幾種綠化樹種葉片表皮形態(tài)與滯塵量的關(guān)系

王美鷗　何邦振　李梓桐　王智慧　王寅飛

幾種綠化樹種葉片表皮形態(tài)與滯塵量的關(guān)系

王美鷗1何邦振2李梓桐3王智慧3王寅飛3

（1.吉林市林業(yè)稽查支隊(duì)吉林吉林132013；2.吉林北山風(fēng)景區(qū)管理中心吉林吉林132013；3.北華大學(xué)林學(xué)院吉林吉林132013）

文章以吉林市15種植物為研究對象，通過顯微鏡觀察植物葉面微結(jié)構(gòu)，探究植物葉面的滯塵量，并尋求影響植物葉面滯塵能力大小的因素。結(jié)果表明：由于其葉表面特性（皺紋、粗糙、絨毛、油脂等）、濕潤性、樹冠結(jié)構(gòu)、枝葉密度和葉面傾角等不同，導(dǎo)致它們滯塵能力的差異顯著。

綠化樹種；葉片表皮；滯塵量

人口、資源與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展是當(dāng)今世界科學(xué)的主題之一。生態(tài)環(huán)境是人類賴以生存的基本條件，由于對資源的不合理開發(fā)，生態(tài)破壞和環(huán)境污染等問題日益突出，生態(tài)平衡受到嚴(yán)重威脅。隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的發(fā)展，大氣污染已經(jīng)嚴(yán)重危害城市環(huán)境質(zhì)量和人類健康[1]，而大氣中的顆粒物則一直是影響城市環(huán)境質(zhì)量的首要污染物，減少空氣中的粉塵含量對降低環(huán)境污染及維護(hù)人體健康具有重要意義。近年來，研究學(xué)者對植物的滯塵能力進(jìn)行了深入的研究和較為全面的分析，發(fā)現(xiàn)植物在滯塵方面有著舉足輕重的作用[2-5]。文章通過研究吉林市15 種樹種葉表面微形態(tài)結(jié)構(gòu)對植物滯塵能力的影響，為吉林市綠化樹種的選擇、粉塵污染控制提供更加科學(xué)的依據(jù)，也為城市植物與環(huán)境污染間的關(guān)系提供新的研究思路。

1 研究地區(qū)與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

吉林市（東經(jīng)125°40′～127°56′，北緯42°31′～44°40′）位于吉林省中部，屬中溫帶亞濕潤季風(fēng)氣候，四季分明，年積溫2 400～3 000 ℃，年降雨量400～1 000 mm[6]。本研究采樣地點(diǎn)為吉林市吉林大街、解放中路等主要街道。

1.2 植物選擇和采樣方法

選取主要街道喬木和灌木共15 種常見園林樹種，其中喬木有復(fù)葉槭（）、新疆楊（）、山丁子（）、梨（）、茶條槭（）、榆（）、白樺（）、金葉榆（）、黃檗（），灌木有榆葉梅（）、小葉丁香（）、女貞（）、繡線菊（）、紅瑞木（）、接骨木（）。

在無風(fēng)或微風(fēng)的時(shí)候選取以上15 種生長狀況良好的樹種，每種樹種選60～100 片葉，裝入塑封袋內(nèi)帶回實(shí)驗(yàn)室，放進(jìn)冰箱冷藏。

1.3 測定方法

葉片的滯塵量是指葉片單位面積在單位時(shí)間內(nèi)滯留的粉塵量，常采用的研究方法是單位葉面積測定法，即對一定時(shí)間內(nèi)的植物采用單位面積滯沉量的方法進(jìn)行計(jì)算[7]。具體的操作方法如下。

（1）計(jì)算葉面積。葉片表面積的精準(zhǔn)測量是葉片表面檢測的前提，目前葉面積的測定方法主要有方格法、稱紙法、打孔稱重法和回歸方程法，部分學(xué)者嘗試使用數(shù)字圖像處理法[8]。文章采用打孔稱重法對其進(jìn)行葉面積測定。首先將所有取回的葉片置于天平上進(jìn)行稱重，得到葉重，在取回的每種葉片中選取10 片大小相同的葉片，用直徑1.5 cm的打孔器進(jìn)行打孔，同時(shí)將100 張濾紙烘干稱重記錄下數(shù)據(jù)1，并計(jì)算出單個(gè)濾紙的重量2=1/100。將打完孔的葉片置于電子天平稱重，并用圓珠筆在濾紙上編號記錄下孔重3。

（2）洗滌。將稱重后的葉片放入超聲波洗滌儀器中洗滌5 min，使葉片上所有的灰塵和雜質(zhì)從葉片上洗掉并溶解于水中。將燒杯中的水倒入漏斗進(jìn)行過濾。

（3）烘干并稱重。將過濾完的濾紙置于105 ℃的烘箱內(nèi)烘3 h后，放入電子天平上稱重，記錄烘干后重量為4，粉塵總重即為4-2。

（4）單位葉面積滯塵量的測定：

打孔的葉面積：

葉片總面積：

式中1為濾紙烘干后的重量；2為單個(gè)濾紙烘干后的重量；1為打孔的葉面積；為打孔的直徑；為葉片總重量；為葉片的總面積；3葉片的孔重；為濾紙的數(shù)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel軟件進(jìn)行分析，單位葉面積滯塵量數(shù)據(jù)見表1。

表1　15 種常見園林植物的單位面積滯沉量

2 結(jié)果與分析

2.1 不同樹種滯塵能力的比較分析

2.1.1 不同喬木樹種滯塵能力的比較分析

在本實(shí)驗(yàn)中涉及落葉喬木的有9種：復(fù)葉槭（）、新疆楊（）、山丁子（）、梨（）、茶條槭（）、榆（）、白樺（）、金葉榆（）、黃檗（）。對其比較分析，如圖1所示，發(fā)覺不同樹種之間滯塵量差異大，在這些喬木中金葉榆（）的單位葉面積的滯塵量最大為28.21 g/m2，即在同樣條件下金葉榆（）的滯塵能力最強(qiáng)，其次是梨（），滯塵量為24.35 g/m2。

在以上9種喬木中滯塵能力最低的為新疆楊（），其滯塵量僅1.48 g/m2。按喬木滯塵能力從高到低排序?yàn)椋航鹑~榆（）＞梨（）＞白樺（）＞山丁子（）＞復(fù)葉槭（）＞黃檗（）＞茶條槭（）＞榆（）＞新疆楊（）。

圖1　9種喬木樹種單位面積滯塵量

2.1.2 不同灌木樹種滯塵能力的比較分析

本實(shí)驗(yàn)對榆葉梅（）、小葉丁香（）、女貞（）、繡線菊（）、紅瑞木（）、接骨木（）6種灌木比較分析，由圖2可知，在以上灌木中小葉丁香（）的滯塵能力最強(qiáng)，其單位葉面積的滯塵量最大為124.00 g/m2，其次是紅瑞木（），滯塵量為72.50 g/m2。接下來依次為女貞（）、繡線菊（），滯塵能力最低的為接骨木（），單位葉面積的滯塵量僅8.56 g/m2。

圖2　6種灌木單位葉面積滯塵量

2.1.3 喬木和灌木間滯塵能力的比較分析

選取有代表性的5種喬木復(fù)葉槭（）、梨（）、榆（）、金葉榆（）、白樺（）與5種灌木榆葉梅（）、小葉丁香（）、女貞（）、繡線菊（）、紅瑞木（）進(jìn)行比較，由圖3可知，灌木中滯塵能力最高的為小葉丁香（），單位葉面積滯塵量為72.50 g/m2，喬木中滯塵能力最高的為金葉榆（），單位葉面積滯塵量為28.21 g/m2，且所有灌木的滯塵能力普遍高于喬木。

圖3　喬木和灌木單位葉面積滯塵量

2.1.4 總體比較分析

對文章的15 種植物利用公式計(jì)算出單位葉面積的滯塵量在一定程度上反映出植物滯塵能力大小，所有樹種滯塵能力依次為小葉丁香（）、紅瑞木（）、金葉榆（）、梨（）、繡線菊（）、女貞（）、白樺（）、山丁子（）、復(fù)葉槭（）、黃檗（）、茶條槭（）、榆葉梅（）、榆（）、接骨木（）、新疆楊（）。灌木的滯塵能力明顯大于喬木，且在灌木中小葉丁香（）的滯塵能力最強(qiáng)，而在喬木中金葉榆（）的滯塵能力相對較高。

通過上述研究可知，在喬木中金葉榆（）、梨（）的滯塵能力相對較高，在灌木中小葉丁香（）、紅瑞木（）的滯塵能力較高。灌木的滯塵量最大，可能與植物高度及密度有關(guān)，由于灌木比喬木要矮，對于地面灰塵的攔截能力強(qiáng)。

2.2 樹種滯塵能力與葉表皮形態(tài)的關(guān)系

2.2.1 對樹種滯塵能力與葉表皮形態(tài)的關(guān)系進(jìn)行分析

從上述實(shí)驗(yàn)中選擇的15 種樹種發(fā)現(xiàn)，引起植物間滯塵能力差異的原因有植物滯塵能力與樹冠的高低、總?cè)~面積、葉片大小、葉片著生角度、葉片表面的粗糙程度等。一般葉片寬大、平展、硬挺不易抖動，葉面粗糙、有油脂分泌的植物滯塵能力強(qiáng)，葉面光滑的滯塵能力弱。植物葉片的細(xì)毛和樹皮的凹凸不平是截留吸附粉塵的重要植物形態(tài)特點(diǎn)。有些樹木的單位葉面積滯塵量雖不高，但樹冠高大，枝葉茂密，總?cè)~面積很大，所以全樹滯塵能力十分顯著。另外從顯微鏡觀察實(shí)驗(yàn)樣品不難看出滯塵量大的植物葉片表面絨毛密集，相對而言葉片表面絨毛短而多的滯塵能力更強(qiáng)。

2.2.2 樹種滯塵能力與葉表皮形態(tài)的關(guān)系應(yīng)用

測定樹種的滯塵能力是城市綠地系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)，如果在城市中栽植、引進(jìn)滯塵能力強(qiáng)的樹種，對城市的整體環(huán)境影響意義很大，選擇適合本城市發(fā)展的、滯塵能力強(qiáng)的植物，形成成片綠地或森林，再進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對減少城市中各種降塵更有重要意義。高大的喬木能起到滯阻、過濾外界降塵的作用，較密的灌草則能有效減少地面的揚(yáng)塵。

3 結(jié)論

吉林市城市森林系統(tǒng)中主要綠化樹種的葉片都有一定的滯塵能力，但由于樹種葉片的質(zhì)地、葉片大小及樹種所在的位置和樹冠形狀不同，樹種葉片的滯塵能力也不相同。在做園林綠化時(shí)可優(yōu)先考慮滯塵能力強(qiáng)的喬、灌木，如金葉榆（）、梨（）、白樺（）、小葉丁香（）、紅瑞木（）等。

不同樹種滯塵能力的差異與葉子的表面特性（皺紋、粗糙、絨毛、油脂等）及其濕潤性有密切關(guān)系，滯塵量的多少與樹冠總?cè)~面積、樹冠形狀等有關(guān)。本研究僅對不同樹種的單位葉面積或重量的滯塵能力進(jìn)行了比較，雖然能從一個(gè)方面反映不同樹種的滯塵能力，但離全面反映樹種在阻擋、截留塵埃方面的差異還有一定距離。

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王美鷗（1982- ），女，漢族，吉林人，碩士，工程師。研究方向：林業(yè)技術(shù)。

10.3969/j.issn.2095-1205.2020.11.12

S718.56

A

2095-1205(2020)11-23-03