賀 坤， 曾陽青， 遲嬌嬌， 李向茂， 王延洋

(1.上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)生態(tài)技術(shù)與工程學(xué)院，上海 201418； 2.上海市綠化管理指導(dǎo)站，上海 200200)

高架道路是城市快速交通的重要載體，為城市交通的發(fā)展創(chuàng)造了良好條件，但也占用了大量的城市空間，加劇了城市“水泥森林”的現(xiàn)象，給城市環(huán)境造成一定的負(fù)面影響。實(shí)施高架橋柱垂直綠化，可以增加城市綠量、凈化空氣、增加空氣濕度，對全面提升城市景觀品質(zhì)有著積極的意義。近年來上海橋柱綠化發(fā)展迅速，已有2.5萬根高架橋柱實(shí)施了垂直綠化[1]。高架橋柱多位于道路隔離帶中間，長期受汽車尾氣影響，大氣顆粒物污染相較于其他區(qū)域更嚴(yán)重，因此研究城市橋柱綠化植物的滯塵效應(yīng)，對于研究橋柱綠化對城市環(huán)境的提升效應(yīng)具有重要意義。

國內(nèi)學(xué)者對綠化植物滯塵機(jī)理的研究多集中在城市行道樹、綠地喬灌木和校園等環(huán)境中的喬灌木[2-4]，劉璐等對18種廣州市常見行道樹葉片的滯塵能力進(jìn)行了研究[5]，陳雨萌等采用室內(nèi)試驗(yàn)法定量比較了北京市5種典型植物葉片滯留顆粒物以及吸附水溶性離子的能力[6]。研究結(jié)果均表明植物葉片具有很強(qiáng)的滯塵能力，可以降低空氣中的粉塵顆粒物濃度。此外，劉光立等對四川地區(qū)的4種垂直綠化植物滯塵效應(yīng)進(jìn)行了研究，表明4種植物均具有較好的滯塵效果[7]。但目前國內(nèi)對高架橋柱攀緣植物的研究較少。本研究以上海的高架橋柱綠化植物為例，選擇8種常用的攀緣植物作為研究對象，測定不同植物的滯塵效應(yīng)，以及同一植物在不同環(huán)境和不同季節(jié)滯塵量的對比。希望通過本研究能夠?yàn)楦呒軜蛑G化植物的生態(tài)效益評價(jià)提供新的思路，為橋柱綠化植物的選擇提供依據(jù)。

1 研究方法

1.1 樣點(diǎn)選擇

上海市綠化管理指導(dǎo)站前期的橋柱綠化調(diào)研及統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，上海市主要的橋柱綠化多集中在中心城區(qū)的內(nèi)環(huán)高架、南北高架以及軌道交通三號線，此外中環(huán)高架、奉賢S4高架等也有少量分布[1]。為保證試驗(yàn)結(jié)果可以代表上海市主要橋柱綠化的特點(diǎn)，我們根據(jù)調(diào)研結(jié)果選取8個(gè)橋柱綠化群作為攀緣植物滯塵能力測定的樣點(diǎn)，其中7個(gè)橋柱群位于上海市核心城區(qū)，分別是：a漕溪路地鐵站(軌交三號線)，b中山西路和延安西路路口(內(nèi)環(huán)高架延安西路立交)，c中山北路和金沙江路(內(nèi)環(huán)高架)，d真北路(中環(huán)高架)，e魯迅公園(軌交三號線)，f延中綠地(延安高架)和中山南一路魯班路路口(內(nèi)環(huán)高架路交南北高架路)；另外在上海郊區(qū)選擇了1個(gè)橋柱群，h奉秀路(滬金高速)(圖1)。

1.2 植物品種

調(diào)查結(jié)果顯示，目前上海市高架橋柱綠化植物品種較少，因此本次研究以使用頻度較高的8種攀緣植物作為研究對象，分別是薜荔(FicuspumilaLinn)、常春藤[Hederanepalensisvar.sinensis(Tobl.) Rehd]、五葉地錦[Parthenocissusquinquefoliai(L.) Planch]、爬山虎[Parthenocissustricuspidata(S.et Z.) Planch]、扶芳藤[Euonymusfortunei(Turcz) Hand Mazz]、南蛇藤(CelastrusorbiculatusThunb)、凌霄[Campsisgrandiflora(Thunb) Schum]、油麻藤(MucunasempervirensHemsl)為研究對象。

根據(jù)對上海市橋柱常用綠化植物的現(xiàn)狀調(diào)研可知，8種攀緣植物都具有較好的覆蓋能力，且在橋柱周邊較為惡劣的生境條件下也保持較好生長勢，具體性狀見表1。

1.3 樣品采集

植物葉片是植物滯塵的主要部分[8]，因此主要選取攀緣植物葉片進(jìn)行滯塵能力分析。2015年秋季和2016年春季開展攀緣植物葉片樣品的采集工作，所有樣品采集均在1 d內(nèi)完成。植物按照葉片大小對應(yīng)的數(shù)量采集，面積較大如爬山虎等每個(gè)橋柱采30張，葉面積較小如薜荔、扶芳藤、凌霄等采50張，中等大小如五葉地錦、常春藤、油麻藤采40張。采集過程中手盡量不觸摸葉面以免沾上灰塵影響數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。每種植物選擇5根橋柱，采樣高度于橋柱高約1.5 m處，橋柱4個(gè)面分別采集成熟健康葉片6～10張，在不抖動(dòng)的情況放入密封塑料袋帶回實(shí)驗(yàn)室。

表1 不同植物的生長勢及覆蓋效果分析

1.4 測定方法

葉片帶回實(shí)驗(yàn)室后，選取大小相近的等量葉片進(jìn)行滯塵量測定，方法參照柴一新等的方法：用蒸餾水將葉片浸泡2 h以上，用干凈毛刷清洗葉片上的粉塵，然后用鑷子將葉片夾出。浸洗液用已作標(biāo)記并烘干稱量的濾紙(m1)過濾，將濾紙于60 ℃下烘干24 h，再以1/1 000天平稱量(m2)，質(zhì)量之差(m1-m2)即為葉片上所附著的降塵顆粒物的質(zhì)量[9]。

葉片晾干后，采用手持葉面積掃描儀掃描，記錄并算出總?cè)~面積S，(m1-m2)/S即為單位葉面積的葉片滯塵量(g/m2)。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)與分析采用Excel 2010和SPSS 17.0軟件，采用LSD法檢驗(yàn)各處理間的顯著性差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 高架橋柱攀緣植物的滯塵能力分析

將不同環(huán)境條件下攀緣植物葉片的滯塵量進(jìn)行加和求平均值(表2)，結(jié)果表明8種攀緣植物的葉片單位滯塵能力排列順序?yàn)椋恨道?常春藤>五葉地錦>爬山虎>扶芳藤>南蛇藤>凌霄>油麻藤。其中滯塵能力最強(qiáng)的薜荔，相對于滯塵能力最低的油麻藤，葉片單位面積滯塵量高出7倍多，說明不同攀緣植物之間的滯塵能力相差較大。造成這種顯著差異的一個(gè)重要原因是不同個(gè)體葉表面特性的差異，葉面多皺、表面粗糙、葉面多絨毛、分泌物多，具有以上結(jié)構(gòu)者則滯塵能力強(qiáng)[8]。薜荔、常春藤、五葉地錦、爬山虎葉片單位面積滯塵能力較強(qiáng)，與葉片表面的短毛或者網(wǎng)脈有較大的關(guān)系。

在植物葉片滯塵量的研究中，除了用單位葉面積滯塵量表達(dá)外，也有用單葉面積滯塵量來表述植物的滯塵量[10]。從單葉面積滯塵量分析，攀緣植物的單葉面積滯塵能力排列順序依次為：爬山虎>常春藤>五葉地錦>薜荔>南蛇藤>扶芳藤>油麻藤>凌霄。造成單葉面積滯塵差異的主要原因之一是綠化植物葉片大小，當(dāng)植物單個(gè)葉片面積較大時(shí)，其單葉面積滯塵量就占優(yōu)勢[11]。爬山虎、常春藤、五葉地錦單葉面積比較大， 因此滯塵量也相對較高。雖然油麻藤和常春藤單葉面積相似，但單葉滯塵能力相差甚遠(yuǎn)，應(yīng)該是由于兩者的葉面特征不同造成的。

表2 不同植物葉片的葉面特征及滯塵量

注：同列數(shù)據(jù)后標(biāo)有不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下表同。

表3 不同采集點(diǎn)植物葉片的滯塵能力

為了進(jìn)一步驗(yàn)證不同攀緣植物葉片的單位滯塵能力，選取有類似綠化植物的4個(gè)點(diǎn)：b中山西路和延安西路路口(內(nèi)環(huán)高架交延安高架路)、e軌交三號線魯迅公園、g中山南一路魯班路路口(內(nèi)環(huán)高架路交南北高架路)、h奉賢區(qū)奉秀路(滬金高速)進(jìn)行不同植物葉片的滯塵能力對比分析，由表3可知：b點(diǎn)攀緣植物葉片的滯塵能力大小排序?yàn)椋撼４禾?五葉地錦>爬山虎>扶芳藤>南蛇藤>油麻藤；e點(diǎn)攀緣植物葉片的滯塵能力大小排序?yàn)椋何迦~地錦>南蛇藤>凌霄>油麻藤；g點(diǎn)攀緣植物葉片的滯塵能力大小排序?yàn)椋撼４禾?五葉地錦>爬山虎>南蛇藤>油麻藤；h點(diǎn)集攀緣植物葉片的滯塵能力大小排序?yàn)槌４禾?五葉地錦>爬山虎>扶芳藤>油麻藤(表3)。以上結(jié)果與表2顯示的結(jié)果基本一致，說明不同攀緣植物葉片單位滯塵能力雖然可能隨著環(huán)境不同發(fā)生變化，但不同攀緣植物葉片的單位滯塵量的排序確實(shí)基本一致。

由結(jié)果可知，葉片單位面積滯塵量與單葉面積滯塵量及干重滯塵量并不一致。因?yàn)槿~表面積是影響植物滯塵量的一個(gè)最重要的直接因素，因此單位面積滯塵量通常是反映不同樹種滯塵能力最合理的指標(biāo)[5]。由于綠化植物全部覆蓋橋柱4面，葉片單位滯塵能力指標(biāo)可以更好地反映整個(gè)綠化橋柱對污染物的吸附作用。對于橋柱綠化植物的選擇，如果僅僅是從對空氣環(huán)境優(yōu)化角度來看，薜荔、常春藤、五葉地錦和爬山虎相對其他植物更為合適。

2.2 不同環(huán)境攀緣植物葉片滯塵量分析

城市空氣污染程度對植物滯塵總量產(chǎn)生很大影響，而且同種類植物在封閉環(huán)境條件下葉片滯塵量明顯低于開敞環(huán)境條件的滯塵量[8]。選取b(中山西路和延安西路路口)、g(中山南一路魯班路路口)、h(奉秀路)3個(gè)點(diǎn)的4種同類植物(爬山虎、五葉地錦、常春藤、油麻藤)進(jìn)行不同環(huán)境條件下葉片滯塵能力的分析(表4)。以爬山虎為例，由表4結(jié)果可知，葉片單位面積滯塵量最高的區(qū)域是b(中山西路和延安西路路口)，其次是g(中山南一路魯班路路口)，均比h(奉秀路)高出0.8～1.4倍。同樣，b、g這2個(gè)點(diǎn)的五葉地錦，常春藤、油麻藤葉片單位滯塵量也均明顯高于h。究其原因在于b(中山西路和延安西路路口)位于上海市中心地帶，屬城市中心的交通要道，車流量大，汽車尾氣的排放、來回車輛的揚(yáng)塵都是造成橋柱植物滯塵量高的原因[12-13]。g(中山南一路魯班路路)和b(中山西路和延安西路路口)車輛流動(dòng)數(shù)量相似，但g點(diǎn)橋柱群所在地建有交通綠島，周邊區(qū)域的灌木地被可以吸收部分粉塵，分擔(dān)了橋柱攀緣植物的滯塵壓力。h點(diǎn)(奉秀路)位于奉賢區(qū)，屬于上海郊區(qū)地帶，橋柱周邊區(qū)域車輛行人較少，周邊區(qū)域沒有高層建筑遮擋，空氣流動(dòng)相對活躍，大氣中粉塵多往周邊綠化帶擴(kuò)散，減輕了攀緣植物的滯塵壓力。

2.3 不同季節(jié)攀緣植物葉片滯塵量分析

郭偉等的研究表明，城市綠地滯塵作用還與季節(jié)長短等因素有很大關(guān)系，不同季節(jié)植物滯塵作用會(huì)有較大區(qū)別[14]。對不同季節(jié)同一攀緣植物葉片單位滯塵量進(jìn)行分析比較，結(jié)果如圖2所示，常春藤，五葉地錦，爬山虎，薜荔，油麻藤葉片單位面積滯塵量均為秋季>春季，這與孫曉丹等的研究結(jié)果[15]一致。而扶芳藤、南蛇藤的葉片單位面積滯塵量的季節(jié)變化表現(xiàn)為：春季>秋季(凌霄葉片秋季未采得)。

分春秋兩季，分別對7種植物的滯塵量進(jìn)行單因素方差分析，采用LSD對同一季節(jié)下不同植物葉片滯塵量進(jìn)行多重比較，結(jié)果表明不同物種間存在著顯著性差異。就秋季葉片滯塵能力而言， 常春藤與五葉地錦、爬山虎、扶芳藤、南蛇藤、薜荔以及油麻藤之間均存在顯著性差異，五葉地錦與常春藤、爬山虎、扶芳藤、南蛇藤以及油麻藤之間都存在顯著性差異，爬山虎與常春藤、五葉地錦、扶芳藤、薜荔、南蛇藤以及油麻藤之間也存在顯著差異。

表4 植物葉片在不同環(huán)境條件下滯塵量

3 討論

3.1 橋柱綠化植物葉片滯塵規(guī)律與葉片結(jié)構(gòu)的關(guān)系

植物葉片滯塵能力與其葉面形態(tài)結(jié)構(gòu)特征有密切聯(lián)系，Little和Wedding等的研究都表明葉表面的粗糙程度、絨毛密度、分泌物等是造成滯塵能力差異的主要原因[16-17]。粗糙葉面有利于空氣中粉塵顆粒的滯留，薜荔、常春藤葉面上有細(xì)小網(wǎng)脈的凸起，使其形成蜂窩狀粗糙面，顆粒物與其葉表面接觸時(shí)，會(huì)卡在網(wǎng)脈中[18]；五葉地錦和爬山虎葉片密生柔毛，顆粒物與葉面接觸時(shí)卡在絨毛之間，從而有利于顆粒物滯留。油麻藤葉面光滑油亮，表面沒有絨毛和網(wǎng)脈，不利于粉塵等顆粒附著，其次也較易受風(fēng)速影響，所以不宜滯塵。不同植物的樹體結(jié)構(gòu)和枝葉密度也有所差異，而這些差異也會(huì)影響植物的滯塵量大小[2]，例如薜荔枝條數(shù)量多且枝上密生柔毛，利于空氣中粉塵的攔截，而凌霄、油麻藤枝條相對較為稀疏，阻擋粉塵能力較弱[10]。本研究結(jié)果也表明薜荔、常春藤、五葉地錦和爬山虎有較強(qiáng)的滯塵能力，而凌霄、油麻藤滯塵能力較弱。

3.2 周邊環(huán)境條件對攀緣植物葉片滯塵量的影響

同種樹木在重度污染區(qū)的滯塵量最大，輕度污染區(qū)的滯塵量最小[19]，周邊有無建筑物、是否開敞、車流量大小等都會(huì)影響植物滯塵量[5，20]。中心城區(qū)車流量密集區(qū)域，大量機(jī)動(dòng)車尾氣排放，加劇了空氣粉塵顆粒污染程度。而位于郊區(qū)的城市快速路高架橋柱周邊空氣質(zhì)量較好，綠化覆蓋率也相對較高，車流量也小，所以同種植物在市區(qū)環(huán)境下葉片滯塵量明顯要高于郊區(qū)的。而同處市區(qū)內(nèi)的橋柱植物，如果附近有大型公園、街頭綠地或其他綠地，其中的喬灌木也能吸附粉塵顆粒，改善空氣質(zhì)量，從而降低橋柱植物的滯塵壓力。本研究結(jié)果表明中心城區(qū)的橋柱攀緣植物滯塵量高于郊區(qū)，周邊有其他綠化植物的橋柱攀緣植物的單葉面積滯塵量低于缺乏綠化植物的橋柱攀緣植物單葉面積滯塵量。相關(guān)研究表明即使在同一環(huán)境中植物不同部位葉片的單位滯塵量也存在較大差異[15]，因?yàn)闃蛑叨绕毡檩^高，處于不同高度的攀緣植物葉片也應(yīng)該有不同的滯塵能力，這種差異還需要進(jìn)一步研究。

3.3 不同季節(jié)攀緣植物葉片滯塵量的差異

空氣中塵埃量越大，植物葉片滯塵量越高[14]，環(huán)境中粉塵含量在一定程度上影響著植物葉片滯塵量大小，葉片滯塵量隨環(huán)境中粉塵含量的增多而增大，具有一定的線性回歸關(guān)系[20]。就上海而言，春季暖熱濕潤，平均降水量大，降水對空氣中污染物有清除和沖刷的作用，從而減少了空氣中的粉塵，降低葉片滯塵量。從氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)得出，上海春季風(fēng)速平均值明顯高于秋季，大氣對流活動(dòng)旺盛，有利于空氣中粉塵的擴(kuò)散，從而造成近地面粉塵顆粒增多，增加橋柱攀緣植物葉片滯塵壓力，但同時(shí)也降低了葉片上粉塵顆粒物的停滯。因此，多數(shù)攀緣植物在春秋兩季中葉片的單位面積滯塵量大致上呈現(xiàn)出秋季>春季的規(guī)律。據(jù)了解上海市可吸入顆粒物的季節(jié)分布情況正是秋冬季明顯高于春季。扶芳藤、南蛇藤表現(xiàn)出相反的趨勢，則可能與植物生長的階段或者生長旺盛期對植物的滯塵能力影響有關(guān)[14]，還需要下一步進(jìn)行深入研究。

4 結(jié)論

薜荔、常春藤、五葉地錦和爬山虎等攀緣植物的滯塵能力相對較高，而凌霄、油麻藤滯塵能力較小。不同植物滯塵效益的差異主要是由于葉面形態(tài)結(jié)構(gòu)特征的不同引起的，葉表面粗糙程度越大和絨毛密度越高或者分泌物越多等都可以提高植物葉片的相對滯塵能力。

攀緣植物滯塵量與周邊環(huán)境有較大關(guān)聯(lián)，同一植物在中心城區(qū)的滯塵量一般較郊區(qū)高。如果周邊區(qū)域有綠地或者車流量較低，也可以降低攀緣植物的滯塵壓力。在中心城區(qū)的高架橋柱，特別是周邊缺乏其他綠化植物的橋柱種植攀緣植物意義更大。

攀緣植物的滯塵量有季節(jié)性差異，多數(shù)植物葉片的單位面積滯塵量表現(xiàn)為秋季>春季的規(guī)律，與上海地區(qū)的氣象變化有明顯的一致性。

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