苏北6种常绿灌木滞尘能力研究

来源:用户上传      作者:

　　摘 要：选择苏北地区常见的6种常绿灌木（大叶栀子、桂花、月季、法国冬青、小叶黄杨、海桐）为研究对象，每隔3d连续7次监测叶片滞尘量，对比分析常绿灌木单位叶面积滞尘量（DPLA）、单叶滞尘量（DPL）以及单株滞尘量（DPP）。结果表明，6种常绿灌木单位叶面积滞尘量、单叶滞尘量、单株叶片滞尘量分别在0.0716～0.1617g.m-2、0.10～0.43mg.leaf-1、12.16～96.52g.plant-1之间;对6种常绿灌木进行k类均值聚类分析，得到大叶栀子的综合滞尘能力最强，其次为桂花、法国冬青、小叶黄杨，月季的滞尘能力相对一般，海桐的综合滞尘能力最低。说明沟壑较大、株体绒毛较多、植株较大的灌木滞尘能力要优于叶片光滑、植株疏松、植株较小的灌木。
　　关键词：常绿灌木;苏北;颗粒物
　　中图分类号 S688 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2020）05-0075-03
　　随着城市化进程的高速发展，粉尘、汽车尾气、化工厂排气等使生态环境问题日益突出[1]。大气颗粒物长期悬浮在空气中，不易沉降，是有害物质的载体，在空气中含量过高会降低大气的能见度，现已引起了相关学者和有关部门的密切关注，成为环境问题研究的热点[2]。园林树木具有改善环境、滞留空气悬浮颗粒物等多种功能[3]，且园林树木的滞尘能力不仅体现在树木自身吸附、附着、滞留上，更表现在园林树木形成的局部微环境对粉尘的处理和沉降，对减少颗粒物具有更强的作用[4]。目前，国内外许多城市对滞尘已开展相关研究，主要集中在成分分析[5-6]、时间动态变化[7-8]、树种差异[9-10]等方面，但对不同园常绿灌木滞尘能力差异的相关研究甚少，在苏北地区几乎没有。因此，本研究以苏北地区常见的6种常绿灌木为对象，研究不同常绿灌木对颗粒物的滞留作用，依据滞留能力差异选择和优化城市绿化树种，合理配置城市绿化带，对降低城市大气颗粒物污染和提高空气质量有着重要意义。
　　1 材料与方法
　　1.1 研究区概况 宿迁位于江苏省北部，地处长江三角洲地区，四季分明，属于暖温带季风性气候。受季风影响，冬季寒冷干燥，夏季高温多雨，年平均气温14℃左右，年降水量约为9000mm，主要集中在夏季，占全年降水量的70%，年日照时数约为229h，年均风速可达3.7m.s-1。
　　1.2 样品采集 于2019年1—3月，选择宿迁地区常见的6种园林绿化灌木为研究对象，分别为大叶栀子、法国冬青、桂花、海桐、小叶黄杨、月季（详情见表1），6种灌木皆在宿迁学院内。
　　通常认为，经过15mm以上的雨水冲刷可使叶片重新达到零滞尘量[11]。本试验于降水后每隔3d进行采样，共计7次。采样时，选择生长健壮无病害的树种，采取分层取样法，将树冠分为上、中、下3个垂直部分和东西南北的4个方向，随机均匀地取样并标记，叶片较大树种采取10～15片，叶片较小的树种采取30～45片，采入样品袋中，避免震动。
　　1.3 叶片处理 将带有灰尘叶片的样品袋和叶片一起用1/10000天平进行称量，测得的其质量（W1），将叶片取出样品袋，置于一边保留，将采集的样品叶片逐片放入烧杯中清洗，用软毛刷轻轻刷去灰尘，避免用力过大，导致将叶片上的绒毛等结构刷去，并且确保每个树种叶片刷洗时的叶片一致。再用蒸馏水淋洗，将叶片上的灰尘充分浸洗，用镊子轻轻拿出，将潮湿的叶片轻轻放在桌上，自然风干后装入袋中;清除叶片所带粉尘后，将叶片放入样品袋中继续称量，测得不含粉尘的叶片质量（W2）。采用C1-203手持式激光叶面积仪测量叶面积S0。
　　1.4 测定指标
　　1.4.1 单株总叶面积 估算阔叶树种的叶片总面积一般会采用如下经验公式[9、12]：
　　Y=Exp[0.631+0.238H+0.631D-0.012*3D（D+H）/2]+0.182
　　式中，Y是叶面积总量（m2）;H是树冠高度（m）;D是树冠直径（m）;Exp是指数函数，约等于2.71828。
　　1.4.2 树种滞尘能力 以质量差值法原理作为依据，利用公式换算，能够得出树木单位叶面积滞尘量（DPLA：g·m-1）单叶滞尘量（DPL：mg·leaf-1）及单株滞尘量（DPP：g·plant-1）。具体计算公式如下：
　　DPLA=（W1-W2）/N0S
　　DPL=（W1-W2）S0/N0S
　　DPP=N（W1-W2）/N0
　　其中：W1：样品袋和叶片滞尘的重量;W2：样品袋和洗去粉尘后的叶片质量;S：采集的叶片平均叶面积;S0：实验树种全部叶片的平均叶面积;N0：采集的叶片数;N：实验树种整株叶片数。
　　1.5 数据处理 数据采用在SPSS21.0软件分析，并用最小显著差数法（LSD）检测数据之间的差异性，图表采用EXCEL2010软件绘制。
　　2 结果与分析
　　2.1 不同常绿灌木叶片的滞尘量 由表2可知，不同树种叶面积滞尘量与时间变化正相关，6种常绿灌木叶片滞尘量随时间而增加，其中小叶黄杨的滞尘量最大，达到4.2257g·m-2，大叶栀子次之，为4.1051g·m-2，法国冬青最少，仅为1.5718g·m-2。从时间段变化来看，前4次6种灌木的滞尘量增加较快，后期增速较慢。
　　2.2 不同常绿灌木单位面积的滞尘量 如图1所示，供试的6种常绿灌木树种的平均单位面积滞尘量表现为大叶栀子>桂花>月季>法国冬青>小叶黄杨>海桐。不同常绿灌木树种间单位面积滞尘量存在较大的差异，其中海桐的单位面积滞尘量最小，仅为0.0716g·m-2。单位面积滞尘量最大的灌木是大叶栀子，为0.1617g·m-2。桂花和月季的平均滞尘量分别为0.1032g·m-2和0.1025g·m-2，单位面积滯尘能力中等。法国冬青、海桐、小叶黄杨的平均单位面积滞尘量都在0.1g·m-2以下，其中海桐最差，仅为0.0716g·m-2。 　　2.3 不同常绿灌木单叶的滞尘量 如图2所示，常绿灌木间的单叶滞尘量差异明显。6种灌木单叶滞尘量由高到低依次为：大叶栀子>法国冬青>桂花>月季>海桐>小叶黄杨。其中，大叶栀子的单叶滞尘量达到0.43mg·leaf-1，这可能是叶片有大量的沟壑作用，法国冬青的单叶滞尘量也较优，也达到0.29mg·leaf-1;桂花和月季的单叶滞尘能力相对一般，海桐和小叶黄杨的单叶滞尘量相对较弱，分别为0.10mg·.leaf-1和0.12mg·leaf-1，这可能是因为这两种叶片相对光滑，叶片不能起到滞留尘埃的作用。
　　2.4 不同常绿灌木树种单株的滞尘量 从图3可以看出，6种常绿灌木单株叶片滞尘量在12.16～96.52g·plant-1区间，与前者一样，灌木间的单株叶片滞尘量也有显著差异，按大小排序为：大叶栀子>小叶黄杨>海桐>桂花>法国冬青>月季，大叶栀子的单株滞尘量最高，为96.52g·plant-1，滞尘能力非常强，这与其优秀的单叶滞尘量有关，其次为小叶黄杨，为60.5035g·plant-1，海桐、桂花与法国冬青相对前者表现一般，分别是40.44、54.45和55.63g·plant-1，月季的单株叶片滞尘能力最低，仅为12.13g·plant-1，与大叶栀子相差7.96倍。
　　2.5 不同绿灌木的综合滞尘能力 采用SPSS21.0对6种常绿灌木树种进行k类均值聚类分析，可分成4类：得到大叶栀子的综合滞尘能力最强，其次依次为桂花、法国冬青和小叶黄杨，月季的滞尘能力相对一般，海桐的综合滞尘能力最低。
　　3 结论与讨论
　　对苏北地区常见的6种常绿灌木滞尘能力研究发现，6种常绿灌木树种的单位面积滞尘量区间为0.0716～0.1617g.m-2，表现为大叶栀子>桂花>月季>法国冬青>小叶黄杨>海桐;6种灌木的单叶滞尘量在0.10～0.43mg.leaf-1之间，按大小排序为大叶栀子>法国冬青>桂花>月季>海桐>小叶黄杨;6种灌木的平均单株叶片滞尘量在12.16～96.52g.plant-1區间，按大小排序为大叶栀子>小叶黄杨>海桐>桂花>法国冬青>月季。这与方颖等人研究结果基本一致[13]。
　　通过对6种常绿灌木树种进行k类均值聚类分析，得到大叶栀子的综合滞尘能力最强，其次为桂花、法国冬青和小叶黄杨，月季的滞尘能力相对一般，海桐的综合滞尘能力最低。沟壑较大、株体绒毛较多、植株较大的灌木滞尘能力要优于叶片光滑、植株疏松、植株较小的灌木。说明在滞尘效率方面，叶片较为粗糙的灌木效果较好，特别在苏北冬季，常绿阔叶乔林种类较少，且多长势不理想[14]，而常绿灌木可选择的种类较多，通过大量种植具有较强滞尘能力的灌木对降低绿地内颗粒物效果显著，同时能建立良好的生态微环境[15-16]。由于本实验的时间段为1—3月，并非全年时间段，存在一定的局限性，还需要进一步研究。
　　参考文献
　　[1]王晓磊，王成.城市森林调控空气颗粒物功能研究进展[J].生态学报，2014，34（8）：1910-1921.
　　[2]张桂芹，焦红云，齐鸣，等.济南市灰霾期大气复合污染特征分析[J].山东建筑大学学报，2012，27（1）：84-87
　　[3]韩毓.灰霾天气条件下天津市环境空气中颗粒物污染特征分析[J].环境监测管理与技术，2009，21（4）：32-35
　　[4]Chan Y C，Simpson R W，Mctainsh G H，et al. Source apportionment of visibility degradation problems Brisbane（Australia） using multiple linear regression techniques[J].Atmospheric Environment，1999，33（19）：3237-3250.
　　[5]徐伟嘉，李红霞，黄建彰，等.佛山市机动车尾气颗粒物PM2.5的排放特征研究[J].环境科学与技术，2014，37（3）：152-158.
　　[6]陈波，李少宁，鲁绍伟，等.北京西山冬季针叶树种叶片滞纳PM2.5功能研究[J].环境科学与技术，2018，41（6）：28-33.
　　[7]刘宇，王晓立，董蓉，等.采暖季4种结构的城市绿地对PM2.5和PM10的调控作用[J].生态环境学报，2017，26（12）：2134-2139.
　　[8]贾彦，吴超，董春芳，等.7种绿化植物滞尘的微观测定[J].中南大学学报：自然科学版，2012，43（11）：4547-4553.
　　[9]杨佳，王会霞，谢滨泽，等.北京9个树种叶片滞尘量及叶面微形态解释[J].环境科学研究，2015，28（3）：384-392.
　　[10]张志丹，席本野，曹治国，等.植物叶片吸滞PM（2.5）等大气颗粒物定量研究方法初探—以毛白杨为例[J].应用生态学报，2014，25（8）：2238-2242.
　　[11]李新宇，赵松婷，李延明，等.公园绿地植物配置对大气PM2.5浓度的消减作用及影响因子[J].中国园林，2016，23（4）：11-13.
　　[12]吕铃钥，李洪远，杨佳楠.植物吸附大气颗粒物的时空变化规律及其影响因素的研究进展[J].生态学杂志，2016，35（2）：524-533.
　　[13]方颖，张金池，王玉华.南京市主要绿化树种对大气固体悬浮物净化能力及规律研究[J].生态与农村环境学报，2007，23（2）：36-40.
　　[14]陈玮，何兴元，张粤，等.东北地区城市针叶树冬季滞尘效应研究[J].应用生态学报，2003，14（12）：2113-2116.
　　[15]王会霞，石辉，王彦辉.典型天气下植物叶面滞尘动态变化[J].生态学报，2015，35（6）：1696-1705.
　　[16]童尧青，银燕，钱凌，等.2007.南京地区霾天气特征分析[J].中国环境科学，27（5）：584-588.
　　（责编：张 丽）
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15155957.htm