唐山市工礦區(qū)主要園林植物滯塵能力的初步研究

唐明

摘要：通過采樣調(diào)查和實(shí)驗(yàn)室分析，對(duì)唐山市工礦區(qū)常見園林植物的滯塵能力進(jìn)行了比較研究，探討了唐山市不同植物類型、不同區(qū)域園林植物單位葉面積滯塵量的異同。結(jié)果表明，同一區(qū)域不同樹種的單位面積滯塵量存在較大差異，不同區(qū)域同一類型樹種的滯塵能力也存在較大差異，從大到小為灌木、喬木、草本植物。針葉喬木中以白皮松（Pinus bungeana）和油松（Pinus tabulaeformis）的滯塵能力較強(qiáng)；闊葉喬木中以玉蘭（Magnolia denudata）和懸鈴木（Platanus acerifolia）的滯塵能力較強(qiáng)；灌木中以木槿（Hibiscus syriacus）、金銀木（Lonicera maackii）和鋪地柏（Sabina procumbens）等的滯塵能力較強(qiáng)；草本植物中以地被菊（Chrysanthemum morifolium）和萱草（Hemerocallis fulva）的滯塵能力較強(qiáng)。同一植物的滯塵能力在不同地點(diǎn)表現(xiàn)出明顯差異，說明園林植物的滯塵能力不僅與植物品種有關(guān)，還與生境有關(guān)。因此，選擇滯塵能力強(qiáng)的園林植物，精細(xì)養(yǎng)護(hù)，合理配置不同生活型的園林植物，是充分發(fā)揮園林綠地滯塵效應(yīng)的有效方法。

關(guān)鍵詞：滯塵能力；園林植物；唐山市；工礦區(qū)

中圖分類號(hào)：S731.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2017）19-3664-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.19.017

Abstract： The dust retention effects of common landscape plants in industrial mining areas of Tangshan city were researched by sampling investigation and laboratory analysis. The dust retention ability of landscape plants for different plant species and different regions was analyzed， saturated amount of dust retention for different test plants by landscape plants in industrial mining areas of Tangshan city were estimated. The results showed that， in the same region， there was an obvious difference on dust retention ability in different plant species， and there was different dust retention ability with the same species in different regions. The dust retention ability of tree species in different types had bigger difference and they were： defoliate trees>shrubs>grass. In coniferous arbor trees， the dust retention ability of Pinus bungeana and Pinus tabulaeformis was higher. In latifoliate arbor trees， the dust retention ability of Magnolia denudata and Platanus acerifolia was higher. In shrub trees， the dust retention ability of Hibiscus syriacus，Lonicera maackii and Sabina procumbens was higher. In grass， the dust retention ability of Chrysanthemum morifolium and Hemerocallis fulva was higher. The dust retention ability of the same trees pecies in different locations showed significant difference，indicatied that dust retention ability of trees is not only related to tree pecies，but also to the environment quality. It could be concluded that the effective way to improve the dust-retention effect of garden green space was to choose plants with strong dust-retention ability，strengthen the maintenance and management， and to dispose the arbor， shrub and herb layer rationally to increase vegetation quantity.

Key words： dust detaining ability；landscape plants；Tangshan city；industrial mining area

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，工業(yè)生產(chǎn)帶來的污染及人為活動(dòng)使生態(tài)環(huán)境惡化，空氣污染加劇，粉塵、煙霧、有害氣體增多，空氣中微生物含量增加，對(duì)人們的健康造成了極大的影響。園林植物作為改善和美化城市環(huán)境的主體，在改善空氣質(zhì)量、阻滯粉塵、抑菌殺菌、防風(fēng)固沙以及維護(hù)生態(tài)平衡、改善生態(tài)環(huán)境等方面起著主導(dǎo)和不可替代的作用，具有很高的美學(xué)和觀賞價(jià)值。在城市綠化植物的選擇過程中，不同植物對(duì)生態(tài)環(huán)境改善作用的差異日益受到重視，對(duì)于常見園林植物的滯塵效益進(jìn)行研究，國內(nèi)眾多城市如杭州[1]、北京[2]、武漢[3]、徐州[4]等地也有相關(guān)的文獻(xiàn)報(bào)道。唐山市作為重工業(yè)城市，空氣質(zhì)量差，目前缺少關(guān)于植物滯塵能力相關(guān)的報(bào)道，為此，主要分析了唐山市工礦區(qū)常見園林植物的滯塵能力，從而為進(jìn)一步篩選和應(yīng)用綜合生態(tài)效益高的觀賞植物種類，建立有益于城市環(huán)境的觀賞植物配置提供理論基礎(chǔ)。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究區(qū)域概況

唐山市位于北緯39°36′，東經(jīng)118°11′，隸屬河北省地級(jí)市。唐山位居燕山南麓，地勢(shì)北高南低，自西、西北向東及東南趨向平緩，直至沿海。氣候類型為由寒溫帶向暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性、季風(fēng)型燕山山地氣候，年平均氣溫10.0～11.3 ℃，氣溫年較差31.6 ℃，光照資源豐富，年日照總時(shí)數(shù)2 650.2 h，年無霜期182 d，年平均降水量649.4 mm，降水主要集中在7-8月[5，6]。唐山市是中國重要的能源裝備制造基地，作為河北省重工業(yè)城市，唐山礦產(chǎn)和冶金行業(yè)發(fā)達(dá)，為中國三大鐵礦集中區(qū)之一，煤礦、金礦等其他多類礦產(chǎn)亦十分富足，而且唐山以及河北的其他地區(qū)， 冬季取暖和發(fā)電用燃煤很多，過多燃煤和對(duì)工業(yè)的過度依賴都導(dǎo)致唐山市空氣質(zhì)量差，尤其是工礦區(qū)空氣中粉塵含量很高。

1.2 采樣地點(diǎn)及采樣樹種的選擇

1.2.1 采樣地點(diǎn)的選擇 在唐山市按照不同工業(yè)類型設(shè)置3個(gè)采樣點(diǎn)采集樣品，分別為河鋼集團(tuán)唐鋼公司、大唐國際陡河發(fā)電廠、開灤集團(tuán)唐山礦。選擇這3個(gè)采樣點(diǎn)，主要緣于以下兩個(gè)原因：一是這3個(gè)采樣點(diǎn)具有代表性，是唐山市鋼廠、煤礦、發(fā)電廠的代表，二是這3個(gè)采樣點(diǎn)處于城市市區(qū)位置，園區(qū)綠地面積較大，植物種類較為豐富。

1.2.2 不同植物的滯塵能力分析 為了測(cè)定不同植物滯塵能力的差異，選擇唐山主城區(qū)最具代表性的工業(yè)區(qū)作為研究地區(qū)，選擇32種常見綠化植物作為研究對(duì)象，其中包括6種針葉喬木、1種針葉灌木、10種闊葉喬木、9種闊葉灌木以及6種草本植物（表1）。

1.3 采樣方法

一般認(rèn)為，15 mm的降雨量可以沖掉植物葉片的降塵，然后重新滯塵[7]。根據(jù)唐山市的降雨特點(diǎn)，于2016年5月5日雨后（雨量>15 mm）5 d、5月27日雨后（雨量>15 mm）5 d和6月7日雨后（雨量>15 mm）5 d對(duì)選擇的樹種依據(jù)其自身特點(diǎn)采集葉片。

為便于不同采樣點(diǎn)之間植物滯塵作用的比較分析，不同采樣地點(diǎn)選擇同規(guī)格的植物品種進(jìn)行采樣，其中喬木胸徑為10 cm左右，灌木地徑為5 cm左右。采樣位置為樹冠東、南、西、北4個(gè)方向的枝條，同時(shí)兼顧上、中、下各部位，針葉樹種采集50 g左右的葉片；闊葉樹種葉長(zhǎng)小于3 cm的葉片取50～80片，葉長(zhǎng)3～8 cm的葉片取30～40片，葉長(zhǎng)在8～15 cm的葉片取20～30片，葉長(zhǎng)大于15 cm的葉片取10～15片；草本植物葉片剪取10 cm×10 cm大小。采集時(shí)不要觸碰葉片表面，采下的葉片要立刻裝入準(zhǔn)備好的密封袋中，并編號(hào)，設(shè)3次重復(fù)。

1.4 滯塵量的測(cè)定

取若干直徑12 cm的定性濾紙，編號(hào)后放入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（101型，北京中興偉業(yè)儀器有限公司）中，溫度60 ℃下干燥12 h。取出濾紙后迅速稱取濾紙質(zhì)量（W0）。將采集的植物葉片置于燒杯中用蒸餾水浸泡2 h，針葉和革質(zhì)葉片用小刷子輕輕刷洗葉片表面，密封袋內(nèi)殘留塵跡用水沖洗至燒杯中。用已稱重的濾紙過濾浸泡液，過濾后的濾紙小心放入新的密封袋中，待所有樣品浸泡、過濾完畢后，將濾紙與密封袋一同放入干燥箱中，60 ℃下干燥24 h。取出濾紙并稱取質(zhì)量（W1），W1-W0即為灰塵的質(zhì)量。將浸泡后的闊葉樹種和草本植物葉片用紗布擦凈、壓平，放在坐標(biāo)紙上拍照，利用Adobe Photoshop CS5軟件分析照片，得出坐標(biāo)紙單位格子所占像素P0和葉片所占像素P，則葉片面積S1=P/P0，因此，滯塵量TSP=（W1-W0）/S1。對(duì)于針葉樹種，使用毛刷充分刷洗后，將葉片烘干至衡重，稱重W，用（W1-W0）/W表示滯塵能力。試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 針葉樹種的滯塵能力分析

試驗(yàn)測(cè)定了7種針葉樹種的滯塵能力，從表2可以看出，幾種針葉樹種的滯塵能力差異明顯，其滯塵能力從大到小為：鋪地柏、白皮松、油松、圓柏、龍柏、雪松、側(cè)柏，鋪地柏的滯塵量最大，為11.24 g/kg，其次為白皮松、油松，與鋪地柏的差異不顯著，側(cè)柏的滯塵量最小，為8.07 g/kg。影響滯塵能力的因素主要有針葉樹植株高度、葉表面結(jié)構(gòu)形狀和汁液分泌物等，鋪地柏較喬木植株高度低，對(duì)地面揚(yáng)塵的吸滯能力強(qiáng)，滯塵量最大，鋪地柏、白皮松、油松、圓柏葉片簇生且枝葉能分泌樹脂、黏液等，粉塵只有大雨沖刷下才能被部分清洗，對(duì)粉塵的滯留時(shí)間較長(zhǎng)；側(cè)柏的葉片扁平，粉塵容易被沖刷掉，滯塵能力最差。由此可見，在工礦區(qū)園林植物綠化中，可以優(yōu)先選擇鋪地柏、白皮松、油松、圓柏作為常綠樹種，從而達(dá)到更好的滯塵效果，凈化大氣中的塵埃。

2.2 闊葉喬木的滯塵能力分析

由表3可以看出，10種闊葉喬木的滯塵能力差異明顯，其滯塵能力從大到小為：玉蘭、懸鈴木、榆、銀杏、加楊、日本晚櫻、臭椿、紫葉李、國槐、西府海棠，滯塵量最大的是玉蘭和懸鈴木，這主要與不同樹種的樹型、葉片形態(tài)結(jié)構(gòu)、葉片的粗糙程度有很大的關(guān)系。一般株型緊湊、葉片寬大、葉表粗糙、葉柄粗壯、風(fēng)吹不易抖動(dòng)的樹種能夠吸附更多的粉塵。如玉蘭和懸鈴木葉片較大，葉片較厚，葉表有毛粗糙，附著的粉塵不易被風(fēng)吹或雨淋帶走；榆、銀杏葉表粗糙，有明顯的溝槽，滯塵能力較強(qiáng)；西府海棠、臭椿、國槐的葉片表面光滑、紫葉李葉片較薄，容易被風(fēng)吹動(dòng)，滯塵能力差。為此，在工礦區(qū)園林植物綠化中，可以優(yōu)先選擇玉蘭、懸鈴木、銀杏、日本晚櫻等品種，榆、紫葉李抗病害能力差，不建議大量應(yīng)用。

2.3 闊葉灌木的滯塵能力分析

由表4可以看出，9種闊葉灌木的滯塵能力差異明顯，其滯塵能力從大到小為：木槿、金銀木、榆葉梅、紫薇、紫丁香、金鐘花、月季、金葉女貞、紫葉小檗。滯塵量最大的是木槿，高達(dá)2.02 g/m2，其次是榆葉梅和金銀木。測(cè)定的闊葉灌木單位葉面積滯塵量總體比測(cè)定的闊葉喬木高，這主要由于灌木的植株低矮，株型緊湊，更容易吸附更多的粉塵。不同闊葉灌木的滯塵能力主要與葉片的質(zhì)地、形態(tài)結(jié)構(gòu)、葉表的粗糙程度有很大的關(guān)系。與闊葉喬木相同，葉表粗糙、葉質(zhì)較硬、不易抖動(dòng)的植株滯塵能力更強(qiáng)，如葉表粗糙有毛的木槿、金銀木、榆葉梅滯塵能力強(qiáng)；同樣葉表光滑的植物，葉質(zhì)較厚的紫薇、紫丁香、月季比葉質(zhì)較薄的金葉女貞、紫葉小檗滯塵能力強(qiáng)。

2.4 草本植物的滯塵能力分析

由表5可以看出，6種草本植物的滯塵能力差異明顯，其滯塵能力從大到小為：地被菊、萱草、鳶尾、馬藺、玉簪、早熟禾，滯塵量最大的是地被菊，其葉片表面粗糙多毛，有利于滯留更多的粉塵；其次是萱草，其葉片交錯(cuò)，葉表的葉脈明顯，從而使其單位面積的葉片滯塵量相對(duì)較大；鳶尾和馬藺植株扁平，葉片表面有疏水層，不利于粉塵積累；玉簪葉片表面疏水，早熟禾葉片較為短小，質(zhì)地薄，容易抖動(dòng)，滯塵能力差。

2.5 不同類型植物滯塵能力比較

不同類型的植物由于植株高度不同，周圍空氣中灰塵量也不同，從而影響了滯塵效果。試驗(yàn)結(jié)果表明，滯塵能力從大到小為：闊葉灌木（1.52 g/m2）、闊葉喬木（1.26 g/m2）、草本（1.23 g/m2）。因針葉樹種滯塵量計(jì)算方法不同，故未與其他類型樹種一起進(jìn)行比較。闊葉喬木植株高大，枝干開展，主要滯阻、過濾外界的降塵及飄塵；灌木因?yàn)樗幐叨缺葐棠镜停軌蛴行У販p少地面的揚(yáng)塵和工業(yè)粉塵；草本植物雖然滯塵能力最低，卻可以阻滯地表的揚(yáng)塵。由此可見，對(duì)于空氣嚴(yán)重污染的工業(yè)區(qū)綠地，除了栽植滯塵能力較強(qiáng)的闊葉喬木和針葉樹種，還需要增加栽植滯塵能力較強(qiáng)的灌木植物和草本植物，豐富植物群落的綠化層次，全面提高滯塵效果。

2.6 不同區(qū)域植物滯塵能力分析

為了比較不同環(huán)境條件下同一樹種單位葉面積滯塵量的差異，將由3處采集到的植物葉片的單位葉面積滯塵量進(jìn)行了比較，結(jié)果見表6、表7、表8。從比較結(jié)果可以看出，同一樹種在不同采樣點(diǎn)其滯塵量有明顯差異。

大唐國際陡河發(fā)電廠的園林樹種單位葉面積滯塵量普遍較高，針葉樹種、闊葉樹種的滯塵量均明顯高于其他兩處，其原因可能是大唐國際陡河發(fā)電廠主要以燃煤發(fā)電，且位于市區(qū)邊緣，重型運(yùn)輸車輛多，地面揚(yáng)塵嚴(yán)重，廠區(qū)的綠化以喬木為主，灌木和草本植物的種類和數(shù)量較少，空氣中可吸入顆粒物含量高。

開灤集團(tuán)唐山礦園林樹種單位葉面積滯塵量針葉樹種、闊葉樹種均明顯高于河鋼集團(tuán)唐鋼公司，草本植物的滯塵量總體高于其他兩處，這主要是由于其生產(chǎn)中產(chǎn)生粉塵、焦油等物質(zhì)，容易粘附在如玉簪、萱草等草本植物表面，使其吸附更多的微粒，同時(shí)廠區(qū)內(nèi)有部分植物植株老化，養(yǎng)護(hù)管理不及時(shí)，影響了其滯塵能力。

河鋼集團(tuán)唐鋼公司的園林樹種單位葉面積的滯塵量居第3位，其原因可能是該區(qū)雖處于工業(yè)區(qū)，但煙塵排放量并不高，加上廠區(qū)及周邊綠化較好，喬灌草的植物品種豐富，搭配合理，養(yǎng)護(hù)精細(xì)、到位，生長(zhǎng)健壯，采用噴灌系統(tǒng)及時(shí)澆水，有效地淋洗掉了植物葉片上的粉塵，降低了大氣中的粉塵含量。

3 小結(jié)與討論

不同類型的園林植物滯塵能力方面存在明顯差異，從大到小為闊葉灌木、闊葉喬木、草本，這與楊瑞卿等[4]對(duì)徐州市主要園林植物滯塵效應(yīng)的調(diào)查研究、李寒娥等[8]對(duì)佛山市主要園林植物滯塵效應(yīng)的調(diào)查研究和陳芳等[9]對(duì)武漢鋼鐵公司廠區(qū)綠地植物滯塵效應(yīng)的研究結(jié)論一致。這主要與測(cè)定的植物品種、數(shù)量和取樣的位置有關(guān)，本試驗(yàn)處于重工業(yè)區(qū)，顆粒物污染大，且顆粒較其他區(qū)域粘附能力強(qiáng)，灌木、草本植株低矮，葉片較為密集，更易粘黏粉塵。

在測(cè)定的園林植物中，喬木以玉蘭、懸鈴木、白皮松和油松等的滯塵能力較強(qiáng)；灌木以木槿、金銀木和鋪地柏等的滯塵能力較強(qiáng)；草本植物中地被菊和萱草的滯塵能力較強(qiáng)。對(duì)供試樣品的觀察發(fā)現(xiàn)，滯塵量較大植物葉片表面普遍比較粗糙，有毛，推斷園林植物的滯塵量與其葉片的粗糙度相關(guān)，同時(shí)也與葉片的質(zhì)地有很大關(guān)系。葉片硬挺，葉片表面粗糙，凹凸不平且有毛的植物更容易滯留較多的灰塵，而葉片光滑無毛、葉柄纖細(xì)、葉片容易晃動(dòng)的植物則滯塵能力相對(duì)較弱，這與趙松婷等[10]對(duì)植物葉片表面進(jìn)行顯微鏡觀察的結(jié)果一致。

不同區(qū)域同種植物的滯塵效應(yīng)不同，同一樹種在不同地點(diǎn)的滯塵能力也表現(xiàn)出明顯差異，這說明綠化樹種的滯塵作用除與樹種自身的葉片特征有關(guān)外，與其周圍環(huán)境質(zhì)量也存在一定的關(guān)系。楊瑞卿等[4]和王蕾等[11]的研究也得出了相同的結(jié)論。綜合分析不同區(qū)域的植物周邊環(huán)境，可以推斷綠化植物滯塵量大小隨污染源顆粒物污染程度增大而增加。大唐國際陡河發(fā)電廠周圍空氣中揚(yáng)塵多，煤礦區(qū)域空氣中的黏性顆粒多，植物葉片的單位滯塵量也較多。

根據(jù)調(diào)查，目前唐山地區(qū)工礦區(qū)植物類型配置比較單一，多以地被植物和喬木搭配為主，忽視了灌木顯著的滯塵效果；植物品種也較為單調(diào)，灌木、藤木和草本植物品種缺乏；植物的養(yǎng)護(hù)管理也不夠精細(xì)，部分植物修剪不及時(shí)，植株病蟲害嚴(yán)重，這些都是影響植物發(fā)揮滯塵作用的原因。由于不同類型的植物株高不同，留置的粉塵種類不同，喬木主要滯阻、過濾外界的降塵及飄塵；灌木和草本植物有效減少地面的揚(yáng)塵；藤本植物可以阻滯不同高度的灰塵。不同類型植物的合理搭配不僅可以提高葉面積綠量水平，提供豐富優(yōu)美的園林景觀，更能有效降低空氣中的粉塵含量。因此，在工礦區(qū)園林綠化中，在選擇適生樹種的同時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇滯塵能力強(qiáng)的樹種，還要注意不同結(jié)構(gòu)類型的植物合理配置，加強(qiáng)對(duì)園林植物的精細(xì)管理，從而減輕廠區(qū)內(nèi)各種降塵，提高工礦區(qū)的環(huán)境質(zhì)量。

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