熱帶地區(qū)湛江市常見行道樹滯塵能力比較及機(jī)理分析

鐘琳琳, 鄭玲, 區(qū)余端

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熱帶地區(qū)湛江市常見行道樹滯塵能力比較及機(jī)理分析

鐘琳琳, 鄭玲, 區(qū)余端*

廣東海洋大學(xué), 湛江 524088

以熱帶地區(qū)湛江市常見的行道喬木作為研究對(duì)象, 研究行道樹滯塵能力及作用機(jī)理, 為篩選生態(tài)效益高、適合熱帶環(huán)境種植的行道樹種提供理論依據(jù)。選擇熱帶街道常見的9種行道喬木在4個(gè)地點(diǎn)重復(fù)采樣, 采用最新比例稱重法計(jì)量塵埃質(zhì)量, 紙重法測(cè)量葉面積, 并進(jìn)行葉面微結(jié)構(gòu), 葉面特征, 葉柄長(zhǎng)度和滯塵情況組合分析探索滯塵機(jī)理。這9種行道樹的滯塵能力差異極顯著, 麻楝滯塵能力最強(qiáng), 達(dá)6.2907 g·m–2, 羊蹄甲滯塵能力最差, 為1.3136 g·m–2, 它們相差達(dá)5倍, 9個(gè)樹種的滯塵能力從大到小依次是: 麻楝>小葉欖仁>非洲楝>人面子>大花紫薇>垂葉榕>雅榕>糖膠樹>羊蹄甲; 植物的滯塵能力與其葉片氣孔密度、開閉程度有關(guān), 表明氣孔密度小且開張程度大的植物葉片滯塵能力高于氣孔密度大且開張程度小的植物; 植物的滯塵能力與葉片表面特征和伸展角度有一定關(guān)系, 其關(guān)鍵影響因素是葉面的紋路和粗糙程度, 而與葉片的質(zhì)地關(guān)系不大; 關(guān)鍵研究結(jié)果是行道樹葉柄長(zhǎng)度與滯塵能力呈明顯的負(fù)相關(guān), 其葉柄越長(zhǎng), 滯塵能力相應(yīng)越差, 羊蹄甲平均葉柄長(zhǎng)度為3.43 cm, 滯塵能力最差。行道樹間滯塵能力差異極顯著, 行道樹的氣孔特征、葉面特征、葉柄長(zhǎng)度和枝條伸展角度都會(huì)影響行道樹的滯塵能力。

熱帶地區(qū); 行道樹; 滯塵; 機(jī)理

0 前言

植物能通過葉片吸附大氣顆粒物, 在凈化大氣中扮演著重要的角色。植物能吸收、轉(zhuǎn)化有毒物質(zhì), 如大氣中的硫化物以及鉛等重金屬[1–2]。植物通過光合作用制造O2, 對(duì)保持清新空氣有重要的作用。而行道樹作為道路綠化的重要組成部分, 對(duì)城市環(huán)境具有很重要的改善作用, 包括阻滯大氣顆粒物, 改善城市小氣候, 減少空氣中的含菌量以及降低噪音等作用[3–5]。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)城市行道樹的環(huán)保意義進(jìn)行了諸多研究。Zhang等和Jin等對(duì)行道樹降低PM2.5方面進(jìn)行了有積極意義的研究[5–6]; 阿麗亞·拜都熱拉等比較了干旱區(qū)綠洲城市熱化樹種滯塵量, 分析了阿克蘇市綠化樹種滯塵能力及其影響因素, 總結(jié)了阿克蘇5種綠化樹種的滯塵規(guī)律: 不同樹種單位葉面積滯塵量差異顯著; 同一樹種在不同功能區(qū)滯塵能力不同: 不同高度的葉片滯塵量差異顯著; 在同一個(gè)功能區(qū)樹種滯塵量差異由樹高、冠幅和葉面特性(黏度、絨毛、粗糙度) 等所引起; 影響樹種滯塵能力的3個(gè)因素中, 人為因素權(quán)重最大, 自然因素其次, 而葉片自身因素的影響最低[7–9]。

在研究方法方面, 國(guó)內(nèi)外研究人員主要用模型和氣室模擬兩種方法來研究植物對(duì)大氣顆粒物等的滯留能力。模型方法主要是通過計(jì)算機(jī)模型量化估算出植物每年的滯塵量。例如Yang J 等人采用城市森林效應(yīng)模型對(duì)北京城市森林進(jìn)行研究, 量化分析了北京海淀等8個(gè)行政區(qū)的城市森林每年的滯塵量[10]。由于樹木從大氣中去除空氣污染物涉及到許多復(fù)雜的過程, 因此模型結(jié)果存在不確定性, 它只是一個(gè)近似結(jié)果。而氣室模擬則是利用空氣顆粒物再發(fā)生器, 將顆粒物重新釋放, 使其形成均為穩(wěn)定的氣溶膠, 然后再測(cè)定該環(huán)境中植物對(duì)顆粒物的阻滯能力。Hwang 等人用氣室模擬實(shí)驗(yàn), 研究比較日本赤松、美國(guó)梧桐、東北紅豆杉、銀杏和櫸樹這5種喬木對(duì)大氣顆粒物阻滯吸附能力, 發(fā)現(xiàn)葉表面有細(xì)密絨毛以及明顯主脈的樹葉截留大氣顆粒物能力較強(qiáng), 這一研究完成了植物對(duì)大氣懸浮物阻滯吸附過程的室內(nèi)模擬, 但實(shí)驗(yàn)是通過燃燒氮?dú)夂鸵胰瞾砣藶榈刂圃鞈腋∥? 與環(huán)境中的大氣顆粒物的成分存差異[11]。本研究直接研究自然界中的葉片上滯留的大氣顆粒物, 用部分與整體關(guān)系的原理[12], 得到植物吸滯自然環(huán)境中的粉塵量, 更接近現(xiàn)實(shí)情況。

不同樹種滯塵能力的差異除了跟樹冠總?cè)~面積、樹冠形狀、枝干分之角度等有關(guān), 還與葉表面特性(紋路、粗糙、絨毛、油脂、濕潤(rùn)等)有密切關(guān)系, 如葉表面具有溝狀組織或密集纖毛的樹種滯塵能力較強(qiáng), 其微形態(tài)結(jié)構(gòu)越密集、深淺差別越大, 越有利于滯留大氣顆粒物, 葉子表面平滑的樹種滯塵能力較弱。目前, 在不同樹種滯納顆粒物能力定量研究中從葉面微結(jié)構(gòu)出發(fā)探究樹木滯塵的報(bào)道較少, 對(duì)于葉子表面結(jié)構(gòu)的定量化研究還有待于進(jìn)一步深化[13–17]。

本研究通過調(diào)查湛江這個(gè)熱帶地區(qū)的行道樹對(duì)大氣顆粒物的滯留能力, 研究其行道樹的滯塵能力, 分析其滯塵機(jī)理, 選擇出阻滯大氣顆粒物能力相對(duì)強(qiáng)的植物, 為篩選生態(tài)效益高的行道樹種類, 建立適合熱帶環(huán)境的行道植物提供理論依據(jù)。另外, 本研究將差重法與數(shù)學(xué)比例關(guān)系換算相結(jié)合, 回避了單獨(dú)采用差重法時(shí), 因大氣顆粒物質(zhì)量極小而造成的巨大誤差的缺點(diǎn)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

湛江市位于中國(guó)大陸的最南端, 東經(jīng)109°31'—110°55', 北緯20°—21°35'之間, 包括半島以北一部分以及雷州半島全部。東瀕南海, 西臨北部灣, 南隔瓊州海峽與海南省相望, 西北毗鄰廣西壯族自治區(qū), 東北與茂名市接壤。湛江的氣候?qū)贌釒Ъ撅L(fēng)型[18], 常年受熱帶海洋氣候調(diào)節(jié)。年平均氣溫高達(dá)23 ℃, 年平均雨量為1417—1802 mm。夏季屬于多雨季節(jié), 其中8月雨量比較多; 10月至翌年3月雨量比較少。據(jù)成夏嵐等的統(tǒng)計(jì), 湛江市共計(jì)有41種行道樹, 包括24科34屬, 但主干道行道樹只有25種, 基調(diào)樹種為非洲楝((Desr.) A. Juss.) 、大王椰子((Kunth.) O. F. Cook)、椰子(Linn.)、羊蹄甲(Linn.)等[19]。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 采集試樣葉片

本次研究選擇最為常見的9種行道樹喬木為研究對(duì)象, 分別為: 雅榕(Miq.)、非洲楝((Desr.)A. Juss.)、垂葉榕(Linn.)、糖膠樹((Linn.) R. Br.)、大花紫薇((Linn.) Pers.)、羊蹄甲(Linn.)、小葉欖仁(Capuron)、麻楝(A. Juss.)、人面子(Pierre)。2016年夏季, 在一次性降雨量大于15 mm達(dá)到可以沖掉植物葉片上的所有降塵[20–23]后, 植物進(jìn)入新的滯塵周期, 于持續(xù)晴天1周之后進(jìn)行樣品采集。共設(shè)置4個(gè)采樣點(diǎn), 各采樣點(diǎn)自然條件基本一致, 目的是保證環(huán)境因子的影響而產(chǎn)生的誤差降到最低。同一采樣點(diǎn)每種植物選擇3株, 每株在樹高約2 m處采30片葉子, 采集的葉子分布于樹冠四周各個(gè)部位。用聚乙烯塑料封口袋分裝采集的葉片。

1.2.2 葉片所滯留塵埃的質(zhì)量測(cè)定

用蒸餾水浸泡試驗(yàn)葉片4 h, 用軟毛刷刷洗葉片的表面, 重復(fù)清洗2次, 每次用水200 mL, 共400 mL; 再用200 mL蒸餾水多次沖洗聚乙烯塑料封口袋內(nèi)部, 保證裝葉子時(shí)掉落到袋子中的灰塵進(jìn)入懸濁液, 將沖洗葉片和袋子共600 mL懸濁液合并在一起, 用精度為0.01 g的天平稱量懸濁液的質(zhì)量m。

用恒溫磁力攪拌器攪拌洗滌葉片后的總懸浮液5—10 min, 使總懸濁液中的顆粒物均勻分散。用移液管移取30 mL懸濁液到到塑料培養(yǎng)皿中, 稱30 mL懸濁液的質(zhì)量為m1; 再將塑料培養(yǎng)皿放到60 ℃的烘箱中烘干至恒重, 取出稱量獲得這部分懸濁液中顆粒物質(zhì)量設(shè)為m; 可得出總懸濁液中總顆粒物的質(zhì)量m, 見公式1[12]。

1.2.3 葉面積計(jì)算

采用紙重法計(jì)算葉面積, 沿葉子的邊緣在紙上描繪出其輪廓, 并將所畫輪廓剪下, 得到紙膜, 在萬分之一天平上稱量出其質(zhì)量。選用面積為3 cm×3 cm的正方形紙膜作為標(biāo)準(zhǔn)紙膜, 稱量出其質(zhì)量。按公式2算出葉面積[24]。

1.2.4 觀察葉片顯微結(jié)構(gòu)

將樣本葉片均勻地切成5 mm×5 mm, 投入濃度為50 g·L–1的NaOH溶液中, 在60 ℃恒溫箱中恒溫處理24—72 h, 然后用蒸餾水清洗, 再用H2O2溶液浸泡5—10 min作漂白處理, 處理后制成臨時(shí)裝片。在NIKON顯微鏡下以40×10倍觀察, 并測(cè)量5個(gè)10×40視野下氣孔的數(shù)目和形態(tài)、大小。

1.2.5 測(cè)量葉柄長(zhǎng)度

將樣品葉子洗凈后, 用準(zhǔn)確度為0.01 cm的卡尺測(cè)量其葉柄長(zhǎng)度, 得出平均葉柄長(zhǎng)度。

1.2.6 數(shù)據(jù)分析

各行道樹種滯塵量的比較和方差分析使用STATISTICA 8.0軟件; 行道樹種的滯塵量聚類分析使用PC ORD 6.0軟件; 平均葉柄長(zhǎng)度與平均單位葉面積滯塵量的相關(guān)性分析用SPSS Statistics 19軟件、并用Microsoft Excel 2010軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 滯塵能力分析

2.1.1 滯塵量的比較

湛江市9種行道樹單位葉面積滯塵量比較如圖1所示。麻楝滯塵能力較突出, 單位葉面積滯塵量可以達(dá)到6.2907 g·m–2; 羊蹄甲的滯塵能力最弱, 其單位葉面積滯塵量為1.3136 g·m–2, 滯塵能力約只有麻楝的1/5, 糖膠樹的滯塵能力與羊蹄甲相差不大; 非洲楝、小葉欖仁滯塵能力處在第二檔, 在4—5 g·m–2之間; 而大花紫薇、垂葉榕、雅榕、人面子的滯塵能力處在另一個(gè)檔次, 其單位葉面積滯塵量均為2—3 g·m–2。

注: 1: 羊蹄甲, 2: 大花紫薇, 3: 糖膠樹, 4: 垂葉榕, 5: 非洲楝, 6: 雅榕, 7: 小葉欖仁, 8: 麻楝, 9: 人面子。

Figure 1 Comparison of dust-retention capacity by average unit leaf area among roadside trees

本研究中9種行道樹中, 滯塵量達(dá)在1—2 g·m–2, 2—3 g·m–2,4—5 g·m–2, 6—7 g·m–2的樹種分別占例為: 22%, 45%, 22%, 11%。這9種行道樹的滯塵能力高低的排序?yàn)? 麻楝>小葉欖仁>非洲楝>人面子>大花紫薇>垂葉榕>雅榕>糖膠樹>羊蹄甲。

方差分析顯示各行道樹滯塵能力差異極顯著(<0.01), 說明各樹種由于各種原因滯塵量存在較大不同, 這為挑選優(yōu)秀滯塵樹種提供了有利基礎(chǔ)。

2.1.2 滯塵量的聚類分析

通過對(duì)9種行道樹的滯塵能力進(jìn)行聚類分析, 大花紫薇、垂葉榕、人面子滯塵能力相似度較高, 高于95%, 同處一類, 滯塵能力處在中下。羊蹄甲、糖膠樹的滯塵能力基本一致, 和雅榕也比較接近, 它們同處一類, 滯塵能力較差。非洲楝、小葉欖仁滯塵能力相近, 同處一類, 滯塵能力處在中上水平。麻楝自成一類, 滯塵能力最強(qiáng)。后兩類的滯塵能力與前兩類基本沒有相似度。

2.2 樹種滯塵能力差異原因分析

2.2.1 葉面微結(jié)構(gòu)與滯塵能力的關(guān)系

葉面是阻滯大氣顆粒物的主要載體, 對(duì)樣品樹葉進(jìn)行顯微結(jié)構(gòu)觀察, 見圖3。

通過觀察顯微結(jié)構(gòu)可以得知, 滯塵能力較小的糖膠樹的氣孔密度較大, 達(dá)到272個(gè)·mm–2, 但氣孔較小且開張程度小; 滯塵能力較強(qiáng)的非洲楝、麻楝氣孔密度相對(duì)較小, 分別是55個(gè)·mm–2、146個(gè)·mm–2, 氣孔開張程度相對(duì)較大, 蒸騰作用明顯, 能適當(dāng)增加周邊空氣濕度, 利于葉面接受大氣顆粒物。通過分析不同行道樹的顯微結(jié)構(gòu)可知, 氣孔密度較小且開張程度大利于滯塵。

2.2.2 葉面特征與其滯塵能力的關(guān)系

通過觀察樹冠和葉面特征, 結(jié)合中國(guó)植物志[25–30], 對(duì)各行道樹樹冠和葉面特征進(jìn)行比較(見表1)。一般認(rèn)為, 植物葉片表皮粗糙程度, 是否具有絨毛等因素導(dǎo)致各植物滯塵能力有所差異。本研究中各行道樹的葉面基本都沒有絨毛, 基于這個(gè)一致的條件, 本研究便于從葉片質(zhì)地、葉片粗糙程度、葉片伸展角度進(jìn)行滯塵能力比較。葉子質(zhì)地方面, 羊蹄甲是薄紙質(zhì), 麻楝是紙質(zhì), 其他是蠟質(zhì)或薄蠟質(zhì), 而羊蹄甲和麻楝的滯塵能力相差較大, 所以滯塵能力與葉子質(zhì)地沒有直接關(guān)系。從葉面的紋路和粗糙程度分析, 非洲楝葉脈紋路深, 葉脈處下凹, 葉邊緣上凸, 麻楝的葉面較粗糙, 這兩種行道樹的滯塵能力都較高; 滯塵能力較強(qiáng)的小葉欖仁葉面也相對(duì)較粗糙, 可見葉面的紋路和粗糙程度與滯塵能力相關(guān)。從樹冠進(jìn)行分析, 滯塵能力較強(qiáng)的非洲楝和麻楝都是闊卵形樹冠, 可見這種濃密的樹冠形態(tài)利于滯塵。從枝條和葉片的伸展角度分析, 基本的規(guī)律是枝條和葉片伸展角度越小, 滯塵能力越好, 但這種關(guān)系不緊密。

注: BP: 羊蹄甲Bauhinia purpurea Linn., LS: 大花紫薇 Lagerstroemia speciosa (Linn.) Pers., AS: 糖膠樹Alstonia scholaris (Linn.) R. Br., FB:垂葉榕Ficus benjamina Linn., KS:非洲楝Khaya senegalensis (Desr.) A. Juss., FC:雅榕Ficus concinna Miq., TN:小葉欖仁Terminalia neotaliala Capuron, CT:麻楝Chukrasia tabularis A. Juss., DD:人面子 Dracontomelon duperreanum Pierre。

Figure 2 Cluster analysis of dust-retention capacity among roadside trees

注: 1: 羊蹄甲, 2: 大花紫薇, 3: 糖膠樹, 4: 垂葉榕, 5: 非洲楝, 6: 雅榕, 7: 小葉欖仁, 8: 麻楝, 9: 人面子。

Figure 3 Leaf surface microstructure figure of roadside trees

2.2.3 葉柄長(zhǎng)度與滯塵能力的關(guān)系

將9種行道樹平均單位葉面積吸塵量與平均葉柄長(zhǎng)度進(jìn)行組合分析, 見圖4。各行道樹的葉柄長(zhǎng)度和滯塵能力都是差異明顯, 而葉柄長(zhǎng)度和滯塵能力明顯呈現(xiàn)負(fù)相關(guān), 其相關(guān)系數(shù)是–0.781(見表2)。在本研究中, 滯塵能力最弱的羊蹄甲, 其葉柄最長(zhǎng), 平均葉柄長(zhǎng)度為3.43 cm, 分析其原因, 一方面空氣的流動(dòng)容易擾動(dòng)葉柄較長(zhǎng)、葉片較薄的葉子, 導(dǎo)致這種葉子的阻滯大氣懸浮物的能力大大降低[31–32], 另一方面, 葉柄長(zhǎng)的葉子容易下垂, 同樣不利于滯塵。而滯塵能力較強(qiáng)的小葉欖仁、麻楝葉柄較短, 其平均葉柄長(zhǎng)度分別為0.22 cm, 0.31 cm, 氣流相對(duì)難以擾動(dòng)葉片, 從而使葉片更容易阻滯空氣中的塵埃?？梢缘贸? 葉柄長(zhǎng)度與行道樹的滯塵能力有一定的關(guān)系, 在其他條件一致的情況下, 葉柄越短越有利于行道樹阻滯大氣懸浮顆粒物。

3 討論與結(jié)論

本研究結(jié)果表明不同行道樹滯塵能力差異極顯著, 9種行道樹中滯塵能力最強(qiáng)的麻楝, 其單位葉面積滯塵量可以達(dá)到6.2907 g·m–2, 是羊蹄甲滯塵能力的5倍, 這個(gè)結(jié)果適合不同環(huán)境對(duì)不同樹種的要求。正是由于環(huán)境的不同, 我們才能使用不同的樹種來營(yíng)建行道樹。美觀又滯塵較強(qiáng)的樹種是行道樹的首選, 本研究的結(jié)果可為行道樹的選擇提供依據(jù)。本研究的常見熱帶行道樹的平均滯塵量(3.185 g·m–2)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于亞熱帶城市主要綠化樹種的滯塵量, 如南京市常見常綠喬木(0.6191 g·m–2)[33]、武漢市主要綠化樹種(2.3770 g·m–2)[34]、惠州市常見綠化樹種(0.695 g·m–2)[35]。這說明, 常見熱帶行道樹種的滯塵能力較強(qiáng)。

表1 各行道樹樹冠和葉面特征比較

注: 1: 羊蹄甲, 2: 大花紫薇, 3: 糖膠樹, 4: 垂葉榕, 5: 非洲楝, 6: 雅榕, 7: 小葉欖仁, 8: 麻楝, 9: 人面子。

Figure 4 Portfolio analysis diagram of average petiole length and dust-retention capacity per leaf area

表2 滯塵能力和葉柄長(zhǎng)度的相關(guān)性

行道樹滯塵能力差異與其葉片的氣孔特征、葉面特征、葉柄長(zhǎng)度、葉片和枝條伸展角度等都有關(guān)系, 這些滯塵機(jī)理共同影響著行道樹的滯塵能力。

行道樹葉片氣孔特征與滯塵能力的關(guān)系。本研究表明行道樹的滯塵能力與葉片氣孔密度、大小有一定關(guān)系。而氣孔的性狀對(duì)植物的蒸騰有影響, 進(jìn)而影響葉片周圍的空氣濕度。Brewer 等的研究表明[36], 葉表氣孔密度較大的植物有較強(qiáng)的疏水性, 不利于阻滯大氣懸浮物。在本實(shí)驗(yàn)中研究的9種喬木中, 糖膠樹、羊蹄甲樹葉的氣孔密度較大, 增加了葉表面的疏水性, 使得葉片與顆粒物的親和性較小, 所以這兩種行道樹的滯塵能力均較小。而氣孔開張程度大, 葉子代謝旺盛, 葉子更硬挺, 并且蒸騰作用顯著, 空氣濕度增加, 有利于葉面接收大氣顆粒物。

行道樹葉面特征與滯塵能力的關(guān)系。通過文中研究可知葉面的紋路和粗糙程度與滯塵能力有一定的關(guān)聯(lián)。一般葉脈紋路深, 葉脈處下凹, 葉邊緣上凸的植物容易滯塵, 比如文中的非洲楝; 同時(shí)葉面較粗糙的葉片也有利于滯塵, 比如麻楝。一般認(rèn)為葉片表面著生絨毛, 葉表面與顆粒物接觸并使顆粒物進(jìn)入絨毛之間, 以絨毛阻滯顆粒物, 使顆粒物難以脫落, 有利于顆粒物的滯留[37]。本研究中的行道樹都是葉面無毛或者近無毛, 所以這點(diǎn)無從判斷。Neinhuis等人認(rèn)為蠟質(zhì)具有疏水性, 蠟質(zhì)葉面會(huì)因?yàn)槠湎炠|(zhì)層的存在, 從而降低葉片對(duì)塵粒的吸附作用, 不利于植物阻滯懸浮顆粒物[38]; 而紙質(zhì)葉表由于其凹槽多, 粗糙程度大, 更利于葉表吸附揚(yáng)塵。而余曼等人認(rèn)為可能是由于大氣中存在半揮發(fā)性的有機(jī)污染物, 包括苯胺類、苯酚類、多環(huán)芳烴類以及硝基芳烴類等[34], 而這類有機(jī)物之間可能進(jìn)行反應(yīng), 并且與大氣顆粒物粘附產(chǎn)生具有疏水性顆粒物。根據(jù)相似相溶原理, 蠟質(zhì)葉更有利于吸附有機(jī)顆粒物, 從而使蠟質(zhì)葉面的滯塵能力提高。本實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果中, 紙質(zhì)葉的麻楝具有最強(qiáng)的滯塵能力, 而同樣是紙質(zhì)葉的羊蹄甲滯塵能力最差, 具有蠟質(zhì)葉的行道樹也有滯塵能力較強(qiáng)的, 說明葉片的質(zhì)地可能不是植物滯塵能力的決定性因素。

葉柄長(zhǎng)度、葉片和枝條伸展角度與滯塵能力的關(guān)系。Prusty 等人認(rèn)為葉子有無葉柄以及葉片的著生方向也影響著植物的滯塵能力[31], 因?yàn)榭諝獾牧鲃?dòng)容易擾動(dòng)葉柄較長(zhǎng)的、葉片薄、葉片向下生長(zhǎng)的葉子, 導(dǎo)致這種葉子的阻滯大氣懸浮物的能力大大降低。而葉柄較短的葉片則不容易受到空氣流動(dòng)的影響, 使得葉柄短的植物能更好地吸附灰塵, 使其吸塵能力大大提高。本研究中行道樹的葉柄長(zhǎng)度與滯塵能力成反比也與此觀點(diǎn)相吻合, 葉柄較長(zhǎng)的葉子容易搖晃, 破壞了葉面積累塵埃的條件。另外, 枝條與水平面夾角對(duì)植物滯塵能力產(chǎn)生一定的影響, 文中研究的垂葉榕、雅榕的枝條向上伸展, 枝條與水平面呈25—50°夾角, 而且枝條硬度大; 葉片大都向上生長(zhǎng), 所以塵埃不容易脫落, 滯塵能力相對(duì)較強(qiáng)。

[1] NOWAK D J, CRANE D E, STEVENS J C. Air pollution removal by urban trees and shrubs in the united states[J]. Urban Forestry &Urban Greening, 2006, 4(3/4): 115–123.

[2] 張平平. 淺析園林綠化現(xiàn)場(chǎng)種植在治理礦廠區(qū)灰塵污染的應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代園藝, 2013(2): 71–73.

[3] SJOMANA H, OSTBERGA J, BUHLERB O. Diversity and distribution of the urban tree population in ten major Nordic cities[J]. Urban Forestry & Urban Greening, 2012, 11(1): 31–39.

[4] 張玉陽, 周春玲, 董運(yùn)齋, 等. 基于 i-Tree 模型的青島市南區(qū)行道樹組成及生態(tài)效益分析[J].生態(tài)學(xué)雜志, 2013, 32(7): 1739－1747.

[5] ZHANG Pengqian, LIU Yanju, CHEN Xing, et al. Pollution resistance assessment of existing landscape plants on Beijing streets based on air pollution tolerance index method[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2016, 132: 212–223.

[6] JIN Sijia, GUO Jiankang, STEPHEN W, et al. Evaluation of impacts of trees on PM2.5dispersion in urban streets[J]. Atmospheric Environment, 2014, 99: 277–287.

[7] 阿麗亞·拜都熱拉, 玉米提·哈力克, 塔依爾江·艾山, 等. 阿克蘇市5種常見綠化樹種滯塵規(guī)律[J]. 植物生態(tài)學(xué)報(bào),2014,38(9): 970–977.

[8] 阿麗亞·拜都熱拉, 玉米提·哈力克, 塔依爾江·艾山, 等. 干旱區(qū)綠洲城市主要綠化樹種最大滯塵量對(duì)比[J]. 林業(yè)科學(xué),2015,51(3): 57–64.

[9] 阿麗亞·拜都熱拉, 玉米提·哈力克, 塔依爾江·艾山, 等. 新疆阿克蘇市綠化樹種滯塵能力及影響因素[J]. 中國(guó)沙漠,2015,35(2): 322–329.

[10] YANG Jun, MCBRIDE J, ZHOU Jinxing, et al. The urban forest in Beijing and its role in air pollution reduction[J]. Urban Forestry & Urban Greening, 2005, 3(2): 65–78.

[11] HWANG H J, YOOK S J, AHN K H. Experimental investigation of submicron and ultrafine soot particle removal by tree leaves[J]. Atmospheric Environment, 2011, 45(38): 6987–6994.

[12] 洪秀玲, 楊雪媛, 楊夢(mèng)堯, 等. 測(cè)定植物葉片滯留PM2.5等大氣顆粒物質(zhì)量的方法[J]. 北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2015, 37 (5): 148–149.

[13] 李梅梅, 劉霞. 青島市城陽區(qū)主要園林樹種葉片表皮形態(tài)與滯塵量的關(guān)系[J]. 生態(tài)學(xué)雜志, 2008, 27(10): 1659–1662.

[14] 王兵, 張維康, 牛香, 等. 北京10個(gè)常綠樹種顆粒物吸附能力研究[J]. 環(huán)境科學(xué), 2015, 36(2): 408–412.

[15] 宋麗華, 賴生渭, 石常覬. 銀川市幾種針葉綠化樹種的春季滯塵能力比較[J]. 中國(guó)城市林業(yè), 2008, 6(3): 57–59.

[16] 姜紅衛(wèi). 蘇州高速公路綠化減噪吸硫滯塵效果初探[D]. 南京: 南京農(nóng)業(yè)大學(xué), 2005, 12–15.

[17] 陳瑋, 何興元, 張粵, 等. 東北地區(qū)城市針葉樹冬季滯塵效應(yīng)研究[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2003, 14(12): 2113–2116.

[18] 陳樹培, 鄧義, 梁志賢. 廣東省的植被和植被區(qū)劃[M]. 北京: 學(xué)術(shù)書刊出版社, 1989: 14–16.

[19] 成夏嵐,陳紅鋒,陳慧桃.湛江城區(qū)行道樹的結(jié)構(gòu)特征研究[J].中國(guó)園林, 2017, 33(03): 67–70.

[20] 蔡永立, 宋水昌. 浙江天童常綠闊葉林藤本植物的適應(yīng)生態(tài)學(xué): Ⅰ、葉片解剖特征的比較[J]. 植物生態(tài)學(xué)報(bào), 2001,25(1): 90?98.

[21] 趙勇, 李樹人, 閻志平. 城市綠地的滯塵效應(yīng)及評(píng)價(jià)方法[J]. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2002, 21(6): 582–586.

[22] 柴一新, 祝寧, 韓煥金. 城市綠化樹種的滯塵效應(yīng)——以哈爾濱市為例[J]. 應(yīng)用生態(tài)報(bào), 2002, 13(9): 1121?1126.

[23] 李彩霞. 長(zhǎng)沙市大氣顆粒物的污染特征及源解析[D]. 長(zhǎng)沙: 湖南大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院, 2008: 26?33.

[24] 吳起明. 綠竹葉面積指數(shù)測(cè)定[J]. 福建林業(yè)科技, 2001, 28(2): 68–70.

[25] 中國(guó)科學(xué)院植物志編輯委員會(huì). 中國(guó)植物志[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 1980, 45(1): 83–84.

[26] 中國(guó)科學(xué)院植物志編輯委員會(huì). 中國(guó)植物志[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 1988, 39: 156–157.

[27] 中國(guó)科學(xué)院植物志編輯委員會(huì). 中國(guó)植物志[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 1997, 43(3): 46–48.

[28] 中國(guó)科學(xué)院植物志編輯委員會(huì). 中國(guó)植物志[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 1997, 63: 97–98.

[29] 中國(guó)科學(xué)院植物志編輯委員會(huì). 中國(guó)植物志[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 1998, 23(1): 116–117.

[30] 中國(guó)科學(xué)院植物志編輯委員會(huì). 中國(guó)植物志[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 1998, 23(1): 96–97.

[31] PRUDTY B A, MISHRA P C, AZEEZ P A. Dust accumulation and leaf pigment content in vegetation near the national highway at Sambalpur, Orissa, India[J]. Ecotoxi-cology and Environmental Safety, 2005, 60(2): 228–235.

[32] 夏侯禎. 大連市18種常見行道樹滯塵能力的研究[D]. 大連: 遼寧師范大學(xué), 2015: 29.

[33] 梁淑英, 胡海波. 南京市常見綠化樹木凈化大氣功能的研究[C]//中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì).第五屆博士生學(xué)術(shù)年會(huì). 長(zhǎng)春: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì), 2007: 310–316.

[34] 余曼, 汪正祥, 雷耘, 等. 武漢主要綠化樹種滯塵效應(yīng)的研究[J]. 環(huán)境工程學(xué)報(bào), 2009, 3(7): 1338–1339.

[35] 邱媛, 管東生, 宋巍巍,等. 惠州城市植被的滯塵效應(yīng)[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2008, 28(6): 2455–2462.

[36] BREWER C A, NUNEZ C I. Patterns of leaf wettability along an extreme moisture gradient in western Patagoina, Argentina [J]. International Journal of Plant Sciences, 2007, 168(5): 555–562.

[37] 李國(guó)軍, 劉剛, 謝家奮, 等. 荊州市區(qū)行道樹吸塵能力比較研究[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào), 2016. 13(9): 13–14.

[38] NEINHUIS C, BARTHLOTT W. Characterization and distribution of water repellent, self-cleaning plant surfaces[J]. Annals of Botany, 1997, 79(6): 667–677.

The dust-retention capability of street trees and its Mechanism in Zhanjiang, a tropical city

ZHONG Linlin, ZHENG Ling, OU Yuduan*

College of Agriculture, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524088, China

In order to evaluate the dust-retention capability of different street trees and the mechanism, common street trees were selected in the tropical city of Zhanjiang. This research will provide a theoretical basis for selecting street tree species with high ecological efficiency, which is suitable for the tropical environment. In this study, nine common street tree species were selected for sampling and replicated at four sites. We measured dust weight using the latest weighing method and leaf area using paper weight method to measure the selected trees. We also measured the dust-retention capability of leaves, observed the microscopic morphology of leaf surface and texture, and compared the petiole length of leaves. The results showed that significant differences existed among the dust-retention capability of the nine street tree species. The dust-retention capability ofLinn.(1.3136 g·m–2) was the lowest among the species, which was only 1/5 of the highest one,A. Juss.(6.2907 g·m–2). The dust-retention capability of the nine street tree species was in a descending order as follows:A. Juss. >Capuron >(Desr.)A. Juss. >Pierre >(Linn.) Pers.>Linn. >Miq. >(Linn.) R. Br. >Linn. The dust-retention capability of the street tree leaves was related to stomatal density and the degree of stomatal opening. The street tree leaves with lower stomatal density and larger stomatal opening had the stronger dust-retaining capability. The key influencing factors for the street tree dust-retention capability were the grain and roughness of the leaf surface and had little to do with leaf texture. The petiole length of leaves was negatively correlated with the dust-retention capability. The dust-retention capability was related to leaf surface feature and stretching angle. The longer the petiole length of the leaf, the lower dust-retention capability was. The average petiole length ofwas 3.43 cm, with the lowest dust-retention capability. This study suggests that street trees are significantly different in their ability for dust retention, and the stomatal characteristics, leaf surface, petiole length, and branch extension angles all influence the dust-retention capability of the street trees.

tropical city; street trees; dust-retention capability; mechanism

10.14108/j.cnki.1008-8873.2019.02.012

Q142.9

A

1008-8873(2019)02-086-08

2018-06-25;

2018-11-03

廣東海洋大學(xué)創(chuàng)新強(qiáng)校工程項(xiàng)目“地被類維管植物對(duì)亞熱帶人工林土壤質(zhì)地的指示作用”(GDOU2015050210) ; 廣東省教育廳科研項(xiàng)目“粵西沿海土壤沙化與植物指示作用研究”(2013LYM_0039)

鐘琳琳(1993年—), 女, 廣東肇慶人, 碩士生, 主要從事土壤生態(tài)學(xué)與土壤生物工程研究

區(qū)余端(1983年—), 女, 廣東肇慶人, 副教授, 博士, 從事森林生態(tài)學(xué)和土壤生態(tài)學(xué)研究, E-mail:ouyuduan@126.com

鐘琳琳, 鄭玲, 區(qū)余端. 熱帶地區(qū)湛江市常見行道樹滯塵能力比較及機(jī)理分析[J]. 生態(tài)科學(xué), 2019, 38(2): 86-93.

ZHONG Linlin, ZHENG Ling, OU Yuduan. The dust-retention capability of street trees and its mechanism in Zhanjiang, a tropical city[J]. Ecological Science, 2019, 38(2): 86-93.