm2）、構(gòu)樹（0.368 mg/cm2）葉片的單位面積滯塵量高于工業(yè)區(qū)。部分樹種的葉片單位面積滯塵量差異較大，如工業(yè)區(qū)的臭椿、枇杷、小葉黃楊的葉片單位面積滯塵量分別是同一功能區(qū)紫荊（0.075 mg/cm2）的9.91、15.28、11.17倍；文教區(qū)的臭椿、枇杷和小葉黃楊分別是同一功能區(qū)白蠟（0.028 mg/cm2）的6.82、11.25、9.00倍。對3個功能區(qū)各種樹木葉片單位面積滯塵量的平均值進行比較、排序，結(jié)果從大到小排列為枇杷、小葉黃楊、臭椿、國槐、毛白楊、紫葉李、構(gòu)樹、欒樹、欏木石楠、大葉女貞、紫荊、白蠟。

3 小結(jié)與討論

試驗結(jié)果表明，樹種的單葉滯塵量與單葉面積之間存在一定的正相關(guān)關(guān)系，因此單葉面積較大可能是導(dǎo)致供試樹種枇杷、紫荊、毛白楊單葉滯塵量較多的重要因素之一，另外與植物葉面毛被密度也有相關(guān)[3]。俞學(xué)如[18]對南京市道路綠化樹的研究表明，構(gòu)樹全年的平均單葉滯塵量大于大葉女貞，這與本研究結(jié)果一致。黃慧娟[19]研究了保定市常見綠化樹種的環(huán)境效應(yīng)，結(jié)果表明，雨后第七天，道路旁的樹木單葉滯塵量大于校園內(nèi)的樹木，史曉麗[20]對不同地點樹種的滯塵能力進行比較，發(fā)現(xiàn)道路旁的國槐、白蠟、構(gòu)樹和紫葉李在21 d內(nèi)的滯塵總量分別是校園內(nèi)同種樹木的1倍以上，本研究結(jié)果表明，綠化樹種在工業(yè)區(qū)的單葉滯塵量也大于文教區(qū)，與黃慧娟、史曉麗的研究結(jié)果一致。

葉片單位面積滯塵量能在一定程度上反映樹木葉片滯塵能力的大小，試驗發(fā)現(xiàn)紫荊、大葉女貞、白蠟和欏木石楠的葉片滯塵能力相對較差，原因可能是它們的葉片具有蠟質(zhì)表層或葉片表面光滑、滯留的顆粒物易被風(fēng)刮掉所致；而枇杷、國槐、小葉黃楊、臭椿和紫葉李的葉片滯塵能力較強，原因可能是國槐葉片表面的自由能較高、枇杷和臭椿與紫葉李葉片表面結(jié)構(gòu)粗糙、小葉黃楊對地面揚塵的攔截能力較強造成的；但是植物葉片滯塵能力強弱最終受多種因素的影響，如還與樹種葉片的氣孔數(shù)量、毛被密度、葉表面結(jié)構(gòu)、葉片表面潤濕性和表面自由能有關(guān)。王會霞等[3]研究表明，葉片滯塵量與塵埃和葉面的接觸角呈顯著的負相關(guān)，與表面自由能呈顯著正相關(guān)。國槐、欒樹葉片的正面接觸角大于90°，其色散分量占表面自由能的90%以上；而大葉女貞葉片的正面接觸角小于90°，其色散分量占表面自由能的80%以下，這表明各種樹木滯塵能力高低受多個內(nèi)部因素影響，有促進的、也有限制性的，最終決定于各個因素貢獻的比率大小。

試驗結(jié)果表明，毛白楊、國槐、紫葉李、臭椿、大葉女貞、白蠟、枇杷、欒樹、小葉黃楊、紫荊、構(gòu)樹和欏木石楠單葉滯塵量分別為8.144、1.912、2.993、4.512、2.139、0.936、55.552、1.398、0.190、8.172、5.417和0.465 mg，單位面積滯塵量分別為0.344、0.366、0.309、0.484、0.101、0.054、0.841、0.132、0.625、0.067、0.194和0.113 mg/cm2。以枇杷和小葉黃楊的葉片單位面積滯塵能力較強，構(gòu)樹、欒樹、欏木石楠、大葉女貞、紫荊和白蠟相對較弱，臭椿、國槐、毛白楊和紫葉李居中。對單葉滯塵量而言，枇杷、紫荊和毛白楊的較大，構(gòu)樹、臭椿、紫葉李、大葉女貞、國槐和欒樹居中，白蠟、欏木石楠和小葉黃楊較小。

試驗僅在2011年秋季對12個樹種的葉片單位面積滯塵量和單葉滯塵量進行了比較分析，雖然能從一個方面反映不同樹種的滯塵能力，但離全面反映不同樹種不同季節(jié)在阻擋、截留與吸滯塵埃方面的差異還遠遠不夠。因此在城市綠化植物滯塵效應(yīng)研究中應(yīng)選擇適合本地生長的、滯塵能力強的植物，并與喬灌草進行合理搭配，讓多株樹木組成群體形成片林或小森林，這樣的群體滯塵能力將大大強于孤立樹木，并且這種群體在不同季節(jié)阻擋、截留與吸滯塵埃方面更具有試驗的可信度與代表性。

參考文獻：

[1] KOCH K， BHUSHAN B， BARTHLOTT W. Multifunctional surface structures of plants： An inspiration for biomimetics[J]. Progress in Materials Science，2009，54：137-178.

[2] SHEN Q， DING H G， ZHONG L. Characterization of the surface properties of persimmon leaves by FT-Raman spectroscopy and wicking technique[J]. Colloids and Surfaces B： Biointerfaces，2004，37：133-136.

[3] 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(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2010，21（12）：3077-3082.

[4] 李海梅，劉 霞.青島市城陽區(qū)主要園林樹種葉片表皮形態(tài)與滯塵量的關(guān)系[J].生態(tài)學(xué)雜志，2008，27（10）：1659-1662.

[5] 張 莉.南京常見道路綠化樹種的環(huán)境效益研究[D].南京：南京林業(yè)大學(xué)，2007.

[6] WOODRUFF T J， GRILLO J， SCHOENDORF K C. The relationship between selected cause of post neonatal infant mortality and particulate air pollution in the United States[J]. Environmental Health Perspectives，1997，105（6）：608-612.

[7] ARDEN P C， RICHARD L V， LOVETT E G， et al. Heart rate variability associated with particulate air pollution[J]. American Heart Journal，1999，138（5）：890-899.

[8] 馮朝陽，高吉喜，田美榮，等.京西門頭溝區(qū)自然植被滯塵能力及效益研究[J].環(huán)境科學(xué)研究，2007，20（5）：155-159.

[9] 鄭少文， 邢國明，李 軍，等.北方常見綠化樹種的滯塵效應(yīng)[J].山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2008，28（4）：383-387.

[10] 陳 瑋，何興元，張 粵，等.東北地區(qū)城市針葉樹冬季滯塵效應(yīng)研究[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2003，14（12）：2113-2116.

[11] 姜紅衛(wèi).蘇州高速公路綠化減噪吸硫滯塵效果初探[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2005.

[12] 吳中能，于一蘇， 邊艷霞. 合肥主要綠化樹種滯塵效應(yīng)研究初報[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2001，29（6）：780-783.

[13] 韓 敬，陳廣艷，楊銀萍. 臨沂市濱河大道主要綠化植物滯塵能力的研究[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009（6）：141-142.

[14] 邱 媛，管東生，宋巍巍，等.惠州城市植被的滯塵效應(yīng)[J].生態(tài)學(xué)報，2008，28（6）：2455-2462.

[15] 吳耀興，康文星，郭清和，等.廣州市城市森林對大氣污染物吸收凈化的功能價值[J].林業(yè)科學(xué)，2009，45（5）：42-48.

[16] 劉光立.垂直綠化及其生態(tài)效益研究[D]. 四川雅安：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2002.

[17] 宋麗華，賴生渭，石常凱.銀川市幾種針葉綠化樹種的春季滯塵能力比較[J].中國城市林業(yè)，2008，6（3）：57-59.

[18] 俞學(xué)如.南京市主要綠化樹種葉面滯塵特征及其與葉面結(jié)構(gòu)的關(guān)系[D].南京：南京林業(yè)大學(xué)，2008.

[19] 黃慧娟.保定市常見綠化樹種滯塵效應(yīng)及塵污染對其光合特性影響的研究[D].河北保定：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008.

[20] 史曉麗.北京市行道樹固碳釋氧滯塵效益的初步研究[D]. 北京：北京林業(yè)大學(xué)，2010.