荆州市区行道树吸尘能力比较研究

李国军，刘刚

(长江大学楠木种质资源评价及创新中心，湖北 荆州 434025)

谢家奋

(湖北九宫山国家级自然保护区管理局，湖北 咸宁 437600)

朱晓琴，向明贵，王永超，骆贤政

(湖北后河国家级自然保护区科学研究所，湖北 宜昌 443401)

费永俊

(长江大学楠木种质资源评价及创新中心，湖北 荆州 434025)



荆州市区行道树吸尘能力比较研究

李国军，刘刚

(长江大学楠木种质资源评价及创新中心，湖北 荆州 434025)

谢家奋

(湖北九宫山国家级自然保护区管理局，湖北 咸宁 437600)

朱晓琴，向明贵，王永超，骆贤政

(湖北后河国家级自然保护区科学研究所，湖北 宜昌 443401)

费永俊

(长江大学楠木种质资源评价及创新中心，湖北 荆州 434025)

[摘要]以湖北省荆州市沙市区沿江路上行道树香樟、法国梧桐和广玉兰叶片为研究对象，通过测定叶面积、叶片重量、pH、EC值及重金属元素Pb、Ni、Cu、Zn含量等指标，定量研究了3种植物滞尘能力的大小，综合评定了荆州市常用行道树的整体生态效益。结果表明，3种树种间pH相差不大；EC值:广玉兰>香樟>法国梧桐；叶面积：广玉兰>法国梧桐>香樟；叶片重量：广玉兰>法国梧桐>香樟；单片叶上粉尘中Pb、Ni含量：广玉兰>法国梧桐>香樟；单片叶上粉尘中Cu、Zn含量：广玉兰>香樟>法国梧桐；每平方厘米叶片上粉尘中Cu、Ni、Cu、Zn含量：香樟>广玉兰>法国梧桐；每千克叶片上粉尘中Cu、Ni、Cu、Zn含量：香樟>法国梧桐>广玉兰。综合分析表明：荆州市区3种常见常绿阔叶树种滞尘能力大小顺序表现为:香樟>广玉兰>法国梧桐。

[关键词]荆州；行道树；滞尘能力

行道树是最基本的城市道路绿化形式,是一个城市街道绿化的主体,也是城市绿地系统的重要组成部分。我国关于行道树栽植的记载最早起源于两千多年前的周、秦代,据史书《周礼》记载,周朝首都至洛阳沿路上种植了可以让行人乘凉休息的行道树[1]。现在意义上的行道树早已从单纯的行道树列植发展到现在行道树景观带。行道树通常指种植在道路两旁,给车辆和行人提供荫蔽并且构成街景的树种[2]。大量研究表明，植物滞尘能力较强，能有效消除空气中粉尘等颗粒物，以植物为主体的城市园林绿化具有自净能力和调节城市小气候的能力，在美化城市景观、改善空气质量、维护城市生态平衡等方面起着其他基础设施所无法替代的重要作用[3～5]。

本研究对湖北省荆州市区常见3种行道树滞尘能力以及叶片粉尘中重金属元素含量展开研究，以期筛选出滞尘效果较好的绿化树种，为荆州市绿化树种的合理选择和管理提供参考，为深入研究绿化植物与城市环境净化之间相互关系提供基础资料。

1材料与方法

2015年5月，在荆州市沙市区沿江路上使用高枝剪进行叶片样品采样，为减少误差，所有样品采样均在一天内完成。各采样点选定生长健康的行道树，每种树木尽量保持生长状况的一致性，在采集过程中，剪枝叶时动作较轻，避免灰尘抖落，每个树种选择5株样树，在每株树的4个方向上下不同部位采集成熟健康叶片100～150片，然后把所有样品合并，即得混合样品。将采集后的叶片封存于塑料袋中并尽快带回实验室处理。树种分别为法国梧桐(PlatanusorientalisLinn.)、广玉兰(MagnoliagrandifloraLinn)、香樟(Cinnamomumcamphora(L.) Presl.)。

选取灰尘较多的法国梧桐(A)、广玉兰(B)各10片，香樟(C)20片，3次重复，密封保存，委托荆州九阳生物科技有限公司进行相关指标(叶面积，叶片重量，叶片滞尘pH、EC值及叶片粉尘中重金属元素含量)测定。

所测数据采用Excel进行统计，利用DPS数据处理系统进行分析。

2结果与分析

2.13种行道树叶片滞尘pH、EC值比较

表1　3种行道树叶片滞尘pH、EC值比较

注：表中同列数据后不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)；不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。表2～6同。

从表1可以看出，各树种的叶片滞尘pH，以香樟的最大，广玉兰的最小，在相似的环境条件下,不同树种的pH无显著性差异。

各树种的叶片滞尘EC值以广玉兰最大，法国梧桐最小。在相似的环境条件下，广玉兰与香樟不存在显著性差异，法国梧桐与广玉兰、香樟存在极显著性差异(表1)。

2.23种行道树单片叶粉尘中Pb、Ni、Cu、Zn含量比较

从表2可以看出，3种行道树各单片叶粉尘中重金属元素Pb含量以广玉兰最高，香樟最低。在相似的环境条件下，法国梧桐、广玉兰、香樟三者之间均存在极显著性差异。

3种行道树各单片叶粉尘中的重金属元素Ni含量以广玉兰最高，香樟最低。在相似的环境条件下，法国梧桐、广玉兰、香樟三者之间都存在极显著性差异。

3种行道树各单片叶粉尘中的重金属元素Cu含量以广玉兰最高，法国梧桐最低。在相似环境条件下，法国梧桐与广玉兰、香樟存在极显著性差异。

3种行道树各单片叶粉尘中的重金属元素Zn含量以广玉兰最高，法国梧桐最低。在相似的环境条件下，法国梧桐与广玉兰、香樟存在极显著性差异。

表2　3种行道树单片叶粉尘中Pb、Ni、Cu、Zn含量　mg/片

2.33种行道树叶片粉尘中Pb含量比较

从表3可以看出，3种行道树每平方厘米叶片上粉尘Pb含量以香樟最高，法国梧桐与广玉兰含量相同。在相似的环境条件下，香樟与法国梧桐、广玉兰存在极显著性差异。

3种行道树每千克叶片上粉尘Pb含量以香樟最高，广玉兰最低。在相似的环境条件下，法国梧桐、广玉兰、香樟三者之间存在极显著性差异。

表3　3种行道树叶片粉尘中Pb含量

2.43种行道树叶片粉尘中Ni含量比较

从表4可以看出，3种行道树每平方厘米叶片上粉尘Ni含量以香樟最高，法国梧桐最低。在相似环境条件下，香樟与法国梧桐、广玉兰分别存在极显著性差异。

3种行道树每千克叶片上粉尘Ni含量以香樟最高，广玉兰最低。在相似的环境条件下，香樟与法国梧桐、广玉兰分别存在极显著性差异。

表4　3种行道树叶片粉尘中Ni含量

2.53种行道树叶片粉尘中Zn含量比较

从表5可以看出，3种行道树每平方厘米叶片上粉尘Zn含量以香樟最高，法国梧桐最低。在相似的环境条件下，法国梧桐、广玉兰、香樟三者之间存在极显著性差异。

3种行道树每千克叶片上粉尘Zn含量以香樟最高，广玉兰最低。在相似的环境条件下，香樟与广玉兰、法国梧桐分别存在极显著性差异。

表5　3种行道树叶片粉尘中Zn含量

2.63种行道树叶片粉尘中Cu含量比较

从表6可以看出，3种行道树每平方厘米叶片上粉尘Cu含量以香樟最高，法国梧桐最低。在相似的环境条件下，香樟与法国梧桐、广玉兰分别存在极显著性差异。

3种行道树每千克叶片上粉尘Cu含量以香樟最高，广玉兰最低。在相似的环境条件下，香樟与法国梧桐、广玉兰分别存在极显著性差异。

表6　3种行道树叶片粉尘中Cu含量

3讨论与小结

3.1讨论

3.1.1不同树种在不同高度下的滞尘能力

不同树种叶片的滞尘能力存在极显著差异。以单位叶面积滞尘量作为滞尘能力强弱的量化指标，枝叶密集，相互间空隙小，气流相对较弱，叶片表皮上有许多大小不等粒状蜡质形成的凹陷，可以滞留空气中的大量尘埃;叶片角层发达， 叶脉结成的网状结构使得粉尘极易滞留;枝叶之间较为分散，叶片光滑无毛，网脉不明显，从而使得滞尘能力较弱。分上(距地面 4m)、中(距地面3m)、下(距地面2m)3个高度采集绿化树种的叶片，对树种叶片在不同高度的滞尘能力进行比较分析。树种的叶片滞尘能力随高度的增加呈极显著的降低，本研究中香樟的滞尘能力最强，这与香樟的树高有很大关系，常见绿化常绿阔叶树种的冠盖都是伞形，且冠幅较大，试验所采的叶片又均为表层叶片，上层叶片上滞留的灰尘易受自身重力、风等外力作用而散落至底层的叶片上。

3.1.2叶片形态特征对叶片吸附的影响

树种间滞尘能力的差异是由叶片的形态结构特征决定的， 叶片的粗糙程度及叶片上下表皮具有毛的形状、数量和分泌物等是造成滞尘能力差异的原因[6]。叶片表面着生细密绒毛， 颗粒物与叶片表面接触并进入绒毛之间，被绒毛卡住，难以脱落，有利于颗粒物的滞留，而绒毛密度较小且呈较长的针状时，不利于颗粒物的滞留[7]。从不同树种滞尘能力和叶表微结构特征的对照可以看出， 叶片是通过其细微结构来阻滞降尘、 Freer-Smith[8]、余曼等[9]和李海梅等[10]研究表明，叶表粗糙或凹凸不平具有沟状组织、表面有褶皱或呈现网状、沟状，气孔器凹陷于褶皱形成的凹陷中，密集脊状突起特点，保卫细胞与周围角质突起的连接区形成具网格形纹饰的植物更容易使颗粒物深藏其中。石辉等[11]的研究也表明叶片表面存在大量的沟状、孔状峰谷区域和凹陷，使得叶面的粗糙度较高，这样的结构有利于颗粒物的滞留。陈芳等[12]的研究表明绒毛密度对颗粒物的滞留能力有较大影响。本研究中法国梧桐叶片最粗糙，但是由于其树高较高，扬尘高度不够以及风的影响，导致其滞尘能力不及香樟和广玉兰。

3.1.3叶片的干湿与吸附粉尘的关系

叶片的润湿性对植物滞尘能力具有较大的影响，叶表面的润湿性表现了叶片对水的亲和能力，叶片接触角较大时，由于叶片表面表皮细胞突起、叶片表面蜡质、绒毛和气孔对叶片的润湿性有一定程度的影响，接触角随蜡质含量升高而增大，表现出疏水性，直接导致叶片与颗粒污染物的接触面积较小，使得污染物与叶表面的亲和力减小，从而影响粉尘的停滞。一些研究者发现叶片表面蜡质、绒毛数量、质地、形态和气孔对叶片的润湿性有一定程度的影响。植物叶片的接触角随蜡质含量的升高而增大，二者之间的正相关关系不显著。对于接触角较小的润湿叶片，与水的亲和力较大，水分在润湿性强的叶面上铺展呈膜，加上叶片表面的形态结构凹凸不平、具有钩状或脊状褶皱、突起等，使得粉尘不易从叶面脱落，滞尘能力相对较强[8]。

3.2小结

滞尘能力的测定与比较研究表明，树种的叶片都有一定的滞尘能力,但由于树种叶片的质地、大小以及树种所在的位置和树冠形状不同,树种叶片的滞尘能力也不相同。就同种树种叶片的平均滞尘能力而言,绿化树种处于道路旁叶片的滞尘能力大于非道路处叶片的平均滞尘能力,这是周围环境影响较大的缘故。因为道路绿地靠近行车道,人为干扰大,车流量多,所以空气中粉尘的含量比非道路空气中的粉尘含量高,因此道路绿地中树种叶片的滞尘能力就大于非道路处叶片的滞尘能力；单株树木的滞尘量不仅与树叶表面有关,也与树冠及单株树木的总叶面积有关;不同绿化树种叶片的滞尘能力不同，香樟>广玉兰>法国梧桐。

[参考文献]

[1] 陶晓.合肥市行道树结构及功能研究[D].合肥:安徽农业大学,2009.

[2] 苏雪痕.植物造景[M].北京:中国林业出版社,1994.

[3] 庞博，张银龙，王丹.城市植物滞尘的研究现状与展望[J].山东林业科技， 2009， 39(2):127～130.

[4] 戴锋，刘剑秋，方玉霖，等.福建师范大学旗山校区主要绿化植物的滞尘效应[J].福建林业科技，2010，37(3):53～58.

[5] 柴一新，祝宁，韩焕金.城市绿化树种的滞尘效应:以哈尔滨市为例[J].应用生态学报，2002， 13(9):1121～1126.

[6] Beckett K P，Freer-Smith P H，Taylor G.Urban woodlands:their role in reducing the effects of particulate pollution[J].Environmental Pollution，1998，99:347～360.

[7] 王会霞，石辉，李秧秧.城市绿化植物叶片表面特征对滞尘能力的影响[J].应用生态学报， 2010， 21(12):3077～3082.

[8] Freer Smith PH，Holloway S，Goodman A.The uptake of particulates by an urban woodland:Site description and particulate composition[J].Environment Pollution， 1997，95:27～35.

[9] 余曼，汪正祥，雷耘，等.武汉市主要绿化树种滞尘效应研究[J].环境工程学报， 2009，3(7):1333～1339.

[10] 李海梅，刘霞.青岛市城阳区主要园林树种叶片表皮形态与滞尘量的关系[J].生态学杂志.2008，27(10):1659～1662.

[11] 石辉，王会霞，李秧秧，等.女贞和珊瑚树叶片表面特征的AFM 观察[J].生态学报，2011， 31(5):1471～1477.

[12] 陈芳，周志翔，郭尔祥，等.城市工业区园林绿地滞尘效应的研究——以武汉钢铁公司厂区绿地为例[J].生态学杂志，2006，25(1):34～38.

[收稿日期]2015-10-28

[作者简介]李国军(1974-),男，硕士生，研究方向为园林植物种质资源研究与评价。通信作者：费永俊，fyj2010@163.com。

[中图分类号]X513

[文献标识码]A

[文章编号]1673-1409(2016)09-0010-04

[引著格式]李国军，刘刚，谢家奋，等.荆州市区行道树吸尘能力比较研究[J].长江大学学报(自科版) ，2016，13(9)：10～13.