胡 雪，喬保軍，侯 巍，肖 萌，王 浩

(1.北京林豐源生態(tài)環(huán)境規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100083；內(nèi)蒙古天清水土保持技術(shù)服務(wù)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 赤峰 024000)

通州區(qū)東郊森林公園不同樹(shù)種葉片滯塵能力探究

胡 雪1，喬保軍2，侯 巍1，肖 萌1，王 浩1

(1.北京林豐源生態(tài)環(huán)境規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100083；內(nèi)蒙古天清水土保持技術(shù)服務(wù)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 赤峰 024000)

植物葉片；滯塵能力；滯塵量；喬木；灌木

植物葉片對(duì)粉塵有明顯的阻擋、過(guò)濾和吸附作用，可使大氣含塵量降低，探討不同植物的滯塵能力具有重要的意義。以通州區(qū)東郊森林公園的3種楊樹(shù)和8種典型園林綠化樹(shù)種為研究對(duì)象，運(yùn)用方格法計(jì)算葉面積、質(zhì)量差減法計(jì)算其滯塵量，對(duì)不同樹(shù)種的滯塵能力進(jìn)行的分析評(píng)價(jià)結(jié)果表明：同一采樣周期，3種楊樹(shù)在林緣處采集的葉片滯塵量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于林內(nèi)的葉片；3種楊樹(shù)中，新疆楊的林內(nèi)葉片滯塵量和林緣葉片滯塵量總體上遠(yuǎn)大于河北楊與小葉楊；在同一采樣點(diǎn)，3種楊樹(shù)葉片的滯塵量隨時(shí)間變化卻并不相同；8種園林綠化樹(shù)種的滯塵能力存在相當(dāng)大的差異，灌木樹(shù)種以金葉女貞最小、玫瑰最大，喬木樹(shù)種以垂柳最小、洋白蠟最大，灌木樹(shù)種的滯塵能力總體遠(yuǎn)高于喬木樹(shù)種，約為喬木樹(shù)種的3.1倍。

植物的滯塵作用是植物的重要生態(tài)功能之一?；诳諝庵械姆蹓m顆粒對(duì)人類及整個(gè)自然生態(tài)系統(tǒng)造成的嚴(yán)重危害，人們開(kāi)始著手研究解決大氣粉塵污染問(wèn)題，而在現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)手段不能直接解決粉塵污染問(wèn)題的情況下，只得借助自然界的自凈能力來(lái)緩解粉塵污染?？茖W(xué)研究發(fā)現(xiàn)，綠色植物不僅有吸收空氣中有害氣體的功能，而且對(duì)大氣中的顆粒懸浮物還有著明顯的阻擋、吸附、過(guò)濾作用[1]，植物葉片能通過(guò)其表面的特殊形態(tài)構(gòu)成(如葉片表皮茸毛、臘質(zhì)表皮、溝狀組織、分泌黏性油脂等)和其濕潤(rùn)性發(fā)揮巨大的滯塵作用。葉片的滯塵量不是無(wú)限的，達(dá)到一定滯塵量后的植物葉片會(huì)暫時(shí)失去滯塵能力，但是在經(jīng)過(guò)降雨沖洗以后，葉片又能夠恢復(fù)其滯塵能力，達(dá)成可持續(xù)的循環(huán)。

國(guó)外對(duì)植物滯塵的研究較早，開(kāi)始于20世紀(jì)70年代，并提出了關(guān)于植被是顆粒態(tài)污染物蓄積庫(kù)的經(jīng)典說(shuō)法。國(guó)外的研究人員對(duì)植物滯塵能力的研究重點(diǎn)通常集中于樹(shù)木滯納放射性顆粒物與痕量金屬顆粒物方面，并于1976年由美國(guó)環(huán)保局率先提出并制定了利用木本植物來(lái)改善空氣質(zhì)量的典型示范計(jì)劃，開(kāi)始了對(duì)植物滯塵能力及滯塵效益的綜合研究。如：SCHABEL[2]研究發(fā)現(xiàn)植物葉片的滯塵能力并不是固定不變的，降雨過(guò)后附著在葉片上的粉塵會(huì)被雨水沖洗掉，使葉片重新恢復(fù)滯塵能力，從側(cè)面證明了植物葉片的滯塵能力是具有“可塑性”的；LOVETT et al.[3]通過(guò)研究證明，不同植物的滯塵能力并不相同，植物的滯塵能力受到不同植物種的葉面特性、葉總面積、樹(shù)冠構(gòu)成和葉片傾斜角度等的影響而存在很大差異；而B(niǎo)ECKETT et al.[4]更為精確地證明植物本身的特性會(huì)對(duì)滯塵能力帶來(lái)極大影響。通過(guò)對(duì)大量不同植物葉片的研究，確定不同植物的滯塵能力差異主要是由葉片的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征決定的，如葉片的形態(tài)、粗糙程度、葉片表面是否附著茸毛等，表面粗糙的葉片比光滑葉片具有更好的滯塵作用。

雖然國(guó)內(nèi)對(duì)植物滯塵能力和滯塵效益方面的研究開(kāi)展得較晚，但是近年來(lái)也已經(jīng)取得了大量與世界接軌的成果。國(guó)內(nèi)外諸多研究文獻(xiàn)均已證明，植物的滯塵能力受其自身的生理特性影響。黃慧娟[5]和陳芳等[6]同樣研究分析了植物的滯塵能力，結(jié)果表明，樹(shù)冠結(jié)構(gòu)、枝條硬度、樹(shù)冠郁閉度、總?cè)~面積覆蓋度等不同，導(dǎo)致不同植物種的滯塵能力存在較大差異。柴一新等[7]則是通過(guò)分析不同樹(shù)種的葉片形態(tài)結(jié)構(gòu)特征來(lái)確定植物的滯塵能力，他們認(rèn)為：表面密布茸毛的葉片較無(wú)毛葉片具有更好的滯塵能力；表面無(wú)毛的樹(shù)葉若具有溝狀組織，其滯塵能力也很強(qiáng)；相反，宏觀葉表面有輕微凹凸而細(xì)微結(jié)構(gòu)為瘤狀凸起的樹(shù)種，滯塵能力可能較差。除了植物的種類、葉片自身的生理特性對(duì)植物的滯塵能力有影響，同一植物在不同的生長(zhǎng)環(huán)境下，其滯塵能力也存在著較大的差異。高金暉等[8]通過(guò)實(shí)測(cè)具有代表性的同種綠色植物在不同環(huán)境條件下的滯塵能力，確定環(huán)境條件也是影響植物滯塵的一個(gè)重要因子，如粉塵含量的多少在一定程度上影響著植物葉片滯塵量的大小，在植物葉片滯塵能力達(dá)到極限之前，葉片的滯塵量隨著環(huán)境中粉塵含量的增多而增大。

對(duì)植物滯塵能力和滯塵效應(yīng)的研究大多數(shù)圍繞葉片滯塵量展開(kāi)，因此對(duì)不同地區(qū)植物滯塵能力的研究都要基于植物葉片的滯塵量?；诖耍狙芯恳酝ㄖ輩^(qū)東郊森林公園3種楊樹(shù)——新疆楊(PopulusalbaL. var.pyramidalisBunge)、小葉楊(PopulussimoniiCarr.)、河北楊(Populus×hopeiensisHu & Chow)和8種典型園林綠化樹(shù)種——國(guó)槐(SophorajaponicaLinn.)、香花槐(Robiniapseudoacaciacv. idaho)、玫瑰(RosarugosaThunb.)、榆葉梅〔Amygdalustriloba(Lindl.) Ricker〕、黃刺玫(RosaxanthinaLindl.)、垂柳(SalixbabylonicaL.)、洋白蠟(FraxinuspennsylvanicaMarsh.)、金葉女貞(Ligustrum×vicaryiHort.)為研究對(duì)象，通過(guò)實(shí)地調(diào)查、測(cè)定，在前人研究成果的基礎(chǔ)上分析研究植物的滯塵能力和通州區(qū)東郊森林公園生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀，以期為今后該地區(qū)的生態(tài)建設(shè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科學(xué)方法。

1 研究區(qū)自然概況

東郊森林公園位于通州、順義、朝陽(yáng)三區(qū)交界地帶，南部緊鄰?fù)ㄖ菪鲁牵辈颗c首都機(jī)場(chǎng)、空港產(chǎn)業(yè)基地和順義現(xiàn)代制造業(yè)基地相接，規(guī)劃面積5 933 hm2，研究區(qū)域選取通州段東郊森林公園。通州區(qū)地處永定河、潮白河沖積洪積平原，地勢(shì)西高東低、北高南低，較為平坦，略有起伏。區(qū)域內(nèi)河流主要有小中河、溫榆河兩條河流。森林公園屬暖溫帶大陸性半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，年平均氣溫11.5 ℃，其中7月份氣溫最高、1月份氣溫最低；年均日照時(shí)數(shù)2 730 h，無(wú)霜期208 d，≥10 ℃年積溫4 200 ℃；多年平均降水量525 mm，85%集中在6—9月份；凍土深度54 cm，最深積雪23 cm；年平均風(fēng)速3.2 m/s，年均大風(fēng)日數(shù)26.7 d，主要風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)、北風(fēng)；土壤類型以潮土為主。

公園以人工植被為主，植物種類有600多種，其中喬木有260多種，主要有新疆楊、白皮松、北京楊、小葉楊、河北楊、毛白楊、河南檜、油松、華山松、北京檜、云杉、側(cè)柏、青杄、白杄、樟子松、杜松、銀杏、欒樹(shù)、白蠟、旱柳、垂柳、國(guó)槐、香花槐、刺槐、元寶楓、三球懸鈴木、楓樹(shù)、臭椿、千頭椿、皂莢、杜梨、核桃、黃檗、北枳椇、美國(guó)榆、金葉榆等，灌木有丁香、玫瑰、女貞、榆葉梅、迎春、太平花、棣棠、碧桃、黃刺玫、連翹、紫穗槐、平枝荀子、黃櫨、紅瑞木、金銀木、各色木槿、枸杞、沙地柏等。該公園為北京最大的郊野樹(shù)木園。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

本研究主要通過(guò)分析比較通州區(qū)東郊森林公園3種楊樹(shù)(新疆楊、小葉楊、河北楊)和8種園林綠化樹(shù)種(國(guó)槐、香花槐、垂柳、洋白蠟4種喬木和玫瑰、榆葉梅、黃刺玫、金葉女貞4種灌木)的單位葉面積滯塵量，評(píng)價(jià)確定通州區(qū)東郊森林公園地區(qū)典型植物滯塵能力的大小，為森林公園后期建設(shè)樹(shù)種選擇奠定基礎(chǔ)。

葉片的滯塵能力是指植物單位葉面在單位時(shí)間中截留的粉塵量，試驗(yàn)中采用質(zhì)量差減法進(jìn)行測(cè)定。

2.1 野外采樣

新疆楊、小葉楊、河北楊葉片均采集于通州區(qū)東郊森林公園一期園區(qū)外圍，8種園林綠化樹(shù)種葉片均采集于通州區(qū)東郊森林公園一期園區(qū)。通過(guò)實(shí)地調(diào)查，每種樹(shù)各選擇3株作為標(biāo)準(zhǔn)株，于雨后7 d和21 d在所選標(biāo)準(zhǔn)株上的不同位置隨機(jī)均勻采集葉片15片，并在采集后立即小心置于密封袋中，做好編號(hào)，重復(fù)3次，同時(shí)盡量避免葉片上滯留的粉塵脫落。

2.2 室內(nèi)處理

將采集的樹(shù)木葉片樣本帶回實(shí)驗(yàn)室立刻用蒸餾水分別浸泡，在浸泡的過(guò)程中將葉片輕輕攪動(dòng)，使得葉片上附著的粉塵落入水中，浸泡1 h后用鑷子將葉片小心夾住，用細(xì)毛刷清洗，使得殘留粉塵也落入水中，再反復(fù)清洗葉片2～4次。

清洗完畢后，將事先烘干過(guò)的濾紙放在電子天平(精度為0.001 g)上稱量，記錄測(cè)得的質(zhì)量，再將浸洗完葉片的水經(jīng)由濾紙過(guò)濾，將濾紙及過(guò)濾物置于60 ℃的烘箱中烘干后稱量，兩次質(zhì)量之差即為樣本葉片上的粉塵質(zhì)量。

將清洗晾干后的葉片置于坐標(biāo)紙上(最小方格1 mm×1 mm)平鋪，用筆芯較細(xì)的鉛筆沿葉片邊緣仔細(xì)描繪出葉片形狀，統(tǒng)計(jì)坐標(biāo)紙上所描繪的葉片所占的最小方格數(shù)。不小于最小方格面積1/2的計(jì)為1格，小于1/2的忽略不計(jì)，通過(guò)累積最小方格數(shù)量來(lái)計(jì)算葉面積。

最后，根據(jù)葉片上的粉塵質(zhì)量與葉面積即可求得單位葉面積的滯塵量。

3 結(jié)果與分析

3.1 三種楊樹(shù)的滯塵能力

3.1.1 新疆楊的滯塵能力

由表1可以看出，林內(nèi)與林緣的新疆楊葉片滯塵量均隨著時(shí)間的變化而變化：采樣周期為7 d時(shí)，林內(nèi)新疆楊的葉片滯塵量為0.151 g/(m2·d)，林緣處為0.240 g/(m2·d)；采樣周期為21 d時(shí)，林內(nèi)新疆楊的葉片滯塵量為0.278 g/(m2·d)，林緣處為0.801g/(m2·d)。即在同一采樣點(diǎn)，新疆楊葉片的滯塵量隨著時(shí)間的增加而增多，21 d時(shí)林內(nèi)葉片的平均滯塵量約為7 d時(shí)的1.8倍，林緣葉片的平均滯塵量約為7 d時(shí)的3.3倍。

表1 楊樹(shù)葉片滯塵量

同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，采樣周期相同時(shí)，林緣的新疆楊葉片的滯塵量均遠(yuǎn)大于林內(nèi)的葉片。

3.1.2 小葉楊的滯塵能力

由表1可以看出，林內(nèi)與林緣的小葉楊葉片滯塵量均隨著時(shí)間的變化而變化：采樣周期為7 d時(shí)，林內(nèi)小葉楊的葉片滯塵量為0.075 g/(m2·d)，林緣處為0.406 g/(m2·d)；采樣周期為21 d時(shí)，林內(nèi)小葉楊的葉片滯塵量為0.155 g/(m2·d)，林緣處為0.241 g/(m2·d)。根據(jù)數(shù)據(jù)可知，小葉楊林內(nèi)葉片滯塵量隨著時(shí)間的增加而增多，21 d的葉片滯塵量約為7 d的2.1倍；而林緣處葉片的滯塵量隨著時(shí)間的增加而減少，21 d的葉片滯塵量約比7 d時(shí)減少40.6%。

同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，采樣周期相同時(shí)，林緣的小葉楊葉片的滯塵量均遠(yuǎn)大于林內(nèi)的葉片。

3.1.3 河北楊的滯塵能力

由表1數(shù)據(jù)可以看出，林內(nèi)與林緣的河北楊葉片的滯塵量均隨著時(shí)間的變化而變化：采樣周期為7 d時(shí)，林內(nèi)河北楊的葉片滯塵量為0.054 g/(m2·d)，林緣處為0.303 g/(m2·d)；采樣周期為21 d時(shí)，林內(nèi)河北楊的葉片滯塵量為0.121 g/(m2·d)，林緣處為0.176 g/(m2·d)。即在同一采樣點(diǎn)，隨著采樣時(shí)間的增加，河北楊林內(nèi)葉片的滯塵量增多，21 d的葉片滯塵量約為7 d的2.2倍；林緣處葉片的滯塵量減少，21 d的葉片滯塵量約比7 d時(shí)減少41.9%。

同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，采樣周期相同時(shí)，林緣河北楊葉片的滯塵量均遠(yuǎn)大于林內(nèi)葉片的滯塵量。

3.1.4 3種楊樹(shù)樹(shù)種的滯塵能力比較

對(duì)3種楊樹(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，可以發(fā)現(xiàn)：①在采樣周期相同時(shí)，新疆楊、河北楊和小葉楊林緣處的葉片滯塵量總是遠(yuǎn)大于林內(nèi)的葉片。②在同一采樣點(diǎn)，葉片的滯塵量隨著采樣周期的增加而變化，其中：新疆楊林內(nèi)和林緣處7 d時(shí)的葉片滯塵量遠(yuǎn)小于21 d的，即滯塵能力隨著采樣時(shí)間的增加而上升；而小葉楊和河北楊林內(nèi)葉片滯塵量7 d的小于21 d的，林緣處的葉片滯塵量則是7 d的遠(yuǎn)大于21 d的。造成這一現(xiàn)象的原因可能是：林緣處葉片吸附的粉塵量大，對(duì)進(jìn)入林內(nèi)的粉塵起到一個(gè)提前過(guò)濾的作用；小葉楊和河北楊的滯塵能力小于新疆楊，使得在試驗(yàn)周期內(nèi)，河北楊和小葉楊林緣處葉片的滯塵能力達(dá)到閾值，之后呈下降趨勢(shì)，而林內(nèi)葉片由于有林緣處葉片的阻擋而吸附量少，因而依舊保持著滯塵能力。③將3種楊樹(shù)葉片滯塵量(7 d和21 d的平均值)進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是林緣還是林內(nèi)，新疆楊的葉片滯塵量總體上均大于河北楊和小葉楊。

3.2 園林綠化樹(shù)種的滯塵能力

3.2.1 喬木樹(shù)種的滯塵能力

應(yīng)用SAS9.0軟件對(duì)洋白蠟、國(guó)槐、香花槐、垂柳4種喬木的滯塵能力進(jìn)行方差分析，結(jié)果表明不同喬木樹(shù)種之間的滯塵能力差異極顯著(F=13.91，P=0.000 4<0.01)。由表2可知，試驗(yàn)所選的4種喬木按滯塵能力大小排序?yàn)椋貉蟀紫?國(guó)槐>香花槐>垂柳。

表2 喬木樹(shù)種滯塵能力多重檢驗(yàn)結(jié)果

注：表中不同字母表示在0.01水平差異極顯著，下同。

3.2.2 灌木樹(shù)種的滯塵能力

應(yīng)用SAS9.0軟件對(duì)玫瑰、黃刺玫、榆葉梅、金葉女貞4種灌木的滯塵能力進(jìn)行方差分析，結(jié)果表明，不同灌木樹(shù)種之間的滯塵能力差異極顯著(F=10.25，P=0.001 5<0.01)。由表3可知，試驗(yàn)所選的4種灌木按滯塵能力大小排序?yàn)椋好倒?榆葉梅>黃刺玫>金葉女貞，其中玫瑰的滯塵能力最高、金葉女貞最低。

表3 灌木樹(shù)種滯塵能力多重檢驗(yàn)結(jié)果

3.2.3 園林綠化樹(shù)種的滯塵能力比較

將測(cè)得的園林綠化樹(shù)種的滯塵能力進(jìn)行綜合分析發(fā)現(xiàn)：①8種園林綠化樹(shù)種的滯塵能力有較大差異，灌木樹(shù)種中玫瑰的滯塵能力最高，約為滯塵能力最低的金葉女貞的2.23倍；喬木樹(shù)種中洋白蠟的滯塵能力最高，約為滯塵能力最低的垂柳的11.5倍。②在8種園林綠化樹(shù)種中，灌木的滯塵能力多大于喬木，其平均值約為喬木的3.1倍。③造成灌木的滯塵能力大于喬木的主要原因，可能是由于喬木與灌木的高度不同，高大的喬木在植被中主要起到阻滯、過(guò)濾外界粉塵的作用，而較密、低矮的灌木則能有效減少地面的揚(yáng)塵。大氣中的粉塵受到較高的喬木樹(shù)干、枝葉的阻擋、摩擦，加之空氣的黏性影響，就會(huì)有較多的塵埃沉降到灌木上，因此附著在灌木葉片上的粉塵量也就較多。

4 結(jié) 論

(1)在同一采樣周期，3種楊樹(shù)(新疆楊、河北楊、小葉楊)林緣處葉片滯塵量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于林內(nèi)葉片的滯塵量。

(2)新疆楊林內(nèi)葉片滯塵量和林緣葉片滯塵量總體上均分別遠(yuǎn)大于河北楊和小葉楊。

(3)在同一采樣點(diǎn)，葉片滯塵量均隨著采樣時(shí)間的增加而變化，新疆楊林內(nèi)和林緣的葉片滯塵量隨采樣時(shí)間的增加呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，而小葉楊和河北楊林內(nèi)葉片的滯塵量隨采樣時(shí)間的增加而上升，林緣葉片滯塵量則隨采樣時(shí)間的增加明顯下降。這說(shuō)明，新疆楊的滯塵效率更高一些。

(4)8種園林綠化樹(shù)種的滯塵能力存在著一定的差異，灌木平均滯塵量為喬木的3.1倍。灌木樹(shù)種的滯塵能力排序?yàn)榻鹑~女貞<黃刺玫<榆葉梅<玫瑰，玫瑰約為金葉女貞的2.4倍；喬木樹(shù)種滯塵能力排序?yàn)榇沽?香花槐<國(guó)槐<洋白蠟，洋白蠟的滯塵量約為垂柳的11.5倍。

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(責(zé)任編輯 徐素霞)

S727.28;X173

A

1000-0941(2017)07-0059-04

胡雪(1984—)，男，吉林雙遼市人，助理工程師，學(xué)士，主要從事水土保持方案編制、水土保持監(jiān)測(cè)、小流域治理工作。

2017-05-12