工矿区主要园林植物滞尘效应研究——以唐钢文化广场绿地为例

唐 明

(唐山园林科学研究所，河北唐山 063500)

随着城市化进程加快，人口密集，车辆众多，工矿区企业排放污染物及人为活动，使生态环境恶化，尤其空气污染问题日益加剧，粉尘、烟雾、有害气体增多，空气中微生物含量增加，雾霾天气频发。雾霾天气造成交通阻塞，对人们的健康造成了极大的影响。美国、澳大利亚、加拿大等国家和我国北京、天津、河北、河南、山西、四川等地均出台了相关政策和标准，通过排污工业企业限产减排、车辆改进、限制部分车辆通行和使用清洁燃料等措施来控制和减少颗粒物排放，应对雾霾天气。如何减少雾霾天气的发生频率，改善城市空气质量，受到公众的高度重视。

园林植物作为改善和美化城市环境的主体，不仅具有很高的美学和观赏价值，而且在改善空气质量、阻滞粉尘、抑菌杀菌、防风固沙以及维护生态平衡、改善生态环境方面起着主导和不可替代的作用。植物通过滞留、附着、黏附3种方式净化大气中的颗粒物，保定[1]、北京[2]、武汉[3]、杭州[4]等城市就不同植物对生态环境改善作用进行研究。唐山作为一个历史重工业城市，煤矿、钢厂等工矿企业在城市占据大量面积，构建良好的工矿区绿化环境，不仅可以减少城市噪声粉尘污染，有利于工矿区职工的健康和工作，对整个城市环境也起着重要作用。笔者通过对唐山市工矿区植物进行调查，分析工矿区绿地不同植物种类和层面类型的滞尘能力，推荐应用于唐山地区的优良滞尘植物，减少大气污染，为唐山市工矿区绿地建设和植物品种选择提供理论依据。

1　研究区概况与研究方法

1.1研究区概况唐钢文化广场位于唐山市路北区河钢集团唐钢公司厂区西侧，气候类型为由寒温带向暖温带半湿润大陆性、季风型燕山山地气候，年平均气温10.0～11.3 ℃，气温年较差31.6 ℃，光照资源丰富，年日照总时数2 650.2 h，无霜期182 d，年降水量649.4 mm，降水主要集中在7—8月[5-6]。2011年4月10日，唐钢文化广场开始兴建，占地面积26.3 hm2，遵循“尊重场地要素，重塑生态坏境；关注钢铁元素，展示地域文化；设计空间要素，体现人文关怀”的原则进行设计，绿地面积231 790 m2，占总面积的88%。文化广场内建有唐钢历史事迹柱、主题文化墙、钢铁工艺实物展示等多处饱含钢铁元素的文化景观，体现了唐钢悠久的历史和深厚的文化底蕴。为提供职工优美舒适工作环境的同时，也造福了周边的市民，深受周边市民喜爱。

1.2研究方法

1.2.1层片类型的划分及植物种类的选择。根据对唐钢厂区园林绿地的系统调查 ，按园林绿地植物的生活型划分为7个层片，分别为针叶乔木、落叶阔叶大乔木、落叶阔叶小乔木、常绿灌木、落叶灌木、绿篱和草本。唐钢厂区种植的多是对厂区污染环境适应性较强的植物。在唐钢厂区园林绿地各层片长势较好的植物中，选取各层片具有代表性的70种乔、灌、草植物作为研究对象。其中包括针叶乔木6种，落叶阔叶高大乔木12种，落叶阔叶小乔木10种，常绿灌木3种，落叶阔叶灌木15种，绿篱植物3种，草本植物21种。

1.2.2采样方法。一般认为，15 mm的降雨量可以冲掉植物叶片的降尘，然后重新滞尘[7]。根据唐山市的降雨特点，于2016年5月5日雨后(雨量>15 mm)5 d、5月27日雨后(雨量>15 mm)5 d和6月7日雨后(雨量>15 mm)5 d对选好的树种依据其自身特点采集叶片。

为便于不同采样点之间植物滞尘作用的比较，不同采样地点选择同规格的植物品种进行采样，其中乔木胸径为10 cm左右，灌木地径为5 cm 左右。采样位置为树冠东、南、西、北 4个方向的枝条，同时兼顾上、中、下各部位，针叶植物采集 50 g左右的叶片；阔叶树叶长小于3 cm的叶片取50～80片，叶长3～8 cm 的叶片取 30～40片，叶长8～15 cm的叶片取 20～30 片，叶长大于 15 cm 的叶片取 10～15 片；草本植物剪取10 cm ×10 cm大小。采集时不要触碰叶片表面，采下的叶片立刻装入准备好的密封袋中，并编号，设3次重复。

1.2.3滞尘量的测定。取若干12 cm定性滤纸，编号后放入电热恒温鼓风干燥箱(101型，北京中兴伟业仪器有限公司)中，温度60 ℃，烘干12 h。取出滤纸后迅速称取滤纸重量W0。将采集的植物叶片置于蒸馏水中浸泡2 h，革质叶片用小刷子轻轻刷洗叶片表面，密封袋内残留尘迹用水冲洗至烧杯中。用已称重的滤纸过滤浸泡液，过滤后的滤纸小心放入新的密封袋中，待所有样品浸泡、过滤完毕后，将滤纸与密封袋一同放入干燥箱中，60 ℃下干燥24 h。取出滤纸并称取重量W1，W1-W0即为灰尘的重量。将浸泡后的阔叶树和草本植物叶片用纱布擦净、压平，放在坐标纸上拍照，利用Adobe Pho-toshopCS5 软件分析照片，得出坐标纸单位格子所占像素P0和叶片所占像素P，则叶片面积S1=P/P0，因此，滞尘量TSP(g/m2)=(W1-W0)/S1。对于针叶树种，将叶片烘干至恒重，称重W，用(W1-W0)/W表示滞尘量(g/kg )。

1.3数据分析试验数据采用 SPSS 18.0数据处理软件进行统计分析。

2　结果与分析

2.1不同阔叶乔木滞尘能力比较由表1可知，22种阔叶乔木的滞尘能力同层片差异极显著，在高大阔叶乔木中，以悬铃木、玉兰、毛白杨、洋白蜡的单位面积滞尘量较高，其次为加杨、千头椿和银杏，绦柳、刺槐和金枝槐的单位面积滞尘量较低；小灌木中，山楂、紫叶稠李、火炬树和日本晚樱的单位面积滞尘量较高。这主要是由于不同树种的树形、叶片形态结构、单叶面积、叶片厚度以及叶片表面粗糙程度不同。一般株型紧凑、叶片宽大、叶质较厚、叶表粗糙、叶柄粗壮、风吹不易抖动的树种能够吸附更多的粉尘，这与李寒娥等[7]对广州地区园林植物滞尘效益分析和刘萌萌等[8]对沈阳地区植物滞尘效应的调查结果较为一致。悬铃木、玉兰、毛白杨、山楂和火炬树的单叶面积较大，叶片较厚，叶柄短粗、叶表粗糙或附有细毛，叶片不易晃动，附着的粉尘不易被风吹或雨淋带走；紫叶稠李、银杏叶表粗糙，有明显的沟槽，滞尘能力较强；而金枝槐、刺槐、绦柳等树木的叶片面积较小、叶片表面光滑、叶片较薄，容易晃动和被风雨吹掉淋洗，滞尘能力差。在工矿区园林植物绿化中，可优先选择悬铃木、玉兰、毛白杨、银杏和紫叶稠李等植物。

表1　主要阔叶乔灌木滞尘能力比较

注：同列不同小写字母表示不同树种间差异显著(P<0.05)；不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)

Note：Different lowercases stand for significant differences between different tree species at 0.05 level;Different capital letters stand for significant differences at 0.01 level

2.2不同灌木滞尘能力比较由表2可知，同层面植物进行比较，阔叶灌木的滞尘能力差异极显著，其中常绿灌木凤尾兰的单位面积滞尘量明显高于其他品种，这主要由于凤尾兰叶片倾斜向上，紧凑硬挺，叶表附有白粉，非常有利于滞留粉尘。落叶阔叶灌木中，木槿、榆叶梅、紫荆、紫丁香、紫薇等落叶植物单位面积的滞尘量较高，这是由于木槿和榆叶梅的叶表粗糙，沟槽明显；紫荆、紫丁香、紫薇叶片面积较大，叶质厚，不易摇动，适宜积累更多的粉尘。迎春、黄刺玫和蔷薇的叶片小而轻薄，不容易积累粉尘。作为绿篱应用的3种灌木的单位面积滞尘量都较高，这是由于绿篱植物植株间距小，枝叶紧密，有利于停滞更多的粉尘，净化厂区空气。不同绿篱植物比较，大叶黄杨明显高于其他2种，同样是单叶面积大硬挺的作用。

表2　主要灌木滞尘能力比较

注：同列不同小写字母表示不同树种间差异显著(P<0.05)；不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)

Note：Different lowercases stand for significant differences between different tree species at 0.05 level;Different capital letters stand for significant differences at 0.01 level

2.3不同草本植物滞尘能力比较由表3可知，单位叶面积滞尘量较高的是地被菊、赛菊芋、金鸡菊、一串红，主要是由于粗糙厚实的叶片表面附有细毛，有利于滞留更多的粉尘；其次是萱草，萱草叶片排列紧凑，从而使其单位面积的叶片滞尘量相对较高；鸢尾和景天类植物植株扁平，景天类叶片光滑，两者叶片表面有疏水层，不利于空气中粉尘的停滞积累；花叶芦竹、芦苇、白三叶叶片较小，叶质轻薄，容易抖动，滞尘能力最差。在工矿区园林植物绿化中，可优先选用菊类、萱草类等抗逆性强且滞尘效果明显的园林花卉。

2.4不同针叶树滞尘能力比较由表4可知，调查区域内针叶树种的滞尘能力差异显著，其滞尘能力由高到低依次为砂地柏、青杄、白皮松、 油松、铺地柏、圆柏、龙柏、侧柏，其中砂地柏的滞尘量最高，为11.64 g/kg。影响因素主要有针叶树植株高度、叶表面结构形状、针叶排列形状和汁液分泌物等，砂地柏、铺地柏较乔木植株高度低，对地面扬尘的吸滞能力强，滞尘量高，青杄针叶在小枝上排列为圆柱形，比白皮松、油松的针叶排列更为紧密，白皮松、油松、圆柏叶片簇生且枝叶能分泌树脂、黏液等，粉尘不易被清洗或吹落，对粉尘的滞留时间较长，龙柏、侧柏的叶片扁平，粉尘容易被冲刷掉，滞尘能力最差。由此可知，在工业区园林植物绿化中，可优先选择砂地柏、铺地柏、青杄、白皮松、油松等作为常绿树种，从而达到更好的滞尘效果，净化工业区空气。

表3　主要草本植物滞尘能力比较

注：同列不同小写字母表示不同树种间差异显著(P<0.05)；不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)

Note：Different lowercases stand for significant differences between different tree species at 0.05 level;Different capital letters stand for significant differences at 0.01 level

表4　主要针叶树滞尘能力比较

注：同列不同小写字母表示不同树种间差异显著(P<0.05)；不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)

Note：Different lowercases stand for significant differences between different tree species at 0.05 level;Different capital letters stand for significant differences at 0.01 level

2.5不同层面植物滞尘能力比较不同层面的植物由于株高不同，周围空气中粉尘量也有所不同，从而影响滞尘效果。试验结果表明，不同层面植物滞尘量由高到低依次为绿篱(1.59 g/m2)、落叶阔叶灌木(1.22 g/m2)、草本植物(1.05 g/m2)、落叶阔叶大乔木(1.04 g/m2)、落叶阔叶小乔木(1.03 g/m2)。由于试验中测定的常绿阔叶灌木数量较少，仅1种，在此不进行比较。针叶树种滞尘能力灌木(10.40 g/kg)高于乔木(9.09 g/kg)。

阔叶乔木由于植株高大，枝干开展，主要滞阻、过滤外界的降尘及飘尘；而灌木和草本植物因为所处高度比乔木低，能够有效地减少路面的扬尘、工业粉尘以及降尘。绿篱植物枝叶紧密，植株低矮，更有利于停滞较多的粉尘，滞尘效果最好。针叶树种大多株型紧凑，小叶排列紧密，同时多分泌松脂、黏液，乔灌木均有良好的滞尘效果，也是冬季滞尘的主要树种。

3　结论与讨论

该试验测定的园林植物中，乔木以悬铃木、玉兰、毛白杨、洋白蜡、青杄、白皮松和油松等的滞尘能力较强；灌木以凤尾兰、木槿、榆叶梅和砂地柏等的滞尘能力较强；草本植物中，地被菊和赛菊芋的滞尘能力最强。不同植物滞尘能力差异的原因有3方面：①不同植物叶片特征不同，叶片宽大，叶柄粗短，叶质厚硬，叶表粗糙，有沟槽或附有细毛的叶片单位面积滞尘量更高，而叶片轻薄光滑的植物叶片单位面积滞尘量低。②植株枝叶繁茂密集，叶片交错排列，倾斜向上生长更有利于停滞粉尘。③植株的栽植形式对其滞尘量也有一定的影响，适当密植可以停滞更多的粉尘，同为落叶灌木的绿篱植物的滞尘量较孤植、丛植的灌木高。不同层面的园林植物滞尘能力存在显著差异，由高到低依次为绿篱、落叶阔叶灌木、草本植物、落叶阔叶大乔木、落叶阔叶小乔木；针叶灌木滞尘能力高于针叶乔木。

根据前期调查和试验测定，对工业区植物品种的选择和应用提出以下建议：①加大树冠繁茂、枝叶紧凑、叶片宽大粗糙、抗逆性强的园林植物的应用，充分发挥园林植物的滞尘作用。目前唐山地区工矿区植物品种较少，园林植物的长势一般，需要引进对污染环境适应能力强的新品种以提高生态功能和满足园林审美的需求。②增加常绿植物、藤本和水生植物的应用。根据前期调查，唐山工矿区常绿植物、藤本和水生植物应用种类较少，部分工矿区甚至未应用藤本和水生植物，分布不均和较为集中，成为缺乏的植物类型。常绿树木如乔松、华山松、万峰桧、河南桧等在园林中的应用，可以弥补冬季绿量不足，充分发挥植物在冬季降尘减躁的生态作用；藤本植物南蛇藤、金银花、美国凌霄、藤本月季、山荞麦、中华猕猴桃等生长迅速，一年即可成景，有效停滞不同高度的粉尘；增加宿根花卉和水生植物种类和数量，不仅可以减少养护管理的人力物力投入，还能够建立良好稳定的植物群落，发挥植物缓解城市热岛效应、改善春秋燥热、缓解风沙等作用。③合理配置乔灌草，利用不同类型植物停滞不同高度的粉尘。调查发现，唐钢文化广场园区四周栽植火炬树和毛白杨，形成防护带，有效地阻隔了来自生产区和道路的粉尘；在接近道路的园区边缘，栽植加宽的绿篱带，有效阻隔了路面扬尘，发挥了很好的生态作用。④加强养护管理。植物的养护管理也不够精细，部分植物修剪不及时，植株病虫害严重，这均是影响植物发挥滞尘作用的原因。如紫叶桃，山楂、碧桃等树木介壳虫、蚜虫、红蜘蛛病虫害严重；病植物修剪不及时，彩叶植物叶片变绿，生长势变弱，观赏价值未得到体现。此外，还可以采用先进的园林设备，提高园林管理效果，如唐钢文化广场采用定时喷灌灌溉系统，及时淋洗掉叶片上积累的粉尘，不仅可以重新停滞更多的粉尘，也有利于园林植物的健康生长。

[1] 黄慧娟.保定常见绿化植物滞尘效应及尘污染对其光合特征的影响[D].保定：河北农业大学，2008.

[2] 李超群，钟梦莹，武瑞鑫，等.常见地被植物叶片特征及滞尘效应研究[J].生态环境学报，2015，24(12)：2050-2055.

[3] 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.

[4] 江胜利.杭州地区常见园林绿化植物滞尘能力研究[D].杭州：浙江农林大学，2012.

[5] 郑艳萍，高桂芹，王秀玲.唐山地区近48年农业气候资源变化特征分析[J].中国农学通报，2010，26(20)：318-323.

[6] 成克武，张铁民，刘敬文.唐山南湖湿地公园生物多样性及生态规划[M].北京：中国林业出版社，2010.

[7] 李寒娥，王志云，谭家得，等.佛山市主要城市园林植物滞尘效益分析[J].生态科学，2006，25(5)：395-399.

[8] 刘萌萌，杨立新，张健，等.大学校园主要绿化植物滞尘效应调查与分析：以沈阳地区三所大学校园绿化植物为例[J].沈阳农业大学学报(社会科学版)，2012，14(1)：115-118.