公路绿化主要树种滞尘潜力模拟试验研究

王 慧,郭晋平,王智敏,谢亚飞

(山西农业大学,山西 太谷 030801)

随着我国城市化进程的不断加快,大气粉尘污染已成为城市面临的主要环境问题之一。特别是日益增加的机动车辆,在行驶中排放大量有害气体,同时伴有尘土飞扬,严重污染环境。公路绿化树种通过吸附、黏着等作用,对飞扬的粉尘颗粒产生防护效应。据调查,松树林每年吸滞灰尘量为 36 t/hm2,水青冈林每年吸滞灰尘量为 69 t/hm2.我国已有学者在不同城市(北京、哈尔滨、合肥、岳阳等)研究了几种常见绿化植物的滞尘能力,为绿地设计提供了理论依据。叶片是植物滞留大气颗粒物的主要载体,不同植物叶表面的特性使其具有不同的滞尘能力。在山西农业大学校园内,选择具有代表性的常见乡土公路绿化树种,采用人为扬尘的办法对不同绿化树种的滞尘潜在能力进行探讨研究,以期筛选出滞尘能力强的植物,为公路交通环境的改善提供理论依据。

1 研究地概况

山西农业大学位于山西省太谷县,地理坐标37°12′～37°32′N,112°28′～113°01′E.属暖温带半干旱大陆性气候,年平气温 9.8℃;全年无霜期 175 d;雨热同季,年均降水量462.9mm,多雨年达 621.4mm,少雨年仅有251.6mm,7月至 9月的降水量占全年降水量的 60.3%.试验区共有树种 120属 255种,大多数生长良好。

2 树种选择

根据山西省公路绿化带常见绿化树种的统计资料(山西省林业厅提供)以及 2009年项目小组野外调查结果,笔者选取了常见的、长势良好的绿化树种作为测定的目标树种,共 16种,隶属 10科,其中乔木 10种,灌木 6种(见表1),以及一些草本。

表1 所选绿化树种及其生长状况

3 研究方法

3.1 饱和滞尘量叶片的采集

选择晴朗、无风的天气,植株叶面保持清洁干燥,测定植物滞尘效果。根据叶片滞尘的特点,分别选择过 115目,200目及 270目筛的黄土粉(粒径分别为 0.125 mm,0.075mm,0.053 mm)作为地表灰尘样品,模拟道路交通灰尘源。在所选测试植株旁,架设 1个高 2 m的落灰架,用华盛泰山-18AC型背负式喷雾喷粉机对叶片进行人工喷粉,直至有尘土自叶片滑落为止,2 h后人为抖动叶片直至不再有灰尘飘落,2次重复。将样品迅速装入自封袋,带回实验室进行叶片滞尘量的测定。

3.2 叶片滞尘量的计算

叶片滞尘量采用重量差值法测定。将定量滤纸编号后烘干称重,放入干燥器中备用。叶片样品用蒸馏水浸泡2 h,用镊子将叶片小心夹出。浸洗液用已称重(W1)的滤纸过滤,滤后将滤纸置于 60℃烘箱下烘 12 h,再用万分之一天平称重(W2),W2与 W1的差为采集叶片上所滞留降尘颗粒物重量。

树木叶面积(A)用打孔称重法测定。将所选叶片清洗干净,用打孔器在每片叶片中部和边缘上打孔,打下叶片的小圆面积为定值,将小圆片称重,再将全部叶片称重,小圆片的重量和面积与全部叶片的重量和面积的比例即叶片样品的全部叶面积。

阔叶树种滞尘量(g/m2)=(W2-W1)/A,针叶树种滞尘量(g/kg)=(W2-W1)/洗净叶片烘干重。

4 结果分析

4.1 不同粒径条件下的叶片最大滞尘量

所研究的绿化树种叶片不同粒径条件下的最大滞尘量及 LSD多重比较结果见第 15页表2.

由表2可以看出,随着喷粉颗粒粒径的减小,绿化树种叶片的最大滞尘量逐步增加,但不同树种之间存在差异。阔叶乔木中,除二球悬铃木在喷粉颗粒物粒径为 0.053 mm条件下的最大滞尘量与粒径0.125 mm,0.075 mm时的最大滞尘量差异显著外,其他 6种阔叶乔木树种的叶片在 3种粒径水平条件下差异不显著。灌木树种中卫矛、连翘、紫丁香的叶片在喷粉颗粒物粒径为 0.053 mm时的最大滞尘量与粒径 0.125mm,0.075 mm条件下差异显著;大叶黄杨的最大滞尘量在 3种粒径水平条件下差异不显著;忍冬叶片的最大滞尘量在粒径 0.075mm时数值最小,为 5.454 1 g/m2,与粒径 0.125 mm条件下差异不显著,但与 0.053 mm条件下差异显著。而粒径0.125 mm与 0.053mm条件下忍冬叶片的最大滞尘量差异不显著,分别为 6.8362 g/m2与 8.9639 g/m2;金叶女贞叶片的最大滞尘量随喷粉颗粒粒径的减小呈增大趋势,粒径 0.125mm条件下最大滞尘量与粒径0.075mm条件下差异不显著,与粒径0.053mm条件下差异显著。粒径 0.075mm条件下叶片最大滞尘量与粒径 0.053mm条件下差异不显著。

4.2 不同阔叶乔木树种叶片滞尘潜力

对不同阔叶乔木树种叶片不同粒径水平条件下的单位面积最大滞尘量做平均,求得不同树种叶片的滞尘潜力均值与标准差,并进行 LSD多重比较,结果见第 15页表3.

表2 不同粒径条件下的叶片最大滞尘量及多重比较 g/m2

表3 不同阔叶乔木树种叶片滞尘潜力

由表3可以看出,阔叶乔木树种中,以二球悬铃木的叶片单位面积滞尘潜力最大,为 6.495 9 g/m2.其次为杨树和国槐,滞尘潜力分别为 5.736 8 g/m2和4.7919 g/m2.杨树叶片与二球悬铃木叶片的滞尘潜力差异不显著,与国槐叶片差异不显著。二球悬铃木叶片与国槐叶片的滞尘潜力差异显著;刺槐、龙爪槐和垂柳的叶片滞尘潜力分别为 3.218 9 g/m2,2.8272 g/m2和 2.5215 g/m2,这 3种树种叶片滞尘潜力间差异不显著,与二球悬铃木、杨树、国槐叶片差异显著;元宝枫叶片排列最后,滞尘潜力为 1.8355 g/m2,除与垂柳、龙爪槐叶片差异不显著外,与其他 4种阔叶乔木树种叶片差异显著。

4.3 不同常绿乔木树种叶片滞尘潜力

对不同常绿乔木树种叶片不同粒径水平条件下的单位面积最大滞尘量做平均,求得不同树种叶片的滞尘潜力均值与标准差,并进行 LSD多重比较,结果见表4.

表4 不同常绿乔木树种叶片滞尘潜力

由表4可以看出,常绿乔木树种中,以侧柏叶片的滞尘潜力最大,为 7.568 8 g/m2.其次为雪松、油松,滞尘潜力分别为 3.906 2 g/m2,3.612 9 g/m2.侧柏叶片与雪松、油松叶片滞尘潜力差异显著,而雪松与油松叶片滞尘潜力差异不显著。

4.4 不同灌木及草本滞尘潜力分析

对不同灌木树种叶片及草本不同粒径水平条件下的单位面积最大滞尘量做平均,求得不同树种叶片的滞尘潜力均值与标准差,并进行 LSD多重比较,结果见第 16页表5.

由表5可以看出,灌木树种中,忍冬叶片的滞尘潜力最大,达到 7.084 7 g/m2.其次为紫丁香、卫矛及连翘,滞尘潜力分别为 6.062 5 g/m2,5.878 9 g/m2,5.615 8 g/m2,这 4种灌木树种叶片的滞尘潜力差异不显著。金叶女贞和大叶黄杨叶片滞尘潜力分别为3.854 7 g/m2和 3.5376 g/m2,这两种灌木树种叶片滞尘潜力差异不显著。金叶女贞与连翘叶片滞尘潜力差异不显著,与其他 3种灌木树种叶片滞尘潜力差异显著;大叶黄杨叶片与其他 4种灌木树种叶片滞尘潜力差异显著。而草本的滞尘潜力最差,为0.8661 g/m2,与灌木树种叶片差异显著。

表5 不同灌木树种叶片及草本滞尘潜力

5 讨论

1 )利用道路景观植物滞尘是缓解大气颗粒污染最为有效的途径。植物由于其叶表面特性(皱纹、粗糙、绒毛、油脂等)和本身的湿润性使其具有较强的滞尘能力,不同植物间的滞尘能力不同。

2 )叶片是植物滞留大气颗粒物的主要载体,叶面滞留大气颗粒物主要附着在叶片上表面。叶片滞尘能力和叶面特性的关系很大,如:龙爪槐、垂柳和刺槐背腹两面均较为平滑,且垂柳的枝条和叶片轻软平滑、悬垂向下,微风吹过,附于其上的粉尘颗粒随即飘散,滞尘能力较弱。

3 )侧柏全为鳞叶,叶面扁平粗糙且有皱纹,背面有腺点,枝条开展,增加了接触粉尘颗粒的有效面积,因此,在常绿乔木中滞尘能力较大。油松叶 2针1束,呈张开角度,粉尘易脱落,且油松的叶片横断面其中一侧呈弧形,弧度较大,不易附着粉尘,因此,滞尘能力较差。

4 )灌木的单位面积滞尘量最大,其次为阔叶乔木、草本植物。灌木的滞尘量较大,可能是由于灌木的高度比乔木矮,对于地面飞尘的拦截能力强。乔木由于叶片表面有绒毛或沟壑,吸附粉尘颗粒后不易随风飘散,且叶片宽大平展、小枝张开度大,有利于灰尘的附着积累。

6 结论

1 )叶面粗糙,叶片上的细毛、乳状突起及密集的沟状组织是植物叶片截留、吸附粉尘的重要形态特性,此类植物能吸滞大量的粉尘,如:二球悬铃木、侧柏叶片等,滞尘潜力分别为 6.495 9 g/m2,7.568 8 g/m2.叶片平展的树种接触粉尘颗粒的有效面积大,表现出较强的滞尘能力,如侧柏等。叶片宽大、平展、硬挺的树种比软叶树种的滞尘潜力强,如杨树、国槐等,滞尘潜力分别为 5.736 8 g/m2,4.791 9 g/m2.灌木植物中,忍冬叶片的滞尘潜力最强,其次为紫丁香、卫矛,最大滞尘量分别为7.084 7 g/m2,6.062 5 g/m2,5.878 9 g/m2.

2 )灌木的单位面积滞尘量最大,其次为阔叶乔木、草本植物。在公路绿化时,应选择杨树和国槐等常见绿化树种,有条件的地区可栽植二球悬铃木,以达到较好的滞尘效果。若路段交通扬尘量较大,在公路两侧路基处栽植花灌木,如:忍冬、紫丁香、卫矛等,可显著增加绿化带的滞尘效果。

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