周江鴻 夏菲 李潔

摘要 為了在頤和園開展春季花粉濃度的精細(xì)化預(yù)報，更好地指導(dǎo)游客進(jìn)行自我防護(hù)，從而降低花粉過敏癥的發(fā)病率，利用Burkard-HIRST型孢子捕捉儀和Phenom ProX全自動臺式掃描電子顯微鏡對2018年春季頤和園氣傳樹木花粉種類和濃度的變化規(guī)律進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，春季最低氣溫穩(wěn)定超過0 ℃，最高氣溫穩(wěn)定超過15 ℃，頤和園的柏科、榆科和楊柳科樹木將進(jìn)入盛花期。春季昆明湖南岸和北岸的氣傳花粉日平均濃度各有2個峰值，第1個峰值出現(xiàn)在3月下旬;第2個峰值出現(xiàn)在4月下旬。在第1個峰值期間，昆明湖北岸的花粉濃度高于南岸，此時北岸的花粉種類主要為柏科樹木花粉，所占比例達(dá)96.98%;而南岸主要為柏科、楊柳科和榆科樹木花粉，所占比例分別為59.98%、27.22%和10.92%。在第2個峰值期間，南岸的花粉濃度高于北岸，此時北岸的花粉種類主要為?？坪退煽茦淠净ǚ郏急壤謩e為66.28%和32.88%;而南岸則主要為?？茦淠净ǚ?，所占比例達(dá)97.59%。3月下旬和4月下旬，昆明湖南岸逐時花粉濃度平均值表現(xiàn)為12：00前后低，0：00前后高;而昆明湖北岸則表現(xiàn)為12：00前后高，0：00前后低。頤和園昆明湖北岸春季花粉日平均濃度的最高值出現(xiàn)在3月下旬，逐時濃度平均值的最高值出現(xiàn)在12：00前后，貢獻(xiàn)率最大的為柏科樹木花粉;頤和園昆明湖南岸春季花粉日平均濃度的最高值出現(xiàn)在4月下旬，逐時濃度平均值的最高值出現(xiàn)在0：00前后，貢獻(xiàn)率最大的為?？茦淠净ǚ?。

關(guān)鍵詞 頤和園;氣傳樹木花粉;飛散規(guī)律;花粉濃度;花粉種類

中圖分類號 S718.5 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2020）05-0117-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.05.032

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Abstract The aim of this work is to fine forecast the pollen amount in the air of the Summer Palace，guide tourists to protect themselves，and then reduce the incidence of hay fever.With Burkard （Hirsttype） volumetric spore traps and Phenom ProX desktop scanning electron microscope （SEM），the dispersal regularity of airborne tree pollens in different locations of the Summer Palace in the spring of 2018 were studied.The results showed that when the daily minimum and maximum temperatures were above 0 and 15 ℃ continuously，respectively，the trees of Cupressaceae，Ulmaceae and Salicaceae in the Summer Palace began to put forth their blossoms substantially.There were two peaks of pollen concentration in the air of both south and north coast of the Kunming Lake，which occurred in the last ten days of March and April，respectively.In the March peak，the daily average pollen concentration of north coast was higher than that of south coast.The dominant pollens in the air of north coast were Cupressaceae，accounting for 96.98% of the total amount of this period，and that of south coast were Cupressaceae，Ulmaceae and Salicaceae，accounting for 59.98%，27.22% and 10.92%，respectively.In the April peak，the daily average pollen concentration of south coast was higher than that of north coast.The dominant pollens in the air of north coast was Moraceae and Pinaceae，accounting for 66.28% and 32.88% of the total amount of this period，respectively，and that of south coast were Moraceae，accounting for 97.59%.The peak and trough of hourly average airborne pollen concentration in the air of south coast in the last ten days of March and April occurred around 0：00 and 12：00，respectively，but that of north coast occurred around 12：00 and 0：00，respectively.The peak of daily average pollen concentration of north coast of the Kunming Lake occurred in the last ten days of March，and that of hourly average airborne pollen concentration occurred around 12：00 with Cupressaceae pollens as the dominant ones.The peak of daily average pollen concentration of south coast of the Kunming Lake occurred in the last ten days of April，and that of hourly average airborne pollen concentration occurred around 0：00 with Moraceae pollens as the dominant ones.

Key words The Summer Palace;Airborne tree pollens;Dispersal regularity;Pollen concentration;Pollen species

園林植物在改善城市氣候與居住環(huán)境方面發(fā)揮著重要的作用，然而有些植物的花粉能使人發(fā)生過敏性反應(yīng)，嚴(yán)重危害人體健康，因此美國的Stanley等[1]提出了“致敏花粉是空氣污染物之一”的觀點(diǎn);我國的廖鳳林[2]將致敏花粉含量達(dá)到一定程度，使花粉病發(fā)病率達(dá)0.05%以上的空氣狀況稱為花粉污染。近年來，世界各地花粉過敏癥的發(fā)病率均呈逐年升高的趨勢，我國的發(fā)病率為0.5%～1.0%，高發(fā)地區(qū)達(dá)5.0%;北京地區(qū)呼吸道過敏病人中，1/4～l/3有花粉過敏問題[3-4]。園林綠地中的植被組成是影響空氣中花粉種類和濃度大小的主要因素之一[5]，由于不同公園中植物種類和數(shù)量差異較大，空氣中致敏花粉的種類和數(shù)量是不同的，因此在不同公園中開展氣傳花粉飛散規(guī)律研究能夠?yàn)榛ǚ蹪舛鹊木?xì)化預(yù)報提供數(shù)據(jù)支撐。

頤和園是我國現(xiàn)存最大的古典皇家園林，其植物配置在景觀營造中發(fā)揮了極其重要的作用，全園總面積290 hm2，現(xiàn)有喬木和灌木共計51 163株，其中常綠喬木有10種，21 634株;落葉喬木有82種，13 423株。萬壽山前山以側(cè)柏和圓柏為主，間植少量松樹;后山則以松樹為主，間植柏樹、五角楓、槲樹、欒樹、刺槐等;昆明湖沿岸則種植有大量桃樹和柳樹[6]。頤和園自開辟為旅游景點(diǎn)以來，每年吸引著國內(nèi)外近千萬游客入園參觀[7]，而春季大量樹木開花散粉必然會對游客的健康造成負(fù)面影響。研究頤和園春季空氣中花粉的濃度變化及飄散規(guī)律，對于在公園內(nèi)開展花粉濃度的精細(xì)化預(yù)報，指導(dǎo)游客進(jìn)行自我防護(hù)具有重要意義，也可為建設(shè)有益健康的園林綠地提供合理化建議。

1 材料與方法

1.1 花粉樣品的采集

花粉樣品采集使用英國Burkard公司生產(chǎn)的HIRST型孢子捕捉儀，分別在頤和園昆明湖北岸邀月門附近和昆明湖南岸南水北調(diào)入水口附近各放置1臺。該捕捉儀配有內(nèi)置真空泵，可以24 h連續(xù)捕捉空氣中的花粉，其滾筒轉(zhuǎn)動速度為2 mm/h，持續(xù)采樣的時間達(dá)7 d，空氣流量為10 L/min，花粉會粘到由發(fā)條驅(qū)動的滾筒上的黏合劑涂層上。由于該研究要利用掃描電鏡進(jìn)行樣品觀察，因此將掃描電鏡專用的雙面碳導(dǎo)電膠帶（Ted Pella 8 mm×20 m）纏繞在孢子捕捉儀的滾筒上來采集空氣中的花粉樣品。

1.2 掃描電鏡制樣和觀察方法 將采集花粉樣品的雙面導(dǎo)電膠帶按時間順序剪成小段，每段長度16 mm，為8 h所采集樣品，然后將其粘在直徑25 mm的掃描電鏡樣品臺上，并用Cressington 108 auto 離子濺射儀噴金、鍍膜，電流20 mA，濺射時間20 s。利用Phenom ProX全自動臺式掃描電子顯微鏡進(jìn)行觀測，在270×放大倍數(shù)下，每視野面積約為1 mm2，統(tǒng)計1 mm2視野內(nèi)的花粉數(shù)目，每小時區(qū)域統(tǒng)計3個視野;每視野內(nèi)選取10?；ǚ郏糯笾? 000×左右，測量其花粉大小，觀測其形狀、極面和赤道面的表面紋飾、萌發(fā)溝或萌發(fā)孔的數(shù)量及形態(tài)，參照《中國木本植物花粉電鏡掃描圖志》[8]和《中國氣傳花粉和植物彩色圖譜》[9]，確定花粉種類。

1.3 花粉濃度計算方法 ?參照郄光發(fā)等[10]的公式計算花粉濃度，N=A×BD×E，式中N為空氣中花粉濃度（粒/m3 ）;A為計數(shù)點(diǎn)內(nèi)花粉個數(shù);B為每小時采樣區(qū)域面積（B=16 mm2，膠帶寬8 mm，每小時轉(zhuǎn)動2 mm）;D為計數(shù)點(diǎn)面積（D=1 mm2，掃描電鏡270 ×視野面積）;E為每小時采樣空氣體積（E=0.6 m3，Burkard采樣器空氣流量為10 L/min）。該研究計算每立方米空氣中花粉濃度的公式為N=26.67A。

2 結(jié)果與分析

2.1 頤和園風(fēng)媒花喬木的物種構(gòu)成

頤和園春季開花的風(fēng)媒花喬木有11科20屬33種，共計22 803株;其中裸子植物3科6屬9種，被子植物8科14屬24種。柏科（Cupressaceae）植物有2屬3種13 640株，是種植數(shù)量最多的喬木，主要分布于萬壽山前山;其中側(cè)柏（Platycladus orientalis）有9 446株，為雌雄同株植物;檜柏（Sabina chinensis）有4 062株，為雌雄異株植物，雄株約占50%。松科（Pinaceae）植物有3屬5種3 387株，全部為雌雄同株植物，主要分布于萬壽山后山;其中數(shù)量最多的為油松（Pinus tabulaeformis），有3 205株。楊柳科（Salicaceae）植物有2屬5種4 292株，是被子植物中數(shù)量最多的，主要分布于昆明湖沿岸，其中毛白楊（Populus tomentosa）有682株，旱柳（Salix matsudana）有780株，絳柳（Salix matsudana var.pendula）有2 756株。榆科（Ulmaceae）植物有3屬6種758株，其中小葉樸（Celtis bungeana）有382株，榆樹（Ulmus pumila）有315株。?？疲∕oraceae）植物有3屬5種407株，其中桑樹（Morus alba）有196株，構(gòu)樹（Broussonetia papyrifera）有164株。木犀科（Oleaceae）梣屬（Fraxinus）的大葉白蠟（F.rhynchophylla）和白蠟（F.chinensis）分別有77株和114株。殼斗科（Fagaceae）、銀杏科（Ginkgoaceae）、胡桃科（Juglandaceae）、杜仲科（Eucommiaceae）和懸鈴木科（Platanaceae）植物的數(shù)量均不足100株（表1）。

2.2 2018年3—4月頤和園氣傳花粉濃度日平均值的變化

2018年3—4月昆明湖北岸的氣傳花粉濃度日平均值有2個峰值，第1個峰值較高，出現(xiàn)在3月17日—4月1日，其中有8 d花粉濃度日平均值超過400粒/m3;3月17日花粉濃度日平均值為49.64粒/m3，隨后濃度逐漸升高，至3月24日達(dá)到最高值797.88粒/m3;3月26日以后花粉濃度逐漸下降，4月6日花粉濃度日平均值只有2.22粒/m3。4月6—20日一直維持在較低水平，花粉濃度日平均值均小于30粒/m3。第2個峰值較低，出現(xiàn)在4月20—27日，其中有4 d花粉濃度日平均值超過40粒/m3，最大值出現(xiàn)在4月22日，為61.49粒/m3（圖1）。

2018年3—4月昆明湖南岸的氣傳花粉濃度日平均值也有2個峰值，第1個峰值同樣出現(xiàn)在3月16—4月1日，但是最大值只有101.86粒/m3，出現(xiàn)在3月25日。4月6—21日期間花粉濃度日平均值均小于10粒/m3。第2個峰值較高，出現(xiàn)在4月22—5月1日期間，其中有3 d花粉濃度日平均值超過1 000粒/m3，最大值出現(xiàn)在4月24日，為1 498.34粒/m3（圖1）。

根據(jù)2018年3—4月頤和園氣溫觀察值（圖2），3月1—21日期間氣溫偏低，只有6 d的最低氣溫高于0 ℃，有12 d的最高氣溫高于10 ℃，3月17日還有一次降雪天氣。3月23日—4月3日，最低氣溫均在0 ℃以上，最高氣溫均超過15 ℃，使柏科、榆科和楊柳科植物大量開花散粉，形成了花粉濃度的第1個高峰。

2.3 不同時間段花粉種類和數(shù)量的變化

根據(jù)圖1結(jié)果可知，2018年3月16日—5月1日昆明湖北岸和南岸花粉濃度日平均值的變化均可分為3個時間段，分別為2個花粉濃度高峰時間段和2個峰值之間的花粉濃度較低時間段，這是由不同植物的盛花期決定的。不同植物的始花期可能不同，盛花期持續(xù)時間長短也可能不同，從而造成不同時間段空氣中花粉的種類是不同的，該研究分別對這3個時間段的氣傳花粉種類進(jìn)行了識別和鑒定。由于同科不同種植物的花粉形態(tài)特征極為相似，因此花粉種類只鑒定到科。

3月16—31日期間，昆明湖南岸的空氣中有8科植物花粉，其中柏科、楊柳科和榆科植物花粉所占比例較高，分別為59.98%、27.22%和10.92%;木犀科、樺木科、胡桃科、松科和銀杏科植物花粉所占比例均低于1.2%（圖3a）。昆明湖北岸空氣中只有6科植物花粉，且柏科植物花粉占96.98%，遠(yuǎn)高于南岸;而榆科、楊柳科和木犀科植物花粉所占比例只有1.72%、1.05%和0.19%，遠(yuǎn)低于南岸;松科植物花粉所占比例與南岸差別不大（圖4a）。

4月1—22日期間，隨著多種樹木進(jìn)入開花期，昆明湖南岸空氣中的植物花粉種類增加為12科，其中柏科、楊柳科和榆科植物花粉所占比例分別下降為36.70%、10.69%和1.43%，而松科、木犀科、銀杏科和樺木科植物花粉所占比例分別上升為13.80%、13.64%、4.29%和2.44%，胡桃科植物花粉所占比例變化不大。桑科和杜仲科植物開始開花，花粉所占比例分別達(dá)11.11%和4.12%，殼斗科和懸鈴木科花粉數(shù)量較少，所占比例只有0.17% 和0.76%（圖3b）。同一時期，昆明湖北岸的花粉種類與南岸相同，但各科植物花粉所占比例有所不同，松科植物所占比例最高，為30.93%，高于南岸;柏科植物次之，為17.53%，低于南岸;銀杏科植物花粉所占比例達(dá)17.16%，高于南岸;楊柳科植物花粉所占比例只有2.14%，遠(yuǎn)低于南岸;?？啤⒛鞠?、杜仲科、樺木科、胡桃科、榆科、殼斗科和懸鈴木科植物花粉所占比例分別為11.12%、10.53%、4.64%、3.76%、1.18%、0.44%、0.44%和0.15%，與南岸相差不大（圖4b）。

4月23日—5月1日期間，昆明湖南岸空氣中桑科植物花粉數(shù)量最多，所占比例達(dá)97.59%;松科植物花粉次之，僅為1.78%;樺木科、殼斗科、胡桃科和柏科植物花粉所占比例均小于0.5%（圖3c）。而昆明湖北岸空氣中桑科植物花粉所占比例為66.28%，低于南岸;松科植物花粉所占比例為32.88%，遠(yuǎn)高于南岸;樺木科、殼斗科和胡桃科植物花粉所占比例也均小于0.5%，與南岸相差不大（圖4c）。

2.4 不同時間段花粉逐時平均濃度的變化

為了掌握頤和園不同區(qū)域花粉濃度在一天當(dāng)中的逐時變化規(guī)律，根據(jù)花粉濃度日平均值的變化規(guī)律（圖1），該研究分3個時間段統(tǒng)計了頤和園春季花粉逐時濃度的平均值。

2018年3月16—31日期間，昆明湖南岸花粉維持較低水平，逐時濃度的平均值為46.96～78.27粒/m3，最大值出現(xiàn)在1：00—2：00，最低值在17：00—18：00，總體上表現(xiàn)為12：00前后花粉濃度低，0：00前后花粉濃度高;這一階段昆明湖北岸花粉濃度較高，逐時濃度的平均值為321.82～470.20粒/m3，最大值出現(xiàn)在14：00—15：00，最低值在20：00—21：00，總體上表現(xiàn)為11：00—16：00花粉濃度高，17：00—0：00花粉濃度低（圖5a）。這一時期對空氣中花粉濃度貢獻(xiàn)率最大的是柏科樹木（圖3a和圖4a），頤和園的柏樹主要分布于萬壽山前后區(qū)域，柏樹在中午大量開花散粉，造成了昆明湖北岸中午前后花粉濃度較高;由于昆明湖的阻隔，萬壽山上的柏樹花粉不能迅速擴(kuò)散到南岸，這可能是造成南岸中午前后花粉濃度較低的主要原因。

2018年4月14—22日期間，昆明湖南岸逐時花粉濃度的平均值為9.03～20.11粒/m3，最大值出現(xiàn)在13：00—14：00，最低值在5：00—6：00;昆明湖北岸花粉逐時濃度的平均值為12.93～35.16粒/m3，最大值出現(xiàn)在10：00—11：00，最低值在23：00—0：00（圖5b）。這一時期昆明湖南岸和北岸均表現(xiàn)出中午前后花粉濃度高，而晚上花粉濃度低的規(guī)律。

2018年4月22日—5月1日期間，昆明湖南岸花粉濃度極高，逐時花粉濃度的平均值為228.18～2 195.83粒/m3，最大值出現(xiàn)在22：00—23：00，最低值在13：00—14：00，總體上表現(xiàn)為晚上花粉濃度高，白天花粉濃度低;昆明湖北岸花粉逐時濃度的平均值為24.23～140.81粒/m3，最大值出現(xiàn)在8：00—9：00，最低值在23：00—0：00，總體上表現(xiàn)為早晨花粉濃度高，晚上花粉濃度低（圖5c）。這一時期對空氣中花粉濃度貢獻(xiàn)率最大的是?？茦淠荆▓D3c和圖4c），頤和園的?？茦淠局饕植加诶ッ骱鞯?，距離南岸和北岸采樣點(diǎn)均較遠(yuǎn)，造成了昆明湖北岸和南岸中午前后花粉濃度較低。這表明逐時花粉濃度的影響因素復(fù)雜，可能受附近的地形地貌及建筑物等多種因素影響，還需要繼續(xù)開展深入的研究。

3 結(jié)論與討論

影響春季樹木始花期的主要?dú)庀笠蜃邮菧囟?，空氣濕度、降水量及日照時數(shù)對始花期的影響不是太大[11]，開花較早樹種的始花期受冬春氣溫變化的影響更顯著[12]，早春氣溫偏高會使多數(shù)樹木的始花期提前。公園綠地中不同時期空氣中花粉種類和濃度的日平均值是由不同植物的數(shù)量和盛花期決定的，不同植物種植的數(shù)量不同、始花期不同、盛花期持續(xù)時間長短也可能不同，從而造成不同時間段空氣中花粉的種類和濃度是不同的。該研究表明春季最低氣溫穩(wěn)定超過0 ℃，最高氣溫穩(wěn)定超過15 ℃，頤和園的柏科、榆科和楊柳科樹木將進(jìn)入盛花期，形成花粉濃度的第1個高峰。由于頤和園柏科樹木主要分布在萬壽山上，榆科和楊柳科樹木主要分布在昆明湖沿岸，而且柏科樹木的種植數(shù)量和單株花粉量都遠(yuǎn)高于榆科和楊柳科樹木，因此這一時期北岸的花粉種類主要為柏科樹木花粉，而南岸主要為楊柳科和榆科樹木花粉，且北岸的花粉濃度遠(yuǎn)高于南岸。相關(guān)研究表明，北京地區(qū)的圓柏、側(cè)柏、油松、銀杏、榆樹、毛白楊、旱柳、加拿大楊、白蠟、構(gòu)樹、桑樹、胡桃等植物花粉均能引起人體的過敏反應(yīng)[13]，這些樹木在頤和園均有種植，并且柏科、松科、楊柳科和?？浦参飻?shù)量占到頤和園全部樹木的98%以上，因此引發(fā)游客產(chǎn)生過敏反應(yīng)的風(fēng)險較高，應(yīng)在今后的植物群落升級改造中進(jìn)行調(diào)整。

花粉濃度的逐時變化與樹木的開花散粉習(xí)性、人為因素干擾和采樣點(diǎn)周圍地表條件及小氣候因子有密切關(guān)系[10]，在日照正常的情況下，多數(shù)風(fēng)媒植物的日散粉高峰期在12：00—14：00[14]。該研究表明，2018年3月下旬和4月下旬，昆明湖北岸花粉逐時濃度的平均值表現(xiàn)為12：00前后花粉濃度高，而昆明湖南岸則表現(xiàn)為0：00前后花粉濃度高，這可能與昆明湖的阻隔作用有關(guān)，所以花粉敏感人群應(yīng)盡量避免中午在昆明湖北岸活動。這表明逐時花粉濃度的影響因素復(fù)雜，可能受樹種、氣象因子、附近的地形地貌及建筑物等多種因素影響，還需要繼續(xù)開展深入的研究。該研究為頤和園開展花粉濃度的精細(xì)化預(yù)報，指導(dǎo)游客進(jìn)行自我防護(hù)提供了數(shù)據(jù)支撐，也為頤和園植物群落升級改造提供了參考。

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