南方地區(qū)21 種綠色植物葉綠素含量與滯塵能力關(guān)系試驗研究

黃宇軒

(湖南省長沙市第一中學(xué)，湖南 長沙 410005)

2013 年以來，全國各地頻發(fā)霧霾天氣，人們開始日益關(guān)注顆粒物污染。綠色植物通過吸附、黏著等作用，對飛揚的粉塵顆粒能產(chǎn)生防護效應(yīng)。研究表明［1］綠色植物是滯留大氣顆粒物的主要載體，不同植物葉片表面的特性使其具有不同的滯塵能力。利用綠色植物滯塵已成為緩解大氣顆粒污染的重要手段。

葉綠素是一切綠色植物光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，在光化學(xué)反應(yīng)中起著重要作用，葉綠素隨著葉片生長其含量不斷變化，相應(yīng)影響著其光合速率的變化，進而影響其對大氣中二氧化碳的吸收和轉(zhuǎn)化。葉綠素含量是葉片發(fā)揮光合功能的基礎(chǔ)，因遺傳、環(huán)境因素等原因造成了不同種類、品種葉綠素含量的不同。研究表明，葉綠素含量及其組成與光合速率緊密相關(guān)。過去幾十年，人們對綠化植物的葉綠素含量和二氧化碳轉(zhuǎn)化能力進行了大量研究［2，3］。但是植物葉綠素含量與滯塵效果關(guān)系尚無人研究。

本文通過選擇南方地區(qū)21 種具有代表性的道路常綠植物，通過對其葉片滯塵潛力和葉綠素含量的分析，探究其相互關(guān)系，篩選出滯塵和光合能力強的植物，為交通生態(tài)環(huán)境的改善提供理論依據(jù)。

1 試驗方法與過程

1.1 試驗植物選取

試驗選取了目前道路綠化中常見植物，包括香樟、珊瑚、棕櫚、廣玉蘭、紅葉李、石楠、紅葉石楠、黃馨、山茶、灑金東瀛珊瑚、麥冬、美人蕉、鳶尾、常春藤、扶芳藤、大葉女貞、夾竹桃、無患子、三葉草、復(fù)羽葉欒樹、四季桂共21 種植物。

1.2 葉綠素的測定

試驗從樹冠四周及上、中、下各部位均勻采集葉樣，葉樣封存于塑料袋中待測。

取所測植物的新鮮葉片，洗凈后用吸水紙吸干表面水分將干凈葉片剪碎后，精確到0.1 mg 準(zhǔn)確稱取0.5 g，放入50 mL 比色管中，加入25 mL 提取液。葉綠素提取液為:95%丙酮—乙醇(用體積比為2 ∶1 的丙酮—無水乙醇混合液配成95% 的水溶液)。比色管加塞放置于25 ℃生化培養(yǎng)箱內(nèi)暗中提取葉綠素。每種提取方法重復(fù)3 次。

葉綠素含量測定:分別以提取溶劑作空白，測定葉綠素提取液在645 nm 和663 nm 波長下的吸光度A645和A663，利用以下公式計算提取液中葉綠素濃度，并換算為每克鮮葉葉綠素含量:

葉綠素a 濃度(mg·L－1):

葉綠素b 濃度(mg·L－1):

葉綠素總濃度(mg·L－1):a+b=Ca+Cb(3)

1.3 滯塵能力的測定

植物對粉塵的阻擋和吸附作用使其具有很大的滯塵能力，在植物表面，當(dāng)含塵氣流經(jīng)過樹冠時，一部分顆粒較大的灰塵被枝葉阻擋而降落，另一部分滯留在枝葉表面。一般認為大于15 mm 的雨量就可以沖掉植物葉片的降塵，粉塵保留一段時間后被雨水沖洗掉后，植物開始重新滯塵，此為植物的一般滯塵能力。

對樣品用蒸餾水浸泡2 h，使葉片上的附著物充分浸洗下來，2 h 后將葉片用鑷子夾出，同時注意不要破壞葉片原有狀態(tài)，放在干凈的濾紙上晾干。沖洗液用已烘干稱重的濾紙(W1)過濾，過濾完后，將濾紙放于60 ℃烘箱內(nèi)烘干，之后進行稱重(W2)。兩次重量之差，就是采集樣品上所附著的灰塵重量。單位葉面積滯塵能力按式(4)計算。

式中:M 為單位葉面積滯塵量，g·m－2;Wl為過濾前濾紙重，g;S 為單葉面積，m2;W2為過濾后濾紙重，g。

2 試驗結(jié)果分析

2.1 葉綠素測定的結(jié)果與分析

不同植物的葉綠素含量不同，而植物的光合速率與葉綠素的含量有關(guān)，對植物葉片的葉綠素進行試驗測定，測定結(jié)果見表1。

表1 植物葉片單位質(zhì)量的葉綠素含量

由表1 可知，試驗所測21 種植物中葉綠素含量從高到低是美人蕉、三葉草、扶芳藤、復(fù)羽葉欒樹、常春藤、紅葉李、珊瑚、石楠、夾竹桃、山茶、無患子、紅葉石楠、灑金東瀛珊瑚、鳶尾、黃馨、四季桂、廣玉蘭、麥冬、香樟、大葉女貞和棕櫚。美人蕉葉片單位質(zhì)量的葉綠素含量最高，為12.91 mg·g－1，其次是三葉草，為11.88 mg·g－1，最低的是棕櫚，為2.06 mg·g－1，美人蕉葉片的單位質(zhì)量葉綠素含量是棕櫚的6倍;落葉植物葉綠素平均含量是7.74 mg·g－1，大于常綠植物平均葉綠素含量5.16 mg·g－1。

葉綠素在喬木、灌木、草本和藤本植物中的平均含量分別為5.10、5.29、8.43、8.64 mg·g－1，試驗測得的葉綠素含量最高的是藤本植物，最低的是喬木植物。

2.2 植物滯塵量分析

試驗選用單位面積的葉片滯塵量來分析同一條件下不同植物葉片的滯塵能力，由試驗結(jié)果可知:滯塵能力從大到小的排序為復(fù)羽葉欒樹、夾竹桃、珊瑚、山茶、無患子、香樟、廣玉蘭、扶芳藤、大葉女貞、石楠、四季桂、紅葉石楠、紅葉李、棕櫚、美人蕉、黃馨、常春藤、鳶尾、灑金東瀛珊瑚、麥冬、三葉草。

試驗結(jié)果表明:在常綠植物中，滯塵能力最大的夾竹桃、珊瑚和香樟，滯塵量分別為4.29、4.0、3.52 g·m－2，滯塵能力低的是麥冬和灑金東瀛珊瑚，滯塵量分別為1.23、1.29 g·m－2。在落葉植物中，復(fù)羽葉欒樹的滯塵能力最大，滯塵量為4.98 g·m－2，其次為山茶花滯塵量為3.94 g·m－2，滯塵能力最小的是三葉草和鳶尾，滯塵量分別為1.23、1.33 g·m－2。常綠植物的平均滯塵量為2.81 g·m－2，落葉植物的平均滯塵量為2.63 g·m－2。常綠植物的滯塵能力比落葉植物的強。結(jié)果也表明，不同植物類型的滯塵能力強弱有顯著不同，這是因為不同的樹種類型具有不同的葉表面特性、不同的樹冠形狀等。

試驗結(jié)果同時表明:滯塵量在喬木、灌木、草本和藤本植物中的平均含量分別為:3.43、2.85、1.48、2.46 g·m－2。喬木植物的滯塵能力比其他植物強，最弱的是草本植物。

3 結(jié)論與建議

1)常綠植物的平均滯塵能力比落葉植物的強。落葉植物的葉綠素平均含量是7.74 mg·g－1大于常綠植物的平均葉綠素含量5.16 mg·g－1。

2)常綠植物中夾竹桃和珊瑚的滯塵能力和葉綠素含量均較高，落葉植物中復(fù)羽葉欒樹的滯塵能力在落葉植物中最高，其葉綠素含量也相應(yīng)較高。這3 種植物可作為滯塵固碳的綠化樹種的首要選擇，在湖南交通建設(shè)中已驗證并推廣應(yīng)用。

［1］李國泰.8 種園林樹種光合作用特征與水分利用效率比較［J］.林業(yè)科學(xué)研究，2002，15(3):291－296.

［2］史紅文，秦 泉，廖建熊，等.武漢市10 種優(yōu)勢園林植物固碳釋氧能力研究［J］.中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報，2011，31(9):87－90.

［3］譚 慶，童 俊，戢小梅，等.武漢31 種野生地被植物的固碳釋氧和降溫增濕研究［J］.中國園林，2010(8):93－95.