宿迁市8种常绿树种滞尘能力研究

秦鑫 刘宇 周春妍 钮英子 赵梦

摘 要：以苏北地区常见的8种常绿树种（香樟、广玉兰、大叶女贞、雪松、龙柏、枇杷、竹子、石楠）为研究对象，降水后每隔4d连续6次监测叶表面滞尘量，对比分析常绿树种单位叶面积滞尘量（DPLA）、单叶滞尘量（DPL）以及单株滞尘量（DPP）。结果表明：8种常绿树种单位叶面积滞尘量、单叶滞尘量、单株叶片滞尘量分别在0.00041～0.00273g·cm-2、0.0250～0.2783g·leaf-1、0.47～23.21g·plant-1區间。对8种常绿树种进行k类均值聚类分析，得到龙柏的综合滞尘能力最强，广玉兰、枇杷、雪松，女贞和香樟的滞尘能力相对一般，石楠和刚竹的综合滞尘能力最低。说明叶表面粗糙、褶皱较深、背覆绒多毛、能分泌油脂的树种滞尘能力要优于树冠结构疏松、体量较小的树种。

关键词：常绿树种;滞尘;颗粒物

中图分类号 S731.2 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2022）11-0057-03

随着城市化进程的高速发展，扬尘、汽车尾气、化工厂排放的有害气体等俨然已成为我国主要的环境污染源之一[1-2]，并随之产生一系列大气问题[3]。大气颗粒物能影响大气能见度，产生光化学污染，并引起肺病、心脏病和哮喘等多种疾病，从而影响人类的健康[4]。城市绿化树种是城市绿地的主体，是改善城市环境的重要载体，不仅有调节气候、遮阴等方面的作用，还能阻滞、吸收和粘滞粉尘[5]。其中，常绿树种树体高大，树冠开展，且一年四季皆可滞尘，相对于其他植物具有更好的滞尘效益。目前，国内外许多城市对植物滞尘已开展相关研究，主要集中在来源分析[6-7]、时空变化[8-9]、树种差异[10-11]等方面，但对不同常绿树种滞尘能力差异的相关研究甚少，在苏北地区几乎没有。因此，本研究以苏北地区常见的8种常绿树种为研究对象，探究不同常绿树种对大气颗粒物的吸滞作用，依据滞留能力差异合理选择苏北地区绿化树种，为提高植物配置品质，降低苏北地区大气颗粒物污染和改善空气质量提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况 宿迁市位于江苏省北部，属于温带季风气候区向暖温带季风气候的过渡区，年均气温14.2℃，年均降水量910mm，年均日照总时数为2291h，光热资源比较优越，四季分明，气候温和。由于受季风影响，年际间变化不大，但降水分布不均，易形成春旱、夏涝、秋冬干天气。

1.2 样品采集 于2020年12月—2021年2月，选择宿迁地区常见的8种常绿树种为研究对象，分别为香樟、广玉兰、大叶女贞、雪松、龙柏、枇杷、竹子、石楠（详情见表1）。8种常绿树木皆在宿迁学院老东门附近。

一般认为，15mm以上的降雨可以将植物叶表面的颗粒物洗净[12]，进而开始重新滞尘。本试验于降水后每隔4d进行采样，共计6次。采样时，选择生长健壮的树种，为了保证样品采集尽量一致，将树冠按上、中、下3部分和东西南北4个方向分层随机取样，叶片较大的广玉兰、枇杷采取3～5片叶子，叶片较小刚竹、女贞、石楠和香樟采取15～20片，针叶树种雪松和龙柏适量。采集的叶片放于密封袋中带回实验室，避免震动，以免叶片上的颗粒物落下。

1.3 叶片处理 采集的样品先用1/10000天平进行第1次称量，得到初始含尘叶片质量W1。将采集的叶片样品逐片放入烧杯中清洗，用软毛刷轻轻刷去灰尘，再用蒸馏水淋洗，用镊子轻轻拿出，自然风干并装入袋中，得到测得不含粉尘的叶片质量W2，两次相减即W1-W2得尘重。植物叶面积采用C1-203手持式激光叶面积仪，重复3次取平均值。

1.4 单株叶面积计算 一般阔叶树种的叶片总面积会计算采用如下经验公式[13]：

y=Exp[0.631+0.238h+0.631d-0.012×3d（d+h）/2]+0.182

式中：y为叶面积总量（m2），h为树冠高度（m），d为树冠直径（m）;Exp即指数函数，约等于2.71828。

1.5 树种滞尘能力计算 树木单位叶面积滞尘量（DPLA：g·cm-1）单叶滞尘量（DPL：g·leaf-1）及单株滞尘量（DPP：g·plant-1）。

具体计算公式如下：

DPLA=（W1-W2）/N0S

DPL=（W1-W2）S0/N0S

DPP=N（W1-W2）/N0

其中，DPLA：树木单位叶面积滞尘量（g·cm-1），DPL：单叶滞尘量（g·leaf-1），DPP：单株叶片滞尘量g·plant-1），W1：样品袋和叶片滞尘的重量;W2：样品袋和洗去粉尘后的叶片质量;S：采集的叶片平均叶面积;S0：实验树种全部叶片的平均叶面积;N0：采集的叶片数;N：实验树种整株叶片数。

1.6 数据处理 本研究数据采用在SPSS21.0软件分析，并用最小显著差数法（LSD）检测数据之间的差异性，图表采用EXCEL2010软件绘制。

2 结果与分析

2.1 8种常绿树种单位叶面积滞尘量 如图1所示，8种常绿树种间单位叶面积滞尘量存在较大差异，滞尘量按大小排序为龙柏>枇杷>石楠>女贞>广玉兰>香樟>雪松>刚竹。其中，龙柏的单位叶面积滞尘量最大，达到0.00273g·cm-2。龙柏叶表面凹槽较深，比表面积大，颗粒物滞留能力较强。叶面光滑的刚竹单位叶面积滞尘量最小，仅为0.00041g·cm-2。枇杷、石楠、女贞、广玉兰、香樟和雪松单位叶面积滞尘能力中等，平均滞尘量分别为0.00210、0.00158、0.00128、0.00107、0.00095和0.00084g·cm-2。

2.2 8种常绿树种不同时段单位叶面积滞尘量 由表2可知，整体上，8种常绿树种单位叶面积滞尘量随监测时间变化而逐步增加。其中，龙柏和刚竹单位叶面积滞尘量随时间推移而逐步上升，分别从最低值的0.00080和0.00029g·cm-2上升到0.00288和0.00056g·cm-2。枇杷、广玉兰和雪松在20d时滞尘量达到最高值，分别为0.00279、0.00109和0.00114g·cm-2，到第24d时略有下降，这可能是在20d时滞尘量已达到饱和，随着周边环境的影响，叶面滞尘量会发生微弱变化。

2.3 8种常绿树种单叶滞尘量 对8种常绿树种单叶滞尘量进行分析（图2），单叶滞尘量由高到低依次为枇杷>广玉兰>石楠>女贞>香樟>龙柏>雪松>刚竹。其中，枇杷和广玉兰因单叶面积较大，单叶滞尘量分别达到0.2782和0.1723g·leaf-1;雪松为针叶树种，单叶滞尘量相对较弱，仅为0.0277g·leaf-1，刚竹因单位叶面积滞尘量较小缘故，单叶滞尘量最小，为0.0250g·leaf-1。石楠，女贞，香樟为中型叶，其单叶滞尘能力相对一般，分别为0.0737、0.0649和0.0529g·leaf-1。

2.4 8种常绿树种单株叶片滞尘量 从图3可以看出，8种常绿树种单株叶片滞尘量在0.0047～0.2321g·plant-1区间，与前者相同，树种间的单株滞尘量也有显著差异，按大小排序为：龙柏>广玉兰>香樟>雪松>枇杷>女贞>石楠>刚竹，龙柏的单株滞尘量最高，为0.2321g·plant-1，滞尘能力非常强，这与其优秀的单叶滞尘量有关，其次为广玉兰，也达到0.1853g·plant-1，香樟、雪松、枇杷、女贞与石楠相对前者表现一般，分别是0.1787、0.1644、0.1121、0.1105g·plant-1，刚竹的单株叶片滞尘能力最低，仅为0.0047g·plant-1，与龙柏相差49.38倍。

2.5 8常绿树种综合滞尘能力 采用SPSS21.0对8种常绿树种进行k类均值聚类分析，可将8个树种分成四类，得到龙柏的综合滞尘能力最强，广玉兰、枇杷、雪松，女贞和香樟的滞尘能力相对一般，石楠和刚竹的综合滞尘能力最低。

3 结论与讨论

本研究对苏北地区常见的8种常绿树种滞尘能力进行分析，整体上，8种常绿树种单位叶面积滞尘量随时间变化而逐步增加，枇杷、广玉兰和雪松在20d时滞尘量达到饱和。单位叶面积滞尘量区间为0.00041～0.00273g·cm-2，表现为龙柏>枇杷>石楠>女贞>广玉兰>香樟>雪松>刚竹;单叶滞尘量在0.0250～0.2783g·leaf-1之间，按大小排序为枇杷>广玉兰>石楠>女贞>香樟>龙柏>雪松>刚竹;单株叶片滞尘量在0.47～23.21g·plant-1区间，按大小排序为龙柏>广玉兰>香樟>雪松>枇杷>女贞>石楠>刚竹，这与李艳梅等人研究结果基本一致[14]。

通过对8种常绿树种滞尘能力进行k类均值聚类分析，得到龙柏的综合滞尘能力最强，广玉兰、枇杷、雪松，女贞和香樟的滞尘能力相对一般，石楠和刚竹的综合滞尘能力最低。树木的综合滞尘能力受多方面因素的影响[17]，从叶面微观形态结构上，叶表面粗糙、褶皱较深、背覆绒多毛、能分泌油脂的树种滞尘能力较强，针叶树种受尖端放电，可以有效滞留附近的颗粒物，而沟槽较深的叶面颗粒物停滞更加稳定。

植物树冠结构比较疏松、体量较小的树种单株滞尘能力较弱。这说明，在滞尘效率方面还是要叶片沟槽较多、体量较大的大乔木，特别在苏北地区，植物群落多为落叶阔叶林，冬季常绿乔木选择的空间小，且多长势不理想，可通过种植具有较强滞尘能力的针叶大乔木降低绿地内颗粒物浓度，同时能建立良好的生态微环境[15]。本研究的时间段为12月至次年2月，并非全年时间段，对于本研究存在的局限性还是需要进行进一步研究。

参考文献

[1]唐效炎，张远航，邵敏.大气环境化学[M].（第二版）.北京：高等教育出版社，2006.

[2]王晓磊，王成.城市森林调控空气颗粒物功能研究进展[J].生态学报，2014，34（8）：1910-1921.

[3]Varga T，Major I，Gergely V，et al. Radiocarbon in the atmospheric gases and PM10 aerosol around the Paks Nuclear Power Plant，Hungary[J]. Journal of Environmental Radioactivity，2021，237：106670.

[4]张桂芹，焦红云，齐鸣，等.济南市灰霾期大气复合污染特征分析[J].山东建筑大学学报，2012，27（1）：84-87

[5]刘宇，王晓立，董蓉，等.采暖季4种结构的城市绿地对PM2.5和PM10的调控作用[J].生态环境学报，2017，26（12）：2134-2139.

[6]吕铃钥，李洪远，杨佳楠.植物吸附大气颗粒物的时空变化规律及其影响因素的研究进展[J].生态学杂志，2016，35（2）：524-533.

[7]方颖，张金池，王玉华.南京市主要绿化树种对大气固体悬浮物净化能力及规律研究[J].生态与农村环境学报，2007，23（2）：36-40.

[8]孙晓丹，李海梅，刘霞，等.不同绿地结构消减大气颗粒物的能力[J].环境化學，2017，36（2）：289-295.

[9]高金辉，王冬梅，赵亮，等.植物叶片滞尘规律研究——北京市为例[J].北京林业大学学报，2007，29（2）：94-99.

[10]刘延惠，丁访军，侯贻菊，等.贵阳市图云关森林公园主要树种叶面滞尘量与叶形态结构的相关性研究[J].生态与农村环境报，2019，35（12）：1582-1592.

[11]孙应都，陈奇伯，李艳梅，等.昆明市6个绿化树种叶表微结构与滞尘能力的关系研究[J].西南林业大学学报（自然科学），2019，39（3）：78–85.

[12]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，2015，28（3）：384-392.

[13]陈玮，何兴元，张粤，等.东北地区城市针叶树冬季滞尘效应研究[J].应用生态学报，2003，14（12）：2113-2116.

[14]李艳梅，陈奇伯，王邵军，等.昆明市主要绿化树种叶片滞尘能力的叶表微形态学解释[J].林业科学，2018，54（5）：19-29.

[15]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，2016，44（8）：454−457.

基金项目：宿迁市科技计划资助项目（S202002）;江苏省社科应用研究精品工程资助项目（21SYC-04）;宿迁市园林植物与观赏园艺重点实验室资助项目（M202001）;宿迁学院学科建设资助项目（2021ZDJS04）;宿迁市科技计划项目（S202112）。

作者简介：秦鑫（2001—），女，研究方向：城市园林生态。

通讯作者：刘宇（1981—），男，硕士，副教授，研究方向：风景园林规划与园林生态。  收稿日期：2021-12-17