兰州市4种行道树滞尘能力研究_刘涵科.pdf

2022 年12 月Dec.2022第 46 卷 第 6 期Vol.46,No.6热 带 农 业 工热 带 农 业 工 程程TROPICAL AGRICULTURAL ENCINEERING兰州市4种行道树滞尘能力研究刘涵科 马瑞 张翠（甘肃农业大学林学院 甘肃兰州 730070）摘要 为给城市绿化树种的选择提供参考，研究采集了兰州市安宁区（文化区）、西固区（工业区）主干道小叶黄杨、紫叶小檗、卫矛、国槐4种常见行道树的叶片，采用水洗脱法测定了4种植物叶片的滞尘量，通过扫描电镜收集了其叶表面微结构图像，对冠层高度、区域环境、叶表面结构特征与滞尘量的关系进行了分析。结果发现，乔木树种国槐的滞尘量随高度变化的变化幅度最大，小叶黄杨、紫叶小檗、卫矛3种灌木的垂直变化幅度相对较小；小叶黄杨、紫叶小檗、卫矛、国槐在安宁区、西固区滞尘量的最大值分别为5.85、4.32、3.37、3.01 g/m2和8.18、5.51、4.64、4.40 g/m2。4种植物单位叶面积滞尘量随冠层高度的增加而降低；叶表气孔宽度、沟槽宽度对滞尘量影响不显著（p0.05），气孔长度对滞尘量影响显著（p0.05）、气孔密度对滞尘量影响极显著（p0.01）。关键词 兰州市；行道树；滞尘量；叶表面微结构中图分类号 S732 Study on the Dust Retention Capacity of Sidewalk Planting in LanzhouLIU Hanke MA Rui ZHANG Cui(College of Forestry,Gansu Agriculture University,Lanzhou,Gansu 730070)Abstract To provide reference for the selection of urban greening tree species.This study collected leaves of 4 common street trees,namely Phellodendron Chinense,Phellodendron Purpurea,Weigelia Spp,and Sophora Japonica,from the main roads in Anning District(cultural region)and Xigu District(industrial region)of Lanzhou City.Rearchers use the water elution method to determine the dust stagnation ability of the leaves of the four plants.The result shows that.The amount of dust stagnation of arbor species Sophora Japonica varies with height,and the vertical change range of three shrubs:Phellodendron Chinense,Phellodendron Purpurea and Weigelia Spp are relatively small.The dust retention amounts of Phellodendron Chinense,Phellodendron Purpurea,Weigelia Spp,and Sophora Japonica are 5.58,4.32,3.37,3.01 g/m2 and 8.18,5.51,4.64,4.40 g/m2 in Anning District and Xigu District,respectively.The dust stagnation amounts per unit leaf area of the four plants decreased with the increase of canopy height.The effects of leaf surface stomatal width and groove width on dust stagnation were not significant(p0.05),while the effects of stomatal length on dust retention were significant(p0.05)and stomatal density on dust stagnation were highly significant(p0.01).Keywords Lanzhou City;sidewalk planting;dust retention capacity;leaf surface microstructure随着城市化进程，机动车辆大幅增加，带来的污染及人为活动使生态坏境恶化，空气污染加剧，粉尘、烟雾、有害气体增多，已经对人类的生存和健康造成了严重影响，也对城市本身的生存与发展提出了严峻挑战1。兰州市位于黄土高原西部，沙尘天气频发、化石燃料大量使用、市区交通拥堵等问题使得降尘成为兰州市主要的污染问题之一2。降尘中粒径较小的颗粒物还能通 基金项目：青年导师扶持基金（No.GAU-QDFC-2020-09）。收稿日期：2022-07-19；编辑部E-mail：；责任编辑：张海东。刘涵科（1997），女，内蒙古鄂尔多斯人，在读硕士，主要从事水土保持研究。通讯作者：马瑞（1977），女，教授，博士，硕士生导师，主要从事荒漠生态研究。-8刘涵科 等 兰州市4种行道树滞尘能力研究过皮肤、呼吸道等途径，进一步危害人体健康3-5。营造行道树是改善城区环境的主要措施，其以截取、吸附、固定的方式对大气中的粉尘起到了净化作用。叶片是植物体滞留大气粉尘的主要器官6-7。有研究表明，植物对大气的净化作用和滞尘效益主要通过植物叶片对颗粒物的吸附效应来实现8-13，但由于研究树种、地理位置和大气污染程度的差异，研究结果各异。一般情况下，不同区域空气污染不同，那么植物在不同环境下滞尘量不同。夏候祯14的研究表明同株植物处于不同高度的叶片滞尘量不同。而不同植物叶片的滞尘量又与植物叶表面特征密切相关15-17。为此，本研究拟以兰州市安宁文化区和西固工业区主干道常见且种植量较大的4种行道树为研究对象，测定分析其叶片滞尘量与冠层高度、区域环境、叶表面特征的关系，以期进一步认识城市绿化树种滞尘能力及其影响因素，从而从缓解大气颗粒物污染的视角为城市绿化树种的选择和配置提供参考依据。1 材料与方法 1.1采样点概况兰州市位于我国西北内陆地区，大陆性季风气候明显，年平均气温 10.3，平均降水量为300 mm左右，并主要集中在69月。本研究采样点分别位于兰州市安宁区（文化区）滨河路和西固区（工业区）的西固东路。安宁区滨河路为4车道，车辆以小型机动车为主，少数摩托车和自行车，该干道旁有学校，公园，车流较少，空气质量较好；西固区西固东路同为4车道，但车流量较大，车辆以小型车、大型车、煤车、货车、公交车、摩托车及少数自行车为主。两处采样点附近均无正在施工的生产建设项目。1.2供试树种及叶片样品采集兰州市用于市区道路绿化的乔木树种有国槐、悬铃木、紫叶李等，灌木树种有小叶黄杨、紫叶小檗、卫矛、连翘等，其中，各主干道共有且种植量较大的树种为国槐、小叶黄杨、紫叶小檗和卫矛。本研究以这4种植物为研究对象，对其叶片进行采集。4种绿化植物的基本特征见表1。1.3滞尘量测定研究表明 15 mm的降雨量可冲刷掉植物叶片上的降尘，使其重新接纳降尘，此时其滞尘量可记为 0 18。2021 年 9 月 4 日，兰州市发生降雨事件，安宁区、西固区降雨量均大于15 mm，满足雨后采尘的要求。分别于雨后第 4、8、12 d 采样，两个区的采样时间均在同一天完成。每个树种分别采集植株树冠下部、树冠中部、树冠上部3个冠层高度的叶片样品，其中，国槐以树冠最低处作为零高度，自下而上测定了02、24、46 m 3个不同高度下的滞尘量；其余3种灌木树种将冠层3等分，分别取上部、中部、下部的植物叶片用于分析滞尘量随高度的变化。采样沿树冠外围，从东、西、南、北均匀采集生长良好的成熟叶片，每个高度层采集3040片叶子，3次重复。采集时要带上聚乙烯手套，将采集好的叶片小心封存于自封袋中，减少振荡以防叶片上的灰尘脱落。样品带回实验室进行处理。将采集的叶片样品分别放入烧杯用蒸馏水浸泡2 h后放入超声波清洗机中清洗约5 min。用镊子将叶片夹出，用细毛刷清洗叶片上、下表面，将浸洗液用已烘干的滤膜（W1）过滤，将过滤后的表14种绿化植物基本特征植物名称国槐Sophora japonica Linn.小叶黄杨Buxus sinica var.parvifolia M.Cheng紫叶小檗Berberis thunbergii var.atropurpurea Chenault.卫矛Euonymus alatus（Thunb.）Sieb.科属豆科槐属黄杨科黄杨属小檗科小檗属卫矛科卫矛属平均株高13.2 m74.0 cm61.0 cm91.0 cm叶形卵状长圆形椭圆或倒卵形叶菱状卵形叶卵状椭圆形成熟叶大小长5.5 cm；宽3.1 cm长1.6 cm；宽0.7 cm长1.8 cm；宽1.1 cm长4.1 cm；宽2.4 cm-92022 年 12 月第 46 卷第 6 期热带农业工程滤膜（W2）置于烘箱中60 烘干至恒重后用万分之一天平称量，两次质量之差W2-W1即为颗粒物质量。用便携式叶面积仪分别测定4种植物的叶面积（A）。单位叶面积滞尘量W=（W2-W1）/A。1.4叶片表面观测每个树种随机选取3片新采摘的、健康且无破损的叶片，避开主叶脉随机切取3个5 mm5 mm的小方块，立即用FAA固定液（70%酒精：甲醛：乙酸=90 5 5）封存。将封存24 h的叶片用不同梯度（50%、70%、90%、95%、100%）的乙醇逐级脱水，每个处理15 min。将脱水后的叶片放入正丁醇 15 min，取出后用双面碳胶将样品固定于样品台，使用离子溅射镀膜仪在真空下对样品表面镀膜80 s。在扫描电子显微镜下，分别选择放大倍数为200倍、400倍、800倍时进行显微拍摄。1.5数据处理利用SPSS 22.0软件对采集的4种植物叶片滞尘量数据、叶表面结构参数进行分析，用Excel软件进行绘图。2 结果与分析 2.14种植物滞尘量随高度变化特征滞尘量随高度发生变化。由图1可知，滞尘量随着高度的增加而单调降低，且除西固区紫叶小檗外，其余处不同高度叶片滞尘量均表现出极显著差异（p0.01），4种绿化树种中，乔木树种国槐的滞尘量随高度变化的幅度最大，在安宁区由02 m处的1.69 g/m2降至46 m处的0.41 g/m2；在西固区由 02 m 处的 2.76 g/m2降至 46 m 处的 1.20 g/m2。小叶黄杨、紫叶小檗、卫矛3种灌木的垂直变化幅度相对较小，变化幅度由冠下部至冠上部均不超过32%。2.24种植物滞尘量差异如图2所示，4种植物单位叶面积滞尘量雨后变化趋势相同，均随天数而呈现滞尘量增加的趋势。方差分析表明，在安宁区雨后第4、8、12 d里，4种植物中滞尘量最大的小叶黄杨的单位叶面积滞尘量分别为 3.63、4.61、5.85 g/m2，国槐的滞尘量在 4 种植物中最小，分别为 0.47、1.44、3.01 g/m2。在西固区雨后第4、8、12 d，小叶黄杨在4种植物中的滞尘量最大，分别为5.89、7.14、8.18 g/m2，国槐的滞尘量最小，分别为 1.06、2.64、4.40 g/m2。降雨事件发生后的第12天，国槐、小叶黄杨、紫叶小檗、卫矛单位叶面积滞尘量在安宁区分别达到3.01、5.85、4.32和3.37 g/m2，平均每天滞尘量为0.25、0.49、0.36、0.28 g/m2，在