昆明市6种常见阔叶树叶表面形态与滞尘能力的关系研究

杨思莹 李艳梅 杨淏舟 孙应都

摘 要 研究昆明市6种常见阔叶树滞尘机理，为城市行道树选择提供理论依据。采用室内实验对比对照法，对叶片进行滞尘量测定以及同一倍数下叶表面微结构电镜观察，并从叶表面特征分析差异原因。结果表明：不同树种滞尘量差异显著；同一树种，在不同高度滞尘能力差异显著，低位叶片的滞尘能力比高位叶片的滞尘能力强；在电镜下观察叶表面微结构，叶表面气孔密度及开口对滞尘能力影响最大。因此，在进行城市绿化树种选择时，应考虑叶片表面形态对植物滞尘的影响。

关键词 昆明；绿化树种；滞尘能力；叶表面微结构

中图分类号 Q948.1

Relationship between Leaf Surface Morphology and Dust Detention Ability

of 6 Common Broad-leaved Trees in Kunming City

YANG Siying1） LI Yanmei1，2） YANG Haozhou1） SUN Yingdu1）

（1 Ecological and Water Conservation College， Southwest Forestry University， Kunming， Yunnan 650000；

2 Forest Ecosystem National Positioning Observation Research Station in Yuxi， Kunming， Yunnan 650224）

Abstract Find out the principle of dust retention ability in 6 broadleaf trees in Kunming，which can provide the theoretical basis for the selection of urban street trees. Using the indoor control experiment， the amount of dust absorption and leaf surface morphology were observed by electron microscope.And in the meanwhile， the differences were analyzed from the feature ofleaf surface. The results showed that the amount of dust absorption of different kinds of trees were obviously different；There were significant differences of dust retention ability at different heights in the same tree species，and the ability of dust retention in the lower leaves was stronger than that of the high leaves.Under the electron microscope observation， the stomatal density and opening of leaf surface had the greatest influence on the dust retention. Therefore，the influence of leaf surface morphology on the dust of plants should be considered.

Key words Kunming ； greening tree species ； dust detentions ； leaf surface microstructure

隨着城市化和工业化的大力发展，人类改造自然和破坏自然的能力也空前增大，人与自然之间的矛盾也日益突出[1]。大气环境污染中最主要的是颗粒物污染，这是当今大气中化学组成最复杂、危害最大的污染物[2]。大量研究证明，植物对一定范围内空气中的颗粒物有良好的净化效果，能够吸收大气中污染物，提高空气质量[3-4]。因此，植物作为一种经济、有效、持久的大气环境污染修复载体，已经成为社会公认的修复技术。

本研究对植物叶面微结构进行电镜下观察，并与滞尘量进行对比分析，研究结果可为昆明市行道树的选种、大气颗粒物的治理等提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

按照乡土树种、使用频率高、栽植时间长的原则，选择树龄10年以上且长势良好的常绿阔叶树种进行采样测定，即桂花（Osmanthus fragrans）、广玉兰（Magnolia grandiflora）、大叶女贞（Ligustrum compactum）、球花石楠（Photinia glomerata Rehd.et Wils.）、大叶樟[Cinnamomum parthenoxylon（Jack） Nees]、香樟[Cinnamomum camphora （L.） Presl.]。为了避免大气颗粒物污染程度影响试验结果，供试样树均选择在距离道路10 m的范围内且道路两旁的车流量相似的主城区。同一采样地，每种植物采3株，且每株树冠等长势相似，在不同方位采集约20叶片。结合昆明市自然气候特征，选定在2016年12月连续8 d未降雨的情况下进行样品采集，且所有样品采集均在1 d内完成。同一树种样品采集高度为0-2 m和4-6 m，并迅速编号放入聚乙烯塑料袋，带回实验室处理。

1.2 方法

1.2.1 叶面滞尘量测定

采集的叶片样品用蒸馏水浸泡24 h，浸洗叶片附着物，用镊子将叶片夹出待晾干；用已烘干称重的滤纸（W1）过滤；将滤纸于60 ℃下烘至24 h，再用电子分析天平称重（W2）。2次重量之差作为样品吸附颗粒物的重量，用叶面积仪测量晾干后叶面积（A）。（W1-W2）/A，即滞尘树种单位面积滞尘量（g/m2）。

1.2.2 叶片显微结构观察

取长势良好试验树种叶片，用超声波清洗机清洗15 min。清洗后每种植物在叶脉两侧切取4个5 mm×5 mm的方块，分别为尖端上表皮、尖端下表皮、中端上表皮、中端下表皮；用蒸馏水清洗3次；用不同梯度的乙醇进行脱水处理；脱水后滴入正丁醇固定液，20 min后取出粘台。在E-1010型离子镀膜仪中溅射镀金膜，在S-3000N型扫描电子显微镜上观察。

1.2.3 数据处理

采用SPSS19.0，Microsoft Excel2007以及Image J等软件，进行数据统计分析、图表制作等。

2 结果与分析

2.1 不同树种单位叶面积滞尘量分析

由图1可以看出，其叶片单位面积的滞尘能力平均值从大到小依次为：桂花>广玉兰>大叶女贞>球花石楠>大叶樟>香樟。通过对其进行聚类分析，滞尘综合能力强的绿化树种归为第1类（>4.000 g/m2），本次测定树种中的桂花（4.030 3 g/m2）属于第1类；综合滞尘能力中等的绿化树种归为第2类（2.200-3.200 g/m2），本次测定树种中广玉兰（3.104 8 g/m2）、大叶女贞（2.911 2 g/m2）、球花石楠（2.719 3 g/m2）、大叶樟（2.217 2 g/m2）属于这一类；香樟（0.622 5 g/m2）综合滞尘能力弱，属于第3类（<0.700 g/m2）。从表1和图1可以看出，不同树种的滞尘量在不同树位也存在差异，在树高2-3 m处单位叶面滞尘量高于4-6 m处，即植物叶片滞尘量与叶片离地高度有关系，“低”位叶片的滞尘能力要比“高”位叶片的滞尘能力强。

2.2 不同树种叶面微结构特征分析

2.2.1 叶片气孔密度与滞尘量的关系

6个树种中，每视野气孔密度从大到小依次为：桂花>球花石楠>广玉兰>大叶女贞>大叶樟>香樟，其中桂花的气孔密度是最大的，在300倍电镜下，每个视野有114个气孔，且气孔开口明显，气孔密度最小的是香樟，除球花石楠外，每视野气孔密度越大的树种，单位面积滞尘量也越大。球花石楠气孔密度较大，其单位滞尘量却不高，这可能与其气孔开口数量较少，闭合气孔数量多有关。

2.2.2 葉片绒毛密被及形态结构对滞尘量的影响

广玉兰、大叶樟下表皮均密被绒毛。广玉兰上下表皮差异明显，上表皮光滑，下表皮密被弯曲的纵横交错的扁管状绒毛；大叶樟上表皮略光滑，但下表皮绒毛长度较短且前端渐尖呈针状。大叶樟与广玉兰虽同为综合滞尘能力第2类，但滞尘量差异较明显，广玉兰的平均单位面积滞尘量是大叶樟的1.4倍，这充分说明滞尘量与叶片绒毛密度及形态结构有关。绒毛结构能够增加叶面附着颗粒物的能力，广玉兰下表皮绒毛，长、粗且密，缠绕在一起，颗粒物与叶片接触时进入绒毛之间，被绒毛卡住，难以脱落，从而为颗粒物提供滞留空间；大叶樟下表皮，附有糙毛，与广玉兰相比绒毛密度相对稀疏，长度较短。叶片毛被数量多且绒毛形态扁粗纵横交错的滞尘量大。在试验过程中可以看到，广玉兰叶片的颗粒物主要滞留在下表皮而非上表皮。

2.2.3 叶片沟壑深浅及分布特征与滞尘量的比较

由图2可以看到，植物叶表面凹凸不平、纹理不一，清晰可见白色颗粒物附着在沟壑间。滞尘能力较强的桂花、大叶女贞叶表面均有凹凸不平，宽窄不一的沟壑。通过对树种滞尘能力的分类，桂花平均单位面积滞尘量远大于大叶女贞，是大叶女贞的1.38倍。由此可知，叶表粗糙程度大、沟壑深，褶皱多，有利于颗粒物的停留和附着，可增强叶片滞尘能力。香樟的上表皮都是网格结构，但形态分布特征不相同，球花石楠叶表面网格是不规则形状，网格深度较大，而香樟上表皮网格近似圆形，深度较浅，大多数颗粒物很难停留固定。再结合滞尘能力分类可知，香樟滞尘能力为第3类最弱，这可能是由于网格越深且形状不规则有利于颗粒物滞留。

3 结论与讨论

昆明市6种常见阔叶树叶片滞尘能力大小顺序为：桂花>广玉兰>大叶女贞>球花石楠>大叶樟>香樟。根据单位面积滞尘量与聚类相关分析的研究结果，6个绿化树种中，滞尘能力强的树种为桂花，广玉兰、大叶女贞、球花石楠、大叶樟滞尘能力为中等，滞尘能力差的树种为香樟。

在植物叶片不同高度的滞尘能力研究中，同株树种处于不同高度的单位面积叶片滞尘量不同。离地距离0-2 m的“低位”叶片滞尘能力强于离地距离4-6 m的“高位”叶片。

本研究中6个阔叶树种下表皮均有不同密度的气孔，除球花石楠外，其余5个树种均随气孔数量增加进而滞尘量增大。除气孔密度外，气孔的开合状态也会影响叶片的滞尘量。

植物叶片表面粗糙，长有凹凸不平的沟壑，对叶片滞尘具有一定的帮助。甚至叶表面凹凸结构可进一步划分：脊状突起过多，沟壑浅，颗粒物易被风或雨水冲刷掉，不利于滞尘，本研究中叶表面凹陷且褶皱较多，其沟壑形状不规则，叶片滞尘能力强。

参考文献

[1] 江胜利，金荷仙，许小连. 园林植物滞尘功能研究概述[J]. 林业科技开发，2011（6）：5-9.

[2] Christoforou C S， Salmon L G， Hannigan M P， et al. Trends in fine particle concentration and chemical composition in southern California[J]. Journal of the Air and Waste Management Association， 2000， 50（1）：43-53.

[3] 周志翔，邵天一，王鹏程，等. 武钢厂区绿地景观类型空间结构及滞尘效应[J]. 生态学报，2002（12）：2 036-2 040.

[4] 陈自新，苏雪痕，刘少宗，等. 北京城市园林绿化生态效益的研究（6）[J]. 中国园林，1998（6）：53-56.