呼和浩特?zé)捰蛷S5種主要綠化植物生態(tài)效益研究

金姍姍 王建光 呂小東 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院 010019

工業(yè)區(qū)的綠地在吸收大氣污染物、提高空氣環(huán)境質(zhì)量上起著重要作用[1]。綠地的面積、規(guī)模、結(jié)構(gòu)、布局直接影響各種生態(tài)效益的發(fā)揮，是企業(yè)在綠地建設(shè)過(guò)程中應(yīng)重視的問(wèn)題[2-3]。當(dāng)前，已經(jīng)有一些研究表明綠地生態(tài)效益可改善周?chē)髿猸h(huán)境質(zhì)量[4-6]，中國(guó)石油呼和浩特石化公司廠區(qū)內(nèi)種植了大量植被，但其具體的環(huán)境效應(yīng)和主要植被吸收SO2和滯塵效應(yīng)并不清楚。針對(duì)這一問(wèn)題，本文測(cè)定了廠區(qū)主要植物的光合效應(yīng)，考察了其吸收SO2和滯塵的能力。

1 研究對(duì)象概況

中國(guó)石油呼和浩特石化公司位于內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市賽罕區(qū)金橋經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)東南7.1km處，屬于燃料型煉化企業(yè)。廠區(qū)內(nèi)包括有各個(gè)工廠車(chē)間、辦公區(qū)和食堂等。其所處的呼和浩特市屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季氣候變化明顯，差異較大，其特點(diǎn)是冬季漫長(zhǎng)嚴(yán)寒，夏季短暫炎熱，春秋兩季氣候變化劇烈。

2 研究材料和方法

2.1 研究材料

本研究于2011年6月對(duì)中國(guó)石油呼和浩特石化公司（簡(jiǎn)稱(chēng)為呼和浩特?zé)捰蛷S）廠區(qū)內(nèi)數(shù)量最多的5種綠化植物進(jìn)行了光和效應(yīng)、蒸騰速率、SO2吸收率和滯塵能力的測(cè)試調(diào)研。5種植物分別為紫丁香（Syringa oblata）、旱柳（Salix matsudana）、新疆楊（Populus bolleana Lauche）、垂榆（Ulmus pumila var.pendula）、側(cè)柏（Platycladus orientalis）。

2.2 研究方法

（1）光合效應(yīng)

在植物生長(zhǎng)期利用LI-6400XT OPEN6.1型便攜式光合測(cè)定系統(tǒng)，選擇各層片的代表樹(shù)種(共5種)測(cè)定單位葉面積的凈光合速率和蒸騰速率。同一樹(shù)種選定3-5株長(zhǎng)勢(shì)良好的標(biāo)準(zhǔn)木。由于樹(shù)體不同位置葉片所受光照強(qiáng)度不同，統(tǒng)一選擇樹(shù)冠外圍南側(cè)中部的同一位置葉片進(jìn)行光合測(cè)定。每天7∶00-19∶00每間隔1h測(cè)定1次。根據(jù)各層片代表樹(shù)種測(cè)得的凈光合速率和光合作用方程式計(jì)算其單位葉面積每天的固碳釋氧量。

（2）SO2吸收

對(duì)廠區(qū)內(nèi)主要的植物進(jìn)行采樣分析，采樣時(shí)間定在植物落葉前的9月進(jìn)行，用BaSO4比濁法測(cè)定葉片含硫量[7-8]，同時(shí)在遠(yuǎn)離園區(qū)的相對(duì)未污染處采集同類(lèi)植被的葉片進(jìn)行對(duì)比分析。

（3）滯塵量

一般認(rèn)為15mm的雨量即可沖掉植物葉片的降塵，然后重新滯塵。因此采用重量法在植物完全展葉后的6月份，于大雨后的連續(xù)晴天從樹(shù)冠的內(nèi)外上下多點(diǎn)采樣。其中，闊葉樹(shù)種采20-30片葉(大葉10片左右)，針葉樹(shù)種采標(biāo)準(zhǔn)小枝250-300g，裝于自封袋中。樣品帶回實(shí)驗(yàn)室用蒸餾水洗凈蒸干稱(chēng)重。

3 結(jié)果與討論

3.1 CO2的消耗特性

廠區(qū)綠化帶植被的光合作用可以改善周?chē)髿猸h(huán)境，降低大氣中的CO2的濃度。選擇廠區(qū)內(nèi)5種主要植物進(jìn)行光合測(cè)試，結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，5種植物的凈光合速率日變化呈現(xiàn)出雙峰變化趨勢(shì)，午前的光合效率比午后的高。其中紫丁香、新疆楊和側(cè)柏的光合能力明顯高于垂榆和旱柳。上午11∶00和下午16∶00時(shí)，紫丁香出現(xiàn)了兩個(gè)峰值，分別為 11.36μmolom-2os-1和7.94μmolom-2os-1，上午的凈光合速率最大值比下午的高出3.42μmolom-2os-1。同時(shí)新疆楊、側(cè)柏、垂榆和旱柳也表現(xiàn)出同樣規(guī)律，上午新疆楊、側(cè)柏、垂榆和旱柳的最大光合效率值分別高于下午的最大值，分別高出0.76μmolom-2os-1、0.57μmolom-2os-1、4.41μmolom-2os-1和2.20μmolom-2os-1。其原因可能是因?yàn)楣鈴?qiáng)度低于光飽和強(qiáng)度時(shí)，植被的凈光合效率逐步增加，但光強(qiáng)度高于光飽和強(qiáng)度時(shí)，植被的凈光合效率沒(méi)有增高，反而降低，而午后產(chǎn)生了一個(gè)新的凈光合效率最大值的原因是因?yàn)闇囟鹊鹊乇韺痈饕蛩嘏c植物自身對(duì)周?chē)h(huán)境適應(yīng)性等的綜合影響。

3.2 氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率變化

氣孔是植物葉片與外界進(jìn)行氣體交換的主要通道，O2、CO2和水蒸汽等都通過(guò)氣孔擴(kuò)散傳質(zhì)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的交換。植物在光照下進(jìn)行光合作用，氣孔必須張開(kāi)吸收CO2，但氣孔開(kāi)張會(huì)加強(qiáng)蒸騰作用。因此，氣孔能根據(jù)環(huán)境條件的變化來(lái)調(diào)節(jié)自己開(kāi)度的大小而使植物在損失水分較少的條件下獲取最多的CO2。而氣孔開(kāi)度對(duì)蒸騰速率有著直接的影響。選擇呼和浩特市工業(yè)廠區(qū)綠化帶5種植物進(jìn)行了氣孔導(dǎo)度與蒸騰速率的測(cè)定，結(jié)果如圖2和圖3。

由圖2和圖3可以看出，所選擇的廠區(qū)內(nèi)5種植物的氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率變化規(guī)律基本相似，兩者之間有明顯的正相關(guān)性。其中紫丁香和側(cè)柏的氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率變化均有明顯的雙峰特性，第一個(gè)峰值都出現(xiàn)在上午11∶00，第二個(gè)峰值分別出現(xiàn)在15∶00和16∶00，垂榆的第二個(gè)峰值比紫丁香的提前1h，這主要原因是不同種類(lèi)的植物特性和對(duì)環(huán)境因素的應(yīng)變有差異。旱柳和側(cè)柏的變化規(guī)律也基本相同，中午12∶00時(shí)，氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率出現(xiàn)了唯一的最高峰值。新疆楊的氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率變化規(guī)律較為相似，但不同于其他樹(shù)種的變化規(guī)律。新疆楊沒(méi)有明顯的峰值，10：00到13∶00時(shí)的氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率都處于較高的峰值，且相對(duì)變化不大，同時(shí)在其他時(shí)間段內(nèi)，其凈光合速率能保持在較高的值。這說(shuō)明新疆楊在該段時(shí)間內(nèi)，環(huán)境因子和葉片光合酶系綜合作用效果處于最佳狀態(tài)。

3.3 SO2環(huán)境效應(yīng)影響

SO2是無(wú)色具有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體，SO2氣體的全球排放量已經(jīng)占全球排放有毒氣體總量的1/4，它是衡量大氣是否遭到污染的重要標(biāo)志 。SO2被人體吸入后，在呼吸道黏膜表面與水作用生成亞硫酸，再經(jīng)氧化而成硫酸。因此，它對(duì)呼吸道黏膜具有強(qiáng)烈的刺激作用。此外，SO2還是造成酸雨的主要原因。采用廠區(qū)內(nèi)植被葉片進(jìn)行SO2含量分析，可以獲得廠區(qū)植被對(duì)SO2的吸收凈化效應(yīng)，結(jié)果如表1。

表1：廠區(qū)植被吸收SO2

如表1可見(jiàn)，廠區(qū)內(nèi)5種植物葉片中都檢測(cè)出S素，這說(shuō)明在廠區(qū)內(nèi)合理種植植物不僅能美化環(huán)境，還可以?xún)艋髿猸h(huán)境中的SO2。在廠區(qū)內(nèi)布點(diǎn)監(jiān)測(cè)大氣中的SO2，6、7、8三個(gè)月的平均值為0.062ppm，這說(shuō)明植物吸收大氣中的SO2后部分硫素轉(zhuǎn)化為了植物自身組織。從表1中還可以看出，紫丁香、旱柳、新疆楊、垂榆對(duì)大氣SO2的吸收能力相對(duì)更強(qiáng)，廠區(qū)近6000株樹(shù)可每年減少SO2約143.1kg。

3.4 滯塵環(huán)境效益影響

空氣TSP(懸浮顆粒物)的污染直接威脅著人類(lèi)的健康。綠色植物可吸收空氣中的SO2等有害氣體，同時(shí)對(duì)粉塵有阻擋、吸附和過(guò)濾作用，能很好地凈化空氣。植物的滯塵能力已經(jīng)成為綠化樹(shù)種選擇的一個(gè)重要指標(biāo)。對(duì)廠區(qū)內(nèi)的植被進(jìn)行了滯塵分析，結(jié)果如圖4。

由圖4可以看出，廠區(qū)內(nèi)每類(lèi)植物都有滯塵的能力，但滯塵量不同。其中新疆楊和側(cè)柏的滯塵量最大，分別為10.27g/m2和9.45g/m2，垂榆的滯塵能力相對(duì)較弱，為2.87g/m2。廠區(qū)內(nèi)新疆楊和國(guó)槐種植量最大，為4700株，其平均滯塵量為7.75g/m2。廠區(qū)內(nèi)每年至少可減少飄塵387.5kg，這將大大改善廠區(qū)內(nèi)大氣環(huán)境質(zhì)量，減少飄塵引發(fā)的疾病。

4 結(jié)論

（1）紫丁香、新疆楊、側(cè)柏、垂榆、旱柳等5種植物的光合效應(yīng)、氣孔導(dǎo)度及蒸騰速率隨時(shí)間的變化規(guī)律基本一致，紫丁香、新疆楊和側(cè)柏的光合能力高于垂榆和旱柳，紫丁香上午的凈光合速率最大值比下午的高出3.42μmolom-2os-1；

（2）廠區(qū)內(nèi)5種植物中新疆楊、紫丁香、旱柳對(duì)大氣SO2的吸收能力更強(qiáng)，廠區(qū)近6000株樹(shù)每年可減少約 143.1kg SO2，減少粉塵約 387.5kg，這將大大改善廠區(qū)內(nèi)大氣環(huán)境質(zhì)量，預(yù)防疾病的發(fā)生。

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