昆明市6種常見(jiàn)闊葉樹(shù)葉表面形態(tài)與滯塵能力的關(guān)系研究

楊思瑩 李艷梅 楊淏舟 孫應(yīng)都

摘 要 研究昆明市6種常見(jiàn)闊葉樹(shù)滯塵機(jī)理，為城市行道樹(shù)選擇提供理論依據(jù)。采用室內(nèi)實(shí)驗(yàn)對(duì)比對(duì)照法，對(duì)葉片進(jìn)行滯塵量測(cè)定以及同一倍數(shù)下葉表面微結(jié)構(gòu)電鏡觀察，并從葉表面特征分析差異原因。結(jié)果表明：不同樹(shù)種滯塵量差異顯著；同一樹(shù)種，在不同高度滯塵能力差異顯著，低位葉片的滯塵能力比高位葉片的滯塵能力強(qiáng)；在電鏡下觀察葉表面微結(jié)構(gòu)，葉表面氣孔密度及開(kāi)口對(duì)滯塵能力影響最大。因此，在進(jìn)行城市綠化樹(shù)種選擇時(shí)，應(yīng)考慮葉片表面形態(tài)對(duì)植物滯塵的影響。

關(guān)鍵詞 昆明；綠化樹(shù)種；滯塵能力；葉表面微結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào) Q948.1

Relationship between Leaf Surface Morphology and Dust Detention Ability

of 6 Common Broad-leaved Trees in Kunming City

YANG Siying1） LI Yanmei1，2） YANG Haozhou1） SUN Yingdu1）

（1 Ecological and Water Conservation College， Southwest Forestry University， Kunming， Yunnan 650000；

2 Forest Ecosystem National Positioning Observation Research Station in Yuxi， Kunming， Yunnan 650224）

Abstract Find out the principle of dust retention ability in 6 broadleaf trees in Kunming，which can provide the theoretical basis for the selection of urban street trees. Using the indoor control experiment， the amount of dust absorption and leaf surface morphology were observed by electron microscope.And in the meanwhile， the differences were analyzed from the feature ofleaf surface. The results showed that the amount of dust absorption of different kinds of trees were obviously different；There were significant differences of dust retention ability at different heights in the same tree species，and the ability of dust retention in the lower leaves was stronger than that of the high leaves.Under the electron microscope observation， the stomatal density and opening of leaf surface had the greatest influence on the dust retention. Therefore，the influence of leaf surface morphology on the dust of plants should be considered.

Key words Kunming ； greening tree species ； dust detentions ； leaf surface microstructure

隨著城市化和工業(yè)化的大力發(fā)展，人類改造自然和破壞自然的能力也空前增大，人與自然之間的矛盾也日益突出[1]。大氣環(huán)境污染中最主要的是顆粒物污染，這是當(dāng)今大氣中化學(xué)組成最復(fù)雜、危害最大的污染物[2]。大量研究證明，植物對(duì)一定范圍內(nèi)空氣中的顆粒物有良好的凈化效果，能夠吸收大氣中污染物，提高空氣質(zhì)量[3-4]。因此，植物作為一種經(jīng)濟(jì)、有效、持久的大氣環(huán)境污染修復(fù)載體，已經(jīng)成為社會(huì)公認(rèn)的修復(fù)技術(shù)。

本研究對(duì)植物葉面微結(jié)構(gòu)進(jìn)行電鏡下觀察，并與滯塵量進(jìn)行對(duì)比分析，研究結(jié)果可為昆明市行道樹(shù)的選種、大氣顆粒物的治理等提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

按照鄉(xiāng)土樹(shù)種、使用頻率高、栽植時(shí)間長(zhǎng)的原則，選擇樹(shù)齡10年以上且長(zhǎng)勢(shì)良好的常綠闊葉樹(shù)種進(jìn)行采樣測(cè)定，即桂花（Osmanthus fragrans）、廣玉蘭（Magnolia grandiflora）、大葉女貞（Ligustrum compactum）、球花石楠（Photinia glomerata Rehd.et Wils.）、大葉樟[Cinnamomum parthenoxylon（Jack） Nees]、香樟[Cinnamomum camphora （L.） Presl.]。為了避免大氣顆粒物污染程度影響試驗(yàn)結(jié)果，供試樣樹(shù)均選擇在距離道路10 m的范圍內(nèi)且道路兩旁的車流量相似的主城區(qū)。同一采樣地，每種植物采3株，且每株樹(shù)冠等長(zhǎng)勢(shì)相似，在不同方位采集約20葉片。結(jié)合昆明市自然氣候特征，選定在2016年12月連續(xù)8 d未降雨的情況下進(jìn)行樣品采集，且所有樣品采集均在1 d內(nèi)完成。同一樹(shù)種樣品采集高度為0-2 m和4-6 m，并迅速編號(hào)放入聚乙烯塑料袋，帶回實(shí)驗(yàn)室處理。

1.2 方法

1.2.1 葉面滯塵量測(cè)定

采集的葉片樣品用蒸餾水浸泡24 h，浸洗葉片附著物，用鑷子將葉片夾出待晾干；用已烘干稱重的濾紙（W1）過(guò)濾；將濾紙于60 ℃下烘至24 h，再用電子分析天平稱重（W2）。2次重量之差作為樣品吸附顆粒物的重量，用葉面積儀測(cè)量晾干后葉面積（A）。（W1-W2）/A，即滯塵樹(shù)種單位面積滯塵量（g/m2）。

1.2.2 葉片顯微結(jié)構(gòu)觀察

取長(zhǎng)勢(shì)良好試驗(yàn)樹(shù)種葉片，用超聲波清洗機(jī)清洗15 min。清洗后每種植物在葉脈兩側(cè)切取4個(gè)5 mm×5 mm的方塊，分別為尖端上表皮、尖端下表皮、中端上表皮、中端下表皮；用蒸餾水清洗3次；用不同梯度的乙醇進(jìn)行脫水處理；脫水后滴入正丁醇固定液，20 min后取出粘臺(tái)。在E-1010型離子鍍膜儀中濺射鍍金膜，在S-3000N型掃描電子顯微鏡上觀察。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS19.0，Microsoft Excel2007以及Image J等軟件，進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、圖表制作等。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同樹(shù)種單位葉面積滯塵量分析

由圖1可以看出，其葉片單位面積的滯塵能力平均值從大到小依次為：桂花>廣玉蘭>大葉女貞>球花石楠>大葉樟>香樟。通過(guò)對(duì)其進(jìn)行聚類分析，滯塵綜合能力強(qiáng)的綠化樹(shù)種歸為第1類（>4.000 g/m2），本次測(cè)定樹(shù)種中的桂花（4.030 3 g/m2）屬于第1類；綜合滯塵能力中等的綠化樹(shù)種歸為第2類（2.200-3.200 g/m2），本次測(cè)定樹(shù)種中廣玉蘭（3.104 8 g/m2）、大葉女貞（2.911 2 g/m2）、球花石楠（2.719 3 g/m2）、大葉樟（2.217 2 g/m2）屬于這一類；香樟（0.622 5 g/m2）綜合滯塵能力弱，屬于第3類（<0.700 g/m2）。從表1和圖1可以看出，不同樹(shù)種的滯塵量在不同樹(shù)位也存在差異，在樹(shù)高2-3 m處單位葉面滯塵量高于4-6 m處，即植物葉片滯塵量與葉片離地高度有關(guān)系，“低”位葉片的滯塵能力要比“高”位葉片的滯塵能力強(qiáng)。

2.2 不同樹(shù)種葉面微結(jié)構(gòu)特征分析

2.2.1 葉片氣孔密度與滯塵量的關(guān)系

6個(gè)樹(shù)種中，每視野氣孔密度從大到小依次為：桂花>球花石楠>廣玉蘭>大葉女貞>大葉樟>香樟，其中桂花的氣孔密度是最大的，在300倍電鏡下，每個(gè)視野有114個(gè)氣孔，且氣孔開(kāi)口明顯，氣孔密度最小的是香樟，除球花石楠外，每視野氣孔密度越大的樹(shù)種，單位面積滯塵量也越大。球花石楠?dú)饪酌芏容^大，其單位滯塵量卻不高，這可能與其氣孔開(kāi)口數(shù)量較少，閉合氣孔數(shù)量多有關(guān)。

2.2.2 葉片絨毛密被及形態(tài)結(jié)構(gòu)對(duì)滯塵量的影響

廣玉蘭、大葉樟下表皮均密被絨毛。廣玉蘭上下表皮差異明顯，上表皮光滑，下表皮密被彎曲的縱橫交錯(cuò)的扁管狀絨毛；大葉樟上表皮略光滑，但下表皮絨毛長(zhǎng)度較短且前端漸尖呈針狀。大葉樟與廣玉蘭雖同為綜合滯塵能力第2類，但滯塵量差異較明顯，廣玉蘭的平均單位面積滯塵量是大葉樟的1.4倍，這充分說(shuō)明滯塵量與葉片絨毛密度及形態(tài)結(jié)構(gòu)有關(guān)。絨毛結(jié)構(gòu)能夠增加葉面附著顆粒物的能力，廣玉蘭下表皮絨毛，長(zhǎng)、粗且密，纏繞在一起，顆粒物與葉片接觸時(shí)進(jìn)入絨毛之間，被絨毛卡住，難以脫落，從而為顆粒物提供滯留空間；大葉樟下表皮，附有糙毛，與廣玉蘭相比絨毛密度相對(duì)稀疏，長(zhǎng)度較短。葉片毛被數(shù)量多且絨毛形態(tài)扁粗縱橫交錯(cuò)的滯塵量大。在試驗(yàn)過(guò)程中可以看到，廣玉蘭葉片的顆粒物主要滯留在下表皮而非上表皮。

2.2.3 葉片溝壑深淺及分布特征與滯塵量的比較

由圖2可以看到，植物葉表面凹凸不平、紋理不一，清晰可見(jiàn)白色顆粒物附著在溝壑間。滯塵能力較強(qiáng)的桂花、大葉女貞葉表面均有凹凸不平，寬窄不一的溝壑。通過(guò)對(duì)樹(shù)種滯塵能力的分類，桂花平均單位面積滯塵量遠(yuǎn)大于大葉女貞，是大葉女貞的1.38倍。由此可知，葉表粗糙程度大、溝壑深，褶皺多，有利于顆粒物的停留和附著，可增強(qiáng)葉片滯塵能力。香樟的上表皮都是網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，但形態(tài)分布特征不相同，球花石楠葉表面網(wǎng)格是不規(guī)則形狀，網(wǎng)格深度較大，而香樟上表皮網(wǎng)格近似圓形，深度較淺，大多數(shù)顆粒物很難停留固定。再結(jié)合滯塵能力分類可知，香樟滯塵能力為第3類最弱，這可能是由于網(wǎng)格越深且形狀不規(guī)則有利于顆粒物滯留。

3 結(jié)論與討論

昆明市6種常見(jiàn)闊葉樹(shù)葉片滯塵能力大小順序?yàn)椋汗鸹?gt;廣玉蘭>大葉女貞>球花石楠>大葉樟>香樟。根據(jù)單位面積滯塵量與聚類相關(guān)分析的研究結(jié)果，6個(gè)綠化樹(shù)種中，滯塵能力強(qiáng)的樹(shù)種為桂花，廣玉蘭、大葉女貞、球花石楠、大葉樟滯塵能力為中等，滯塵能力差的樹(shù)種為香樟。

在植物葉片不同高度的滯塵能力研究中，同株樹(shù)種處于不同高度的單位面積葉片滯塵量不同。離地距離0-2 m的“低位”葉片滯塵能力強(qiáng)于離地距離4-6 m的“高位”葉片。

本研究中6個(gè)闊葉樹(shù)種下表皮均有不同密度的氣孔，除球花石楠外，其余5個(gè)樹(shù)種均隨氣孔數(shù)量增加進(jìn)而滯塵量增大。除氣孔密度外，氣孔的開(kāi)合狀態(tài)也會(huì)影響葉片的滯塵量。

植物葉片表面粗糙，長(zhǎng)有凹凸不平的溝壑，對(duì)葉片滯塵具有一定的幫助。甚至葉表面凹凸結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步劃分：脊?fàn)钔黄疬^(guò)多，溝壑淺，顆粒物易被風(fēng)或雨水沖刷掉，不利于滯塵，本研究中葉表面凹陷且褶皺較多，其溝壑形狀不規(guī)則，葉片滯塵能力強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

[1] 江勝利，金荷仙，許小連. 園林植物滯塵功能研究概述[J]. 林業(yè)科技開(kāi)發(fā)，2011（6）：5-9.

[2] Christoforou C S， Salmon L G， Hannigan M P， et al. Trends in fine particle concentration and chemical composition in southern California[J]. Journal of the Air and Waste Management Association， 2000， 50（1）：43-53.

[3] 周志翔，邵天一，王鵬程，等. 武鋼廠區(qū)綠地景觀類型空間結(jié)構(gòu)及滯塵效應(yīng)[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào)，2002（12）：2 036-2 040.

[4] 陳自新，蘇雪痕，劉少宗，等. 北京城市園林綠化生態(tài)效益的研究（6）[J]. 中國(guó)園林，1998（6）：53-56.