天津市10種常綠植物冬季滯塵量分析

楊靜慧，翟彤彤，王茂思，劉艷軍，桂毓，武春霞

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天津市10種常綠植物冬季滯塵量分析

楊靜慧，翟彤彤，王茂思，劉艷軍，桂毓，武春霞

（天津農(nóng)學(xué)院園藝園林學(xué)院，天津 300384）

為研究天津市冬季常綠植物的滯塵能力，以校園、公園、道路旁為樣地，選擇其中的10種常綠植物為樣株，測(cè)定了植物單位葉面積滯塵量和單株總滯塵量。結(jié)果顯示：道路旁植物的滯塵量最高（5.757 1 g/m2）、其次是校園（4.502 7 g/m2），公園最低（3.979 0 g/m2）；10種植物的單位葉面積的滯塵量為2.358 5～7.458 1 g/m2，滯塵量從大到小依次為：大葉黃楊＞白皮松＞小葉黃楊＞ 圓柏＞黑松＞油松＞鳳尾蘭＞沙地柏＞雪松＞龍柏；常綠綠籬及地被類植物單株總滯塵量依次是沙地柏（1.073 3 kg/株）、大葉黃楊（0.916 3 kg/株）、小葉黃楊（0.463 6 kg/株）、龍柏（0.428 8 kg/株）；常綠松柏類喬木單株總滯塵量依次是圓柏（19.592 7 kg/株）、黑松（1.653 3 kg/株）、白皮松（0.776 3 kg/株）、油松（0.461 3 kg/株）、雪松（0.407 1 kg/株）。其中，圓柏的單株總滯塵量是其他常綠喬木的12～48倍，是很好的降塵樹種。沙地柏和大葉黃楊是滯塵能力較強(qiáng)的地被植物和綠籬。

天津；常綠植物；滯塵量；降塵樹種；冬季

隨中國(guó)城市化的飛速發(fā)展，城市中的建筑物高度和密度不斷增加，城市逆溫等阻止了顆粒物在垂直方向上的飄散，使顆粒物在低空和近地面積聚[1]，顆粒物尤其是細(xì)微顆粒物（PM2.5）被認(rèn)為是產(chǎn)生霧霾天氣的主要原因，霧霾天氣不僅影響人們出行、生活，而且危害人們的身體健康[2]。大量研究表明，植物可通過其吸附作用截取和固定大氣顆粒物，有效消減城市大氣污染[3-6]。因此，植物的滯塵能力已成為城市綠化樹種選擇的重要指標(biāo)。

近幾年，學(xué)者在植物滯塵方面進(jìn)行了廣泛研究，如李新宇等對(duì)60個(gè)樹種進(jìn)行了研究[7]。也有人對(duì)北京[8]、大連[9]、保定[10]、徐州[11]等地的綠化樹種的滯塵量分別進(jìn)行了研究，但對(duì)經(jīng)常出現(xiàn)霧霾天氣的天津市研究報(bào)道較少，未見對(duì)天津冬季常綠樹種單株總滯塵量的研究報(bào)道。

在大氣顆粒物濃度偏高的北方冬季，落葉樹種因其落葉失去了降塵效應(yīng)，只有常綠植物仍具有降塵作用。因此對(duì)天津常綠植物滯塵能力的研究具有重要意義。筆者以天津市的校園、公園、道路3個(gè)功能區(qū)常見的10種冬季常綠植物作為研究對(duì)象，研究不同區(qū)域、不同植物種類的滯塵能力，為天津市園林規(guī)劃及樹種選擇提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究材料

本試驗(yàn)研究材料為天津市常見的10種常綠綠化樹種：鳳尾蘭（L.）、大葉黃楊（Thunb）、小葉黃楊 [Rehd. et Wils.）Cheng ssp.varM. Cheng]、白皮松（Zucc.）、黑松（Parl.）、油松（Carr.）、雪松 [（Roxb.）G. Don]、圓柏 [L.）Ant.]、沙地柏（Ant.）、龍柏（cv. Kaizuka）。

1.2 研究方法

1.2.1 植物葉片樣品的采集

葉片樣品采集于2016年1月9 —10日，20 d無降水且無大風(fēng)的天氣。以道路區(qū)（天津市南開區(qū)復(fù)康路）、公園區(qū)（天津市水上公園）、校園區(qū)（天津農(nóng)學(xué)院及天津城建大學(xué)）作為不同的研究區(qū)域分別采樣。選擇生長(zhǎng)健壯、成片的成年植株林地為樣地。每個(gè)樣地20 m × 20 m，對(duì)角線選取樣株，每種植物選3～5株（3～5次重復(fù)）。每株植物采樣30～40個(gè)葉片（鳳尾蘭5片）。其中松類植物一針為一葉，柏類植物2 cm左右小枝為一葉。采集樹冠外圍上、中、下、各個(gè)部位，多點(diǎn)采樣，采集后放入自封袋中待測(cè)。

1.2.2 植物葉片灰塵的收集和稱重

將采集的植物葉片樣品放入盛有蒸餾水的燒杯中浸泡20 h，并用軟毛刷刷掉葉片上殘留的灰塵。將浸洗液倒入離心管中離心，去上清液、烘干、稱重。

1.2.3 葉面積測(cè)定

將浸泡過并已去塵的葉片晾干后，分別用膠粘于潔凈白紙上，并拍照，將照片轉(zhuǎn)至計(jì)算機(jī)上，用Photoshop軟件進(jìn)行分析，得到植物單葉的葉面積。

1.2.4 全株葉數(shù)計(jì)算

對(duì)喬木類樹種采用標(biāo)準(zhǔn)枝分層法先對(duì)植株分層、分級(jí)，直至小枝，將小枝作為標(biāo)準(zhǔn)枝，統(tǒng)計(jì)葉數(shù)/標(biāo)準(zhǔn)枝（）和標(biāo)準(zhǔn)枝數(shù)量/株（）。全株葉片總量＝×。綠籬及地被類植物是將其垂直投影面積1 m2的植株葉片數(shù)作為其單株葉片數(shù)量。

1.2.5 滯塵量的計(jì)算

樹種單位葉面積滯塵量＝灰塵重量/葉面積；

樹種單株總滯塵量＝××。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同功能區(qū)植物葉片單位葉面積滯塵量比較

天津市不同研究地點(diǎn)常綠園林植物的單位葉面積滯塵量調(diào)查結(jié)果見圖1、圖2。由圖1可見，不同地點(diǎn)同種植物滯塵量有明顯差異，總體上同一植物生長(zhǎng)在道路旁的滯塵量最大，在公園中的滯塵量最小。除白皮松外，其他9種植物滯塵量大小均呈現(xiàn)道路＞校園＞公園的趨勢(shì)，不同研究區(qū)域的鳳尾蘭單位葉面積滯塵量由大到小為：道路（7.640 6 g/m2）＞校園（6.050 7 g/m2）＞公園（3.522 0 g/m2）。

2.2 不同植物種類葉片單位葉面積滯塵量比較

水上公園10種樹種滯塵量結(jié)果如圖3所示。由圖3看出，不同種植物的滯塵能力有明顯差異?？偟膩砜?，單位葉面積滯塵量最強(qiáng)的為黃楊類樹種，其平均滯塵量為5.756 5 g/m2，松類的滯塵量較低，為3.837 6 g/m2，柏類最低為3.135 0 g/m2。在10個(gè)樹種中，單位葉面積滯塵能力由大到小的順序是：大葉黃楊＞白皮松＞圓柏＞小葉黃楊＞黑松＞油松＞鳳尾蘭＞沙地柏＞雪松＞龍柏，最大的是大葉黃楊，為7.458 1 g/m2，最小的是龍 柏，為2.358 5 g/m2，最大為最小的3.16倍。同類植物滯塵能力也不同，其中黃楊類樹種中大葉黃楊（7.458 1 g/m2）＞小葉黃楊（4.054 9 g/m2）；松類樹種中白皮松（5.048 1 g/m2）＞黑松（3.877 6 g/m2）＞油松（3.568 0 g/m2）＞雪松（2.856 6 g/m2）；柏類樹種中圓柏（3.976 7 g/m2）＞沙地柏（3.069 8 g/m2）＞龍柏（2.358 5 g/m2）。

樹種的差異使其形態(tài)學(xué)特性不同，如葉表面粗糙程度、表皮毛的有無、油脂分泌數(shù)量等均不相同[12]。此外，樹冠大小、枝葉的疏密程度、葉片的大小等也影響滯塵量。

2.3 4種常見常綠綠籬和地被植物總滯塵量比較

4種園林常綠綠籬及地被類植物的植株總滯塵量如圖4所示。圖4表明，沙地柏的滯塵能力最強(qiáng)，為1.073 3 kg/株，其他樹種滯塵量由大到小依次為：大葉黃楊（0.916 3 kg/株）、小葉黃楊（0.463 6 kg/株）、龍柏（0.428 8 kg/株）。黃楊類樹種單位葉面積滯塵能力較強(qiáng)，可能是因?yàn)榇笕~黃楊和小葉黃楊單葉面積較大，容易滯留顆粒物。同時(shí)大葉黃楊葉片寬大，葉片不平整，堅(jiān)硬，不易隨風(fēng)抖動(dòng)，使顆粒物更易停留在葉片上，因而表現(xiàn)出較強(qiáng)的滯塵能力。

2.4 5種常綠喬木裸子植物總滯塵量比較

從圖5可以看出，相比于低頻情況擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的估計(jì)誤差存在一定的波動(dòng)，但估計(jì)效果還是比較理想的.由圖6可知，在高頻擾動(dòng)信號(hào)影響下，自抗擾控制器仍可使系統(tǒng)擺角達(dá)到一個(gè)較高的穩(wěn)態(tài)控制精度，且響應(yīng)時(shí)間很短.

5種常綠喬木裸子植物平均單株總滯塵量如圖5所示。圖5表明，圓柏的總滯塵能力遠(yuǎn)高于其他幾種喬木，為19.592 7 kg/株，其他樹種滯塵量由大到小依次為：黑松、白皮松、油松、雪松，其滯塵量分別為1.653 3、0.776 3、0.461 3、0.407 1 kg/株。

白皮松、黑松等松類植物葉片滯塵量高于柏類，與松類植物的針葉分泌出的黏性油脂物質(zhì)對(duì)粉塵的黏附作用有關(guān)[13]，但相比黃楊類植物（見圖3），松樹類植物因其葉片窄小而吸附的灰塵量相對(duì)較少。圓柏及沙地柏滯塵量略大于龍柏，與它們的刺狀葉有關(guān)，因?yàn)榇倘~的溝槽處更易集聚粉塵。

另外，圓柏樹冠成緊湊的尖塔形或圓錐形，枝葉短小密集，多油脂，這些特性都利于粉塵的滯留[14]，而且圓柏樹體高大，單株葉量遠(yuǎn)多于其他樹種，這可能是其成為5種裸子植物中單株滯塵量最大的樹種的主要原因。松樹通常植株層間距較大，枝條和葉片密度相對(duì)較低，因此滯塵能力較弱。松類樹種中黑松的單株滯塵量最多，這與其生長(zhǎng)旺盛、單株葉量多有關(guān)。

3 討論

植物的滯塵量與許多因素有關(guān)，如環(huán)境中塵埃的數(shù)量[15-17]、植物的栽植方式、綠地的類型[18]、植物的種類[17]、不同植物種類的配置方式[19]、植株的葉幕厚度、樹冠結(jié)構(gòu)[20]和枝葉密度[21]以及葉片的大小、葉表面的結(jié)構(gòu)[22]、葉片表面的黏性分泌 物[23-24]等。由于京津冀冬季的霧霾較嚴(yán)重，所以比較冬季常見常綠植物的植株總滯塵量和葉片滯塵量更為重要，因?yàn)榇藭r(shí)北方占主導(dǎo)地位的落葉植物已經(jīng)全部落葉和休眠，能夠吸附塵埃的只有常綠植物。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，10種常綠植物的滯塵量以闊葉常綠植物的最高。因此，在城市園林綠化中，種植這類植物更有利于降塵。

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Analysis of Dust Retention on 10 Species of Evergreen Plants in Winter of Tianjin

YANG Jing-hui, ZHAI Tong-tong, WANG Mao-si, LIU Yan-jun, GUI Yu, WU Chun-xia

（College of Horticulture and Landscape, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384, China）

In order to understand the capacity of evergreen plants on dust retention in the winter in Tianjin, the dust deposition per leaf and plant among ten species planted in campus, park and street were measured. The results showed that plants on the side of the street had the most dust accumulation（5.757 1 g/m2）, then was in the campus（4.502 7 g/m2）, and the least in the park（3.979 0 g/m2）; The average dust accumulation per unit leaf area of the ten species was range from 2.358 5 g/m2to 7.458 1 g/ m2, and the dust capacity of these plants were. The dust capacity of four evergreen hedgerows and cover plant was followed by（1.073 3 kg/plant）,0.916 3 kg/plant）,0.463 6 kg/plant）,（0.428 8 kg/plant）from more to less sequencing. The dust accumulation per plant of the five kinds of arbors were decreased in the order of（19.592 7 kg/plant）,（1.653 3 kg/plant）,（0.776 3 kg/plant）,（0.461 3 kg/plant）,（0.407 1 kg/plant）. Meanwhile, the dust accumulation per plant ofwas 12-18 times as lager as other arbors. Thereforeis a pretty good dust tree species.andwere stronger in dust retention capacity in evergreen hedgerows and cover plant.

Tianjin; evergreen plant; dust retention; dust tree species; winter

X173

A

1008-5394（2016）03-0031-04

2016-03-30

天津市科技成果轉(zhuǎn)化及產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)計(jì)劃項(xiàng)目“優(yōu)質(zhì)彩葉北美海棠新品種種苗的規(guī)?；庇保?4ZXNZNC0040）；天津市農(nóng)業(yè)科技成果推廣與轉(zhuǎn)化項(xiàng)目“彩葉樹優(yōu)良品種繁殖、栽培技術(shù)示范與推廣”（201502100）

楊靜慧（1961-），女，甘肅蘭州人，教授，博士，主要從事園藝植物栽培、抗逆生理和分子育種研究。E-mail：jinghuiyang2@aliyun.com。