唐山市主要园林植物滞尘能力研究

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　　摘要 [目的]筛选适合唐山地区生长、具有良好滞尘能力的园林植物。[方法]利用洗脱-质量差值法测定叶片滞尘量，分析不同种类植物和不同生活型植物滞尘能力。[结果]不同植物滞尘能力存在较大差异，落叶阔叶乔木中，二球悬铃木、紫叶李、玉兰滞尘能力较强;落叶阔叶灌木中，黄栌、珍珠梅、木槿滞尘能力较强;草本植物中，萱草、二月兰滞尘能力较强;常绿针叶乔木中，油松、侧柏滞尘能力较强;常綠针叶灌木中砂地柏滞尘能力高于铺地柏;常绿阔叶灌木中金叶女贞滞尘能力最强。不同生活型植物滞尘能力差异显著，从高到低为常绿阔叶灌木、落叶阔叶灌木、落叶阔叶乔木、草本植物。[结论]该研究为城市绿地规划和设计提供了参考，有效提升了唐山市绿地生物滞尘效益。
　　关键词 园林植物;生活型;滞尘能力;唐山
　　中图分类号 X173文献标识码 A
　　文章编号 0517-6611（2020）02-0135-04
　　doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.02.037
　　开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
　　Dust Absorption Capacities of Main Garden Plant Species in Tangshan City
　　WANG Li-jun （Tangshan Botanical Garden，Tangshan，Hebei 063000）
　　Abstract [Objective]To select the garden plant species with outstanding dust absorption capacities in Tangshan.[Method]Based on the dust absorption measured by elution-mass method，the dust absorption capacities in different plant species and different plant life form were analyzed.[Result]There was a significant difference on dust absorption capacity in different plant species，in deciduous broad-leaved trees，the dust absorption capacities of Platanus × acerifolia，Prunus cerasifera‘Pissardii’，Yulania denudatawere higher;in deciduous broad-leaved shrub trees，the dust absorption capacities of Cotinus coggygria，Sorbaria sorbifoliaand Hibiscus syriacuswere higher;in herbs，the dust absorption capacities of Hemerocallis fulva and Orychophragmus violaceus were higher;in evergreen coniferous trees，Pinus tabuliformis and Platycladus orientalishad strong abilities to absorb dust;in evergreen coniferous shrub trees，Sabina vulgarishad higher absorption ability than Sabina procumbens;in evergreen broad-leaved shrub trees，Ligustrum × vicaryi had the excellent dust absorption ability.The dust absorption capacities of different life forms of plants were significantly different，and the order of dust absorption capacities from high to low was evergreen broad-leaved shrubs，deciduous broad-leaved shrubs，deciduous broad-leaved trees，herbs.[Conclusion]This study provided theoretical basis for the planning and design of the urban vegetation，and effectively improved biological dust absorption efficiency of green space in Tangshan City.
　　Key words Garden plant species; Life form; Dust absorption capacity;Tangshan
　　唐山是一座以能源、原材料为支柱，具有悠久历史的北方工业重镇，重工业为城市高速发展奠定了坚实的基础，也带来了日益突出的环境问题。2015—2017年唐山市全年大气环境质量按照AQI指数等级划分，超标天气数分别占有效监测天气数的比例为56.7%、45.4%和43.4%，频发的空气污染给人们的生产和生活带来了严重干扰，极大地影响了人们的身心健康。已有研究发现，利用植物枝茎的分枝结构和叶片滞留（停着）、吸附和黏附大气颗粒物，利用降雨冲淋和叶片自然更新使植物重新获得吸附滞留能力，借助绿色植物的清除机制，能够有效降尘，减少空气污染[1-2]。园林植物滞尘能力随着研究地区、所处环境、试验季节不同差异较大，难以进行相互比较和验证。该研究从唐山城市绿化实际出发，对64种主要园林植物滞尘效益进行评估，筛选适合唐山地区生长的具有较强滞尘能力的植物种类，为城市绿地规划和设计提供参考，从而有效提升唐山市绿地生物滞尘效益。 　　1 材料与方法
　　1.1 研究地概况
　　唐山（38°55 ′N，117°31′E）位于河北省东部，气候类型为暖温带半湿润气候，年平均气温11.7～12.9 ℃，年平均降水量687.8 mm，降水主要集中在夏季[3]。试验在唐山世界园艺博览会园区内进行，世园会位于唐山市主城区南端，核心区5.4 km2，园区内植被丰富，生长良好。園区内粉尘来源为道路和工矿（开滦唐山矿）降尘。
　　1.2 植物品种选择
　　选择唐山市广泛应用的64种园林植物，根据不同的生活型划分为常绿针叶乔木7种，常绿针叶灌木2种，常绿阔叶灌木5种，落叶阔叶乔木20种，落叶阔叶灌木20种，草本植物10种。
　　1.3 样品采集
　　植物在自然状态下20 d 左右滞尘量能够接近或达到饱和，降水量达15 mm 能够使叶片的降尘淋洗干净，然后重新滞尘[4-6]。2017年5月22日（降雨量15 mm以上）雨后20 d，9月3日（降雨量15 mm以上）雨后20 d，10月8日（降雨量15 mm以上）雨后20 d，共进行3次采样，每次采样同种植物设置3个重复，植物胸径、树高、生长情况尽量保持一致，从植株的上、中、下3个层次以及东西南北4个方位采集生长正常的树叶，根据预试验对叶面积进行测定，分别采集大叶片10～30片，中型叶片30～50片，小叶片100～200片，针叶植物选取叶片150 g，置于编号的密封袋带回实验室。
　　1.4 试验方法
　　将编号的定性滤纸置于恒温干燥箱，70 ℃干燥24 h，取出滤纸迅速称取滤纸质量（W1）。叶片放入蒸馏水中浸泡2 h，用毛刷洗净叶表颗粒物，冲洗3次，用已称重的滤纸过滤浸泡液，过滤后的滤纸置于培养皿中于70 ℃下烘24 h，再次称取滤纸质量（W2）。阔叶树种和草本植物叶面积（S）用LAI-2000叶面积测定仪测定，单位叶面积滞尘量=（W2-W1）/S。针叶植物叶片完成叶表颗粒物刷洗后，烘干至质量恒定（W），针叶植物单位叶重滞尘量=（W2-W1）/W。
　　1.5 数据分析 采用SPSS 22.0软件完成数据方差分析。
　　2 结果与分析
　　2.1 常绿植物滞尘能力
　　9种常绿针叶乔灌木滞尘量差异极显著（表1），滞尘量从高到低为砂地柏、油松、侧柏、圆柏、铺地柏、白皮松、雪松、龙柏、云杉，单位叶重平均滞尘量为5.16 g/kg，滞尘能力最强的砂地柏为滞尘能力最弱的云杉的3.6倍。针叶树叶表滞尘量与植株高度、树冠形态、针叶形状和表面结构、叶表分泌物和叶序有关[2，7-8]，常绿针叶灌木砂地柏和铺地柏植株低矮，枝叶排列紧密斜向上斜展，能够吸附大量地表扬尘。油松和圆柏枝干着生密集，能分泌树脂黏液，黏附较多颗粒物，且黏附效果稳定不易脱落。雪松和云杉枝干分层明显，层与层距离较大，枝条下垂或伸展，针叶短小，滞尘能力较低。郑少文等[9]研究发现晋中地区绿化树种中圆柏、侧柏的滞尘效益较强，与该研究的结论较为一致。
　　5种常绿阔叶灌木滞尘能力差异显著（表2），滞尘量从高到低为金叶女贞、小叶黄杨、小蜡、小叶女贞、冬青卫矛，单位叶面积平均滞尘量为2.22 g/m2，滞尘能力最强的金叶女贞是冬青卫矛的1.8倍。金叶女贞枝叶着生密集且具柔毛，吸附大气颗粒物能力强。冬青卫矛叶表光滑，其疏水性的蜡质层降低了对亲水性颗粒物的滞留作用，滞尘能力最低[10]。
　　2.2 落叶植物滞尘能力
　　20 种落叶阔叶乔木滞尘能力差异极显著（表3）。滞尘量从高到低为二球悬铃木、紫叶李、玉兰、银杏、槐、垂柳、栾树、白蜡树、元宝槭、毛白杨、火炬树、构树、东京樱花、山楂、刺槐、臭椿、加杨、杜仲、榆树、西府海棠，单位叶面积平均滞尘量1.26 g/m2，滞尘能力最强的二球悬铃木为滞尘能力最弱的西府海棠的5.1倍。植物滞尘能力受植株形态、枝叶密度、叶面倾角、叶片特征等影响[1，7]，二球悬铃木和玉兰叶面积较大，叶脉明显，叶表粗糙或有绒毛，吸附能力强。紫叶李和银杏株型紧凑，枝叶密集，叶表面有沟槽和下陷的叶脉，具有较强的滞尘能力。槐、垂柳、栾树、白蜡树叶表光滑，叶片薄，滞尘能力一般。加杨、杜仲、西府海棠叶表光滑，枝叶开展低垂，叶表面滞尘易被吹落，滞尘量较低。
　　20种落叶阔叶灌木滞尘能力差异显著（表4），滞尘量从高到低为黄栌、珍珠梅、木槿、棣棠花、榆叶梅、锦带花、紫丁香、金银忍冬、碧桃、紫叶小檗、月季花、黄刺玫、紫薇、贴梗海棠、紫荆、海州常山、连翘、卫矛、蝟实、迎春，单位叶面积平均滞尘量为1.80 g/m2，滞尘能力最强的黄栌为迎春的4.3倍。叶表粗糙、密被绒毛和皱褶的黄栌、珍珠梅、木槿、棣棠、榆叶梅滞尘能力强。高君亮等[11]对磴口县植物滞尘能力进行测定，发现榆叶梅和珍珠梅具有较强滞尘能力。紫叶小檗叶表分泌特殊的黏性物质，黏附滞尘效果稳定，较其他单叶面积较小的植物滞尘能力强[12]。卫矛、蝟实和迎春，枝条低垂，叶片狭小光滑，不易积累粉尘，滞尘能力较弱。
　　10种草本植物滞尘能力差异极显著（表5）。滞尘量从高到低依次为萱草、二月兰、紫萼、玉簪、紫花地丁、马蔺、鸢尾、麦冬、早熟禾、野牛草，单位叶面积平均滞尘量为1.09 g/m2，滞尘能力最强的萱草为野牛草的2.9倍。萱草叶细长紧凑，滞尘能力强。紫萼和玉簪，叶片宽大，叶脉凹陷明显，能够滞留较多粉尘。麦冬、早熟禾和野牛草单叶面积小，叶质轻薄，滞尘能力较弱。
　　2.3 不同生活型植物滞尘能力比较 6种不同生活型的植物中，常绿针叶乔木和常绿针叶灌木滞尘量计算方法与其他4种生活型植物不同，不作统一比较。4种不同生活型的植物滞尘能力差异极显著，单位叶面积平均滞尘量从高到低为常绿阔叶灌木2.22 g/m2，落叶阔叶灌木1.80 g/m2，落叶阔叶乔木1.26 g/m2，草本植物1.09 g/m2。落叶乔木株型高大，枝叶结构的阻滞作用使空气中的颗粒物滞留和停着在叶表。灌木株型低矮紧凑，易附着降尘和地面的扬尘，而且灌木因受到乔木层的屏障作用，不易发生二次扬尘，所以灌木的滞尘能力一般高于乔木[11]，草本植物贴地面生长，以吸附地表扬尘为主。 　　常绿针叶乔木单位叶重平均滞尘量为4.66 g/kg，常绿针叶灌木为6.91 g/kg，常绿针叶灌木砂地柏和铺地柏植株低矮，大量吸附地表扬尘，滞尘量较大;常绿针叶乔木高大，以滞留、停着和黏附的方式滞尘。
　　3 结论与讨论
　　对唐山市广泛应用的64种园林植物滞尘能力测定发现，不同植物种类滞尘能力差异较大。叶表滞尘量与植株高度、树冠结构、枝叶密度、叶序和叶面倾角、叶片大小和形态、叶表面结构和分泌物等有关。落叶阔叶乔木中，二球悬铃木、紫叶李、玉兰等的滞尘能力较强，榆树和西府海棠的滞尘能力较弱。落叶阔叶灌木中，黄栌、珍珠梅、木槿等的滞尘能力较强，卫矛、蝟实和迎春的滞尘能力较弱。草本植物中萱草、二月兰滞尘能力较强，而早熟禾和野牛草滞尘能力较弱。常绿针叶乔木中油松的滞尘能力最强，云杉的滞尘能力最弱。常绿针叶灌木砂地柏的滞尘能力强于铺地柏。常绿阔叶灌木中金叶女贞滞尘能力最强，冬青卫矛的滞尘能力最弱。6种不同生活型的植物中，常绿针叶乔木和常绿针叶灌木与其他4种生活型的滞尘量计算方法不同，未做统一比较。4种不同生活型的植物滞尘能力差异极显著，滞尘能力排序为常绿阔叶灌木、落叶阔叶灌木、落叶阔叶乔木、草本植物。
　　该研究发现常绿植物（常绿针叶乔灌木和常绿阔叶灌木）对大气颗粒物具有显著的减滞能力。冬、春两季是唐山地区大气颗粒物高峰期，但此时大多数的阔叶植物处于落叶期和展叶初期，无法发挥滞尘效应，只能依靠常绿针叶乔灌木和极少种类的常绿阔叶灌木发挥滞尘效应，因此，一方面应该扩大对常绿植物的引种和滞尘能力的研究，另一方面在城市绿化中广泛应用优良的常绿滞尘树种，充分发挥其在尘霾多发季节对大气颗粒物的减滞功效，降低空气污染，增强城市绿地生物滞尘总体效益。
　　根据不同的绿地功能分区进行合理的植物配置，例如在道路，工矿、装备制造企业等空气颗粒物浓度较大环境中的绿地，构建乔灌草复合型绿地，利用绿地结构的多样性提高滞尘量;在植物选择上增加常绿针叶乔灌木和常绿阔叶灌木的应用，在同一生活型的植物中优先选择高滞尘能力的，充分发挥城市绿地的景观效益和生物滞尘效益。
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