唐山市主要園林植物滯塵能力研究

王麗君

摘要?[目的]篩選適合唐山地區(qū)生長、具有良好滯塵能力的園林植物。[方法]利用洗脫-質(zhì)量差值法測定葉片滯塵量，分析不同種類植物和不同生活型植物滯塵能力。[結果]不同植物滯塵能力存在較大差異，落葉闊葉喬木中，二球懸鈴木、紫葉李、玉蘭滯塵能力較強;落葉闊葉灌木中，黃櫨、珍珠梅、木槿滯塵能力較強;草本植物中，萱草、二月蘭滯塵能力較強;常綠針葉喬木中，油松、側柏滯塵能力較強;常綠針葉灌木中砂地柏滯塵能力高于鋪地柏;常綠闊葉灌木中金葉女貞滯塵能力最強。不同生活型植物滯塵能力差異顯著，從高到低為常綠闊葉灌木、落葉闊葉灌木、落葉闊葉喬木、草本植物。[結論]該研究為城市綠地規(guī)劃和設計提供了參考，有效提升了唐山市綠地生物滯塵效益。

關鍵詞?園林植物;生活型;滯塵能力;唐山

中圖分類號?X173文獻標識碼?A

文章編號?0517-6611（2020）02-0135-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.02.037

開放科學（資源服務）標識碼（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、原材料為支柱，具有悠久歷史的北方工業(yè)重鎮(zhèn)，重工業(yè)為城市高速發(fā)展奠定了堅實的基礎，也帶來了日益突出的環(huán)境問題。2015—2017年唐山市全年大氣環(huán)境質(zhì)量按照AQI指數(shù)等級劃分，超標天氣數(shù)分別占有效監(jiān)測天氣數(shù)的比例為56.7%、45.4%和43.4%，頻發(fā)的空氣污染給人們的生產(chǎn)和生活帶來了嚴重干擾，極大地影響了人們的身心健康。已有研究發(fā)現(xiàn)，利用植物枝莖的分枝結構和葉片滯留（停著）、吸附和黏附大氣顆粒物，利用降雨沖淋和葉片自然更新使植物重新獲得吸附滯留能力，借助綠色植物的清除機制，能夠有效降塵，減少空氣污染[1-2]。園林植物滯塵能力隨著研究地區(qū)、所處環(huán)境、試驗季節(jié)不同差異較大，難以進行相互比較和驗證。該研究從唐山城市綠化實際出發(fā)，對64種主要園林植物滯塵效益進行評估，篩選適合唐山地區(qū)生長的具有較強滯塵能力的植物種類，為城市綠地規(guī)劃和設計提供參考，從而有效提升唐山市綠地生物滯塵效益。

1?材料與方法

1.1?研究地概況

唐山（38°55 ′N，117°31′E）位于河北省東部，氣候類型為暖溫帶半濕潤氣候，年平均氣溫11.7～12.9 ℃，年平均降水量687.8 mm，降水主要集中在夏季[3]。試驗在唐山世界園藝博覽會園區(qū)內(nèi)進行，世園會位于唐山市主城區(qū)南端，核心區(qū)5.4 km2，園區(qū)內(nèi)植被豐富，生長良好。園區(qū)內(nèi)粉塵來源為道路和工礦（開灤唐山礦）降塵。

1.2?植物品種選擇

選擇唐山市廣泛應用的64種園林植物，根據(jù)不同的生活型劃分為常綠針葉喬木7種，常綠針葉灌木2種，常綠闊葉灌木5種，落葉闊葉喬木20種，落葉闊葉灌木20種，草本植物10種。

1.3?樣品采集

植物在自然狀態(tài)下20 d 左右滯塵量能夠接近或達到飽和，降水量達15 mm 能夠使葉片的降塵淋洗干凈，然后重新滯塵[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，共進行3次采樣，每次采樣同種植物設置3個重復，植物胸徑、樹高、生長情況盡量保持一致，從植株的上、中、下3個層次以及東西南北4個方位采集生長正常的樹葉，根據(jù)預試驗對葉面積進行測定，分別采集大葉片10～30片，中型葉片30～50片，小葉片100～200片，針葉植物選取葉片150 g，置于編號的密封袋帶回實驗室。

1.4?試驗方法

將編號的定性濾紙置于恒溫干燥箱，70 ℃干燥24 h，取出濾紙迅速稱取濾紙質(zhì)量（W1）。葉片放入蒸餾水中浸泡2 h，用毛刷洗凈葉表顆粒物，沖洗3次，用已稱重的濾紙過濾浸泡液，過濾后的濾紙置于培養(yǎng)皿中于70 ℃下烘24 h，再次稱取濾紙質(zhì)量（W2）。闊葉樹種和草本植物葉面積（S）用LAI-2000葉面積測定儀測定，單位葉面積滯塵量=（W2-W1）/S。針葉植物葉片完成葉表顆粒物刷洗后，烘干至質(zhì)量恒定（W），針葉植物單位葉重滯塵量=（W2-W1）/W。

1.5?數(shù)據(jù)分析?采用SPSS 22.0軟件完成數(shù)據(jù)方差分析。

2?結果與分析

2.1?常綠植物滯塵能力

9種常綠針葉喬灌木滯塵量差異極顯著（表1），滯塵量從高到低為砂地柏、油松、側柏、圓柏、鋪地柏、白皮松、雪松、龍柏、云杉，單位葉重平均滯塵量為5.16 g/kg，滯塵能力最強的砂地柏為滯塵能力最弱的云杉的3.6倍。針葉樹葉表滯塵量與植株高度、樹冠形態(tài)、針葉形狀和表面結構、葉表分泌物和葉序有關[2，7-8]，常綠針葉灌木砂地柏和鋪地柏植株低矮，枝葉排列緊密斜向上斜展，能夠吸附大量地表揚塵。油松和圓柏枝干著生密集，能分泌樹脂黏液，黏附較多顆粒物，且黏附效果穩(wěn)定不易脫落。雪松和云杉枝干分層明顯，層與層距離較大，枝條下垂或伸展，針葉短小，滯塵能力較低。鄭少文等[9]研究發(fā)現(xiàn)晉中地區(qū)綠化樹種中圓柏、側柏的滯塵效益較強，與該研究的結論較為一致。

5種常綠闊葉灌木滯塵能力差異顯著（表2），滯塵量從高到低為金葉女貞、小葉黃楊、小蠟、小葉女貞、冬青衛(wèi)矛，單位葉面積平均滯塵量為2.22 g/m2，滯塵能力最強的金葉女貞是冬青衛(wèi)矛的1.8倍。金葉女貞枝葉著生密集且具柔毛，吸附大氣顆粒物能力強。冬青衛(wèi)矛葉表光滑，其疏水性的蠟質(zhì)層降低了對親水性顆粒物的滯留作用，滯塵能力最低[10]。

2.2?落葉植物滯塵能力

20 種落葉闊葉喬木滯塵能力差異極顯著（表3）。滯塵量從高到低為二球懸鈴木、紫葉李、玉蘭、銀杏、槐、垂柳、欒樹、白蠟樹、元寶槭、毛白楊、火炬樹、構樹、東京櫻花、山楂、刺槐、臭椿、加楊、杜仲、榆樹、西府海棠，單位葉面積平均滯塵量1.26 g/m2，滯塵能力最強的二球懸鈴木為滯塵能力最弱的西府海棠的5.1倍。植物滯塵能力受植株形態(tài)、枝葉密度、葉面傾角、葉片特征等影響[1，7]，二球懸鈴木和玉蘭葉面積較大，葉脈明顯，葉表粗糙或有絨毛，吸附能力強。紫葉李和銀杏株型緊湊，枝葉密集，葉表面有溝槽和下陷的葉脈，具有較強的滯塵能力?；?、垂柳、欒樹、白蠟樹葉表光滑，葉片薄，滯塵能力一般。加楊、杜仲、西府海棠葉表光滑，枝葉開展低垂，葉表面滯塵易被吹落，滯塵量較低。

20種落葉闊葉灌木滯塵能力差異顯著（表4），滯塵量從高到低為黃櫨、珍珠梅、木槿、棣棠花、榆葉梅、錦帶花、紫丁香、金銀忍冬、碧桃、紫葉小檗、月季花、黃刺玫、紫薇、貼梗海棠、紫荊、海州常山、連翹、衛(wèi)矛、蝟實、迎春，單位葉面積平均滯塵量為1.80 g/m2，滯塵能力最強的黃櫨為迎春的4.3倍。葉表粗糙、密被絨毛和皺褶的黃櫨、珍珠梅、木槿、棣棠、榆葉梅滯塵能力強。高君亮等[11]對磴口縣植物滯塵能力進行測定，發(fā)現(xiàn)榆葉梅和珍珠梅具有較強滯塵能力。紫葉小檗葉表分泌特殊的黏性物質(zhì)，黏附滯塵效果穩(wěn)定，較其他單葉面積較小的植物滯塵能力強[12]。衛(wèi)矛、蝟實和迎春，枝條低垂，葉片狹小光滑，不易積累粉塵，滯塵能力較弱。

10種草本植物滯塵能力差異極顯著（表5）。滯塵量從高到低依次為萱草、二月蘭、紫萼、玉簪、紫花地丁、馬藺、鳶尾、麥冬、早熟禾、野牛草，單位葉面積平均滯塵量為1.09 g/m2，滯塵能力最強的萱草為野牛草的2.9倍。萱草葉細長緊湊，滯塵能力強。紫萼和玉簪，葉片寬大，葉脈凹陷明顯，能夠滯留較多粉塵。麥冬、早熟禾和野牛草單葉面積小，葉質(zhì)輕薄，滯塵能力較弱。

2.3?不同生活型植物滯塵能力比較?6種不同生活型的植物中，常綠針葉喬木和常綠針葉灌木滯塵量計算方法與其他4種生活型植物不同，不作統(tǒng)一比較。4種不同生活型的植物滯塵能力差異極顯著，單位葉面積平均滯塵量從高到低為常綠闊葉灌木2.22 g/m2，落葉闊葉灌木1.80 g/m2，落葉闊葉喬木1.26 g/m2，草本植物1.09 g/m2。落葉喬木株型高大，枝葉結構的阻滯作用使空氣中的顆粒物滯留和停著在葉表。灌木株型低矮緊湊，易附著降塵和地面的揚塵，而且灌木因受到喬木層的屏障作用，不易發(fā)生二次揚塵，所以灌木的滯塵能力一般高于喬木[11]，草本植物貼地面生長，以吸附地表揚塵為主。

常綠針葉喬木單位葉重平均滯塵量為4.66 g/kg，常綠針葉灌木為6.91 g/kg，常綠針葉灌木砂地柏和鋪地柏植株低矮，大量吸附地表揚塵，滯塵量較大;常綠針葉喬木高大，以滯留、停著和黏附的方式滯塵。

3?結論與討論

對唐山市廣泛應用的64種園林植物滯塵能力測定發(fā)現(xiàn)，不同植物種類滯塵能力差異較大。葉表滯塵量與植株高度、樹冠結構、枝葉密度、葉序和葉面傾角、葉片大小和形態(tài)、葉表面結構和分泌物等有關。落葉闊葉喬木中，二球懸鈴木、紫葉李、玉蘭等的滯塵能力較強，榆樹和西府海棠的滯塵能力較弱。落葉闊葉灌木中，黃櫨、珍珠梅、木槿等的滯塵能力較強，衛(wèi)矛、蝟實和迎春的滯塵能力較弱。草本植物中萱草、二月蘭滯塵能力較強，而早熟禾和野牛草滯塵能力較弱。常綠針葉喬木中油松的滯塵能力最強，云杉的滯塵能力最弱。常綠針葉灌木砂地柏的滯塵能力強于鋪地柏。常綠闊葉灌木中金葉女貞滯塵能力最強，冬青衛(wèi)矛的滯塵能力最弱。6種不同生活型的植物中，常綠針葉喬木和常綠針葉灌木與其他4種生活型的滯塵量計算方法不同，未做統(tǒng)一比較。4種不同生活型的植物滯塵能力差異極顯著，滯塵能力排序為常綠闊葉灌木、落葉闊葉灌木、落葉闊葉喬木、草本植物。

該研究發(fā)現(xiàn)常綠植物（常綠針葉喬灌木和常綠闊葉灌木）對大氣顆粒物具有顯著的減滯能力。冬、春兩季是唐山地區(qū)大氣顆粒物高峰期，但此時大多數(shù)的闊葉植物處于落葉期和展葉初期，無法發(fā)揮滯塵效應，只能依靠常綠針葉喬灌木和極少種類的常綠闊葉灌木發(fā)揮滯塵效應，因此，一方面應該擴大對常綠植物的引種和滯塵能力的研究，另一方面在城市綠化中廣泛應用優(yōu)良的常綠滯塵樹種，充分發(fā)揮其在塵霾多發(fā)季節(jié)對大氣顆粒物的減滯功效，降低空氣污染，增強城市綠地生物滯塵總體效益。

根據(jù)不同的綠地功能分區(qū)進行合理的植物配置，例如在道路，工礦、裝備制造企業(yè)等空氣顆粒物濃度較大環(huán)境中的綠地，構建喬灌草復合型綠地，利用綠地結構的多樣性提高滯塵量;在植物選擇上增加常綠針葉喬灌木和常綠闊葉灌木的應用，在同一生活型的植物中優(yōu)先選擇高滯塵能力的，充分發(fā)揮城市綠地的景觀效益和生物滯塵效益。

參考文獻

[1] BECKETT K P，F(xiàn)REER-SMITH P，TAYLOR G.Effective tree species for local air quality management[J].J Arboric，2000，26（1）：12-19.

[2] 柴一新，祝寧，韓金煥.城市綠化樹種的滯塵效應：以哈爾濱市為例[J].應用生態(tài)學報，2002，13（9）：1121-1126.

[3] 鄭艷萍，高桂芹，王秀玲.唐山地區(qū)近48 年農(nóng)業(yè)氣候資源變化特征分析[J].中國農(nóng)學通報，2010，26（20）：318-323.

[4] 邱媛，管東生，宋巍巍，等.惠州城市植被的滯塵效應[J].生態(tài)學報，2008，28（6）：2455-2462.

[5] LIU L，GUAN D S，PEART M R，et al.The dust retention capacities of urban vegetation—A case study of Guangzhou，South China[J].Environmental science and pollution research，2013，20（9）： 6601-6610.

[6] 張新獻，古潤澤，陳自新，等.北京城市居住區(qū)綠地的滯塵效益[J].北京林業(yè)大學學報，1997，19（4）：12-17.

[7] PRUSTY B A K，MISHRA P C，AZEEZ P A.Dust accumulation and leaf pigment content in vegetation near the national highway at Sambalpur，Orissa，India[J].Ecotoxicology and environmental wafety，2005，60：228-235.

[8] JAMIL S，ABHILASH P C，SINGH A，et al.Fly ash trapping and metal accumulating capacity of plants：Implication for green belt around thermal power plants[J].Landscape and urban planning，2009，92（2）：136-147.

[9] 鄭少文，邢國明，李軍，等.北方常見綠化樹種的滯塵效應[J].山西農(nóng)業(yè)大學學報（自然科學版），2008，28（4）：383-387.

[10] 王建輝，劉奕清，鄒敏.永川城區(qū)主要綠化植物的滯塵效應[J].環(huán)境工程學報，2013，7（3）：1079-1084.

[11] 高君亮，張景波，孫非，等.內(nèi)蒙古磴口縣10種園林綠化樹種滯塵能力研究[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2013，27（8）：176-180.

[12] 梁丹，王彬，王云琦，等.北京市典型綠化灌木阻滯吸附PM2.5能力研究[J].環(huán)境科學，2014，35（9）：3605-3611.