西安城市绿地主要植物的滞尘效益探讨

杜华栋　王春梅

摘要：指出了城市绿化植物在改善城市大气质量方面一个重要功能就是滞尘效应。在阐明不同季节西安市主要绿化植物单个植物叶片滞尘能力的基础上，对不同生长型植物在不同季节的滞尘能力进行了估算，并测定了不同季节、不同群落结构类型绿地的滞尘作用。研究表明：西安市大多数植物春夏两季植物滞尘能力较秋冬两季小，常绿乔灌木叶片单位面积滞尘能力普遍较高，单位叶片面积滞尘能力较大的前6种植物为油松、枇杷、悬铃木、石楠、榆叶梅、五裂地锦；不同生长型植物单株植物滞尘量一般表现为常绿乔木>藤本植物>常绿灌木>落叶乔木>落叶灌木>草本植物；5不同群落结构类型绿地对大气中总悬浮颗粒物的减小作用从大到小依次表现为常绿乔灌草型、落叶乔灌草型、常绿灌草型、落叶灌草型、草坪绿地。综合表明西安市在城市绿化过程中，应优先选择常绿乔灌植物和藤本植物，加强立体绿化。

关键词：大气污染；城市绿地；绿化植物；滞尘效应；植物功能

中图分类号：S731.2

文献标识码：A文章编号：16749944（2017）18002104

1引言

城市绿化植物具有释氧固碳、增湿降温、杀菌减污、滞尘等各项生态效益，作为城市环境污染综合治理措施中的一项有效的生物措施具有积极的作用＼[1，2＼]。其中植物的滞尘效应指植物叶片或枝条截取和固定大气尘埃，同时通过植冠阻碍减少二次扬尘的发生，从而减少大气降尘量和飘尘量＼[3＼]。植物滞尘作用不但减少空气中粉尘颗粒，也使附着于尘埃而悬浮于大气中的细菌与有毒物质数量减少＼[4＼]，植物的滞尘作用已成为城市绿地植物选择时的重要指标＼[5，6＼]。

关于植物的滞尘效应及机理及其机理相关学者进行了大量研究＼[2，7，8＼]，但不同气候环境下不同植物群落结构下植被滞尘效应研究还相对较为薄弱。西安市地处黄土高原，四季冷暖干湿分明极易扬尘，主要污染物为SO2、NOx、总悬浮颗粒（TSP）和降尘。为此，本研究通过测定西安市居住区绿地主要植物叶片滞尘量，估算不同生长型植物的滞尘量，测定不同类型植被配置模式下绿地大气总悬浮颗粒物含量，揭示西安市绿地植物及其群落的滞尘效应差异，为城市道路绿化植物的选择和配置及绿地滞尘生态服务功能的评估提供一定的参考。

2研究方法

2.1实验设计

本实验选取西安市城区不同方位主要绿地为研究对象点，包括曲江池遗址公园、兴庆公园、丰庆公园、环城公园、大明宫国家遗址公园、城市运动公园等绿地，然后對各绿地的绿化植物进行全面调查。西安市目前常见的绿化植物55种，主要绿化植物中蔷薇科占的比重最大，达到19%；豆科次之，占11%；柏科占得比重也较大有7%；有23科的植物只占1.6%。将绿地划分为常绿乔灌草型、落叶乔灌草型、常绿灌草型、落叶灌草型、草坪绿地，并测定城市广场空地作为对照，分别于4月、7月、10月和1月代表春夏秋冬四季对各季节植物叶片的滞尘能力和主要植被类型下的总悬浮物颗粒量进行测定。

2.2样品采集

样品采集选择在一次降雨量大于15 mm后的10 d采样。在每个采集点的绿化带内、外两侧的上、中、下部位分别采集植植物叶片样品。每种植物根据叶片大小共采集10～50 个叶片。分别采集每种植物绿化带内、外两侧不同部位的叶片，取样时先用标好样品名称的自封袋将标记好的叶片包住，然后用剪刀轻轻将叶片剪下，并将自封袋密封。同时以标准枝条法估算整株植物的叶片数，然后再测定出单个植物叶片滞尘量后估算整株植物滞尘量。

采集叶片时同时用数字式P-5型粉尘仪测定常绿乔灌草型、落叶乔灌草型、常绿灌草型、落叶灌草型、草坪绿地和对照裸地下，距地面高度1 m处的空气中粉尘含量，为了排除气象因素的干扰，观测工作安排在天气晴朗、静风天进行。

2.3室内试验

将采集的植物叶片样本放入烧杯中用蒸馏水浸泡2 h，用镊子小心夹住叶片，用毛刷反复清洗每个叶片两面，浸洗下叶片上附着物。用重量（W2）的滤纸过滤，将过滤后滤纸放入烘箱内于85℃下烘干，再用万分之一天平称重（W1），两次重量之差即采集叶片样本所附着的降尘颗粒物重量。将洗净的叶片放于数张白色A4纸上拍照，将拍下的样品叶片图像用Imagepro-plus软件分析得出叶面积（A）。叶片的单位面积滞尘能力依式（1）进行计算：

C=W1-W2A（1）

式中：C为叶片的单位面积滞尘能力（mg/cm2）；W1为过滤后滤纸重；W2为过滤前滤纸重。

3.4数据处理

数据以平均数±标准偏差（SD）表示。所有数据采用SPSS20.0软件进行统计检验，用单因素方差分析（one-way ANOVA）和最小显著差异法（LSD）比较组间的差异，差异显著性水平设定为α = 0.05。

4结果与分析

4.1不同季节个体植物叶片滞尘能力分析

表1显示了西安市主要绿化植物不同季节叶片滞尘能力。从季节上分析绝大多数植物春夏两季植物滞尘能力较秋冬两季小，其中常绿乔木和常绿灌木叶片单位面积滞尘能力冬季较夏季分别约增加了6～7倍和4～8倍，如侧柏、雀舌黄杨和紫叶小檗分别增加了6.8、14.1和10.1倍，且常绿乔木中松柏科植物叶片单位面积滞尘能力普遍较高；而落叶乔灌木滞尘能力在秋季最大。部分滞尘能力差的植物在不同季节滞尘能力差异不显著，如刺槐、柳树等。按单位面积滞尘能力大小划分，叶片滞尘能力较强的常绿乔木有油松、千头柏和枇杷；落叶乔木类有银杏、栾树和悬铃木等；常绿灌木有海桐、桂花和石楠；落叶灌木有丁香、榆叶梅和芍药；多年生草本有鸢尾和早熟禾；藤本植物中五裂地锦单位面积滞尘能力较大。

4.2不同生长型植物单株植物滞尘量估算

由图1可以看出，不同生长型植物单株植物滞尘能力一般表现为常绿乔木>藤本植物>常绿灌木>落叶乔木>落叶灌木>草本植物。常绿乔木在冬季的滞尘量最大平均有919 g/月，分别为冬季落叶乔木、常绿灌木、落叶灌木、草本和藤本的25.5、2.3、112.2、771.2和4.2倍；藤本植物单质滞尘量在不同季节差异较小；夏季环境下常绿和落叶乔灌木滞尘量差异不显著（P<0.05），但其他3个季节常绿乔木单株滞尘量远大于落叶乔灌木；单株草本植物的滞尘量远小于其他生长型植物。endprint

4.3不同群落結构类型绿地滞尘作用

由图2可以看出，5种不同群落结构类型绿地对大气中总悬浮颗粒物的减小作用差异较大，其中，不同季节总体上表现出草坪的减尘作用最不显著，减尘率仅为7%，落叶乔灌草型、常绿灌草型、落叶灌草型减尘效率分别为35%、32%、21%，而落叶乔灌草型绿地类型减尘效率最大可达51%。冬季落叶乔灌草型和落叶灌草型绿地减尘作用最弱，分别仅为9%和2%。

5讨论

5.1不同季节个体植物叶片滞尘能力

西安市居住绿地阔叶植物中枇杷、栾树、悬铃木、榆叶梅和五裂地锦等单位叶片面积都具有较大的滞尘效应，这与学者研究结果一致＼[9＼]，总结表明此类植物叶片叶面相对粗糙，叶片表面凹凸不平且密附细毛，同时冠层结构紧密且枝叶密集，这类特征植物更易滞留空气中的颗粒物。反之叶片光滑无沟壑和绒毛、植物叶片下垂的植物，叶片易在振动的作用下使滞留其上的粉尘再次进入空气中，滞尘能力相对较弱，如刺槐、柳树等。叶片较大且平展的植物，风吹不易抖动，如枇杷和广玉兰，具有较好的堆集灰尘的形态＼[10＼]，也可以增加植物的滞尘效益。常绿植物中松柏类植物叶片由于具有凸凹不平的瘤状物，分泌油脂，叶片鳞片和针形使得叶片比表面积大＼[11＼]，树冠结构紧密，此类特征使得松柏类植物对粉尘的滞留能力增强，单位面积叶片滞尘能力增加。

西安市绿化植物不同季节滞尘能力差异性首先主要是由于研究区大气颗粒物浓度的季节变化规律，西安市地处关中平原，冬季气候干燥降水量少、大气团较为稳定不利于空气中颗粒物扩散，其他3季冷暖气流交错频繁有利于空气中颗粒物的扩散＼[12＼]，因此冬季大气颗粒悬浮物浓度增加使得常绿植物叶片的滞尘量大大增加。同时春季由于植物叶片褶皱、绒毛等尚未发育完全＼[13＼]，因此春季植物叶片滞尘能力较低。

5.2不同生长型植物单株植物滞尘量

常绿植物由于叶片物候时间长，因此植物叶片的滞尘时间长，而且常绿植物一般生长状况良好＼[14＼]，所以常绿植物比落叶植物滞尘效益好。灌木冠层较低，除了拦截大气中粉尘外，还会大量接受由车辆等其他原因产生的“二次扬尘”，因此增加了灌木的滞尘量，而乔木冠层较高，不易接受“二次扬尘”，且易受风的影响，因此单株植物滞尘量并未与其叶面积成正比。本次研究者单株藤本植物滞尘能力亦较大，这是由于藤本植物植冠郁闭度高，且研究的几种藤本植物叶片粗糙有褶皱，大大增加了藤本植物的滞尘能力＼[15＼]。落叶乔灌木由于春季叶片尚未完全发育展开、冬季叶片凋落，减小了其在春冬两季的滞尘量，这就限制了其滞尘效益功能的发挥。悬铃木和栾树两种植物虽然属于落叶乔木，但其冬季枯黄叶片渐次凋落，仍具有一定的滞尘能力，因此增加了此2种植物在冬季滞尘量。

5.3不同群落结构类型绿地滞尘作用

具有乔灌草群落结构的绿地滞尘效率较高，尤其是常绿乔灌草构成的植物群落在不同季节均有较高的减尘效率，表明多层绿化对于空气中总颗粒悬浮物的降低具有较大作用。因为由于植物叶片的滞尘量不是无限增长的，其饱和尘量在乔灌草构成的垂直结构中更容易被二次捕获，有效拦截重新回到空气中的粉尘＼[16＼]。同时高大的乔木有利于绿地及周围的风速的降低，使得空气中悬浮物更易被叶片吸附，也减少了保留在叶片表面颗粒物的弹力几率。而草坪单位面积绿量少，叶面积小，同时其上部空气流动速度快，因而草坪绿地吸附大气悬浮颗粒物量较少而使减尘效率较低。

6结语

滞尘效应是城市绿化植物在改善城市大气质量方面的一个重要功能。综合分析表明：植物叶片比表面积大、相对粗糙、密附细毛或具有分泌物，同时冠层结构紧密且枝叶密集的植物具有较高的滞尘能力；常绿乔灌植物和藤本植物滞尘量较大，草本植物的滞尘综合效益最差；具有乔灌草群落结构的绿地滞尘效率较高。冬季大气污染物较为严重的条件下常绿乔灌类植物是滞尘的主体。由此建议西安市在城市绿化过程中，应优先选择常绿乔灌植物和藤本植物，加强立体绿化，以最大程度地截留、黏附大气中的悬浮颗粒物。

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Dust Retention Benefits of Main Plants in Xian Urban Green Space

Du Huadong1， Wang Chunmei2

（1. College of Geology & Environment， Xian University of Science and Technology， Xian 710054， China；

2. College of Urban and Environmental Sciences， Northwest University， Xian 710127， China）

Abstract： The effect of dust retention is an important function of urban greening plants in improving urban air quality. The ability of dust retention in different seasons was clarified for the individual plants of main green plants at Xian. Meanwhile， the effects of different plant growth forms on the ability of dust retention in different seasons were estimated. And the effects of different community structure on dust retention in different seasons were determined. The results showed that： the dust retention ability of most plants in spring and summer was lower than that in autumn and winter. Generally， the ability of dust retention of evergreen and shrub was higher than other plant growth forms. The top 5 species for dust retention were Pinustabuliformis， Eriobotrya japonica， Platanusacerifolia， Photiniaserrulata， Amygdalustriloba and Parthenocissusquinquefolia. The individual plant of different growth form was usually list as evergreen trees >liana> evergreen shrubs > deciduous trees> deciduous shrubs> herbaceous plants. Effects of five different community structure green space on the reduction of Total Suspended Particulates （TSP） in the Atmosphere was in the order of evergreen arbor-shrub-grass type， deciduous arbor-shrub-grass type， evergreen shrub-grass type， deciduous shrub-grass type and lawn. It showed that choosing evergreen plants and liana and strengthening the three-dimensional greening were priority in the process of urban greening in Xian.

Key words： air pollution； urban green space； greening plants； dust retention effect； plant functionendprint