天津3種常綠植物氣孔特性與滯塵量的關(guān)系

楊靜慧，張麗潔，冀馨寧，王葳，李佳益，黃晗達(dá)

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天津3種常綠植物氣孔特性與滯塵量的關(guān)系

楊靜慧1a,1b，張麗潔1a，冀馨寧1a，王葳1a，李佳益1a，黃晗達(dá)1a

（1. 天津農(nóng)學(xué)院 a. 園藝園林學(xué)院，b. 植物組織培養(yǎng)工程技術(shù)和誘變育種中心，天津 300384）

為了比較天津常綠植物的單位面積滯塵量與葉表面氣孔特性的關(guān)系，以天津常見的常綠植物大葉黃楊、小葉黃楊和鳳尾蘭為試材，通過離心稱重法、徒手制片、顯微鏡觀察等方法，分析了植物的單位面積滯塵量和氣孔密度、氣孔開張度和保衛(wèi)細(xì)胞面積之間的關(guān)系。結(jié)果顯示：不同常綠植物滯塵量為大葉黃楊＞小葉黃楊和鳳尾蘭。大葉黃楊單位面積滯塵量顯著高于其他兩種，為7.376 3 g/m2。3種常綠植物氣孔密度差異極顯著，為大葉黃楊＞小葉黃楊＞鳳尾蘭，其中大葉黃楊氣孔密度較為顯著。說明大葉黃楊的滯塵量高與其氣孔密度大有關(guān)，氣孔口便于滯留了更多的灰塵。3種植物的氣孔開張度為小葉黃楊＞鳳尾蘭＞大葉黃楊，與滯塵量無關(guān)。3種植物保衛(wèi)細(xì)胞的面積為鳳尾蘭＞小葉黃楊和大葉黃楊。建議在進(jìn)行天津城市綠化時(shí)，優(yōu)先種植大葉黃楊。

天津；常綠植物；滯塵量；氣孔特性

工業(yè)化經(jīng)濟(jì)的規(guī)模日益擴(kuò)大，造成了環(huán)境污染的加劇，空氣中的粉塵、顆粒狀物和有毒氣體增加。特別是北方京津冀地區(qū)的冬季，出現(xiàn)了較嚴(yán)重的霧霾天氣，對(duì)人類的生活環(huán)境和身心健康造成很大的危害。試驗(yàn)表明[1]，園林植物是改善環(huán)境的重要載體，不但可以吸收有害氣體，凈化空氣，而且可以阻滯、吸附粉塵。

最近幾年，很多學(xué)者做了滯塵方面的研究。例如，張家洋等[2]關(guān)于不同常綠植物滯塵量的差異分析，表明樹種和功能分區(qū)對(duì)新鄉(xiāng)常綠植物單位面積滯塵量有極其顯著的影響；江勝利[3]關(guān)于杭州園林植物滯塵能力研究表明，滯塵能力為灌木＞草本植物＞喬木。這些研究都通過試驗(yàn)說明了不同植物滯塵能力的大小，為園林植物配置提供了一定依據(jù)，但是并沒有指出不同植物滯塵能力顯著不同的原因。范舒欣認(rèn)為，滯塵量與葉表特征有關(guān)[4]。柴一新等認(rèn)為，榆葉梅滯塵可能是由于榆葉梅的葉表具纖毛和淺溝, 紫丁香可能是葉表氣孔周圍具脊?fàn)钔黄稹\溝和凸起能長時(shí)間保留顆粒物等[5]。一方面，這些都是用照片進(jìn)行的推測，無定量的數(shù)據(jù)分析，另一方面，這些研究主要偏重于南方，且主要偏重于落葉闊葉植物，對(duì)于天津市常綠植物滯塵量的相關(guān)研究更少。對(duì)于霧霾及大粒顆粒物偏多的北方冬季，常綠植物因其四季常綠對(duì)滯塵發(fā)揮很大的作用。天津常見常綠植物有很多種，其中較為典型的有大葉黃楊、小葉黃楊和鳳尾蘭，這3種植物除氣孔特性以外的結(jié)構(gòu)相似，3種植物都葉片較厚，葉先端鈍尖，邊緣下曲，葉中脈在葉兩面均凸出，葉質(zhì)較硬，邊緣光滑，葉片相似。這些特征有利于大量顆粒物長期滯留，而且3種植物抗寒性極強(qiáng)，在天津生長良好，是天津綠化常見常綠樹種，因此，為了更好地了解影響植物滯塵量的主要影響因素，該試驗(yàn)以天津大葉黃楊、小葉黃楊和鳳尾蘭這3種常綠植物為研究對(duì)象，研究這3種常綠植物的單位面積滯塵量與氣孔特性之間的關(guān)系，為揭示天津冬季常綠植物的滯塵機(jī)理提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣地和樣葉的選擇

選擇天津冬季常見的常綠植物大葉黃楊（Thunb）、小葉黃楊[（Rehd.et.Wils）]和鳳尾蘭（L.）為研究對(duì)象。葉片樣品采集于2016年9月12日—26日，20 d無降水且無風(fēng)的天氣。以天津城建大學(xué)校園區(qū)作為采樣地點(diǎn)，選取植物生長良好，成片的成年栽植的植株為樣地。樣地面積為20 m×20 m，每塊樣地同種植物選取5個(gè)樣株，每個(gè)樣株設(shè)置3～5次重復(fù)，且從樣地四個(gè)方位均勻采樣，每株植物采樣25～40個(gè)葉片，采集后放入自封袋待測。

1.2 樣品單位面積滯塵量的測定

將采集的葉片放入蒸餾水中浸泡20 h，并用軟毛刷刷掉葉片殘留的灰塵。將浸洗液放入離心管中離心，除去上清液，烘干稱重，即得到植物葉片灰塵的重量[6]。然后將浸染的葉片晾干，粘貼在白紙上拍照，再將照片導(dǎo)入Photoshop軟件，計(jì)算出葉片的面積。

植物單位面積滯塵量＝葉片灰塵的重量/葉片的面積

1.3 樣品氣孔特性的測定

將采集的葉片洗凈晾干，分別隨機(jī)選擇10個(gè)葉片進(jìn)行測定，用鑷子撕下葉片的下表皮，制成臨時(shí)制片，Leica DM2000顯微鏡下觀察，借助CAD等軟件[7]，觀察氣孔密度、氣孔開張度和保衛(wèi)細(xì)胞面積，每個(gè)葉片隨機(jī)觀察3個(gè)視野。即每種植物30個(gè)重復(fù)。用SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 天津3種常綠植物單位面積滯塵量比較

圖1顯示，天津3種常綠植物滯塵量存在差異。方差分析得出，大葉黃楊的滯塵量與鳳尾蘭、小葉黃楊的滯塵量存在極顯著差異，但鳳尾蘭與小葉黃楊間的滯塵量無差異。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，大葉黃楊單位面積滯塵量最大，為7.376 3 g/m2，小葉黃楊和鳳尾蘭兩者單位面積滯塵量相對(duì)較小。張家洋[2]通過9種常見綠化樹木滯塵量差異比較，發(fā)現(xiàn)單位面積滯塵量為鳳尾蘭＞大葉黃楊。與本次研究結(jié)論不一致。研究結(jié)果不同的原因可能是研究時(shí)間不同，即張家洋的研究季節(jié)為植物的生長季，而本次試驗(yàn)季節(jié)為冬季。同時(shí)，植物間存在的結(jié)構(gòu)差異也能影響植物的滯塵量。如研究發(fā)現(xiàn)，葉表皮有無絨毛、葉片的粗糙程度以及葉片大小、植株的冠幅都會(huì)影響植物的滯塵量[7-10]。此外，大葉黃楊葉面不平[10]，可能會(huì)滯留更多的灰塵和顆粒物，使其滯塵能力增強(qiáng)。

圖1 天津3種常綠植物單位面積滯塵量比較

注：圖中不同小寫字母表示5%水平差異顯著，不同大寫字母表示1%水平差異極顯著，下同

2.2 天津3種常綠植物的氣孔密度與滯塵量

圖2顯示，天津3種常綠植物氣孔密度差異極顯著，即大葉黃楊＞小葉黃楊＞鳳尾蘭，其中大葉黃楊的氣孔密度較為顯著。參考圖1，大葉黃楊的氣孔密度最大，滯塵量也最高。說明大葉黃楊的滯塵量是由于氣孔密度大，氣孔滯留了更多的灰塵。劉璐等[11]研究廣州市常見行道樹種葉片表面形態(tài)與滯塵能力等研究表明，葉面積氣孔密度越大，滯塵能力越強(qiáng)，與本次試驗(yàn)結(jié)論相同。

圖2 天津3種常綠植物氣孔密度比較

2.3 天津3種常綠植物的氣孔開張度與滯塵量

由圖3可知，氣孔開張度為小葉黃楊＞鳳尾蘭＞大葉黃楊，小葉黃楊的氣孔開張度是大葉黃楊的兩倍，參考圖1，可以看出常綠植物的單位滯塵量與氣孔開張度沒有明顯的相關(guān)關(guān)系，氣孔開張度主要受外界環(huán)境的影響較大[12]，干旱和脅迫條件都會(huì)對(duì)氣孔開張度造成很大影響，這可能是兩者不相關(guān)的原因。

圖3 天津3種常綠植物氣孔開張度比較

2.4 天津3種常綠植物保衛(wèi)細(xì)胞面積與滯塵量

由圖4可以看出，保衛(wèi)細(xì)胞的面積為鳳尾蘭＞小葉黃楊＞大葉黃楊。對(duì)比圖1、圖4可知，大葉黃楊滯塵量大，但是保衛(wèi)細(xì)胞的面積小。兩者存在怎樣的關(guān)系還有待于其他物種的驗(yàn)證。也有可能是保衛(wèi)細(xì)胞面積越小，散失的水分越少[13]，葉面濕潤性越大，因而吸附灰塵的能力較強(qiáng)，滯塵量較高。劉穎等[14]、楊佳[15]研究表明氣孔濕潤性越低，滯塵能力越弱。

圖4 天津3種常綠植物保衛(wèi)細(xì)胞面積比較

3 結(jié)論

大葉黃楊單位面積滯塵量顯著高于鳳尾蘭和小葉黃楊，為7.376 3 g/m2。三者的氣孔密度差異極顯著，為大葉黃楊＞小葉黃楊＞鳳尾蘭，其中大葉黃楊的氣孔密度明顯高于其他兩種。說明大葉黃楊的滯塵量高與其氣孔密度大有關(guān)，氣孔口便于滯留更多的灰塵。氣孔開張度為小葉黃楊＞鳳尾蘭＞大葉黃楊，與滯塵量無關(guān)。保衛(wèi)細(xì)胞面積為鳳尾蘭＞小葉黃楊＞大葉黃楊，與滯塵量的關(guān)系還有待于其他物種的驗(yàn)證。建議在進(jìn)行天津城市綠化時(shí)，優(yōu)先種植大葉黃楊。

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責(zé)任編輯：楊霞

Relationship between stomatal characteristics and dust retention of three evergreen species in Tianjin

YANG Jing-hui1a,1b, ZHANG Li-jie1a, JI Xin-ning1a, WANG Wei1a, LI Jia-yi1a,HUANG Han-da1a

（1. Tianjin Agricultural University, a. College of Horticulture and Landscape, b. Engineering Technology Center for Plant Tissue Culture and Mutation Breeding, Tianjin 300384, China）

In order to compare the relationship between the dust retention on leaf surface in the unit area and the stomatal characteristics of three evergreen plants, the relationship between the dust retention per unit area and stomatal density, stomatal opening degree and guard cell area were analyzed withandby centrifugal weighing method, freehand and microscopic observation. The results showed: the dust retention ofwas higher thanand, and the amount of dust in unit area (7.376 3 g/m2) was also significantly higher than that of other two species. The stomatal density of three evergreen plants was significantly different, andwas higher thanwhilewas higher than. The stomatal density ofwas higher thanand, which indicated that the high dust retention ofwas related to its stomatal density, and its air ports were easy to hold dust. The stomatal opening ofwas the largest among the three plants, and that ofwas the second whilewas the least, which showed that the stomatal opening was not related to the dust retention. The guard cell area ofwas higher thanand, and the relationship between the area of the guard cell and the dust retention remains to be verified by other species. It was probable that the smaller guard cells were, the less water was lost, the wetter foliage can be and more dust was adsorbed. It was suggested thatshould be selected with priority for urban greening in Tianjin.

Tianjin; evergreen plants; dust retention; stomatal characteristics

X173；X513

A

1008-5394（2018）02-0017-03

10.19640/j.cnki.jtau.2018.02.005

2017-03-22

天津市農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化與推廣項(xiàng)目（201502100）；天津市科委項(xiàng)目（16YFZCNC00750）

楊靜慧（1961 -），女，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。