8種灌木對大氣顆粒物污染的生理響應(yīng)

朱旭，李海梅，李彥華，孫迎坤，田園

青島農(nóng)業(yè)大學(xué)園林與林學(xué)院，山東 青島 266109

隨著城市化進程的加快，城市的空氣質(zhì)量不斷下降，由大氣顆粒物（PM）所引發(fā)的空氣污染已經(jīng)成為當前亟待解決的熱點問題（Zhou et al.，2021）。大氣顆粒物污染不僅降低空氣質(zhì)量，破壞城市生態(tài)平衡，還會增加城市居民的患病概率（謝元博等，2014）。研究表明，園林植物可以通過葉片表面微結(jié)構(gòu)（絨毛、溝壑、褶皺等）截留大氣中的顆粒物，從而改善大氣環(huán)境（Wu et al.，2018；淑敏等，2020）。但葉片作為植物與周圍環(huán)境進行氣體交換的主要器官，極易受到大氣污染的傷害（Hanslin et al.，2017；Colapicchion et al.，2020）。因此，研究城市主要園林樹種對大氣顆粒物的滯塵能力以及植物葉片對塵脅迫的生理響應(yīng)，對緩解城市大氣污染壓力具有重要意義（孫曉丹等，2017）。

受葉表面結(jié)構(gòu)的影響，園林植物對于大氣顆粒物的截留具有選擇性（閆倩等，2021），不同樹種葉片對不同粒徑顆粒物的吸滯能力具有明顯差異（孫曉丹等，2016；李朝梅等，2021）。研究表明，葉片溝槽寬度越窄小越有利于其對 PM2.5等細小顆粒物的滯留，而寬度較大的條狀凸起更有利于其對粉塵總顆粒物（TSP）的滯留（王琴等，2020）。其次，園林樹種滯塵能力還受到其生長區(qū)域環(huán)境的影響（房瑤瑤等，2015）。同一樹種在城市交通干道的滯塵能力要顯著高于在清潔區(qū)域的，且植株對粉塵顆粒物的截流量與其距交通塵源的距離呈反比（陳瑋等，2003）。亦有研究表明，城市中植物滯塵能力表現(xiàn)為工業(yè)區(qū)＞交通區(qū)＞居住區(qū)＞清潔區(qū)（阿麗亞·拜都熱拉等，2014；劉威等，2018）?？諝馕廴疚锊粌H會增加葉表面 PM 的累積（Gupta et al.，2016；Lu et al.，2019），還會對植物的生理生化指標產(chǎn)生影響（Kaur et al.，2017；Li et al.，2021）。諸多研究表明，在空氣污染和葉表面灰塵沉積的情況下，植物葉片的生理指標存在偏離正常范圍的現(xiàn)象（Amulya et al.，2015；Molnár et al.，2020），這不僅反映了植物的抗塵能力（彭長連等，2002），也在一定程度上反映了當?shù)乜諝獾馁|(zhì)量水平（李娟霞等，2020）。

現(xiàn)階段相關(guān)研究多集中在植物滯塵能力的比較（王琴等，2020；李詩瑤等，2021）或環(huán)境脅迫下植物生理指標的變化方面（吳天忠等，2020；晏增等，2021），并未深入分析葉片所截留粉塵的來源、顆粒物徑級與植物相關(guān)生理響應(yīng)的關(guān)系。有研究者認為灌木的滯塵能力要高于喬木（鄭瑤瑤等，2019）。目前相關(guān)研究的研究對象以喬木為主（李玉潔等，2018）或喬灌混合（淑敏等，2020；李娟霞等，2020；李海梅等，2021），針對灌木滯塵、抗塵能力的研究相對較少。因此，本研究以3種具有代表性的粉塵來源區(qū)域（清潔區(qū)、燃油區(qū)和燃煤區(qū)）作為研究區(qū)域，選擇青島市最常應(yīng)用的且3種塵源區(qū)域所共有的8種灌木作為研究對象，通過對不同植物滯塵量和生理指標的測定，分析不同樹種滯塵能力的差異及蒙塵后的生理響應(yīng)，并探究兩者與粉塵顆粒物性質(zhì)之間的關(guān)系，旨在為城市綠化建設(shè)中不同塵源區(qū)域樹種的選擇、立地配置與滯塵效益的進一步量化評價提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域選擇

根據(jù)山東省青島市（35°35′—37°09′N、119°30′—121°00′E）的用地類型及植被分布情況，選擇清潔區(qū)、燃油區(qū)和燃煤區(qū)3種塵源區(qū)域展開研究。根據(jù)塵源分析結(jié)果，燃煤區(qū)主要集中在青島順安熱電、金海熱電、后海熱電等大型熱電廠附近；燃油區(qū)主要采樣點包括長城路、春陽路、中城路等城陽區(qū)主要交通干道；清潔區(qū)采樣點主要選擇青島奧林匹克雕塑文化園、國學(xué)公園、民生公園等周邊無大型污染源的區(qū)域。本實驗每個采樣區(qū)域設(shè)置3個采樣點，即3個采樣區(qū)域共設(shè)置9個采樣點，各采樣點周圍環(huán)境基本一致，且植被均以灌草結(jié)構(gòu)為主。

1.2 供試植物

選取青島市最常應(yīng)用且3種塵源區(qū)域共有的8種灌木作為研究對象，生長健壯的植物作為供試樹種，供試樹種如表1所示。

表1 供試樹種Table 1 Tested plant species

1.3 樣品采集

本研究于降雨（降雨量大于15 mm）（Liu et al.，2013）后第30天，在樹冠外圍的東、南、西和北4個方位，因植物高度并非完全一致，在距離地面50—120 cm處隨機采集健康完整的葉片，單葉較大者采集20—30片，較小者采集50—60片，每個樹種重復(fù)采樣3次。為了減少葉片上粉塵的脫落，盡量避免抖動，并將葉片小心裝入封口帶，立即帶回實驗室進行滯塵量與生理指標的測定。

1.4 滯塵量的測定

采用3級濾膜過濾法測定各灌木單位葉面積附著不同粒徑顆粒物的情況（Dzierzanowski et al.，2011）。將10.0、2.5、0.2 μm孔徑濾膜于60 ℃恒溫干燥箱烘至恒重，測定初始重量，并將每種植物采集的葉片放入去離子水中浸泡2 h，用軟毛刷小心清洗葉片正反面的粉塵，隨后小心夾出葉片，將清洗液依次用10、2.5、0.2 μm孔徑的濾膜進行分級抽濾，得到載塵濾膜后烘干至恒重。再用萬分之一天平稱質(zhì)量，與3種干凈濾膜的質(zhì)量差即為不同顆粒物的滯留量（ΔW），孔徑為10.0、2.5、0.2 μm的濾膜上的顆粒物分別視為 PM＞10、PM2.5—10、PM2.5，其中粉塵顆粒物的總質(zhì)量（TSP）為三者質(zhì)量之和，PM10的質(zhì)量為 PM2.5—10、PM2.5的質(zhì)量之和。將上述浸洗后的葉片晾干后平整置于掃描儀上（CanoScan5600F）進行掃描，得到的數(shù)碼圖像導(dǎo)入ImageJ 1.46r中進行葉面積S（m2）的計算，單位葉面積上各粒徑顆粒物的滯留量Wi(g·m-2)即為：

1.5 生理指標的測定

葉綠素（chlorophyll，Chl）和類胡蘿卜素（carotenoids，Car）采用乙醇提取法進行測定（王學(xué)奎等，2015）131-133；抗壞血酸（ascorbic acid，AsA）采用分光光度計還原法進行測定（王學(xué)奎等，2015）268-271；葉干物質(zhì)含量[w(LDMC)]為葉片干質(zhì)量mLD（g）與葉片飽和鮮質(zhì)量mLF（g）之比，即：

1.6 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用SPSS 21.0進行主成分分析（PCA）、單因素方差分析（One-way ANOVA），相關(guān)性采用Pearson檢驗；Canoco 5.0進行冗余分析（RDA）；Microsoft Exce1 2003軟件進行實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計、整理；Origin 2021軟件進行繪圖。

2 結(jié)論與分析

2.1 不同塵源區(qū)域灌木滯塵響應(yīng)

2.1.1 單位葉面積總滯塵量

不同塵源區(qū)域中灌木的單位葉面積滯塵量（TSP）如圖1所示。清潔區(qū)中灌木的TSP變化范圍在 0.82—2.93 g·m-2之間，平均滯塵量為 1.61 g·m-2，其中薔薇的滯塵量最高并與其他灌木之間存在顯著性差異（P＜0.05）。燃油區(qū)中灌木的TSP變化范圍為 1.97—3.30 g·m-2，平均滯塵量為 2.51 g·m-2，其中滯塵量最高的是紫葉小檗。燃煤區(qū)中灌木的TSP變化范圍為2.32—10.49 g·m-2，平均滯塵量達到了5.69 g·m-2，其中小葉黃楊滯塵量最高，為滯塵量最低的火棘的4.52倍。同一樹種在不同塵源區(qū)域中的TSP整體上呈現(xiàn)出燃煤區(qū)＞燃油區(qū)＞清潔區(qū)的趨勢；且除火棘、紫葉小檗和紫荊外，其他灌木在3種塵源區(qū)域的滯塵量之間均存在顯著性差異（P＜0.05）。

不同樹種在3個污染區(qū)域的平均TSP如圖1所示，8種灌木滯塵量區(qū)間為2.00—4.89 g·m-2，平均滯塵量為 3.27 g·m-2，滯塵量由大到小依次為小葉黃楊 (4.89 g·m-2)、大葉黃楊 (4.41 g·m-2)、金葉女貞 (3.62 g·m-2)、薔薇 (3.01 g·m-2)、紅葉石楠 (2.98 g·m-2)、紫葉小檗 (2.18 g·m-2)、紫荊 (2.18 g·m-2)和火棘 (2.00 g·m-2)。

圖1 灌木的單位葉面積滯塵量Figure 1 Dust retention of shrubs with different particle sizes

2.1.2 對不同粒徑顆粒物的吸滯量

不同塵源區(qū)域中灌木對不同粒徑顆粒物的吸滯量如圖2所示。清潔區(qū)（圖2A）中，薔薇對PM＞10、PM10的吸滯量最高且與其他灌木存在顯著性（P＜0.05），分別達到了 (2.01±0.08)、(0.92±0.05)g·m-2。大葉黃楊 (0.18±0.04) g·m-2對 PM2.5的吸滯量最高，且與最低的紅葉石楠 (0.06±0.04) g·m-2之間存在顯著差異（P＜0.05）。

燃油區(qū)（圖 2B）中，紫葉小檗 (1.92±0.11) g·m-2對 PM＞10的吸滯量最高，薔薇 (1.31±0.04) g·m-2對PM＞10的吸滯量最低且與其他灌木差異顯著（P＜0.05）。紫葉小檗 (1.37±0.07) g·m-2與紅葉石楠(1.36±0.10) g·m-2對 PM10的滯塵量最高，并與其他灌木存在顯著差異（P＜0.05）。小葉黃楊 (0.19±0.07)g·m-2對PM2.5滯塵量最高，且與除紫荊外其他灌木之間均存在顯著性差異（P＜0.05）。

圖2 灌木對不同粒徑顆粒物吸滯量Figure 2 Dust retention of eight shrubs with different particle sizes

燃煤區(qū)（圖 2C）中，小葉黃楊 (6.91±0.39) g·m-2對 PM＞10的滯塵量最高并與其他灌木差異顯著（P＜0.05）。大葉黃楊對PM10、PM2.5的滯塵量最高，分別達到了 (3.65±0.25)、(0.36±0.11) g·m-2。除此之外，小葉黃楊 (3.58±0.32) g·m-2對 PM10的吸滯量也較高，但與大葉黃楊之間差異不顯著。

綜合各灌木在3種塵源區(qū)域中的表現(xiàn)情況，小葉黃楊對 TSP、PM＞10、PM10的吸滯能力最高，平均吸滯量分別為4.89、3.45、1.54 g·m-2，大葉黃楊對于PM2.5的截留量最高，平均值為0.21 g·m-2。其次，不同塵源區(qū)域中灌木對各粒徑顆粒物的吸滯量也存在差異，燃煤區(qū)中灌木對PM＞10、PM10、PM2.5的吸滯能力均為最強，平均吸滯量分別達到了3.78、1.91、0.19 g·m-2；燃油區(qū)次之，平均值分別為1.66、0.85、0.10 g·m-2；清潔區(qū)灌木對各粒徑顆粒物的吸滯量最低，平均值分別為1.18、0.43、0.10 g·m-2。

同一植物對3種粒徑顆粒物的吸滯能力均呈現(xiàn)PM＞10＞PM10＞PM2.5的趨勢，且除了清潔區(qū)的紅葉石楠與金葉女貞、燃煤區(qū)的大葉黃楊對PM＞10與PM10的吸滯量無顯著差異之外，其他灌木之間對各粒徑顆粒物的滯留量差異顯著（P＜0.05）。

2.2 不同塵源區(qū)域灌木生理響應(yīng)

2.2.1 葉綠素含量

Chl是植物受到環(huán)境脅迫時調(diào)節(jié)光合系統(tǒng)的重要指標（Ghafari et al.，2021）。如圖3A所示，在清潔區(qū)中，葉片內(nèi) Chl含量大小排序為薔薇＞金葉女貞＞火棘＞紫荊＞大葉黃楊＞紅葉石楠＞小葉黃楊＞紫葉小檗，除紫荊和大葉黃楊之間無顯著差異外，其他灌木之間均存在顯著性差異（P＜0.05）。燃油區(qū)和燃煤區(qū)中的火棘葉片內(nèi)Chl含量最高，且與其他灌木有顯著差異（P＜0.05）。在燃油區(qū)中，Chl含量大小順序為火棘＞薔薇＞紫荊＞紅葉石楠＞大葉黃楊＞紫葉小檗＞金葉女貞＞小葉黃楊；在燃煤區(qū)中，含量順序為火棘＞大葉黃楊＞紅葉石楠＞金葉女貞＞紫荊＞小葉黃楊＞薔薇＞紫葉小檗。

同一灌木在清潔區(qū)中的Chl含量均高于在燃油區(qū)和燃煤區(qū)中的，且除紫葉小檗外均存在顯著差異（P＜0.05）；僅大葉黃楊和金葉女貞在燃煤區(qū)中的Chl含量稍高于在燃油區(qū)中的，其他灌木均呈現(xiàn)為：清潔區(qū)＞燃油區(qū)＞燃煤區(qū)。

2.2.2 類胡蘿卜素含量

Car作為參與非酶促反應(yīng)的抗氧化劑，可以增強植物對逆境脅迫的抵抗能力（Shahid et al.，2019）。如圖3B所示，小葉黃楊在3種塵源區(qū)域內(nèi)的葉片Car含量最低且與其他灌木存在顯著性差異（P＜0.05），火棘在清潔區(qū)和燃油區(qū)中的Car含量均為最高。清潔區(qū)灌木Car含量大小順序為火棘＞紅葉石楠＞紫葉小檗＞金葉女貞＞大葉黃楊＞薔薇＞紫荊＞小葉黃楊；燃油區(qū)為火棘＞薔薇＞紫荊＞紅葉石楠＞大葉黃楊＞紫葉小檗＞金葉女貞＞小葉黃楊；燃煤區(qū)域順序為薔薇＞金葉女貞＞火棘＞紫荊＞大葉黃楊＞紅葉石楠＞紫葉小檗＞小葉黃楊。

圖3 灌木生理指標Figure 3 Physiological indexes of shrubs

同一灌木在3種塵源區(qū)域中葉內(nèi)Car含量總體上呈現(xiàn)出燃煤區(qū)＞燃油區(qū)＞清潔區(qū)的態(tài)勢。

2.2.3 抗壞血酸含量

AsA是活性氧（ROS）清除系統(tǒng)的重要組成部分，與植物的抗逆能力密切相關(guān)（劉建新等，2021）。如圖3C所示，在清潔區(qū)中葉片內(nèi)AsA含量由大到小排序為：火棘＞紫荊＞紫葉小檗＞小葉黃楊＞薔薇＞紅葉石楠＞金葉女貞＞大葉黃楊，其中火棘內(nèi) AsA含量是小葉黃楊的4.72倍，且兩者均與其他灌木之間存在顯著差異（P＜0.05）。大葉黃楊在燃油區(qū)、燃煤區(qū)中葉片內(nèi)AsA的含量均為最高，且與其他灌木也存在顯著性差異（P＜0.05）。其中燃油區(qū)內(nèi)灌木葉內(nèi)AsA含量大小順序為大葉黃楊＞火棘＞紫荊＞紅葉石楠＞薔薇＞紫葉小檗＞金葉女貞＞小葉黃；燃煤區(qū)為大葉黃楊＞火棘＞紫荊＞薔薇＞紫葉小檗＞小葉黃楊＞金葉女貞＞紅葉石楠。

同一灌木在 3種塵源區(qū)域中 AsA含量存在差異。除紅葉石楠之外，其他灌木在燃煤區(qū)中AsA的含量高于在其他污染區(qū)域中的；僅金葉女貞AsA含量在燃煤區(qū)與燃油區(qū)之間差異不顯著，其他灌木的AsA含量在燃煤區(qū)與其他污染區(qū)之間均存在顯著差異（P＜0.05）。除小葉黃楊與紫葉小檗之外，其他灌木在燃油區(qū)域中的 AsA含量要高于在清潔區(qū)中的，且除紫荊外均存在顯著性差異（P＜0.05）。

2.2.4 葉干物質(zhì)含量

LDMC反映了植物對養(yǎng)分的保持能力，也在一定程度上反映了植物對其生境資源的利用情況（李娟霞等，2020）。如圖3D所示，薔薇在不同研究區(qū)中LDMC均為最高，且其在燃油區(qū)和燃煤區(qū)中與其他灌木呈現(xiàn)顯著性差異（P＜0.05）；大葉黃楊在清潔區(qū)和燃煤區(qū)中LDMC均為最低，且其在清潔區(qū)中與其他灌木存在顯著差異（P＜0.05）。在清潔區(qū)中，灌木LDMC表現(xiàn)為薔薇＞小葉黃楊＞紅葉石楠＞紫葉小檗＞火棘＞金葉女貞＞紫荊＞大葉黃楊；在燃油區(qū)中，表現(xiàn)為薔薇＞小葉黃楊＞紅葉石楠＞火棘＞紫葉小檗＞金葉女貞＞大葉黃楊＞紫荊；在燃煤區(qū)中，表現(xiàn)為薔薇＞小葉黃楊＞火棘＞紫葉小檗＞紫荊＞紅葉石楠＞金葉女貞＞大葉黃楊。

除紅葉石楠、小葉黃楊外，其他灌木LDMC均呈現(xiàn)為：燃煤區(qū)＞燃油區(qū)＞清潔區(qū)。

2.3 相關(guān)性分析

2.3.1 滯塵量與生理指標相關(guān)性分析

不同灌木滯塵量與其生理指標之間存在相關(guān)性，如表2所示。灌木葉片滯塵量與Chl含量呈負相關(guān)，其中紅葉石楠的滯塵量與Chl含量呈極顯著負相關(guān)（P＜0.01）；灌木的滯塵量與 Car、AsA含量為正相關(guān)關(guān)系，其中大葉黃楊、紅葉石楠和金葉女貞的滯塵量與 Car含量呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），紫荊的滯塵量與AsA含量呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）；紫葉小檗和紫荊的滯塵量與LDMC呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）。

表2 各樹種葉片滯塵量與生理指標之間的相關(guān)系數(shù)Table 2 Correlation coefficients between dust retention and physiological indexes of leaves of various tree species

2.3.2 粉塵顆粒物粒徑與生理指標相關(guān)性分析

選取灌木的生理指標作為物種，灌木葉片截留粉塵顆粒物的粒徑作為環(huán)境因素，將兩個變量進行冗余分析（RDA）（圖4）。分析結(jié)果顯示，前兩軸的特征值分別為97.8%和1.8%，解釋了總變量的99.5%，表明RDA排序圖可以很好地反映不同粒徑粉塵顆粒物對灌木生理指標的影響。由圖3可知，灌木葉片滯留顆粒物的粒徑與灌木的 LDMC、Car含量和AsA含量呈正相關(guān)，與Chl含量呈負相關(guān)，且粉塵顆粒物粒徑對灌木生理指標的影響大小順序為 Chl＞AsA＞LDMC＞Car。

圖4 粉塵顆粒物粒徑與灌木生理指標的RDAFigure 4 RDA of dust particle size and shrub physiological index

2.3.3 粉塵來源與生理指標相關(guān)性分析

選取灌木的生理指標作為物種，粉塵顆粒物的來源性質(zhì)作為環(huán)境因素進行冗余分析（圖 5）。如圖所示，2個排序軸分別解釋了變量的 94.2%和5.0%，累積解釋量占特征值的總和達99.1%，表明排序軸可以很好地反映不同塵源粉塵顆粒物與灌木生理指標之間的變化特征。由圖4可得，清潔區(qū)域滯塵量與灌木葉片LDMS、Car含量和AsA含量呈正相關(guān)，與Chl含量呈負相關(guān)；灌木對燃油區(qū)域粉塵截留量與AsA、Chl含量和Car含量呈正比，與LDMC含量呈反比；燃煤區(qū)域粉塵截留量與Chl含量呈正比，與其他生理指標含量呈反比。3種塵源粉塵顆粒物對灌木生理指標影響力排序為：Car＞Chl＞AsA＞LDMC。

圖5 粉塵來源與灌木生理指標的RDAFigure 5 RDA of dust source and shrub physiological index

3 討論

3.1 灌木滯塵效應(yīng)

3.1.1 單位葉面積總滯塵量

青島市不同塵源區(qū)域的植物滯塵量存在明顯差異，表現(xiàn)為：燃煤區(qū)＞燃油區(qū)＞清潔區(qū)，其中燃油區(qū)平均滯塵量是清潔區(qū)的1.6倍，滯塵量最高的燃煤區(qū)的平均滯塵量分別為清潔區(qū)和燃油區(qū)的3.5倍和2.2倍?？諝赓|(zhì)量越差，大氣中的顆粒物含量越高，植物葉表面對粉塵的截留量越高，這與相關(guān)研究者研究結(jié)果相似（阿麗亞·拜都熱拉等，2014；羅佳等，2019）。本研究中燃煤區(qū)域位于熱電廠附近，污染排放嚴重，空氣質(zhì)量較差。青島地處北溫帶季風區(qū)域，屬溫帶季風氣候（曹宇坤等，2021），季節(jié)性風沙較大，而燃煤區(qū)域主要集中在青島城郊地區(qū)，周邊較少的綠化及市政清潔的局限性導(dǎo)致該區(qū)域地面降塵積累量大，易造成二次揚塵（耿天召等，2020），從而為植物葉片截留顆粒物提供更多機會，遂該區(qū)域植物的滯塵量普遍較高。清潔區(qū)及燃油區(qū)主要集中在城市中心，區(qū)域性市政清潔系統(tǒng)性較為完善，除自然滯塵外，極少會產(chǎn)生因路面降塵積累所導(dǎo)致的二次滯塵現(xiàn)象。青島市區(qū)內(nèi)車流量較大，燃油廢氣排放量高，空氣質(zhì)量相比于清潔區(qū)較差，因此燃油區(qū)的植物滯塵能力更強。

3.1.2 不同粒徑顆粒物吸滯量

不同樹種對于各粒徑粉塵顆粒物的截留能力也存在差異，其中紫荊對PM2.5的吸滯量排第4位，但滯留TSP、PM＞10和PM10的能力僅排在第7位。其他研究者也得到相似的結(jié)果，廣玉蘭滯留TSP、PM＞10和PM10的能力均較弱，但是滯留PM2.5的能力較強（王琴等；2020）；元寶楓對TSP滯留量較大，但是對PM2.5—10滯留量較?。罴训?，2015）。這表明園林植物對于大氣顆粒物的截留具有選擇性（閆倩等，2021）。同一樹種的單位葉面積TSP并不能決定其對各粒徑顆粒物的滯留量（王琴等，2020）。本研究結(jié)果表明小葉黃楊與大葉黃楊因葉表面具有蠟質(zhì)，所以較其他灌木更易滯留顆粒物，與部分研究者研究結(jié)論相吻合（趙松婷等，2016；王書恒等，2021）。也有研究者認為，小葉黃楊具有較深較寬的葉表面溝槽，導(dǎo)致相較于其他灌木，其單位葉面積可滯留更多的 PM2.5等細顆粒物（王松等，2021）。因此，植物葉片微結(jié)構(gòu)是影響粉塵顆粒物滯留量的重要因素（Wu et al.，2018；羅佳等，2019；王書恒等，2021）。

由圖 2可得，清潔區(qū)中供試樹種滯留的PM＞10、PM10、PM2.5占 TSP質(zhì)量分數(shù)的平均值分別為73.1%、26.9%、6.6%；燃油區(qū)分別為66.1%、33.9%、4.1%；燃煤區(qū)分別為：66.5%、33.5%、3.4%。這表明粉塵污染源會影響空氣中的各粒徑顆粒物的分布比例（謝濱澤等，2014；王琴等，2020），從而導(dǎo)致 3種塵源區(qū)域中灌木的顆粒物粒徑分布存在差異。因本研究選取植物為灌木，葉片位置更接近地面，更容易捕獲粒徑較大的道路及土壤揚塵，所以不同塵源區(qū)域中灌木所截留的顆粒物都以粗顆粒物（PM＞10）為主；又因粒徑較小的顆粒物在空氣中懸浮較久，且傳播距離較遠，因此灌木植物對于細顆粒的捕獲量較少，這與眾多研究者研究結(jié)果相同（王琴等，2020；閆倩等，2021；王書恒等，2021）。

3.2 灌木生理響應(yīng)

大氣污染與葉表面的灰塵沉積會對灌木生理生化指標產(chǎn)生一定影響（Amulya et al.，2015）。結(jié)果表明，清潔區(qū)中灌木Chl平均含量分別為燃油區(qū)和燃煤區(qū)的1.6倍和2.3倍，灌木的Chl含量與區(qū)域空氣污染程度呈反比，這與部分研究者研究結(jié)果相吻合（Karmakar et al.，2019；Bandara et al.，2021）。粉塵的附著會導(dǎo)致植物葉片微環(huán)境改變，從而影響葉綠素合成（Karmakar et al.，2019），且塵粒中有毒有害物質(zhì)會通過氣孔進入葉內(nèi)，導(dǎo)致類囊體膜結(jié)構(gòu)的破壞和葉綠素酶活性的增加，從而引發(fā)Chl含量下降（Geeta，2014）。當灌木受到蒙塵脅迫時，會誘導(dǎo)植物體內(nèi)氧化應(yīng)激反應(yīng)，從而產(chǎn)生大量ROS（Rai，2016），造成植物氧化損傷及細胞程序性死亡（Nieves-Cordones et al.，2019；安婷婷等，2021）。AsA和Car作為抗氧化劑參與非酶促反應(yīng)，可以降低植物體內(nèi)多余的ROS，增強植物對于逆境脅迫的抵抗能力（Etesami et al.，2018）。Car作為植物中的天然脂溶性色素，在光合作用過程中起著重要的作用（樊寶蓮等，2021）。研究發(fā)現(xiàn)，植物的 Car含量與環(huán)境污染程度呈正比（Joshi et al.，2007；Kamble et al.，2021），與本研究所得結(jié)論基本相符，即不同塵源區(qū)域 Car平均含量表現(xiàn)為燃煤區(qū) (0.38 mg·g-1)＞ 燃 油 區(qū) (0.26 mg·g-1)＞ 清 潔 區(qū) (0.18 mg·g-1)。研究發(fā)現(xiàn)，在塵污染脅迫下植物的Chl含量呈下降趨勢，而AsA則呈持續(xù)上升趨勢（Li et al.，2021）。也有研究結(jié)果顯示，污染區(qū)植物的AsA水平明顯高于對照區(qū)（Kamble et al.，2021）。這與本研究發(fā)現(xiàn)的 AsA平均含量表現(xiàn)為燃煤區(qū) (0.50 mg·g-1)＞ 燃 油 區(qū) (0.41 mg·g-1)＞ 清 潔 區(qū) (0.27 mg·g-1) 大致相同。但也有部分研究者觀察到 AsA含量隨環(huán)境污染水平升高而降低的現(xiàn)象（Bandara et al.，2021），推測是因為在消除葉內(nèi)ROS過程中消耗了部分AsA（Anil et al.，2011）。LDMC是反映植物對生境適應(yīng)的關(guān)鍵葉性狀（朱濟友等，2018），植物在受到環(huán)境條件的脅迫時，通常會采取增大LDMC的方式來保持能量和營養(yǎng)物質(zhì)以增強抗逆能力，所以LDMC較高的灌木保持營養(yǎng)物質(zhì)的水平更高，更適應(yīng)大氣污染脅迫下相對貧瘠的特殊環(huán)境（張曦等，2016）。本研究結(jié)果表明，與在污染相對較輕的區(qū)域相比，植物葉片在污染嚴重地區(qū)的LDMC比較大，整體表現(xiàn)為：燃煤區(qū) (0.41 g·g-1)＞燃油區(qū) (0.39 g·g-1)＞清潔區(qū) (0.34 g·g-1)，這與眾多研究者研究結(jié)果相吻合（朱濟友等，2019；李娟霞等，2020）。

灌木滯塵量與生理指標存在相關(guān)性，相關(guān)性較大的植物更易受到蒙塵的影響，可作為大氣污染的指示植物（淑敏等，2020）。紫荊的4種生理指標都與葉片滯塵量呈顯著（P＜0.05）或極顯著相關(guān)（P＜0.01），說明紫荊更易受到葉片蒙塵的影響，更適合作為大氣污染的指示植物；而薔薇的生理指標與滯塵量無顯著相關(guān)性，說明其不易受到蒙塵影響，更適合作為綠化樹種栽植于污染區(qū)域。本研究從顆粒物粒徑與來源兩方面來探討顆粒物性質(zhì)對灌木生理指標的影響。RDA結(jié)果表明，在顆粒物粒徑方面，植物葉內(nèi)Car和LDMC受PM10的影響最大，AsA受到PM2.5的影響最大；在顆粒物來源方面，LDMC極易受到清潔源粉塵的影響，AsA和Chl易受到燃油塵的影響。

4 結(jié)論

（1）研究區(qū)域內(nèi)灌木滯塵量總體表現(xiàn)為燃煤區(qū)＞燃油區(qū)＞清潔區(qū)，且葉片所截留的顆粒物以PM＞10為主，其中小葉黃楊對TSP、PM＞10和PM10的吸滯能力最強，大葉黃楊對于PM2.5的截留量最高。

（2）植物的生理指標會受到其所處環(huán)境大氣污染情況的影響，大氣污染程度與Chl含量呈正比，與單位葉面積滯塵量、Car含量、AsA含量和LDMC呈反比。

（3）對灌木的滯塵量與生理指標進行相關(guān)性分析，結(jié)果表明薔薇葉片滯塵量與各生理指標之間無顯著相關(guān)性，表明其生理指標更加穩(wěn)定，不易受到蒙塵脅迫的影響；紫荊葉片滯塵量與各生理指標之間具有顯著相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），適合作為大氣污染的指示植物。

（4）RDA結(jié)果顯示，粉塵顆粒物粒徑對灌木生理指標的影響大小排序為Chl＞AsA＞ LDMC＞Car；不同塵源粉塵顆粒物的滯塵量對灌木生理指標影響力排序為 Car＞Chl＞AsA＞LDMC。表明在大氣污染下，植物Chl極易受到顆粒物粒徑的影響，而Car易受到粉塵來源的影響。