不同氮肥處理下6種地被植物對機(jī)場飛行區(qū)域空氣質(zhì)量及降噪滯塵能力的影響
2025-04-07 00:00:00何琳琳白小明吳廷達(dá)朱奇萌閆玉邦張才忠冉福李娟霞朱雅楠黃小剛陳維理
草地學(xué)報 2025年3期
摘要：為建立西北地區(qū)良好的機(jī)場環(huán)境，本研究以6種常見的地被植物為材料，設(shè)置10 g·m-2（F1），20 g·m-2（F2）和30 g·m-2（F3）3個施肥水平（單施尿素），通過測定PM10、PM2.5、PM1、滯塵量（Dust retention，Dr）和等效連續(xù)聲級（Equivalent continuous sound level，Leq）衰減量等的變化，以評估不同施肥處理下6種地被植物改善機(jī)場飛行區(qū)域空氣質(zhì)量及降噪滯塵的能力。研究結(jié)果表明，F(xiàn)1施肥梯度下的高羊茅（Festuca arundinacea，"TF）、野牛草（Buchloe dactyloides，"BG）、草地早熟禾（Poa pratensis，"KB）、青綠苔草（Carex leucochlora，"CL）和扁穗冰草（Agropyron cristatum，"AC）與F2施肥梯度下的紫羊茅（Festuca rubra，"RF）具有較強(qiáng)改善機(jī)場跑道區(qū)域空氣質(zhì)量的效果及降噪滯塵的能力。各指標(biāo)權(quán)重綜合評價結(jié)果顯示，6種地被植物改善機(jī)場飛行區(qū)域空氣質(zhì)量及降噪滯塵的能力由強(qiáng)到弱依次為：F1TFgt;F1BGgt;F1KBgt;F1ACgt;F2RFgt;F1CL；氮肥處理促進(jìn)效果依次為F1gt;F2gt;F3。綜上可知，高羊茅在10 g·m-2施肥水平下（F1TF）對于機(jī)場降噪滯塵和改善機(jī)場跑道區(qū)空氣質(zhì)量的潛力最大。
關(guān)鍵詞：飛行區(qū)草坪；草種篩選；降噪；滯塵；空氣質(zhì)量
中圖分類號：S688.4 """""""文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A """""""文章編號：1007-0435（2025）03-0889-13
Effects of 6 Types of Cover Plants under Different Nitrogen Fertilizer Treatments on Air Quality and Noise Reduction and Dust Retention Ability in Airport Flight Area
HE Lin-lin，"BAI Xiao-ming*，"WU Ting-da，"ZHU Qi-meng，"YAN Yu-bang，"ZHANG Cai-zhong，"RAN Fu，"LI Juan-xia，"ZHU Ya-nan，"Huang Xiao-gang，"Chen Wei-li
（College of Pratacultural Science，"Gansu Agricultural University，"Key Laboratory for Grassland Ecosystem，"Ministry of Education，"Pratacultural Engineering Laboratory of Gansu Province，"Sino-U.S. Centers for Grazing Land Ecosystem Sustainability，"Gansu Civil Aviation Environmental Engineering Co.，"LTD，"Lanzhou，"Gansu Province 730070，"China）
Abstract：In order to establish a good airport environment in Northwest region，"this study used six common groundcover plants as materials and set three fertilization levels （single application of urea）"at 10 g·m-2"（F1），"20 g·m-2"（F2）"and 30 g·m-2"（F3）. By measuring changes in PM10，"PM2.5，"PM1，"Dust retention （Dr），"and Equivalent continuous sound level attenuation （Leq attenuation），"the study assessed the ability of the six groundcover plants under different fertilization treatments to improve the air quality and reduce noise and dust in the airport flight area. The results showed that Festuca arundinacea Schreb."（TF），"Buchloe dactyloides （BG），"Poa pratensis （KB），"Carex leucochlora （CL）"and Agropyron cristatum （AC）"under the F1 fertilization gradient，"and Festuca rubra （RF）"under the F2 fertilization gradient had the strong effect on improving air quality and reducing noise and dust retention in the airport runway area. The comprehensive evaluation results of the weight of each index showed that the ability of the six groundcover plants to improve the air quality and reduce noise and dust in the airport flight area，"from strong to weak，"was F1TFgt;F1BGgt;F1KBgt;F1ACgt;F2RFgt;F1CL；"the promotion effect of nitrogen fertilizer treatment was F1gt;F2gt;F3. In summary，"F. arundinacea"under 10 g·m-2"fertilization level （F1TF）"has the greatest potential for airport noise reduction，"dust retention，"and improvement of air quality in the airport runway area.
Key words：Airfield turf；Grass species screening；Noise reduction；Dust retention；Air quality
近年來，隨著航空事業(yè)的飛速發(fā)展，環(huán)境建設(shè)與機(jī)場建設(shè)同步發(fā)展已成為民航事業(yè)綠色健康發(fā)展的重要組成部分［1］。飛行區(qū)草坪作為相對穩(wěn)定的植物群落和生態(tài)系統(tǒng)，具有根系系統(tǒng)發(fā)達(dá)、致密、地表覆蓋率高等特點［2］，可吸收飛機(jī)起落產(chǎn)生的噪聲和滯留空氣中的塵土，從而有效改善機(jī)場飛行區(qū)空氣質(zhì)量。因此，其建植草種的選用及合理的施肥養(yǎng)護(hù)對機(jī)場生態(tài)環(huán)境具有重要意義。
飛機(jī)噪聲具有聲壓級高、影響范圍廣和短時持續(xù)發(fā)生的特點［3］，相比城市環(huán)境噪聲對人產(chǎn)生的危害更大［4］。植物降噪相較于造價高昂的聲屏障降噪，是一種減碳且低成本的降噪方式，可達(dá)到較好的降噪效果［5-8］，且符合我國低碳政策，目前植物降噪的研究主要集中在植物帶的植物配置、高度、密度，葉片面積和震動幅度等方面，對施肥影響植物降噪效果的研究較少［8-12］。此外，機(jī)場的建筑、道路和地面等表面難以有效降塵，易受風(fēng)力影響造成二次污染。飛機(jī)起落過程中會產(chǎn)生大量黑碳顆粒物［13］，尤其是PM10，PM2.5和PM1等具有吸附性的懸浮顆粒物，易攜帶有害物質(zhì)如重金屬、細(xì)菌、病毒等，對人體健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅［14-17］，并可能引發(fā)霧霾和溫室效應(yīng)等問題［18］。隨著社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，航空運輸量大幅提升，在近地點，飛機(jī)起飛著陸循環(huán)中排放的污染物對人體健康、機(jī)場及其周邊環(huán)境的危害愈加嚴(yán)重［19-22］。因此，通過喬灌木、花卉和草坪草等植物的生物滯塵作用是阻滯塵土污染的有效途徑，也是目前國內(nèi)外相關(guān)研究的熱點［23-25］，本研究在此基礎(chǔ)上結(jié)合施肥處理，以期進(jìn)一步提高不同草種改善機(jī)場環(huán)境情況的實際應(yīng)用能力。
城市空氣顆粒物污染危害巨大，已成為現(xiàn)代社會面臨的主要環(huán)境挑戰(zhàn)之一。通過種植具有較好吸附顆粒物效果的植被，可以改善機(jī)場空氣質(zhì)量、降低航空排放對人及周邊環(huán)境的危害。因此，本研究基于機(jī)場所處的氣候特點、立地條件和飛行區(qū)對植被的特殊要求，選擇高羊茅和紫羊茅等5個西北地區(qū)常見的草坪草種和在北京首都國際機(jī)場篩選的生態(tài)草種-野牛草，進(jìn)行形態(tài)指標(biāo)、降噪值、滯塵量和空氣質(zhì)量指標(biāo)測定，以篩選適宜草種及最佳施肥量建植飛行區(qū)草坪，為保障飛行安全、改善環(huán)境質(zhì)量和綠化美化機(jī)場提供理論依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 試驗地概況
試驗于蘭州中川國際機(jī)場（103°37′E，36°30′N）進(jìn)行，試驗地位于甘肅省蘭州市永登縣中川鎮(zhèn)，地處秦王川盆地，屬溫帶大陸性氣候，海拔約1938 m，年降水量300～350 mm，年蒸發(fā)量2000 mm，年均氣溫6.9℃，1月平均氣溫-7.3℃，7月平均氣溫20.5℃，冬春多風(fēng)少雨，氣候干燥，土壤為鹽漬化棕漠土，有機(jī)質(zhì)含量為1.17%，屬偏低水平。
1.2 試驗設(shè)計
本試驗選取6種植物為材料（表1）采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，于2023年7月在蘭州新區(qū)中川機(jī)場跑道邊進(jìn)行草坪種植，小區(qū)面積為2 m×2 m，間距0.5 m。實驗草種單播，養(yǎng)護(hù)2個月后開始施肥處理，施肥處理設(shè)置3個水平：即單施尿素10 g·m-2（F1），20 g·m-2（F2）和30 g·m-2（F3），其中各處理尿素均分兩次施入，以不施肥小區(qū)為空白對照（CK），每個處理3次重復(fù)。生長1個月后測定相關(guān)指標(biāo)。
1.3 測定指標(biāo)與方法
1.3.1 形態(tài)指標(biāo)測定 （1）株高（絕對株高）：各小區(qū)按“對角線”選5個點，每點隨機(jī)標(biāo)記10株，測定絕對高度，取平均值，單位：cm。
（2）葉寬：采用游標(biāo)卡尺測定自基部第3片葉片最寬處的寬度，每個小區(qū)按“對角線”選取5個點，每點隨機(jī)選取10個葉片分別測其寬度，并計算平均值，單位：cm。
（3）密度：用實測法測定。每個小區(qū)按照“對角線法”選取5個點，在每點放置樣方（0.5 m×0.5 m），將地上植株剪下，計枝條數(shù)，用株·m-2表示。
（4）蓋度：各小區(qū)按照“對角線法”選取5個點，采用針刺法，在每個樣方（0.5 m×0.5 m）中針插100個方格點，計算各草地覆蓋度。
1.3.2 降噪值測定 參考王春梅等［26］的方法，在各小區(qū)固定點放置漫步者A3-8S戶外可移動拉桿音響和愛華AWA5688多功能聲級計，于上午10：00-12：00進(jìn)行測定，音響播放飛機(jī)起飛前音頻，聲級計置于距地面20 cm處，每個小區(qū)選取3個測點，每個測點連續(xù)測定10 s。根據(jù)中華人民共和國國家生態(tài)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)（HJ 1301—2023），測定等效連續(xù)聲級（Leq）。不同小區(qū)測定值相比對照減少量即為噪聲衰減量。
1.3.3 滯塵量（Dust retention capacity，Dr）測定 樣品采集：參考柴一新等［27］的方法，選擇在灌溉后2 d采集試驗樣品。選擇草坪生長良好處劃定20 cm×20 cm的樣方，距離根部1 cm處剪下草樣，置于預(yù)先稱重（W1）的自封袋內(nèi)帶回實驗室。
滯塵能力的測定：用精確度為1/10 000的分析天平稱量樣品和自封袋重量（W2），之后將自封袋中的草樣放入蒸餾水中浸泡3 h，以充分浸洗葉片附著物，3 h后置于60℃烘箱中烘干24 h，再將草樣裝入自封袋中稱重（W3），樣品浸泡液用稱重濾紙（W4）過濾，過濾后再次稱量濾紙烘干重（W5）。
計算方法：
樣品草上附著的塵土重量W6=W5-W4
樣品草的干重W7=W3-W1
樣品草的單位干重滯塵量S=W6/W7
樣品草的總和單位干重滯塵量S0=∑W6/∑W7
1.3.4 空氣質(zhì)量測定 參考王月彬［28］的方法，選擇晴朗無風(fēng)的天氣，用便攜式空氣質(zhì)量檢測儀Pocketlab Air在各小區(qū)進(jìn)行空氣質(zhì)量測定，測量時間均為上午10：00-12：00，測量時根據(jù)操作要求將檢測儀放置于草坪上方10 cm處，每隔1 h測量一次PM1，PM2.5，PM10，CO2，O3和AQI，每個小區(qū)3次重復(fù)。
1.4 綜合評價
采用變異系數(shù)法［29］對上述3類生態(tài)質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行綜合評分，具體計算步驟如下：
首先進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，計算各指標(biāo)變異系數(shù)，
公式：，式中，指第項指標(biāo)的變異系數(shù)，指第項指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差，指第項指標(biāo)的平均值。
計算各指標(biāo)權(quán)重，
公式：，式中，指第項指標(biāo)的權(quán)重。
通過Z-score標(biāo)準(zhǔn)化法把各項指標(biāo)所得的原始數(shù)據(jù)采用標(biāo)準(zhǔn)化處理，
公式：，式中，指標(biāo)準(zhǔn)化后的各指標(biāo)變量值，指各指標(biāo)的實際測量值，指第項指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差，指平均值。值越小越好的指標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)化之后需在數(shù)值前加負(fù)號，然后將不同處理方式下各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值與權(quán)重相乘，得到綜合評分。
1.5 數(shù)據(jù)處理
采用Excel 2021整理數(shù)據(jù)并進(jìn)行歸一化處理，SPSS 27.0進(jìn)行ANOVA單因素方差分析和Duncan法進(jìn)行多重比較。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同施肥處理對不同草種形態(tài)質(zhì)量指標(biāo)的影響及其雙因素方差分析
由表2可知，不同的施肥處理和草種類型對株高、葉寬、密度和蓋度的影響均達(dá)到極其顯著水平（Plt;0.001），二者的交互作用對不同草種密度的影響顯著（Plt;0.05），對株高、葉寬和蓋度的影響未達(dá)到顯著水平。
2.1.1 不同施肥處理對株高的影響 由圖1可知，隨著施肥量的增加，TF，KB和AC株高呈先上升后下降趨勢，均在F2處理下達(dá)到最大，與對照相比，分別顯著增加了89.00%，91.74%和58.92%（Plt;0.05），而BG，RF和CL株高在F3處理下達(dá)到最大，與對照相比，分別增加了21.28%，63.18%和6.05%。在CK和F1處理下，不同草種間存在顯著差異，且AC株高在不同處理下均最大，CL均最小。
2.1.2 不同施肥處理對葉寬的影響 由圖2可知，隨著施肥量的增加，所有草種的葉寬均大于CK，呈先上升后下降或逐漸上升趨勢。BG和RF的葉寬在F1處理下達(dá)到最大，與對照相比，分別顯著增加了14.26%和30.39%（Plt;0.05），KB，CL和AC的葉寬在F2處理下達(dá)到最大，與對照相比，分別增加了23.43%，16.09%和18.83%，TF的葉寬在F3處理下達(dá)到最大，與對照相比，顯著增加了32.79%（Plt;0.05）。
2.1.3 不同施肥處理對密度的影響 由圖3可知，隨著施肥量的增加，KB密度呈逐漸上升趨勢，其余草種密度均呈先上升后下降趨勢。在F1處理下，TF，BG，RF，CL和AC密度達(dá)到最大，其中TF增幅最為顯著，較對照增加了118.44%，CL增幅最小，較對照增加了44.25%。在F3處理下KB密度達(dá)到最大，與對照相比，增加了106.79%。AC的密度在不同處理下均最小，F(xiàn)1處理下RF密度最大，是AC的12.15倍，KB在F2和F3處理下均最大，分別是AC的13.89倍和16.43倍。
2.1.4 不同施肥處理對蓋度的影響 由圖4可知，隨著施肥量的增加，6個草種的蓋度均呈先上升后下降趨勢。在F1處理下，AC蓋度增幅最大，較對照增加了43.90%，TF增幅最小，較對照增加了24.96%。KB和CL均在F2處理下蓋度增幅最大，與對照相比分別增加了49.96%和18.88%。在CK和F1處理下，TF的蓋度均最大，AC和CL均最小，TF分別是AC和CL的1.38倍和1.58倍。
2.2 不同施肥處理對不同草種降噪能力的影響
施肥處理極顯著影響草種降噪能力（Plt;0.001），6個不同草種的降噪能力差異不顯著，二者的交互作用對不同草種降噪能力有極顯著影響（Plt;0.01）（表3）。由圖5可知，所有草種的Leq衰減量均大于CK，且隨著施肥量的增加，AC的Leq衰減量呈逐漸上升趨勢，其余草種均呈先上升后下降趨勢。BG和RF在F1處理下Leq衰減量達(dá)到最大，與對照相比，分別顯著增加了213.63%和221.67%（Plt;0.05）。TF，KB和CL在F2處理下Leq衰減量達(dá)到最大，與對照相比，分別顯著增加了112.22%，44.66%和184.13%（Plt;0.05）。在F1和F2處理下，不同草種的Leq衰減量存在顯著差異。在CK處理下，AC的Leq衰減量最大，RF衰減量最小，AC的Leq衰減量是RF的1.82倍。在F1和F3處理下，BG的Leq衰減量均最大，TF和KB分別最小，BG分別是TF和KB的1.80倍和1.50倍。在F2處理下，TF的Leq衰減量最大，AC衰減量最小，TF是AC的1.41倍。
2.3 不同施肥處理對不同草種滯塵能力的影響
施肥處理、草種類型及二者的交互作用對各草種滯塵能力的影響均達(dá)到極其顯著水平（Plt;0.001）（表4）。隨著施肥量的增加，所有草種的滯塵量均大于CK，但變化趨勢不顯著（圖6）。KB在F1處理下滯塵量達(dá)到最大，與對照相比，顯著增加了26.70%（Plt;0.05）。TF、BG和AC在F2處理下滯塵量達(dá)到最大，與對照相比，分別顯著增加了158.76%，69.18%和39.75%（Plt;0.05）。RF和CL在F3處理下滯塵量達(dá)到最大，與對照相比，分別顯著增加了280.22%和323.86%（Plt;0.05）。AC的滯塵量在CK和F2處理下均最大，分別是TF和RF的3.86倍和2.71倍，KB在F1處理下滯塵量最大，CL最小，KB是CL的3.05倍。
2.4 不同施肥處理對不同草種改善空氣質(zhì)量能力的影響
如表5所示，施肥處理對不同草種上方PM10濃度、PM2.5濃度、PM1濃度、CO2濃度和AQI的影響均達(dá)到極其顯著水平（Plt;0.001），不同草種對CO2和AQI的影響差異顯著（Plt;0.05），二者的交互作用對不同草種上方AQI的影響達(dá)到極其顯著水平（Plt;0.001）。
2.4.1 不同施肥處理對草種上空PM10濃度的影響 隨著施肥量的增加，6個草種的PM10濃度基本呈先下降后上升趨勢（圖7）。在CK處理下，CL對空氣中PM10的滯留能力最大。在F1處理下，BG上空PM10濃度的降幅最大，與對照相比顯著降低了18.66%。
2.4.2 不同施肥處理對草種上空PM2.5濃度的影響 由圖8可知，隨著施肥量的增加，6個草種上空PM2.5濃度基本呈先下降后上升趨勢。在F1處理下PM2.5濃度值均最小，與對照相比，分別降低了3.75%，14.33%，14.56%，22.06%，3.30%和4.55%。在F1處理下，TF上空PM2.5濃度最大。在F2處理下，CL上空PM2.5濃度最大，RF最小，CL是RF的1.10倍。在F3處理下，RF上空PM2.5濃度最大，KB最小，RF是KB的1.32倍。
2.4.3 不同施肥處理對草種上空PM1濃度的影響 由圖9可知，隨著施肥量的增加，6個草種上空PM1濃度基本呈先下降后上升趨勢。在F1處理下PM1濃度值均最小，與對照相比，分別降低了0.39%，14.85%，15.76%，12.35%，6.75%和0.31%。在F1和F2處理下，AC和CL上空PM1分別最大，RF均最小，AC和CL分別是RF的1.06倍和1.08倍。在CK和F3處理下，RF上空PM1均最大，CL和AC分別最小，RF分別是CL和AC的1.18倍和1.42倍。
2.4.4 不同施肥處理對草種上空CO2濃度的影響 由圖10可知，隨著施肥量的增加，6個草種上空CO2濃度基本呈先上升后下降趨勢。BG和AC在F3處理下CO2濃度最小，與對照相比，分別降低了4.26%和0.77%，其余草種則在CK處理下CO2濃度最小。TF，RF，KB和CL在F3處理下增幅最小，與對照相比，分別增加了1.34%，6.23%，3.92%和3.13%。RF上空CO2濃度在CK、F1和F3處理下均最大，KB，CL和BG分別最小，RF分別是KB，CL和BG的1.06倍、1.03倍和1.13倍，在F2處理下，BG上空CO2濃度最大，KB最小，BG是KB的1.04倍。
2.4.5 不同施肥處理對草種上空O3濃度的影響 由圖11可知，不同草種對空氣中O3濃度的影響不同。BG，KB和CL均在CK處理下草種上空O3濃度最低，而TF，AC和RF分別在F1、F2和F3處理下草種上空O3濃度最低，與對照相比，分別降低了5.07%，40.20%和45.81%。在CK處理下，AC上空O3濃度最大，CL最小，AC是CL的1.74倍，RF和TF上空O3濃度在F1和F2處理下分別最大，AC均最小，RF和TF分別是AC的1.62倍和1.86倍，在F3處理下BG上空O3濃度最大，TF最小，BG是TF的1.73倍。
2.4.6 不同施肥處理對草種上空AQI的影響 由圖12可知，隨著施肥量的增加，TF，BG和RF上空AQI呈先下降后上升趨勢，CL，KB和AC則呈先下降后上升再下降趨勢。在F1處理下，6個草種上空AQI值均最小，與對照相比，分別降低了2.72%，10.31%，10.46%，16.03%，2.27%和3.12%。KB和TF上空AQI濃度在CK和F1處理下分別最大，CL均最小，KB和TF分別是CL的1.19倍和1.10倍，在F2處理下，CL上空AQI濃度最大，BG最小，CL是BG的1.11倍，在F3處理下，RF上空AQI濃度最大，KB最小，RF是KB的1.25倍。
2.5 不同施肥處理下6種地被植物對改善機(jī)場生態(tài)環(huán)境效果的綜合評價
本研究采用變異系數(shù)法進(jìn)行綜合評價，分別以株高（PH）、葉寬（LW）、密度（DS）、蓋度（CR）、連續(xù)等效聲級（Leq）、滯塵（Dr）、PM10、PM2.5、PM1、CO2、O3和綜合空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）為評價指標(biāo)，計算出上述各個指標(biāo)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)和權(quán)重（表6）。其中各指標(biāo)權(quán)重占比由高到低依次為：O3gt;Leqgt;DSgt;PHgt;CRgt;Drgt;PM10gt;PM1gt;PM2.5gt;LWgt;AQIgt;CO2。
對4種施肥處理下所測得的4個形態(tài)指標(biāo)和8個生態(tài)指標(biāo)測定值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。將不同處理下各指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值與其對應(yīng)的權(quán)重相乘，各指標(biāo)的值求和得到綜合評分（表7）。其中，在CK中，CKBG組合綜合評分最高；在F1施肥處理下，F(xiàn)1TF組合綜合評分最高；在F2施肥處理下，F(xiàn)2RF組合綜合評分最高；在F3施肥處理下，F(xiàn)3CL組合綜合評分最高。對于不同的草種：TF，BG，KB，CL和AC在F1施肥處理下評分最高；RF在F2施肥處理下評分最高。綜合評分排名前六的依次為：F1TFgt;F1BGgt;F1KBgt;F1ACgt;F2RFgt;F1CL。各施肥處理綜合評分依次為：F1gt;F2gt;CKgt;F3。
3 討論
3.1 不同施肥處理對不同草種形態(tài)特征的影響
氮素是植物生長發(fā)育的必要營養(yǎng)元素之一，能夠有效促進(jìn)根系、莖和葉片的生長，同時提高植物光合作用效率和生物量積累［30］。在一定范圍內(nèi)，對增加氮素用量可以顯著提高植物生產(chǎn)性能［31］，施肥不僅能促進(jìn)草坪草莖葉的生長，還有助于分蘗的產(chǎn)生，對加速成坪和維持草坪密度和蓋度有重要作用［32］。本研究表明，氮肥施用后6個草種的株高、葉寬、密度和蓋度都較對照有所提高，且隨著氮肥量的增加基本呈逐漸上升和先上升后下降趨勢，這可能是因為氮肥作為草坪植物需求的大量元素，可增加土壤養(yǎng)分含量，顯著促進(jìn)草坪的生長［33-34］。研究表明，氮肥的施用對地上生物量的促進(jìn)作用明顯高于對地下生物量的調(diào)節(jié)［35］，在適宜范圍內(nèi)草坪草的株高、草坪的密度和蓋度均會隨氮肥施用量的增加而增大［36-37］，而超出施肥量閾值，使得大量氮素沉降，不能被植物吸收的氮素會以土壤固化及氨化和硝化產(chǎn)生的氣體揮發(fā)等形式損失，影響土壤環(huán)境，從而抑制草坪草的生長［32，38］，使草坪草的株高、草坪密度和蓋度下降。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著氮肥的施用，各草種的葉寬較對照都有提高，方差分析顯示施肥對各草種的葉寬有極其顯著的影響（Plt;0.001），但各施肥處理間不存在顯著差異，這可能是因為各草種的種植年限較短，且葉寬受本身基因特性影響較多［32］，因此施肥對草種質(zhì)地的影響有限。
3.2 不同施肥處理對不同草種降噪能力的影響
植物的降噪能力與植被密度、植物高度、葉片面積和葉片結(jié)構(gòu)等均具有相關(guān)性［8-10］。本研究發(fā)現(xiàn)，不同施肥處理下，不同草種的降噪能力存在顯著差異，不施肥時AC的噪聲衰減量最大，這與AC的生長形態(tài)和葉片特征有較大關(guān)系，AC既可做地被又是牧草，株高高于其余草坪草，且葉面積較大在垂直距離上有更豐富的植被度和更大的葉片震動幅度［12，39］，因此降噪效果較好。隨著施肥量的增加，不同草種對于噪聲的衰減量出現(xiàn)顯著差異，除AC外均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。其中TF、KB和CL的噪聲衰減量在F2時最大，BG和RF在F1時噪聲衰減量最大，AC則在F3施肥處理下噪聲衰減量最大。這表明不同施肥處理對不同草種的降噪能力影響顯著，由于適量的氮肥促進(jìn)了植物的生長發(fā)育［40］，提高了植物枝葉量，而植物反射和吸收聲波的主要部位在植物的枝和葉，植物的枝葉量越大，降噪效果越明顯［41］。而氮肥施入過量時，氮肥的利用率降低，對植物的生長產(chǎn)生抑制作用［30］，因此會減弱植物的降噪效果。
3.3 不同施肥處理對不同草種滯塵能力的影響
合理的施肥可以促進(jìn)植物的生長發(fā)育，而植物對于塵土的阻滯能力也受葉片形態(tài)和結(jié)構(gòu)的影響［42-43］。本研究發(fā)現(xiàn)，不同施肥處理對6個不同草種的滯塵能力影響顯著，且隨著施肥量的增加，土壤養(yǎng)分隨之升高，6種草的滯塵能力也顯著增加，但基本呈現(xiàn)先上升后下降趨勢。其中TF、BG和AC的滯塵量在F2施肥處理下達(dá)到最大值，RF和CL在F3施肥處理下達(dá)到最大值，KB在F1施肥處理下達(dá)到最大值，且經(jīng)過施肥處理的各草種的滯塵量較不施肥均上升，這可能是因為草坪株高、密度和蓋度過低時，起阻滯塵土作用的莖葉總面積小，則滯塵能力弱。此外，不同草種的葉片形態(tài)也具有較大差異，其中TF、BG和AC的葉面積較大，這有利于滯留更多的塵土［44］。RF的葉片對折或內(nèi)卷成針狀，直立生長，KB的葉片線形，扁平或內(nèi)卷，直立或斜立生長，相較于地面平行的葉片滯塵效果較差，而CL葉向四周呈弓形自然下垂，但成苗第一年其株高較低，因此滯塵量較小［45-46］。由此可知，適度的施肥可以提高草種的滯塵作用。受葉片表面特性的影響，植物的滯塵量存在周期性［47］，經(jīng)過一段時間之后即進(jìn)入飽和期，而后呈穩(wěn)定態(tài)勢。因此，在實際生產(chǎn)中，為進(jìn)一步提高植物的滯塵效應(yīng)，適宜的灌溉方式和定期沖洗植物葉片可提升植物持續(xù)滯塵能力。
3.4 不同施肥處理對不同草種調(diào)節(jié)空氣質(zhì)量的影響
草坪植物個體對大氣顆粒物具有較強(qiáng)的調(diào)控作用，凈化空氣作用顯著［48-49］，這不僅與植物的種類有關(guān)，也與其高度、密度、葉片形態(tài)和風(fēng)速、相對濕度等都有明顯關(guān)系［50-52］。而不同植物個體特征、葉片形態(tài)和植物群落等存在顯著差異，且與植物的生態(tài)功能聯(lián)系緊密［28］。短期內(nèi)施肥間接影響了植物對空氣質(zhì)量的調(diào)節(jié)。研究結(jié)果顯示，不同的施肥處理對6個不同草種上方空氣中的PM、O3和CO2濃度均有顯著影響。隨著施肥量的增加，PM10、PM2.5和PM1濃度基本呈先下降后上升趨勢。對不同草種而言，CL對PM10的截留能力在不施肥時最強(qiáng)，其余草種則在F1施肥處理下對PM10的截留能力達(dá)到最大，6個草種均在F1施肥處理下PM2.5和PM1截留量達(dá)到最大。這可能是不施肥時植物生長較稀疏，當(dāng)氣流經(jīng)過時，植物不易截留空氣中的顆粒物，導(dǎo)致測定值較大。而施肥促進(jìn)植物地上生物量的同時，郁閉度、高度和葉片面積也隨之增加，進(jìn)而提高植物對空氣顆粒物的截留效果［28］。但施肥過量時，植物群落的密度仍在緩慢增大，植被密度較高，通風(fēng)條件差，不利于植物群落內(nèi)的空氣流通，降低了空氣中顆粒物的擴(kuò)散與稀釋能力［53］，進(jìn)而導(dǎo)致植被群落上方顆粒物濃度的上升。此外，TF對空氣中PM1的截留能力呈現(xiàn)逐漸上升趨勢而其余草種上方空氣顆粒物濃度陡然上升，這可能是植物群落郁閉度較大、植被葉面積較高，有利于滯留粉塵，粉塵以這種方式停留在植被葉表面時容易被風(fēng)吹起而產(chǎn)生二次揚塵，從而導(dǎo)致空氣中顆粒物濃度的不斷升高［54］。
不同施肥量對植被上方空氣中CO2和O3濃度也表現(xiàn)出不同程度的影響，隨著施肥量的增加，CO2和O3濃度基本呈先上升后下降趨勢。前期植被生長狀況較弱，對氮肥利用率較低，而氮肥在陽光照射下易轉(zhuǎn)化成NOx，經(jīng)揮發(fā)后產(chǎn)生氮氧化物導(dǎo)致空氣中CO2和O3的濃度升高，隨著施肥量的增加，植物地上地下的生長受到促進(jìn)，群落葉面積指數(shù)也隨之上升，光合速率提高使得空氣中CO2和O3濃度降低［55］。但在本研究中，隨著施肥量的增加，植被上方CO2濃度降幅較小，可能是施肥導(dǎo)致植物群落密度和濕度增加，植物和土壤呼吸旺盛有關(guān)［56］。BG上方O3濃度逐漸上升，這可能是施肥提高了BG群落的郁閉度，植物上方的空氣流速下降，導(dǎo)致O3濃度升高。植物葉片上的氣孔對O3的吸收能夠顯著降低O3濃度［57-58］。AC上方的O3濃度呈先下降后上升趨勢，CK中O3濃度最大，可能是由于CK時植物對臭氧的吸收能力較弱。隨著施肥量的增加，不同草種的上方的空氣AQI值呈先下降后上升趨勢。各草種在F1施肥處理下AQI值最小，這可能與PM值在F2和F3施肥處理下均有不同程度的上升有關(guān)。
4 結(jié)論
本研究以西北地區(qū)常見的6種地被植物為材料，探究不同氮肥處理對6種地被植物形態(tài)特征、改善空氣質(zhì)量及降噪滯塵能力的影響，綜合結(jié)果顯示，TF、BG、KB、CL和AC在F1施肥梯度下，RF在F2施肥梯度下各草種形態(tài)質(zhì)量、改善機(jī)場跑道區(qū)域空氣質(zhì)量的效果及降噪滯塵能力最大，其中F1TF組合的綜合評分最好；各施肥處理的綜合評分顯示F1施肥處理最好。因此，高羊茅在10 g·m-2施肥水平下（F1TF）對于機(jī)場降噪滯塵和改善機(jī)場跑道區(qū)空氣質(zhì)量的潛力最大。
參考文獻(xiàn)
［1］"王湛，周凱，田勇，等. 基于污染物排放的機(jī)場環(huán)境承載力與容量研究［J］. 環(huán)境保護(hù)科學(xué)，2018，44（5）：88-94
［2］"吉鑫，隋國輝，仇福寧. 首都機(jī)場飛行區(qū)生態(tài)治理草種優(yōu)化淺析［J］. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究，2022，28（4）：111-114
［3］"陳紅英，李凱. 離場降噪措施模擬分析及離場飛行程序研究［J］. 民航學(xué)報，2021，5（2）：29-33
［4］"建設(shè)綠色昆明新機(jī)場［J］. 云南科技管理，2010，23（2）：63-68
［5］"柴瑩瑩，孟曉杰，馬書明，等. 民用機(jī)場航空器噪聲影響評價關(guān)鍵問題及對策［J］. 環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報，2022，12（6）：1867-1874
［6］"李亞楠，黃紹榮，格日樂圖，等. 長江三角洲地區(qū)11個縣（市、區(qū)）城市道路林帶降噪能力及其影響因素［J］. 浙江農(nóng)林大學(xué)學(xué)報，2020，37（2）：251-258
［7］"張德順，劉鳴. 基于“植物功能性狀-生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)”評價框架的園林樹種選擇方法——以上海為例［J］. 中國園林，2020，36（2）：106-111
［8］"王淑芬，任杰. 北京高架軌道交通沿線綠地噪聲衰減效果研究［J］. 中國園林，2012，28（9）：68-71
［9］"TYAGI V，"KUMAR K，"JAIN K V. A study of the spectral characteristics of traffic noise attenuation by vegetation belts in Delhi［J］. Applied Acoustics，2005，67（9）：926-935
［10］"楊芳，鮑志英，朱志軍，等. 植物噪聲衰減研究及相應(yīng)的降噪光譜［J］. 環(huán)境衛(wèi)生學(xué)報，2010，72（8）：8-15
［11］"RENTERGEHM V T. Improving the noise reduction by green roofs due to solar panels and substrate shaping ［J］. Building Acoustics，2018，25（3）：219-232
［12］"HOROSHENKOV K V，KHAN A，BENKREIRA H. Acoustic properties of low growing plants［J］. The Journal of the Acoustical Society of America，2013，133（5）：2554-2565
［13］"曹惠玲，晏嘉偉，匡家駿，等. 飛機(jī)排放對機(jī)場周邊環(huán)境的影響研究［J］. 航空動力學(xué)報，2023，38（10）：2501-2515
［14］"LEIKAUF G D，"KIM S H，"JANG A S. Mechanisms of ultrafine particle-induced respiratory health effects［J］. Experimental amp; Molecular Medicine，2020，52（3）：329-337
［15］"SANTOVITO A，"GENDUSA C，"CERVELLA P. In vitro genomic damage induced by urban fine particulate matter on human lymphocytes［J］. Scientific Reports，2020，10（1）：1-7
［16］"QIN Y，"ZHANG H，"LIU Q. Sulforaphane attenuates oxidative stress and inflammation induced by fine particulate matter in human bronchial epithelial cells［J］. Journal of Functional Foods，2021，81：1-9
［17］"吳靜，宋曉明，劉碩，等. 中國大氣顆粒物污染與致癌研究進(jìn)展［J］. 科技導(dǎo)報，2018，36（15）：32-38
［18］"申進(jìn)朝，陳純，多克辛，等. 鄭州市環(huán)境空氣細(xì)顆粒物濃度、組成及評價［J］. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2012，35（S2）：237-239
［19］"CHOI W，"HU S S，"HE M L，"et al. Neighborhood-scale air quality impacts of emissions from motor vehicles and aircraft［J］. Atmospheric Environment，2013，80：310-321
［20］"FAJERSZTAJN L，"GUIMARAES M T，"DUIM E，"et al. Health effects of pollution on the residential population near a Brazilian Airport："a perspective based on literature review［J］. Journal of Transport amp; Health，2019，14：1-11
［21］"VIANA M，"QUEROL X，"ALASTUEY A，"et al. Characterising exposure to PM aerosols for an epidemiological study［J］. Atmospheric Environment，2008，42（7）：1552-1568
［22］"KAN H D，"LONDON S J，"CHEN G H，"et al. Differentiating the effects of fine and coarse particles on daily mortality in Shanghai，"China［J］. Environment International，2007，33（3）：376-384
［23］"SHAH A S V，"LANGRISH J P，"NAIR H，"et al. Global association of air pollution and heart failure："a systematic review and meta-analysis［J］. The Lancet，2013，382（97）：1039-1048
［24］"SOFER T，"BACCARELLI A，"CANTONE L，"et al. Exposure to airborne particulate matter is associated with methylation pattern in the asthma pathway ［J］. Epigenomics，2013，5（2）：147-154
［25］"SHI G L，"TIAN Y Z，"YE S，"et al. Source apportionment of synchronously size segregated fine and coarse particulate matter，"using an improved three-way factor analysis model［J］. Science of the Total Environment，2015，505：1182-1190
［26］"王春梅，張廣軍. 草坪降低噪聲規(guī)律的初步研究［J］. 西北林學(xué)院學(xué)報，2006（6）：81-83
［27］"柴一新，祝寧，韓煥金. 城市綠化樹種的滯塵效應(yīng)——以哈爾濱市為例［J］. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2002，13（9）：1121-1126
［28］"王月彬. 不同高度下關(guān)中地區(qū)自生地被與人工草坪削減空氣顆粒物濃度效應(yīng)研究［D］. 楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2023：106
［29］"李葉貝，任廣躍，屈展平，等. 基于變異系數(shù)法對不同干燥方法馬鈴薯全粉復(fù)合面條品質(zhì)的評價［J］. 食品科學(xué)，2020，41（1）：48-54
［30］"王文娟，趙麗麗，王普昶，等. 氮素水平對寬葉雀稗生理生態(tài)的影響［J］. 草業(yè)科學(xué)，2019，36（3）：744-753
［31］"FERNANDEZ C E，"GOMEZ P R，"SCALSCHI Let al. NH4+"induces antioxidant cellular machinery and provides resistance to salt stress in citrus plants［J］. Trees Structure and Function，2014，28（6）：1693-1704
［32］"胡勇. 冷季型草坪草在湖南省的適應(yīng)性研究［D］. 長沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008：38-39
［33］"王運濤，孫震，王旗旗，等.不同磷酸二銨施量對紫花苜蓿越冬、生產(chǎn)性能和營養(yǎng)品質(zhì)的影響［J］. 草地學(xué)報，2023，31（6）：1902-1910
［34］"杜忠毓，安慧，王波，等. 養(yǎng)分添加和降水變化對荒漠草原植物群落物種多樣性和生物量的影響［J］. 草地學(xué)報，2020，28（4）：1100-1110
［35］"鄂春陽. 施氮時間和水平對羊草飼草和種子產(chǎn)量的影響［D］. 哈爾濱：東北師范大學(xué)，2018：2
［36］"趙浩波，任衛(wèi)波，于秀敏，等. 不同氮素水平對羊草形態(tài)及生理指標(biāo)的影響［J］. 中國草地學(xué)報，2020，42（3）：15-20
［37］"陳鑫，焦婷，牧仁，等. 氮添加對高寒人工草地垂穗披堿草（Elymus nutans）生長及光合特性的影響［J］. 草地學(xué)報，2022，30（8）：1964-1971
［38］"韓潼，"牛得草，"張永超，"等. 施肥對瑪曲縣高寒草甸植物多樣性及生產(chǎn)力的影響［J］. 草業(yè)科學(xué)，2011，28（6）：926-930
［39］"李朦朦，"TIMOTHY VAN RENTERGHEM，孟琪，等. 面向城市交通噪聲控制的樹種篩選與種植策略［J］. 應(yīng)用聲學(xué)，2024，43（4）：843-853
［40］"郭麗珠，范希峰，滕珂，等. 芽前除草劑和氮肥聯(lián)合施用對純雌野牛草草坪建植的影響［J］. 草地學(xué)報，2022，30（9）：2375-2380
［41］"劉洋，汪坤，祝遵凌. 高速公路不同植物帶不同時期降噪效果研究——以蘇北里下河地區(qū)為例［J］. 中外公路，2014，34（5）：9-12
［42］"S?B? A，"POPEK R，"NAWROT B，"et al. Plant species differences in particulate matter accumulation on leaf surfaces［J］. Science of the Total Environment，2012，427：347-354
［43］"王會霞，石輝，李秧秧. 城市綠化植物葉片表面特征對滯塵能力的影響［J］. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2010，21（12）：3077-3082
［44］"RENTERGHEM V T，"BOTTELDOOREN D，"VERHEYEN K. Road traffic noise shielding by vegetation belts of limited depth［J］. Journal of Sound and Vibration，2012，331（10）：2404-2425
［45］"李超群，鐘夢瑩，武瑞鑫，等. 常見地被植物葉片特征及滯塵效應(yīng)研究［J］. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報，2015，24（12）：2050-2055
［46］"杜萬光. 不同尺度下北京公園綠地顆粒物變化特征及影響因子研究［D］. 北京：中國林業(yè)科學(xué)研究院，2017：33-34
［47］"路艷，卞貴建，季洪亮. 道路綠化樹種滯塵的季節(jié)效應(yīng)與葉片特征關(guān)系［J］. 森林與環(huán)境學(xué)報，2020，40（3）：269-275
［48］"RONG H，"QING T，"YUE Z，"et al. Differences in particulate matter retention and leaf microstructures of 10 plants in different urban environments in Lanzhou City［J］. Environmental Science and Pollution Research International，2023，30（47）：103652-103673
［49］"趙娜，徐慶國，蘇鵬，等. 7個暖季型草坪草品種對低溫脅迫的抗性差異研究［J］. 草地學(xué)報，2020，28（2）：375-382
［50］"阿蕓，張金青，張海娟，等.植物吸附大氣顆粒物的影響因素及響應(yīng)機(jī)制的研究進(jìn)展［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2024，35（7）：2013-2024
［51］"屈新運，張?zhí)煲恚咛於?，? 10種常綠植物滯留大氣顆粒物能力與葉表面微結(jié)構(gòu)的關(guān)系［J］. 陜西師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2019，47（3）：84-90
［52］"郭雅婷，李運遠(yuǎn)，林辰松. 不同氣象條件下北京市綠地植物群落對大氣顆粒物消減作用［J］. 中國城市林業(yè)，2022，20（1）：15-20
［53］"祖詩原. 沈陽城市綠地群落及其配置方式對顆粒物濃度的影響研究［D］. 沈陽：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2020：51-52
［54］"王江，"杜茜，"李慧溪. 城市綠化植物滯塵效應(yīng)研究綜述［J］. 現(xiàn)代園藝，2016（23）：134-136
［55］"喬春連，李婧梅，王基恒，等. 青藏高原高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)CO2通量研究進(jìn)展［J］. 山地學(xué)報，2012，30（2）：248-255
［56］"任鵬杰，陳先剛，王小平. 金沙江河谷大氣二氧化碳濃度變化特征及影響因子［J］. 環(huán)境科學(xué)研究，2020，33（2）：252-259
［57］"李晨，張芝娟，葉翠平. 山西省PM（2.5）與O3污染特征及影響因素分析［J］. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2024，44（5）：299-309
［58］"LAMAUD E，"GARRARA A，"BRUET Y，"等. 在干燥和潮濕條件下松樹林冠層上方和內(nèi)部的臭氧通量［J］. 大氣環(huán)境，2002，36（1）：77-88
（責(zé)任編輯""彭露茜）
引用格式：何琳琳， 白小明， 吳廷達(dá)，"等.不同氮肥處理下6種地被植物對機(jī)場飛行區(qū)域空氣質(zhì)量及降噪滯塵能力的影響[J].草地學(xué)報，2025，33（3）：889-901
Citation：HE Ling-ling， BAI Xiao-ming， WU Ting-da， et al.Effects of 6 Types of Cover Plants under Different Nitrogen Fertilizer Treatments on Air Quality and Noise Reduction and Dust Retention Ability in Airport Flight Area[J].Acta Agrestia Sinica，2025，33（3）：889-901
基金項目：甘肅省林草局草原生態(tài)修復(fù)治理科技支撐項目（GSLC-2020-3）；甘肅省林業(yè)和草原局草原生態(tài)恢復(fù)與管理科技支撐項目（GSLC-2020-3，LCJ20210021）資助
作者簡介：何琳琳（1997-），女，漢族，河南周口人，碩士研究生，主要從事草坪建植研究，E-mail：409517498@qq.com；*通信作者Author for correspondence，E-mail：Baixm@ gsau .edu.cn
