園林地被植物葉片滯塵效應(yīng)研究

劉國(guó)榮，王 穎，鄭 歌

園林地被植物葉片滯塵效應(yīng)研究

劉國(guó)榮1，王 穎2，鄭 歌2

（1. 衡水學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，河北 衡水 053000；2. 衡水市園林中心，河北 衡水 053000）

用萱草、白車(chē)軸草、大葉黃楊、金葉女貞、紫葉小檗、連翹6種地被植物作試材，通過(guò)采集、擦洗、稱(chēng)重方法比較不同地被植物的滯塵能力。結(jié)果表明：連翹葉表粗糙，葉脈紋路深，且有細(xì)小絨毛，滯塵能力最強(qiáng)；大葉黃楊葉表覆蠟質(zhì)，光滑無(wú)毛，滯塵量小，滯塵能力最差；其他地被植物的葉片特性各不相同，滯塵能力中等，且在一定時(shí)間后滯塵量會(huì)達(dá)到飽和狀態(tài)。不同類(lèi)型植物的滯塵能力不同，灌木類(lèi)大于草本類(lèi)。6種地被植物中，連翹的滯塵能力最強(qiáng)，可作為改善環(huán)境污染的重點(diǎn)栽培植物進(jìn)行推廣。

滯塵；地被植物；粉塵污染；粉塵治理

城市園林綠化在改善生態(tài)環(huán)境方面的功能已成為共識(shí)，植物滯塵能力作為城市綠化物種選擇的一個(gè)重要指標(biāo)開(kāi)始得以應(yīng)用[1]。如何減少空氣中顆粒物的污染，對(duì)解決城市環(huán)境污染具有重要的意義。大片地被植物好似天然“吸塵器”，能連續(xù)不斷地接收、吸附、過(guò)濾空氣中的塵埃、防止二次揚(yáng)塵[2]，園林地被植物覆蓋地表，改善粉塵污染，以保護(hù)生態(tài)環(huán)境，本研究以不同類(lèi)型地被植物為試材，用簡(jiǎn)單易操作的試驗(yàn)方法探討了葉片滯塵效應(yīng)，為降低城市污染程度和城市綠地系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

結(jié)合衡水市區(qū)地被植物應(yīng)用情況，選擇了6種常見(jiàn)地被植物作為供試植物進(jìn)行滯塵能力的測(cè)定。灌木類(lèi)植物材料為大葉黃楊、紫葉小檗、金葉女貞、連翹，草本類(lèi)植物為白車(chē)軸草、萱草。

1.2 葉片采樣

一般認(rèn)為1 d內(nèi)大于15 mm的雨量就可以沖掉植物葉片上的降塵[3]。雨后采集植物葉片，每4 d進(jìn)行一次，采樣時(shí)間分別為雨后1 d、5 d、9 d、13 d、17 d，于上午8:00開(kāi)始進(jìn)行采樣。注意如果葉片采樣周期內(nèi)出現(xiàn)降雨量大于15 mm/d，則需要重新計(jì)天數(shù)。每種植物選取3株，地被植物選3個(gè)樣塊分別采樣。采樣時(shí)帶上聚乙烯塑料手套，分別在樹(shù)冠四周采集60枚葉片，采后盡量不要抖動(dòng)，小心的放入自封袋內(nèi)，做好標(biāo)記帶回實(shí)驗(yàn)室備用。采樣時(shí)記錄采樣植株的高度、冠幅和冠徑。試驗(yàn)于2018年7—8月進(jìn)行。

1.3 試驗(yàn)方法

在園林植物滯塵能力的測(cè)定過(guò)程中，主要有葉片滯塵量和葉面積的測(cè)定。

葉片滯塵量的測(cè)定方法采用差重法。具體做法如下：將采集的葉樣用YP502N型號(hào)的電子天平稱(chēng)重W1，然后用干凈的脫脂棉蘸酒精擦拭葉片，注意酒精不要太多，用力不要太大，等葉片上的酒精自然揮發(fā)，葉片干燥后用電子天平稱(chēng)重W2，計(jì)算每枚葉片滯留量W=W1－W2。

葉面積的測(cè)定方法采用比重法。具體做法是，先計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)紙的重量和面積，把210×297 mmA4紙用YP502N型電子天平稱(chēng)重，多次求平均值為4.5603 g，每張紙的面積為6.24×10-2m2。把擦拭干凈的每枚葉片在A4紙上用鉛筆勾畫(huà)出等大的圖形，然后用剪刀剪下葉片紙片，用電子天平稱(chēng)重W3，計(jì)算每枚葉片的葉面積A=W3/（4.5603×6.2410-2）m2。

每種植物葉片的滯塵能力是指單位葉面積中滯留的粉塵量[4]，為（W1－W2）/A。然后求60枚葉片滯塵量的平均值，3次重復(fù)。

采樣地點(diǎn)選擇同一立地條件的衡水市前進(jìn)街，該街道綠化養(yǎng)護(hù)管理水平較好。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同地被植物的葉面形態(tài)特征

地被植物葉片的滯塵能力受葉表結(jié)構(gòu)特征的影響，如毛被密度、毛孔密度、褶皺程度、溝道深淺、葉面傾角、軟硬程度、葉片距地面高度等[5]，根據(jù)植物葉表生物學(xué)特征，對(duì)供試植物進(jìn)行評(píng)定，見(jiàn)表1。從表1中可以看出，6種植物中，連翹葉片的葉表最為粗糙且葉脈紋路很深，葉片邊緣呈鋸齒狀，顯微鏡下觀(guān)察有細(xì)小絨毛，易黏附顆粒物；萱草葉片距地面很近，易吸附地表?yè)P(yáng)塵，且葉片靠近根部有脊?fàn)钔黄鸬陌疾?，凹槽?nèi)可滯留大量顆粒物且不易被15 mm的中等降水量沖洗掉；紫葉小檗葉片較小，有絨毛附著且葉面有溝槽承接灰塵；金葉女貞雖有絨毛毛被但長(zhǎng)度很短，且葉表較光滑葉脈紋路淺；白車(chē)軸草葉片小，光滑無(wú)毛，葉表褶皺少，且為地被植物，灰塵多被高大喬灌木承接；大葉黃楊葉表覆蓋蠟質(zhì)，光滑無(wú)毛褶皺少，遇風(fēng)易被吹落灰塵難以附著。

表1 不同地被植物的葉表特征

2.2 不同種類(lèi)植物的滯塵能力比較

植物根據(jù)類(lèi)別分成灌木類(lèi)和草本類(lèi)。本試驗(yàn)中把供試植物葉片滯塵量雨后變化見(jiàn)圖1。

圖1 不同種類(lèi)植物葉片滯塵量雨后變化

如圖1所示，不同植物葉片滯塵量雨后變化趨勢(shì)相同，均隨天數(shù)而呈現(xiàn)滯塵量增加的趨勢(shì)，由于葉片性質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，不同植物達(dá)到滯塵量最大值的雨后天數(shù)有所區(qū)別。灌木類(lèi)植物，紫葉小檗雨后13 d達(dá)到滯塵量最大值9.77 g/m-2；大葉黃楊、金葉女貞、連翹均在雨后17 d達(dá)到最大值，分別為5.581 g/m-2、6.095 g/m-2和14.48 g/m-2。至雨后13 d，各灌木類(lèi)植物單位葉面積滯塵量由高到低的順序?yàn)檫B翹 12.403 g/m-2、紫葉小檗9.77 g/m-2、金葉女貞6.059 g/m-2、大葉黃楊5.216 g/m-2，其中連翹、紫葉小檗與其他植物相比均達(dá)到極顯著水平，金葉女貞顯著高于大葉黃楊。草本類(lèi)植物，白車(chē)軸草雨后9 d達(dá)到滯塵量最大值5.785 g/m-2；雨后13 d，萱草滯塵量最大值為10.267 g/m-2。至雨后13 d，二草本植物單位葉面積滯塵量分別為萱草10.267 g/m-2、白車(chē)軸草5.448 g/m-2，二者相比較達(dá)到極顯著差異。

2.3 不同綠化植物的最大滯塵效果比較

不同植物的滯塵效果是有明顯差異的，用SPSS16.0對(duì)不同綠化植物試驗(yàn)周期內(nèi)的最大單位葉面積滯塵量進(jìn)行聚類(lèi)分析，對(duì)其滯塵能力進(jìn)行分類(lèi)，以便找出滯塵能力較強(qiáng)的植物，聚類(lèi)結(jié)果如圖2所示，將滯塵能力分成3類(lèi)，高滯塵能力的是連翹；而金葉女貞、白車(chē)軸草、大葉黃楊屬低滯塵能力；萱草和紫葉小檗為中滯塵能力。

圖2 不同綠化植物的最大滯塵效果的聚類(lèi)分析

2.4 不同類(lèi)型植物的滯塵能力比較

如圖1、圖2所示，所選擇的綠化植物單位葉面積滯塵量均隨雨后天數(shù)而呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，大多數(shù)植物在雨后13 d達(dá)到滯塵量最大值，而后滯塵量有所下降，但雨后17 d與13 d相比較差異不顯著，因此把雨后13 d的不同綠化植物葉片的單位葉面積滯塵量按不同植物類(lèi)型做一比較，見(jiàn)表2，灌木類(lèi)、草本類(lèi)的平均單位葉面積滯塵量分別為7.732g/m-2、6.922 g/m-2，不同類(lèi)型綠化植物的滯塵能力順序?yàn)楣嗄绢?lèi)＞草本類(lèi)，這是因?yàn)楣嗄救~片較密集，高度宜阻滯粉塵，尤其是地面二次揚(yáng)塵。

表2 不同類(lèi)型植物滯塵能力比較

3 結(jié)論與討論

當(dāng)今國(guó)內(nèi)粉塵污染嚴(yán)重，霧霾天氣多，嚴(yán)重影響居民的生活和身體健康。衡水作為河北省最年輕的地級(jí)市，經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，但有些忽視了環(huán)境建設(shè)，霧霾天氣多，環(huán)境污染相當(dāng)嚴(yán)重，解決環(huán)境污染問(wèn)題刻不容緩[6]。地被植物雖遠(yuǎn)不如高大闊葉喬木滯塵量大，但其在改善粉塵污染的作用是其他類(lèi)型植物不可替代的，利用植物改善環(huán)境污染是實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。影響地被植物滯塵能力的因素有很多，比如毛被密度、褶皺程度、溝道深淺、光滑程度、葉片距地面高度等[5]。通過(guò)試驗(yàn)分析表明，連翹葉片的葉表最為粗糙且葉脈紋路很深，葉片邊緣呈鋸齒狀，顯微鏡下觀(guān)察有細(xì)小絨毛，易黏附顆粒物，是6種植物中滯塵能力最強(qiáng)的地被植物；大葉黃楊葉表覆蓋蠟質(zhì)，光滑無(wú)毛褶皺少，遇風(fēng)易被吹落灰塵難以附著，是滯塵能力最差的地被植物。不同地被植物不同的葉表結(jié)構(gòu)特征對(duì)其滯塵能力有很大影響，有絨毛覆蓋，溝道深，褶皺多，葉表粗糙的植物葉片滯塵量大，反之葉表光滑無(wú)毛，褶皺少，附有蠟質(zhì)的葉片滯塵量小。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果6種地被植物滯塵能力排序?yàn)檫B翹＞萱草＞紫葉小檗＞金葉女貞＞白車(chē)軸草＞大葉黃楊；不同類(lèi)型植物的滯塵能力不同，試驗(yàn)結(jié)果表明灌木類(lèi)＞草本類(lèi)。

測(cè)定植物的滯塵能力是城市綠地系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)，較密的灌草能有效減少地面的揚(yáng)塵。選擇適合本城市發(fā)展的、滯塵能力強(qiáng)的地被植物，以灌草不同生活型植物進(jìn)行搭配，可以形成不同的景觀(guān)結(jié)構(gòu)，增加多樣性和觀(guān)賞性。在城市中栽植、引進(jìn)滯塵能力強(qiáng)的地被植物再進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，則對(duì)滯塵具有重要意義。本研究結(jié)果表明，連翹在6種地被植物中滯塵能力最強(qiáng)，且習(xí)性強(qiáng)健并兼具觀(guān)賞性，可作為改善環(huán)境粉塵污染的重點(diǎn)栽培植物進(jìn)行推廣。至于豐富植物種類(lèi)及景觀(guān)，可進(jìn)一步篩選更多適合衡水本地發(fā)展的滯塵效果好的園林地被植物，這還有待于進(jìn)一步研究。

[1] 田福平,武高林,時(shí)永杰,等.我國(guó)園林地被植物研究現(xiàn)狀[J].草業(yè)科學(xué),2006,23(9):111-115.

[2] 巫世木,平錫金,孫波,等.地被植物的分類(lèi)及其在園林綠化中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2008(1):42,44.

[3] 王珂,李海梅.青島市城陽(yáng)區(qū)常綠地被植物滯塵效益研究[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2009,21(3):68-70.

[4] 廖莉團(tuán),蘇欣,李小龍,等.城市綠化植物滯塵效益及滯塵影響因素研究概述[J].森林工程,2014,30(2):21-24,28.

[5] 劉國(guó)榮.衡水市空氣凈化園林植物種類(lèi)的初步篩選[J].衡水學(xué)院學(xué)報(bào),2019,21(1):21-24.

[6] 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),2011,25(6):5-9.

The Study on Dust Detention Effect of Garden Ground Cover Plant Leaves

LIU Guorong1, WANG Ying2, ZHENG Ge2

(1. College of Life Science, Hengshui University, Hengshui, Hebei 053000, China; 2. Garden Center of Hengshui City, Hengshui, Hebei 053000, China)

Six kinds of ground cover plants,Baroni,,Thunb.,Rehd.,cv. ‘Atropurpurea’, and(Thunb.) Vah., are tested for the dust detention ability by means of collecting, cleaning and weighing. The result shows(Thunb.) Vah. has the strongest effect of dust catching for the rough surface of the leaves, the deep vein lines and the small villus.Thunb. has the worst effect for its ceraceous, smooth surface could catch a little dust. Other ground cover plants, with their leaves’ characteristics, have the medium dust catching ability, and after a certain period of time the dust detention will reach the saturated state. Different types of plants have different effects of dust detention, the shrub being better than the herb. The effect of dust detention of(Thunb.) Vah. is the best of the six kinds of ground cover plants. It could be popularized in large area as the key cultivated plant to improve the environment.

dust detention; ground cover plant; dust pollution; dust control

10.3969/j.issn.1673-2065.2021.04.005

劉國(guó)榮（1976－），女，河北景縣人，副教授；

王 穎（1983－），女，河北衡水人，工程師。

河北省科技自籌項(xiàng)目（13277533）

S688

A

1673-2065(2021)04-0021-04

2020-10-30

（責(zé)任編校：李建明 英文校對(duì)：李玉玲）