天津3种常绿植物气孔特性与滞尘量的关系

杨静慧，张丽洁，冀馨宁，王葳，李佳益，黄晗达



天津3种常绿植物气孔特性与滞尘量的关系

杨静慧1a,1b，张丽洁1a，冀馨宁1a，王葳1a，李佳益1a，黄晗达1a

（1. 天津农学院 a. 园艺园林学院，b. 植物组织培养工程技术和诱变育种中心，天津 300384）

为了比较天津常绿植物的单位面积滞尘量与叶表面气孔特性的关系，以天津常见的常绿植物大叶黄杨、小叶黄杨和凤尾兰为试材，通过离心称重法、徒手制片、显微镜观察等方法，分析了植物的单位面积滞尘量和气孔密度、气孔开张度和保卫细胞面积之间的关系。结果显示：不同常绿植物滞尘量为大叶黄杨＞小叶黄杨和凤尾兰。大叶黄杨单位面积滞尘量显著高于其他两种，为7.376 3 g/m2。3种常绿植物气孔密度差异极显著，为大叶黄杨＞小叶黄杨＞凤尾兰，其中大叶黄杨气孔密度较为显著。说明大叶黄杨的滞尘量高与其气孔密度大有关，气孔口便于滞留了更多的灰尘。3种植物的气孔开张度为小叶黄杨＞凤尾兰＞大叶黄杨，与滞尘量无关。3种植物保卫细胞的面积为凤尾兰＞小叶黄杨和大叶黄杨。建议在进行天津城市绿化时，优先种植大叶黄杨。

天津；常绿植物；滞尘量；气孔特性

工业化经济的规模日益扩大，造成了环境污染的加剧，空气中的粉尘、颗粒状物和有毒气体增加。特别是北方京津冀地区的冬季，出现了较严重的雾霾天气，对人类的生活环境和身心健康造成很大的危害。试验表明[1]，园林植物是改善环境的重要载体，不但可以吸收有害气体，净化空气，而且可以阻滞、吸附粉尘。

最近几年，很多学者做了滞尘方面的研究。例如，张家洋等[2]关于不同常绿植物滞尘量的差异分析，表明树种和功能分区对新乡常绿植物单位面积滞尘量有极其显著的影响；江胜利[3]关于杭州园林植物滞尘能力研究表明，滞尘能力为灌木＞草本植物＞乔木。这些研究都通过试验说明了不同植物滞尘能力的大小，为园林植物配置提供了一定依据，但是并没有指出不同植物滞尘能力显著不同的原因。范舒欣认为，滞尘量与叶表特征有关[4]。柴一新等认为，榆叶梅滞尘可能是由于榆叶梅的叶表具纤毛和浅沟, 紫丁香可能是叶表气孔周围具脊状突起。浅沟和凸起能长时间保留颗粒物等[5]。一方面，这些都是用照片进行的推测，无定量的数据分析，另一方面，这些研究主要偏重于南方，且主要偏重于落叶阔叶植物，对于天津市常绿植物滞尘量的相关研究更少。对于雾霾及大粒颗粒物偏多的北方冬季，常绿植物因其四季常绿对滞尘发挥很大的作用。天津常见常绿植物有很多种，其中较为典型的有大叶黄杨、小叶黄杨和凤尾兰，这3种植物除气孔特性以外的结构相似，3种植物都叶片较厚，叶先端钝尖，边缘下曲，叶中脉在叶两面均凸出，叶质较硬，边缘光滑，叶片相似。这些特征有利于大量颗粒物长期滞留，而且3种植物抗寒性极强，在天津生长良好，是天津绿化常见常绿树种，因此，为了更好地了解影响植物滞尘量的主要影响因素，该试验以天津大叶黄杨、小叶黄杨和凤尾兰这3种常绿植物为研究对象，研究这3种常绿植物的单位面积滞尘量与气孔特性之间的关系，为揭示天津冬季常绿植物的滞尘机理提供依据。

1 材料与方法

1.1 样地和样叶的选择

选择天津冬季常见的常绿植物大叶黄杨（Thunb）、小叶黄杨[（Rehd.et.Wils）]和凤尾兰（L.）为研究对象。叶片样品采集于2016年9月12日—26日，20 d无降水且无风的天气。以天津城建大学校园区作为采样地点，选取植物生长良好，成片的成年栽植的植株为样地。样地面积为20 m×20 m，每块样地同种植物选取5个样株，每个样株设置3～5次重复，且从样地四个方位均匀采样，每株植物采样25～40个叶片，采集后放入自封袋待测。

1.2 样品单位面积滞尘量的测定

将采集的叶片放入蒸馏水中浸泡20 h，并用软毛刷刷掉叶片残留的灰尘。将浸洗液放入离心管中离心，除去上清液，烘干称重，即得到植物叶片灰尘的重量[6]。然后将浸染的叶片晾干，粘贴在白纸上拍照，再将照片导入Photoshop软件，计算出叶片的面积。

植物单位面积滞尘量＝叶片灰尘的重量/叶片的面积

1.3 样品气孔特性的测定

将采集的叶片洗净晾干，分别随机选择10个叶片进行测定，用镊子撕下叶片的下表皮，制成临时制片，Leica DM2000显微镜下观察，借助CAD等软件[7]，观察气孔密度、气孔开张度和保卫细胞面积，每个叶片随机观察3个视野。即每种植物30个重复。用SPSS软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 天津3种常绿植物单位面积滞尘量比较

图1显示，天津3种常绿植物滞尘量存在差异。方差分析得出，大叶黄杨的滞尘量与凤尾兰、小叶黄杨的滞尘量存在极显著差异，但凤尾兰与小叶黄杨间的滞尘量无差异。试验发现，大叶黄杨单位面积滞尘量最大，为7.376 3 g/m2，小叶黄杨和凤尾兰两者单位面积滞尘量相对较小。张家洋[2]通过9种常见绿化树木滞尘量差异比较，发现单位面积滞尘量为凤尾兰＞大叶黄杨。与本次研究结论不一致。研究结果不同的原因可能是研究时间不同，即张家洋的研究季节为植物的生长季，而本次试验季节为冬季。同时，植物间存在的结构差异也能影响植物的滞尘量。如研究发现，叶表皮有无绒毛、叶片的粗糙程度以及叶片大小、植株的冠幅都会影响植物的滞尘量[7-10]。此外，大叶黄杨叶面不平[10]，可能会滞留更多的灰尘和颗粒物，使其滞尘能力增强。

图1 天津3种常绿植物单位面积滞尘量比较

注：图中不同小写字母表示5%水平差异显著，不同大写字母表示1%水平差异极显著，下同

2.2 天津3种常绿植物的气孔密度与滞尘量

图2显示，天津3种常绿植物气孔密度差异极显著，即大叶黄杨＞小叶黄杨＞凤尾兰，其中大叶黄杨的气孔密度较为显著。参考图1，大叶黄杨的气孔密度最大，滞尘量也最高。说明大叶黄杨的滞尘量是由于气孔密度大，气孔滞留了更多的灰尘。刘璐等[11]研究广州市常见行道树种叶片表面形态与滞尘能力等研究表明，叶面积气孔密度越大，滞尘能力越强，与本次试验结论相同。

图2 天津3种常绿植物气孔密度比较

2.3 天津3种常绿植物的气孔开张度与滞尘量

由图3可知，气孔开张度为小叶黄杨＞凤尾兰＞大叶黄杨，小叶黄杨的气孔开张度是大叶黄杨的两倍，参考图1，可以看出常绿植物的单位滞尘量与气孔开张度没有明显的相关关系，气孔开张度主要受外界环境的影响较大[12]，干旱和胁迫条件都会对气孔开张度造成很大影响，这可能是两者不相关的原因。

图3 天津3种常绿植物气孔开张度比较

2.4 天津3种常绿植物保卫细胞面积与滞尘量

由图4可以看出，保卫细胞的面积为凤尾兰＞小叶黄杨＞大叶黄杨。对比图1、图4可知，大叶黄杨滞尘量大，但是保卫细胞的面积小。两者存在怎样的关系还有待于其他物种的验证。也有可能是保卫细胞面积越小，散失的水分越少[13]，叶面湿润性越大，因而吸附灰尘的能力较强，滞尘量较高。刘颖等[14]、杨佳[15]研究表明气孔湿润性越低，滞尘能力越弱。

图4 天津3种常绿植物保卫细胞面积比较

3 结论

大叶黄杨单位面积滞尘量显著高于凤尾兰和小叶黄杨，为7.376 3 g/m2。三者的气孔密度差异极显著，为大叶黄杨＞小叶黄杨＞凤尾兰，其中大叶黄杨的气孔密度明显高于其他两种。说明大叶黄杨的滞尘量高与其气孔密度大有关，气孔口便于滞留更多的灰尘。气孔开张度为小叶黄杨＞凤尾兰＞大叶黄杨，与滞尘量无关。保卫细胞面积为凤尾兰＞小叶黄杨＞大叶黄杨，与滞尘量的关系还有待于其他物种的验证。建议在进行天津城市绿化时，优先种植大叶黄杨。

[1] 杨佳，王会霞，谢滨泽，等. 北京9个树种叶片滞尘量及叶面微形态解释[J]. 环境科学研究，2015（3）：384-392.

[2] 张家洋，鲜靖萍，邹曼，等. 9种常见绿化树木滞尘量差异比较[J]. 河南农业科学，2012（11）：121-125.

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

[4] 范舒欣，晏海，齐石茗月，等. 北京市26种落叶阔叶绿化树种的滞尘能力[J]. 植物生态学报，2015（7）：736-745.

[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）：121-126.

[6] 杨静慧，刘艳军，武春霞，等. 天津市10种常绿植物冬季滞尘量分析[J]. 天津农学院学报，2016（3）：31-34.

[7] 刘童，田祎，龚宇，等. 植物单位面积滞尘量试验的精确度控制[J]. 现代园艺，2014（6）：16.

[8] 张莉. 南京常见道路绿化树种的环境效益研究[D]. 南京：南京林业大学，2007.

[9] 王蕾，高尚玉，哈斯，等. 北京11种园林植物滞留大气颗粒物能力研究[J]. 应用生态学报，2006（17）：597-601.

[10] 程雨萌，王云琦，梁丹. 北京市5种典型植物滞尘特征及影响因素[J]. 环境化学，2016（8）：169-197.

[11] 刘璐，管东生，陈永勤. 广州市常见行道树种叶片表面形态与滞尘能力[J]. 生态学报，2013（8）：604-614.

[12] 刘晋熙. 六种常用垂直绿化植物滞尘能力研究[D]. 雅安：四川农业大学，2015.

[13] 孙晓丹，李海梅，孙丽，等. 8种灌木滞尘能力及叶表面结构研究[J]. 环境化学，2016（9）：181-185.

[14] 刘颖，李冬杰，李朝炜，等. 绿化植物叶面特征对滞尘效应的影响[J]. 江苏农业科学，2016（8）：454-457.

[15] 杨佳. 北京公园绿化树种滞留PH等颗粒物的能力及其应用模式[D]. 西安：西安建筑科技大学，2015.

责任编辑：杨霞

Relationship between stomatal characteristics and dust retention of three evergreen species in Tianjin

YANG Jing-hui1a,1b, ZHANG Li-jie1a, JI Xin-ning1a, WANG Wei1a, LI Jia-yi1a,HUANG Han-da1a

（1. Tianjin Agricultural University, a. College of Horticulture and Landscape, b. Engineering Technology Center for Plant Tissue Culture and Mutation Breeding, Tianjin 300384, China）

In order to compare the relationship between the dust retention on leaf surface in the unit area and the stomatal characteristics of three evergreen plants, the relationship between the dust retention per unit area and stomatal density, stomatal opening degree and guard cell area were analyzed withandby centrifugal weighing method, freehand and microscopic observation. The results showed: the dust retention ofwas higher thanand, and the amount of dust in unit area (7.376 3 g/m2) was also significantly higher than that of other two species. The stomatal density of three evergreen plants was significantly different, andwas higher thanwhilewas higher than. The stomatal density ofwas higher thanand, which indicated that the high dust retention ofwas related to its stomatal density, and its air ports were easy to hold dust. The stomatal opening ofwas the largest among the three plants, and that ofwas the second whilewas the least, which showed that the stomatal opening was not related to the dust retention. The guard cell area ofwas higher thanand, and the relationship between the area of the guard cell and the dust retention remains to be verified by other species. It was probable that the smaller guard cells were, the less water was lost, the wetter foliage can be and more dust was adsorbed. It was suggested thatshould be selected with priority for urban greening in Tianjin.

Tianjin; evergreen plants; dust retention; stomatal characteristics

X173；X513

A

1008-5394（2018）02-0017-03

10.19640/j.cnki.jtau.2018.02.005

2017-03-22

天津市农业科技成果转化与推广项目（201502100）；天津市科委项目（16YFZCNC00750）

杨静慧（1961 -），女，教授，博士，主要从事园艺植物栽培、抗逆生理和分子育种研究。E-mail：jinghuiyang2@aliyun.com。