校園內(nèi)綠地植物滯塵效應(yīng)及影響因子研究

張啟堯　楊振德

摘要：隨著城市經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，越來越多的空氣污染問題也隨之暴露出來。汽車尾氣的排放、工廠中的廢氣未經(jīng)處理和化石燃料等的燃燒，致使CO、SO₂等有毒氣體和大氣固體顆粒物向空氣中排放，而綠地植物可以有效地對空氣中的降塵和飄塵進行截留和沉降。由于外界環(huán)境因素的多變性和復(fù)雜性，不同綠地植物在滯塵效應(yīng)方面具有顯著性的差異。本文通過對呂梁學(xué)院新校區(qū)中的6種不同綠地植物（毛白楊、國槐、垂柳、紫葉小檗、白丁香和黃刺玫）的滯塵量于雨后1、3、5d分別測定，同時分別以土壤溫度、空氣溫度、空氣濕度、葉面積指數(shù)和風(fēng)速為自變量，單位時間單位葉面積的滯塵量為因變量進行逐步回歸，剔除次要因子，對各主要影響因子對于滯塵效應(yīng)的響應(yīng)進行通徑分析，闡明主要因素空氣溫度、空氣溫度和風(fēng)速對滯塵效應(yīng)的影響過程，為校園綠地植物的種類選擇、空間配置和綠化帶的合理規(guī)劃提供有效的數(shù)學(xué)模型和理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：綠地植物；滯塵效應(yīng)；影響因素；多元線性回歸；通徑分析

呂梁市離市區(qū)地處呂梁山脈中段西側(cè)，地理坐標北緯37°21′～37°42′，東經(jīng)110°55′～111°35′，屬于溫帶大陸性氣候，冬寒夏暑，四季分明。近年來隨著城市經(jīng)濟的飛速發(fā)展和人口密度的增加，城市環(huán)境質(zhì)量日趨下降。而空氣當中所懸浮的固體顆粒物中可能含有重金屬、致癌物質(zhì)、細菌病毒等，對人類健康造成極大威脅。呂梁學(xué)院位于呂梁市的郊區(qū)地段，環(huán)境條件比較惡劣，經(jīng)常有風(fēng)沙揚塵等天氣的出現(xiàn)，給人們的學(xué)習(xí)工作和健康生活帶來了諸多不利影響。而植物因其葉片表面具有像溝狀組織、茸毛、蠟質(zhì)表皮等結(jié)構(gòu)，有些還能分泌具有粘黏性的物質(zhì)，可以對大氣塵埃進行沉降和固定，從而成為空氣污染物等有害顆粒物質(zhì)的重要過濾體。過去的研究往往局限于某一種生態(tài)因子對于園林植物滯塵效應(yīng)影響的研究，對于不同生態(tài)因子對綠地植物滯塵效應(yīng)的影響及重要程度的研究資料較少。因此，在前人研究成果的基礎(chǔ)上，綜合分析植物滯塵效應(yīng)以及與各影響因子的關(guān)系，以土壤溫度、空氣溫度、空氣濕度、葉面積指數(shù)和風(fēng)速作為自變量，單位時間單位葉面積（或生物量）的滯塵量為因變量進行多元逐步回歸，通過回歸方程和通徑分析得出不同環(huán)境因素對滯塵效應(yīng)的影響，為認識和改造校園園林設(shè)計提供一定的科學(xué)依據(jù)和理論指導(dǎo)。

1材料與方法

1.1植被材料

依據(jù)選點隨機性的原則，在呂梁市離市區(qū)呂梁學(xué)院新校區(qū)校園內(nèi)進行觀測點位置的設(shè)置。分別選取M1～M4 4個功能區(qū)中的6種樹種作為觀測植被。這6種校園綠地植被分別為毛白楊、垂柳、國槐、紫葉小檗、白丁香、黃刺玫。

1.2樣品的采集與測定

選擇雨后（降雨量≥15mm）的1、3、5d進行樣品采集。于各采樣點選取生長態(tài)勢良好的上述6種校園綠地樹種，盡量保持生長狀況的一致性。在采集樣葉時，要圍繞樣點位置外圍多個方向進行收集，且要注意結(jié)合樹冠的各個層次進行搜集。采集樣葉時用剪刀輕輕剪掉，然后將樣品放置于密封袋中。其中闊葉樹種采集樣葉10～20片；常綠針葉樹種采集50～100g的針葉。樣葉用蒸餾水浸泡1h后，用鑷子將葉片小心夾出，將浸洗液用烘干稱重的濾紙（G₁）過濾。將濾紙放置于105℃烘箱中烘8h，將烘干后的濾紙于0.01%精度的分析天平上稱重，并把質(zhì)量讀數(shù)記為（G₂）；G₁與G₂的差值則為樣葉附著物的質(zhì)量。將上述步驟重復(fù)3次，并取得平均值。葉面積用LI-3000c便攜式葉面積儀測定并記為S。那么單位葉面積的滯塵量W=（G₁-G₂）/S，單葉滯塵量=待測某-植被所采集樣葉滯塵量，樣葉總數(shù)。使用土壤溫度用曲管地溫計采集；使用TES溫濕度計（TES-1360A）對空氣溫度和大氣的相對濕度進行測定；測定位置分別為地表上15cm、50cm、100cm；風(fēng)速通過風(fēng)速儀來測得。上述各項數(shù)據(jù)分雨后1、3、5d依次進行。

1.3數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft office Excel 2010、SAS8.0軟件進行處理，并完成對數(shù)據(jù)的分析整理加工及圖表制作。利用通徑分析對滯塵量與諸多因子進行標準化的多元線性回歸：y=b0+b₁X₁+b₂X₂+…+b_kX_k+e，該式中b₁，b₂，…b_k表示Y對X₁，X₂，…，X_k的偏回歸系數(shù)，e表示隨機誤差，通過對土壤溫度、空氣溫度、空氣濕度、葉面積指數(shù)、風(fēng)速與滯塵量間的通徑分析得出哪些因子對滯塵效應(yīng)的影響起主導(dǎo)作用。

2結(jié)果與分析

2.1不同樹種間滯塵能力的比較

校園綠地植物葉片上的滯塵量不是隨著時間的推移呈線性增加的趨勢，反而是逐漸達到飽和狀態(tài)，這時滯塵量的增加幅度將變小，直到下次降雨后雨水將枝葉表面的降塵和飄塵沖洗干凈后開始重新滯塵。因此單位葉片的滯塵量呈現(xiàn)為動態(tài)的變化趨勢。我們對雨后1、3、5d 6種不同樹種葉片的滯塵能力進行測量，并繪制表格。如表1所示。

由表1得出，6種不同樹種的滯塵能力具有較為明顯的差異。其中紫葉小檗在雨后1、3、5d單位葉面積的滯塵量最大，為5.3597mg/cm²、6.9035mg/cm²、9.5323mg/cm²。毛白楊和國槐的滯塵能力次之，垂柳同黃刺玫的滯塵能力較差，白丁香的最差，僅為0.6173mg/cm²、0.8668mg/cm²和1.1294mg/cm²。且隨著時間的增加，滯塵量呈現(xiàn)出遞增的趨勢。且滯塵量的累積速率各有差異，其中紫葉小檗的葉片上大氣中的固體顆粒物累積的速率最快，為2.0863mg/d，毛白楊和國槐的累積速率次之，分別為0.7637mg/d和0.4358mg/d，白丁香較為慢，為0.2561mg/d，垂柳和黃刺玫的最差，速率為0.0474mg/d和0.0793mg/d。紫葉小檗單位葉面積的滯塵量最大，可能是由于其栽植的場所附近多為校園內(nèi)的停車點。大氣中懸浮的顆粒物加上由于車輛來往時帶來的二次揚塵，導(dǎo)致紫葉小檗的單位葉片的滯塵量最高。毛白楊的滯塵量僅次于紫葉小檗，可能是毛白楊的葉片表面的氣孔密度大、密布有白色的絨毛所致。垂柳和黃刺玫的最差，可能是葉片表面較為光滑，枝葉密度和葉片的傾角較小的緣故。對這6種不同校園綠地植物的總的滯塵量進行分析表明：毛白楊單片葉的滯塵量明顯比其他幾種綠地植物大，紫葉小檗、白丁香和國槐次之，垂柳較差，黃刺玫最差。這可能是由于各樹種樹冠和枝葉密度、葉面的傾角、植物本身葉片表面的特性和外界復(fù)雜多變的環(huán)境等因素綜合作用的結(jié)果。endprint