阿克苏市街道绿地主要树种滞尘特征及价值估算*

凯丽比努尔·努尔麦麦提 玉米提·哈力克,2

(1．新疆大学资源与环境科学学院 新疆维吾尔自治区绿洲生态教育部重点实验室 乌鲁木齐 830046; 2．德国埃希施塔特-因戈尔施塔特大学数学与地理学院 埃希施塔特 85071 3. 新疆农业大学林学与园艺学院 乌鲁木齐 830021)

阿克苏市街道绿地主要树种滞尘特征及价值估算*

凯丽比努尔·努尔麦麦提1玉米提·哈力克1,2

阿丽亚·拜都热拉3娜斯曼·那斯尔丁1

(1．新疆大学资源与环境科学学院 新疆维吾尔自治区绿洲生态教育部重点实验室 乌鲁木齐 830046; 2．德国埃希施塔特-因戈尔施塔特大学数学与地理学院 埃希施塔特 85071 3. 新疆农业大学林学与园艺学院 乌鲁木齐 830021)

【目的】 研究新疆南部典型绿洲城市——阿克苏市街道绿地11种主要树种的叶片滞尘特征，估算其滞尘服务价值，为完善干旱区城市绿化树种选配指标体系、优化城市绿化合理配置方案与管理、改善城市生态建设与人居环境提供依据。【方法】 基于2014年5月的叶面尘洗脱法测定结果，估算每一株树木和单位土地面积树种累积滞尘量，分析不同树种滞尘量的差异性，并运用树种滞尘价值换算模型，计算出阿克苏市主干道不同绿化树种滞尘价值。【结果】 不同绿化树种单位叶面积滞尘量差异显著，表现为二球悬铃木>国槐>桑树>新疆杨>圆冠榆>葡萄> 梨树> 沙枣>樱桃李>天山梣>垂柳，二球悬铃木的单位叶面积滞尘能力最高(9.15 g·m-2)，垂柳的单位叶面积滞尘能力最低(3.29 g·m-2)，二球悬铃木约为垂柳的3倍； 阿克苏市街道主要绿化树种5月的滞尘经济价值平均为3.28 元·hm-2d-1，所选街道绿地树种的滞尘价值表现为新疆杨>二球悬铃木>桑树>圆冠榆>樱桃李>国槐>梨树>葡萄>沙枣>垂柳>天山梣，新疆杨的滞尘经济价值最高(5.35 元·hm-2d-1)，天山梣最低(2.01 元·hm-2d-1)。 【结论】 在外界环境条件基本一致的前提下，植物自身因素即叶片结构特征会导致不同绿化树种滞尘能力及滞尘价值有所差异，多选用能够有效滞尘、治沙防风的乡土树种，是干旱区绿洲城市景观安全与健康发展的有力保障。

干旱区； 绿洲城市； 阿克苏； 街道绿地； 绿化树种； 滞尘量； 滞尘价值

新疆南部沙尘、浮尘天气频发，分布广，强度大，大部分城市年沙尘、浮尘日数超过150天，不仅影响人畜健康，而且对绿化树种的生理代谢以及人居环境质量产生负面影响，给当地人民生产生活造成严重危害，影响了当地经济的可持续发展(阿丽亚·拜都热拉等， 2015a； 陈亿， 2013； 阿米娜·阿布力克木等， 2011)。此外，随着城镇工业化的迅速发展，城市环境污染日益严重，绿化树种净化空气的服务功能受到人们高度重视(彭长连等， 2002； 吴耀兴等， 2009； Langneretal.， 2011)，如截留沙尘、降低大气颗粒污染物浓度、改善人居环境等(高金晖等， 2007； 戴斯迪等， 2012； Sbøetal.， 2012； Janhäll， 2015； Litter， 1977)。选择城市绿化树种时不仅要考虑其美化和遮荫效果，还要考虑滞尘功能及其带来的经济效益(张灵艺等， 2015； Espinosaetal.， 2005)。目前南疆园林绿化树种的选择还停留在传统的抗旱、抗盐、抗寒指标上，未将树木滞尘耐尘能力作为考虑指标，这已无法满足当前干旱区城市绿地建设的需求(Halik， 2003； 高君亮等， 2013； Maoetal.， 2013； 阿丽亚·拜都热拉等， 2015b)。在园林绿化中，为了发挥最大的生态、经济和社会效益，应避免盲目跟风，要正确选择优良的乡土树种，并合理应用于当地园林绿化工程(祝燕， 2005)；特别是在自然条件恶劣、经济和技术条件薄弱的南疆绿洲城市，按“适地适树”、“节约型园林”基本原则筛选适生树种至关重要(田文意， 2014； Popeetal.， 2006)。目前，针对干旱区绿化树种滞尘能力及其耐尘机制的相关研究尚为欠缺，因此，深入研究干旱区绿化树种生理生态特性，量化其滞尘效应，阐明其耐尘机制，揭示其叶片对沙尘胁迫的生理生态响应过程，是亟待解决的重要科学难题。

阿克苏市地处新疆维吾尔自治区西部，塔里木盆地西北边缘，是典型的干旱区绿洲城市。在干旱缺水、严寒多风、沙尘频发的干旱区绿洲城市里，如何将城市生态学理论运用于景观规划和城市园林绿地建设领域，科学选择适地绿化树种，因地制宜地开展城市绿化，建造基于自然绿脉的和谐人居环境，已成为一个意义重大的课题(Halik， 2003； Vosetal.， 2013)。本研究选取阿克苏市主要街道11种绿化树种作为研究对象，通过野外观测、室内测试，测算绿化树种滞尘量，对比分析不同树种的滞尘能力及其单位土地面积的滞尘价值，并在排序后初步筛选出滞尘效果佳、耐尘能力强、经济效益好的适地树种，试算阿克苏市街道绿化树种总滞尘价值，以期为完善干旱区城市绿化树种选配指标体系、优化城市绿化合理配置方案与管理、改善城市生态建设与人居环境提供依据。

1 研究区概况

研究区阿克苏市(79°39′—82°01′E，39°30′—41°27′N)位于塔克拉玛干沙漠北缘，平均海拔1 114.8 m，市区总面积1.83万km2，建城区面积约50 km2，总人口51万人，其中城市非农业人口达27.3万人。气候干燥、降水稀少、干旱多风伴有沙尘，全年盛行西北风，尤其春夏季多出现风沙天气。年均气温10.8 ℃，年均风速2.1 m·s-1，年均降水量74.5 mm，年蒸发量1 950～2 600 m，是典型的干旱区绿洲城市(沈永平等， 2008； 金华等， 2015)。结合我国“三北”防护林建设，阿克苏市实施了“柯柯牙防护林工程”，成为全国防沙治沙典范， 2008年荣获西北地区首批“国家森林城市”称号，并被联合国资源保护委员会列为“全球500佳境”之一(玉米提·哈力克等， 2015)。

在阿克苏市主要街道、公园、街头绿地、居住区及城郊庭院绿地，常见树种有11个，即二球悬铃木(Platanusacerifolia)、新疆杨(Populusalbavar.pyramidalis)、桑树(Morusalba)、梨树(Pyrus×sinkiangensis)、樱桃李(Prunuscerasifera)、沙枣(Elaeagnusangustifolia)、国槐(Sophorajaponica)、葡萄(Vitisvinifera)、圆冠榆(Ulmusdensa)、天山梣(Fraxinussogdiana)和垂柳(Salixbabylonica)。

2 研究方法

2.1 样地设置 根据阿克苏市空气污染情况和实地调研，选择城市中心空气污染较严重、绿化覆盖率较高的23条主干道，并在其两边选取树种分布均匀、生长状况良好的样地。所选主干道包括迎宾路、东大街、西大街、英阿瓦提路、新华路、民主路、团结路、文化路、教育路、晶水路、滨河路、314国道、建设东路、建设西路、解放北路、解放中路、中原路、塔中路、环南路、栏杆路、北大街、南大街和人民路。据实地考察得知，阿克苏市主干道绿化带宽度最大为18 m(迎宾路10～18 m)，街头绿地形状不规则。根据树种类型、优势种的频度以及分布特点，设定34块(23个主要街道+11个街头绿地) 20 m × 20 m样地(本研究中的绿化带宽度为18 m，但是树木冠幅会超出绿化带宽度，所以设置样地面积为20 m×20 m)，34块样地包括11种常见树种。

2.2 树种选择及调查 为了查明样地内11种常见树种的生长情况，于2014-05-01—05-03对其主要生长指标，即株数、树高、冠幅和胸径进行观察记录(表1)。

表1 阿克苏市常见绿化树种生长概况

2.3 叶片采集 园林绿化树种滞尘量会受到当地气候条件以及树种长势的影响。每年春季(3—5月)是南疆地区沙尘天气频发期，根据当地植物物候规律，大部分园林树种从5月开始进入叶片茂盛期。而且研究表明，大于15 mm的降水或17 m·s-1的大风可冲刷掉或吹干净植物叶片上积累的灰尘(邱媛， 2008)。因此由历年阿克苏市各月气候数据(表2)得知，5月的气候条件最适合测定叶片的滞尘量。因此，本试验开展时间为2014-05-01—05-28。

表2 阿克苏市1991—2013年天气概况*数据来源： 阿克苏市1991—2013年气候资料统计及2013年环境质量报告书。Source: statistics of climatic data, 1991—2013 & environmental quality report of Aksu city, 2013.

2014-05-01—05-28的28天内，每4天采样观测1次，共计7次。试验期间，阿克苏市日均降水量0.49 mm，单日最大降水量5.71 mm，平均气温20.15 ℃，日均最大风速6.39 m·s-1。首次采样之前没出现大于15 mm的降水或17 m·s-1的大风天气，为使不同采样时间的人为误差降到最低，5月4日首次采样前，于5月1日对植物叶片进行了人工冲洗，使其进入新的滞尘周期。采用分层取样法，首先通过目测将每种树种进行分区、分层，再从下至上将树枝利用标准枝法(张秀梅等， 2001； 王亚超， 2007)分成3～5级，标准小枝一般长30 cm。对每种树种，在34块样地共选取3株饱满度不同的植株，每株树选择3～5个不同等级的枝条并在每个枝条上挂标签(为了保证不同时期采集的叶片均来自不同等级的枝条)，每次每株树不同树枝上均匀采集叶片，叶片较大的树种(如二球悬铃木、新疆杨等)采集3～5个叶片，叶片较小的树种(如圆冠榆、垂柳等)采集5～15个叶片，采集叶片封存在封口袋中带回实验室处理。每次叶片采集都在当地主风向的迎风面，采集同一树种、同一高度、同一树枝上大小相同、着生角度类似的叶片。

2.4 单位叶面积滞尘量测定 采集的样品用蒸馏水冲洗，然后用软刷轻轻刷洗叶片，将叶片上的附着物充分浸洗下来。叶片用镊子夹出(注意不要破坏叶片原有状态)，放在纸上晾干。用60 ℃下已烘干称干质量W1的微孔滤膜(φ0.45 μm)抽滤冲洗液。过滤完毕后，将滤留物与滤膜一起放入60 ℃烘箱内，烘干后用精度1 μg的天平称取干质量W2，W2-Wl即为滞尘量。采用手持激光叶面积仪(CI-203，CID Bio-Science，Camas，USA)测量叶面积S，单位叶面积滞尘量X(g·m-2)计算公式为：X=(W2-W1) /S。

2.5 日均单位叶面积滞尘量计算 日均单位叶面积滞尘量Xd(g·m-2)计算公式为：Xd=X/n。式中：n为累计滞尘天数

2.6 叶面积指数测定 利用标准枝法测定采样树木的叶面积指数。全株叶量的调查统计采用分层取样法，统计标准枝上的叶片数和整株的标准枝数，从而求得整个植株的叶片总量C，每个树种分别调查5株，求其平均值，再根据树冠垂直投影面积S1和植株单叶平均面积S0计算叶面积指数LAI： LAI=C×S0/Sl。

2.7 单株树木滞尘量计算 单株树木滞尘量W(g·m-2)计算公式为：W=S0×C×X。

2.8 单位土地面积树木滞尘量计算 单位土地面积树木滞尘量D(g·m-2)计算公式为：D=LAI×X。

2.9 日均单位土地面积树木滞尘量计算 日均单位土地面积滞尘量Dd(g·m-2d-1)计算公式为：Dd=D/n。

2.10 日均单位土地面积树木滞尘价值计算 运用人工或机器清除粉尘的成本价格估算植物滞尘的经济效益，计算出植物的滞尘价值。森林净化粉尘的价值，可用削减粉尘的平均单位治理费用来评估(李金昌， 1999)。

日均单位土地面积滞尘价值Vd计算公式为：Vd=LAI×X×Cd/n=Dd×Cd。式中：Vd为滞尘效益的价值(元)；Cd为人工或机器清除粉尘的成本(170 元·t-1)(靳芳等， 2005)。

2.11 数据来源与处理 本研究所用气象数据来自国家气象数据共享服务网(http://cdc.cma.gov.cn/home. do)。应用SPSS 15. 0统计软件，对阿克苏市11种绿化树种在不同区域的单位叶面积滞尘量进行多重比较，采用Excel软件作用。

3 结果与分析

3.1 单位叶面积滞尘量 7次采样中不同树种的单位叶面积滞尘量随时间的推移逐渐增大，且不同树种的时间变化趋势一致(表3)。人工喷洗清零后第4天树种滞尘量最低，第28天滞尘量达到最大。

多重比较结果(表3)显示，在P< 0.05的显著性水平下，人工喷洗清零后第4天，二球悬铃木与新疆杨、樱桃李、沙枣、国槐单位叶面积滞尘量差异显著，与圆冠榆、垂柳单位叶面积滞尘量差异极显著； 第8天，二球悬铃木与天山柃、国槐单位叶面积滞尘量差异显著，与其余树种差异极显著； 第12天，二球悬铃木与圆冠榆单位叶面积滞尘量差异显著，与天山岭、沙枣、国槐、梨树、樱桃李、葡萄、垂柳差异极显著； 第16天，二球悬铃木与圆冠榆单位叶面积滞尘量差异显著，与其他树种均差异极显著； 第20天，二球悬铃木与桑树单位叶面积滞尘量差异显著，与其余树种差异极显著； 第24与28天，二球悬铃木与新疆杨、圆冠榆、桑树、国槐单位叶面积滞尘量差异显著，与其余树种差异极显著。

在研究期内，经过人工喷洗清零后的第28天，不同树种单位叶面积滞尘量达到最大，且表现为二球悬铃木(9.15 g·m-2)>国槐(6.75 g·m-2)>桑树(6.66 g·m-2)>新疆杨(6.54 g·m-2)>圆冠榆(6.21 g·m-2)>葡萄(5.61 g·m-2)>梨树(5.42 g·m-2)>沙枣(4.62 g·m-2)>樱桃李(4.27 g·m-2)>天山梣(4.06 g·m-2)>垂柳(3.29 g·m-2)，二球悬铃木的单位叶面积滞尘量最大，垂柳最小。

3.2 日均单位土地面积树木滞尘价值 基于11种树种日均单位土地面积滞尘量(表4)，计算出11种树种日均单位土地面积滞尘价值平均为3.28元·hm-2d-1。各树种的日均单位土地面积滞尘价值表现为新疆杨>二球悬铃木>桑树>圆冠榆>樱桃李>国槐>梨树>葡萄>沙枣>垂柳>天山梣。日均单位土地面积树木滞尘量超过20 kg·hm-2d-1的有二球悬铃木、新疆杨、圆冠榆和桑树； 15～20 kg·hm-2d-1的有樱桃李、国槐和梨树； 15 kg·hm-2d-1以下的有天山梣、垂柳、沙枣和葡萄。

表3 不同时间各树种单位叶面积滞尘量*同列不同小写字母表示相同时树种间滞尘量差异显著(P< 0.05)。 Different letters in the same list show the difference among tree species at the same time(P< 0.05)．

4 讨论

干旱区植物由于长期适应恶劣的自然环境条件，叶片表面具有较明显凹凸不平的特征(Prustyetal.， 2005)。一般来说，叶片形状、叶片倾斜角度、叶脉凹凸程度、叶片正反面有无绒毛、叶柄长短等因素会直接造成滞尘能力差异(张家洋等， 2013)。二球悬铃木、新疆杨、国槐和桑树等树种叶片表面均密生星状短绒毛，可帮助尘埃附着于叶片表面，不易被风吹落，而且形状呈盾形和椭圆形的叶片能截留更多的沙尘(Schleicheretal.， 2011)，因此，二球悬铃木、新疆杨、国槐、桑树等树种叶片滞尘能力较强。而天山梣和垂柳等树种叶片呈条形、披针形，叶片表面光滑、无绒毛，不利于长时间留住沙尘颗粒物，因此其单位叶面积滞尘量明显较低。

在相同环境下不同树种滞尘量有所差异； 同一树种在不同环境下的滞尘量也存在显著差异。本研究选取的样地气候因素、人口分布、车流量等环境条件基本相似，环境影响差异不大，故可认为滞尘量的差异主要是由不同树种滞尘能力的差异所致。

表4 阿克苏市绿化树种单位土地面积滞尘价值

目前我国关于城市绿地生态服务功能的研究多集中在园林树种生物多样性、水土保持、固碳制氧、调节小气候和防风减尘等方面(武文婷， 2011； 李有斌， 2006； Salmondetal.， 2013)。本研究表明，阿克苏市绿地平均滞尘价值为3.28元·hm-2d-1，与江胜利(2012)得出的杭州市绿地平均滞尘价值11.13元·hm-2d-1有一定差异。这是因为沿海城市与干旱区城市的树木滞尘规律不同，沿海城市植被覆盖率较高且一次性15 mm以上的降水较多，叶片滞尘周期较短，同一时间内滞尘频度高，因此滞尘价值高于干旱区(Wangetal.， 2012)。

5 结论

在外界环境条件基本一致的前提下，植物自身因素即叶片结构特征会导致不同绿化树种滞尘能力及滞尘价值有所差异。阿克苏市主要街道11种绿化树种的单位叶面积滞尘量表现为二球悬铃木>国槐>桑树>新疆杨>圆冠榆>葡萄>梨树>沙枣>樱桃李>天山梣>垂柳。所选街道绿化树种的日均单位土地面积滞尘经济价值表现为新疆杨>二球悬铃木>桑树>圆冠榆>樱桃李>国槐>梨树>葡萄>沙枣>垂柳>天山梣。阿克苏市绿化树种春季平均滞尘价值为3.28 元·hm-2d-1。

沙尘是干旱区常见的灾害性天气，城市绿化树种滞尘效应及其对人居环境的改善作用是显著并长期的。鉴于南疆地区干旱缺水、严寒多风、易扬尘等自然条件，应将树木的滞尘价值和耐尘能力纳入到绿化树种选配指标体系中，多选用能够有效滞尘、治沙防风的乡土树种，是干旱区绿洲城市景观安全与健康发展的有力保障。

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(责任编辑 于静娴)

Characterization and Valuation of Dust Retention of the Main Species of Strect Trees in Aksu City

Kalbinur Nurmamat1Ümüt Halik1, 2Aliya Baidourela3Nasima Nasirdin1

(1.CollegeofResources&EnvironmentalScience,XinjiangUniversityKeyLaboratoryofOasisEcologyXinjiangUygurAutonomousRegionUrumqi830046; 2.FacultyofMathematicsandGeography,CatholicUniversityofEichastaett-IngolstadtEichastaett85071; 3.CollegeofForestryandHorticulture,XinjiangAgriculturalUniversityUrumqi830021)

【Objective】Wind-sand hazard is considered one of the most serious issues in oasis cities in northwestern China. Tree species, as a key part of city forest, provides a variety of ecological services and functions such as interception of dust, prevention of wind and sand, improvement of urban settlement environment etc. In this paper, Aksu city was taken as a case study, the city is located in an extreme arid zone and a typical oasis city in southern Xinjiang, China. Dust retention of eleven common tree species in roadside greenbelt of Aksu city and their economic value were quantified and valuated. The results will provide a theoretical basis for integrating the selecting criteria of urban greening species, optimizing management scheme of urban green areas and thus improving urban ecological construction and living environment in arid city.【Method】The cumulative dust retention per tree and unit area was estimated, and the difference of dust retention was analyzed based on the results of foliar elution method in May of 2014. Furthermore, the dust retention values of different tree species were calculated by conversion model.【Result】There were significant differences in dust retention per unit leaf area of different tree species. Dust retention capacity of tree species are as follows:Platanusacerifolia>Sophorajaponica>Morusalba>Populusalbavar.pyramidalis>Ulmusdensa>Vitisvinifera>Pyrus×sinkiangensis>Elaeagnusangustifolia>Prunuscerasifera>Fraxinussogdiana>Salixbabylonica. The quantity of dust removed byPlatanusacerifoliawas the highest whileSalixbabylonicawas the lowest, showing that the dust retention ability ofPlatanusacerifoliawas nearly three times higher than that ofSalixbabylonica. The average economic value of dust removal by per hectare street greenbelt area in May was 3.28 yuan·hm-2d-1, and the estimated values of dust retention of different tree species were ordered as:Populusalbavar.pyramidalis>Platanusacerifolia>Morusalba>Ulmusdensa>Prunuscerasifera>Sophorajaponica>Pyrus×sinkiangensis>Vitisvinifera>Elaeagnusangustifolia>Salixbabylonica>Fraxinussogdiana, with the highest value of 5.35 yuan·hm-2d-1ofPopulusalbavar.pyramidalis, and the lowest value of 2.01 yuan·hm-2d-1ofFraxinussogdiana.【Conclusion】Under the same external environmental conditions, the capacity and economic value of dust retention were primarily determined by the tree species itself, particularly the leaf structure. Within a given period of time, the quantity of dust retention by trees gradually increases over time. Therefore, use of more local tree species with effective dust retention and wind-sand breaking capacities as many as possible would provide a powerful safeguard for urban landscape security, and for improving healthy development of oasis cities in arid area.

arid area； oasis cities； Aksu city； street green area； greening trees； dust retention； dust retention value；

10.11707/j.1001-7488.20170113

2015-05-13;

2016-11-17。

国家自然科学基金项目(31270742, 31600572)；德国大众基金会(Volkswagen Stiftung) EcoCAR项目(Az: 88497)。

S718.43

A

1001-7488(2017)01-0101-07

*玉米提·哈力克为通讯作者。