張曼琳,潘 妮,趙娟娟, *,李明娟,江 南, 2

1 西南大學(xué)園藝園林學(xué)院,重慶 400100 2 中國科學(xué)院 生態(tài)環(huán)境研究中心 城市與區(qū)域生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100085

花粉致敏植物是依靠風(fēng)媒傳粉且花粉壁上的特殊蛋白會(huì)引起敏感個(gè)體產(chǎn)生超敏反應(yīng)的植物[1],易引發(fā)花粉過敏癥[2]。致敏花粉引發(fā)的過敏癥可通過每年在花粉季的反復(fù)接觸逐漸加重,嚴(yán)重影響城市居民的身體健康,甚至威脅生命。氣傳致敏花粉作為主要大氣污染物環(huán)境顆粒物(PM)的生物成分之一,也是花粉過敏癥的重要過敏原[3],被美國Stanley等列為重要的空氣污染物之一,其危害性還將隨著城市化的負(fù)面影響進(jìn)一步加劇[4]。同時(shí), 由于城市綠地植物配置和種植中考慮不足,使大量花粉致敏植物在城市中聚集,對(duì)城市居民的健康造成嚴(yán)重威脅。在北京,由于行道樹配置大量楊屬(Populus)和柳屬(Salix)植物,導(dǎo)致春季花粉濃度急劇上升,花粉癥患者比平常增加50%。在上海地區(qū)的20種主要行道樹中,常見花粉致敏源樹種占半數(shù)之多,以致春、秋兩季呼吸道過敏反應(yīng)病人劇增[5]。近年來,花粉癥發(fā)病率呈現(xiàn)上升趨勢(shì),造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。世界衛(wèi)生組織數(shù)據(jù)顯示,全球約有30%的人口對(duì)花粉具有一定形式的過敏反應(yīng)。歐洲的花粉過敏率甚至高達(dá)40%[6]。美國花粉癥的發(fā)生率大約5%,有些地方高達(dá)15%,每年用于保守治療(Palliative care)過敏癥的支出約數(shù)十億美元[7]。在我國,30%的變應(yīng)性鼻炎是由致敏花粉導(dǎo)致的,目前過敏性花粉癥患者已超過千萬人,發(fā)病率0.5%—1%,高發(fā)病區(qū)可達(dá)5%,并有繼續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)[8-9]。因此,為了溯清致敏花粉源頭,避免城市綠地規(guī)劃設(shè)計(jì)中的花粉致敏問題,保護(hù)居民身體健康,城市花粉致敏植物的調(diào)查刻不容緩。

目前,針對(duì)城市氣傳致敏花粉的調(diào)查研究主要通過花粉監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析氣傳致敏花粉的種類及濃度、時(shí)空散播規(guī)律和致敏性[10-13],或結(jié)合微觀實(shí)驗(yàn)研究致敏蛋白[14-15]及其與其他過敏原之間的交叉反應(yīng)[16]。此外,還有一些研究針對(duì)氣象條件、環(huán)境污染等因素分析氣傳致敏花粉的影響機(jī)制,包括極端氣候[17]、氣候變化[18-19]、空氣污染[20]、土壤污染[21]和pH值[22]等方面,為花粉癥防治提供更多數(shù)據(jù)支持。針對(duì)氣傳致敏花粉預(yù)警預(yù)報(bào)的研究也在不斷發(fā)展,國內(nèi)外的花粉濃度預(yù)測(cè)技術(shù)多是基于以往的花粉監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及氣象數(shù)據(jù)來開展,多采用線性回歸模型分析估算[23],也有些通過時(shí)間序列[24]、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[25-26]或其他數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)[27]。目前,在花粉致敏植物的研究中,主要是通過花粉監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)花粉致敏植物進(jìn)行分析,而如何通過植物調(diào)查數(shù)據(jù)對(duì)城市花粉致敏植物的致敏危害進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)估仍需要加強(qiáng)研究和探討[28-30]。

深圳市作為我國典型的高度城市化城市,其建成區(qū)綠地率達(dá)37.88%,人均公園綠地面積達(dá)14.94m2[31]。目前,針對(duì)深圳市氣傳花粉致敏植物的研究主要出于醫(yī)學(xué)目的揭示其花粉飄散規(guī)律和濃度變化[32-33],較為缺乏花粉致敏植物調(diào)查及危害性預(yù)測(cè)評(píng)估的研究。本研究以具有代表性的深圳市建成區(qū)為例,通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查收集數(shù)據(jù),針對(duì)以下三個(gè)問題進(jìn)行分析和討論：(1)花粉致敏植物的種類構(gòu)成及其時(shí)空分布特征；(2)構(gòu)建評(píng)估公式并分析花粉致敏植物的花粉濃度潛力與樣地危害等級(jí)及其空間分布；(3)篩選花粉致敏高危植物及樣地,并進(jìn)行兩種防控措施的情境模擬和成效預(yù)測(cè)評(píng)估。本文的研究方法和主要結(jié)果為我國城市花粉致敏植物危害評(píng)估和防控措施的研究提供參考,為深圳市建成區(qū)花粉致敏植物的管理、規(guī)劃和養(yǎng)護(hù)提供一定的依據(jù)。

1 研究區(qū)域

深圳市位于廣東省南部沿海,地處113°43′—114°38′E,22°24′—22°52′N之間,屬亞熱帶海洋性氣候,夏季高溫多雨, 冬季干燥稍冷,地帶性植被屬于南亞熱帶季風(fēng)常綠闊葉林。常年均溫23℃,雨季為每年的4—9月,年均降雨量1935.8mm,年平均相對(duì)濕度為 74%,年平均風(fēng)速為 2.6m/s。深圳市2020年初常住人口達(dá)1343.88萬人,全市綠化覆蓋率達(dá)45%[34]。

2 研究方法

2.1 調(diào)查方法及花粉致敏植物確定方法

2019年8月,采用電腦隨機(jī)抽樣法對(duì)深圳市建成區(qū)進(jìn)行植物調(diào)查,共涉及1公頃樣地600個(gè)。首先,用100m×100m等距網(wǎng)格覆蓋深圳市的SPOT 5遙感圖像,再用電腦在單元網(wǎng)格中隨機(jī)抽樣,對(duì)單元格內(nèi)可調(diào)查的所有植物進(jìn)行調(diào)查,并分不同綠地斑塊記錄。其中,草本植物調(diào)查采用1m×1m的樣方,選取樣地斑塊中物種較為豐富的典型群落進(jìn)行抽樣調(diào)查,調(diào)查樣方量采用物種數(shù)累積法確定,當(dāng)新樣方調(diào)查到的物種數(shù)小于樣地斑塊中物種數(shù)的10%時(shí),達(dá)到足夠的取樣量,一般為3—5個(gè)樣方。

詳細(xì)調(diào)查方法,參考美國URORE模型的調(diào)查手冊(cè)[35]和i-Tree-Eco4.16.2017。此次抽樣調(diào)查的指標(biāo)包括：①喬木植物的種名、株數(shù)、胸徑、樹高、冠幅。②灌木植物的種名、株數(shù)、均高、投影面的長(zhǎng)度和寬度。③草本植物的種名、株數(shù)、均高、蓋度、頻數(shù)。④樣地的地址、中心點(diǎn)的GPS 坐標(biāo)、土地利用類型、土地覆蓋類型。

主要參考《中國氣傳致敏花粉調(diào)查》[36]、《中國北方植物花粉調(diào)研：花粉形態(tài)及花粉過敏疑難病例》[37]、《中國氣傳花粉和植物彩色圖譜》[38]和其他文獻(xiàn)資料確定花粉致敏植物種類,植物功能性狀屬性數(shù)據(jù)主要通過網(wǎng)絡(luò)版《中國植物志》以及相關(guān)期刊文獻(xiàn)確定。

2.2 數(shù)據(jù)分析方法

2.2.1花粉致敏植物的致敏等級(jí)

花粉種類及數(shù)量是花粉致敏等級(jí)評(píng)估中的重要因素,不同種類的致敏性的花粉其抗原強(qiáng)弱不同,以及同一種致敏花粉其花粉濃度不同都會(huì)使致敏強(qiáng)度變化[39]。因此,在劃分花粉致敏植物的致敏等級(jí)時(shí)(表1),同時(shí)考慮了致敏花粉濃度以及花粉致敏性。其中致敏性主要根據(jù)葉世泰等人編制的《中國氣傳和致敏花粉》[1]書目以及Pollen library.com網(wǎng)站確定?；ǚ蹪舛戎饕獏⒖祭钯?、靳穎和肖小軍等人論文中的氣傳致敏花粉濃度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)[32-33,41-43]。

表1 花粉致敏植物的致敏等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[40]

2.2.2花粉致敏植物種的花粉濃度潛力評(píng)估

通過建立花粉濃度潛力評(píng)估公式,對(duì)各花粉致敏植物種的花粉濃度潛力進(jìn)行評(píng)估。由于是對(duì)花粉濃度潛力的預(yù)測(cè)評(píng)估,因此假設(shè)樹齡達(dá)到正常成熟年齡、花粉產(chǎn)量達(dá)到正?；ǚ郛a(chǎn)量。另外,由于絕大多數(shù)花粉飄散并降落在植株附近一定范圍內(nèi),遠(yuǎn)距離飄散的花粉只占少數(shù)[44],因此評(píng)估中按調(diào)查樣地范圍進(jìn)行預(yù)測(cè)。花粉過敏性疾病一般存在春季和秋季兩個(gè)高峰期,春季以木本開花植物為主要過敏源,秋季以草本開花植物為主要過敏源[45]。因此,這里主要對(duì)喬灌草花粉濃度潛力進(jìn)行評(píng)估。

喬灌草植物花粉濃度潛力評(píng)估計(jì)算公式如下：

P=C×G

式中,P為花粉濃度潛力；C為預(yù)測(cè)花粉濃度,主要參考其他文獻(xiàn)中記錄的氣傳致敏花粉監(jiān)測(cè)濃度數(shù)值[32-33,41-43]；G為蓋度。

2.2.3樣地的花粉致敏植物危害等級(jí)評(píng)估

綜合考慮了樣地尺度花粉致敏植物的致敏等級(jí)、花粉濃度潛力、地理位置、花期、生活型這些因素,對(duì)深圳市花粉致敏植物樣地危害等級(jí)進(jìn)行評(píng)估。首先,由于木本和草本花粉致敏植物在致敏性和花粉濃度上存在一定差異[46]。因此,在計(jì)算過程中,分別進(jìn)行評(píng)估。

(1)樣地的木本致敏植物危害等級(jí)評(píng)估

首先,計(jì)算樣地的木本植物花粉濃度潛力Pw,公式如下：

式中,Pw是樣地內(nèi)所有木本植物花粉濃度潛力值,i表示第i種喬木,j表示第j種灌木,Pt是單種喬木花粉濃度潛力值,Ps是單種灌木花粉濃度潛力值。其次,根據(jù)木本花粉致敏植物危害等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)(輕度≤100粒/1000mm2, 101粒/1000mm2<中度≤400粒/1000mm2,重度>400粒/1000mm2)得到該樣地的木本花粉致敏植物危害等級(jí)(Tt)。

(2)樣地的草本致敏植物危害等級(jí)評(píng)估

首先,計(jì)算樣地的草本植物花粉濃度潛力Pht,公式如下：

式中,Pht是樣地內(nèi)所有草本植物的花粉濃度潛力值,Phi為單種草本植物花粉濃度潛力值,S為樣地面積,R為草本取樣面積比例。其次,根據(jù)草本致敏植物危害等級(jí)花粉標(biāo)準(zhǔn)(輕度≤50粒/1000mm2,51粒/1000mm2<中度≤150粒/1000mm2,重度>150粒/1000mm2)得到該樣地草本花粉致敏植物危害等級(jí)(Th)。

(3)樣地的全部花粉致敏植物危害等級(jí)評(píng)估

將樣地木本植物和草本植物綜合考慮,制定樣地花粉致敏植物危害等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)(表2),確定各樣地的花粉致敏植物危害等級(jí)。再根據(jù)各樣地地理信息數(shù)據(jù)生成樣地花粉致敏植物危害等級(jí)分布圖。

表2 樣地花粉致敏植物危害等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

2.3 花粉致敏植物防控情景模擬分析

基于深圳市花粉致敏植物調(diào)查數(shù)據(jù)結(jié)果,針對(duì)危害等級(jí)較高的樣地,設(shè)置四種配置模式進(jìn)行情景模擬預(yù)測(cè),根據(jù)樣地花粉致敏植物危害等級(jí)評(píng)估公式,運(yùn)用Excel軟件計(jì)算,根據(jù)計(jì)算結(jié)果判斷比較情景設(shè)置前后樣地危害等級(jí)的變化情況。情景①、②、③分別去除高?；ǚ壑旅糁参飿拥刂?種、2種、3種花粉濃度潛力最高的花粉致敏植物,換成非致敏植物,其中去除的花粉濃度潛力最高的花粉致敏植物,是通過前文2.2.2節(jié)的公式計(jì)算結(jié)果排序得出。情景④通過栽培管理等措施,把各種花粉致敏植物的花粉濃度潛力降低一半。

3 結(jié)果分析

3.1 深圳市建成區(qū)花粉致敏植物種類構(gòu)成與分布

本次深圳市建成區(qū)植物調(diào)查,共記錄花粉致敏植物46科92屬186種。喬木、灌木、草本、藤本植物各占45.16%、15.59%、37.10%和2.15%。深圳本地種101種,占54.30%；國內(nèi)外來種16種,占8.60%。國外外來種69種,占37.10%；其中來自美洲、亞洲和大洋洲的花粉致敏植物種較多,分別為27種、16種和13種。本次調(diào)查中,重要值較高的花粉致敏植物主要有王棕(Roystonearegia)、朱纓花(Calliandrahaematocephala)、溝葉結(jié)縷草(Zoysiamatrella)和白花鬼針草(Bidenspilosa),重要值分別為3.48、4.82、8.05和3.32,是主要的優(yōu)勢(shì)花粉致敏植物。應(yīng)用頻率較高的花粉致敏植物主要有葉下珠(Phyllanthusurinaria)、溝葉結(jié)縷草、白花鬼針草和朱槿(Hibiscusrosa-sinensis),頻率分別為15.13%、14.15%、11.96%和5.97%,其花粉致敏等級(jí)為Ⅰ級(jí),花粉濃度較低,致敏性不高。外來花粉致敏植物中,王棕占花粉致敏喬木蓋度的12.79%,朱纓花占花粉致敏灌木蓋度的17.40%,巴西鳶尾(Neomaricagracilis)占花粉致敏草本蓋度的6.28%,均為外來花粉致敏植物中的優(yōu)勢(shì)種。

深圳市建成區(qū)內(nèi),花粉致敏植物種數(shù)在不同綠地類型和行政區(qū)之間的分布均具有一定的差異性(圖1)。各綠地類型花粉致敏植物種數(shù)以公園綠地最多,總計(jì)126種；其次是居住區(qū)綠地和道路綠地,分別有120種和103種；工廠綠地和荒地花粉致敏植物種類最少,分布有5種和4種,主要是以禾本科(Poaceae)為主的草本植物。對(duì)深圳市各行政區(qū)花粉致敏植物分布概況分析表明(表3),花粉致敏植物種數(shù)的樣地均值以鹽田區(qū)最高,達(dá)10種；花粉致敏喬、灌、藤植物株數(shù)的樣地均值以羅湖區(qū)、光明區(qū)、大鵬新區(qū)較高,分別達(dá)248、236、235株；花粉致敏草本植物頻數(shù)的樣地均值以坪山區(qū)和大鵬新區(qū)最高,為129；同時(shí),這5個(gè)行政區(qū)的花粉致敏植物樣地頻率值均較高,在97%—100%之間波動(dòng),而總調(diào)查樣地量則較少。

表3 深圳市各行政區(qū)花粉致敏植物分布概況

a代表花粉致敏植物樣地頻數(shù)(%),是花粉致敏植物樣地占總調(diào)查樣地的比例;表中b、c、d均采用各調(diào)查樣地的平均值,其中b代表平均種數(shù),是花粉致敏喬灌草藤植物的種數(shù)；c代表平均株數(shù),是花粉致敏喬灌藤植物的株數(shù)；d代表平均頻數(shù),是花粉致敏草本植物的頻數(shù);調(diào)查樣地量是各行政區(qū)調(diào)查樣地的數(shù)量。各行政區(qū)綠化覆蓋率數(shù)據(jù)來自《深圳市2020年國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》[47]。

圖1 深圳市花粉致敏植物種數(shù)分布圖Fig.1 The distribution map of allergenic pollen plants species in Shenzhen

圖2 各生活型花粉致敏植物花期分布圖 Fig.2 Flowering periods distribution of allergenic pollen plants for various life forms

3.2 深圳市建成區(qū)花粉致敏植物的花期分布

深圳市建成區(qū)花粉致敏植物的盛花期為春夏季,春夏季開花植物占全年累計(jì)開花種數(shù)的65.02%。最高峰值出現(xiàn)在8月,92種花粉致敏植物在該月開花,達(dá)全年累計(jì)開花種數(shù)的13.69%(圖2)。但不同生活型植物的盛花期不同,花粉致敏喬木的盛花期是春季,開花種數(shù)比例16.67%,蓋度比例12.50%；并在4月達(dá)到最高峰,占株數(shù)、種數(shù)和蓋度比例的16.53%、17.80%和17.48%?；ǚ壑旅籼俦局参锏氖⒒ㄆ谑谴合募?春夏季開花種數(shù)比例達(dá)72.22%,蓋度比例達(dá)70.96%；并在5和6月時(shí)達(dá)到最高峰,共占31.07%?；ǚ壑旅艄嗄竞筒荼局参锏氖⒒ㄆ谑窍那锛?開花種數(shù)比例分別達(dá)54.73%和81.15%,蓋度比例分別達(dá)58.40%和73.52%?；ǚ壑旅艄嗄镜拈_花植物株數(shù)和蓋度比例在8—9月時(shí)達(dá)到最高,分別占9.00%—10.00%和13.00%—16.00%?；ǚ壑旅舨荼镜拈_花植物蓋度和種數(shù)比率在7—9月時(shí)出現(xiàn)明顯的高峰,分別占16.00%—17.00%和16.00%—20.00%。

3.3 深圳市建成區(qū)花粉致敏植物的致敏等級(jí)與花粉濃度潛力

深圳市建成區(qū)花粉致敏植物中,花粉致敏等級(jí)為Ⅰ級(jí)的物種達(dá)154種,Ⅱ級(jí)有29種,Ⅲ級(jí)僅3種,即垂柳(Salixbabylonica)、桑(Morusalba)和土荊芥(Dysphaniaambrosioides)。各季開花植物的花粉致敏風(fēng)險(xiǎn)皆以輕度為主,冬季開花植物很少,只有春季個(gè)別地區(qū)調(diào)查到重度花粉致敏性植物(圖3)?；ǚ蹪舛葷摿τ?jì)算結(jié)果顯示,花粉濃度潛力最高值出現(xiàn)在8月,占全年的12.13%。龍崗區(qū)花粉濃度潛力占比較大,春夏秋冬季分別為26.26%、29.42%、28.21%和26.06%。大鵬新區(qū)全年花粉致敏植物花粉濃度潛力比率都較低,春夏秋冬季分別為1.90%、2.01%、1.86%和1.95%?；ǚ蹪舛葷摿ψ罡叩膯棠居泻谒?Pinusthunbergii)、馬尾松(Pinusmassoniana)和扁桃(Amygdaluscommunis),灌木有朱槿、光莢含羞草(Mimosabimucronata)和小蠟(Ligustrumsinense),草本植物有狼尾草(Pennisetumalopecuroides)、細(xì)葉結(jié)縷草(Zoysiapacifica)和溝葉結(jié)縷草。豆科(Leguminosae)、禾本科植物分別對(duì)木本和草本植物花粉濃度潛力貢獻(xiàn)較大,達(dá)到40.86%和64.13%。其中,洋紫荊(Bauhiniavariegata)、羊蹄甲(Bauhiniapurpurea)、朱槿、狼尾草和紫葉狼尾草(Pennisetumsetaceum‘Rubrum’)具有花期長(zhǎng)且花粉濃度潛力高的特性,花粉濃度潛力的樣地均值分別約為40粒/1000mm2、61粒/1000mm2、501粒/1000mm2、248粒/1000mm2和76粒/1000mm2。

圖3 花粉致敏植物的各季致敏風(fēng)險(xiǎn)圖Fig.3 Allergenic risk map of allergenic pollen plants in each season

圖4 各季花粉致敏植物樣地危害等級(jí)分布圖Fig.4 The distribution map of hazard levels for allergenic pollen plant plots in each season

3.4 深圳市建成區(qū)花粉致敏植物樣地的危害等級(jí)時(shí)空分布

深圳市多數(shù)行政區(qū)的花粉致敏植物樣地,在春冬兩季花粉致敏危害等級(jí)不高,僅部分樣地在夏秋兩季達(dá)到二級(jí)重度危害(圖4)。各行政區(qū)中,春、夏、秋三季皆以光明區(qū)樣地的花粉致敏危害等級(jí)較高,其中春、夏季達(dá)一級(jí)重度危害的樣地分別占9.09%和5.88%,秋季達(dá)二級(jí)重度和一級(jí)重度的樣地分別占5.17%和42.86%。羅湖區(qū)則相對(duì)校低,各季花粉致敏危害等級(jí)為輕度的調(diào)查樣地占56.76%—94.12%。各綠地類型中,高危害等級(jí)樣地主要出現(xiàn)在附屬綠地及公園綠地,植物以輕度花粉致敏植物為主,同時(shí)包含少量中度花粉致敏植物,以及極少數(shù)重度花粉致敏植物,如桑、土荊芥。其中,輕度花粉致敏植物占木本花粉致敏植物株數(shù)的95.39%、種數(shù)的63.19%,草本花粉致敏植物頻率的97.38%、種數(shù)的85.25%。輕度花粉致敏植物的過量種植是高危害等級(jí)樣地危害程度較高的重要原因。

3.5 深圳市建成區(qū)花粉致敏植物防控情景模擬與防控建議

基于物種花粉致敏危害等級(jí)以及花粉濃度潛力等級(jí),選擇夏秋季全部二級(jí)重度危害樣地、春冬季全部一級(jí)重度危害樣地以及夏秋兩季各20個(gè)一級(jí)重度危害隨機(jī)樣地進(jìn)行致敏花粉防控情景模擬。模擬情景中去除的高致敏植物指的是花粉濃度潛力高的植物,主要有朱槿、朱纓花、狼尾草、鐘花蒲桃(Syzygiumcampanulatum)等。結(jié)果表明,防控模式③情景下,通過去除3種花粉濃度潛力最高的花粉致敏植物,各樣地的花粉致敏危害等級(jí)均明顯下降,其中94.23%的IV級(jí)危害樣地降為I級(jí),5.77%的IV級(jí)危害樣地降為II級(jí),另有54.55%的V級(jí)危害樣地降為I級(jí),45.45%的V級(jí)危害樣地降為II級(jí)(表4)。其次,防控模式②情景下,通過去除兩種花粉濃度潛力最高的花粉致敏植物,各樣地危害等級(jí)的下降趨勢(shì)比情景模式①和④更為明顯。因此,在花粉致敏植物防控實(shí)踐中,可綜合考慮不同植物的致敏性和植物數(shù)量,可行情況下,去除主要花粉致敏植物種類,將其換為非致敏植物,可能比通過栽培養(yǎng)護(hù)措施降低所有花粉致敏植物的花粉濃度潛力更能降低致敏危害等級(jí)。

表4 高危害等級(jí)樣地防控后的預(yù)測(cè)危害等級(jí)樣地比例

I指輕度花粉致敏危害,II指一級(jí)中度花粉致敏危害,III指二級(jí)中度花粉致敏危害,IV指一級(jí)重度花粉致敏危害,V指二級(jí)重度花粉致敏危害。情景①、②、③分別去除高?；ǚ壑旅糁参飿拥刂?種、2種和3種花粉濃度潛力最高的花粉致敏植物；情景④通過栽培管理措施,把各種花粉致敏植物的花粉濃度潛力降低一半

4 討論

目前,花粉污染問題在許多國家已經(jīng)非常嚴(yán)重,花粉過敏癥患者占總?cè)丝诘谋壤?在奧地利達(dá)到16.4%,意大利為15.1%,日本為12.5%,美國為 14.5%[48]。我國許多地區(qū)處于輕度污染程度,但也有一些地區(qū)已經(jīng)達(dá)到中度污染,故花粉致敏問題的防治刻不容緩。本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)深圳市建成區(qū)致敏花粉種類較多,雖然污染程度尚不嚴(yán)重,但也需積極采取防控措施。

調(diào)查結(jié)果顯示深圳市建成區(qū)花粉致敏植物主要是豆科、禾本科、松科(Pinaceae)、錦葵科(Malvaceae)、棕櫚科(Arecaceae)、桃金娘科(Myrtaceae)、菊科(Asteraceae)、大戟科(Euphorbiaceae)的植物。除菊科蒿屬(Artemisia)外,大部分為輕度花粉致敏植物,與李興永等及肖小軍等研究結(jié)果基本一致[49-50]。但是,他們的研究報(bào)道中木麻黃(Casuarinaequisetifolia)花粉在總監(jiān)測(cè)花粉中占比較大,而本研究中卻未出現(xiàn)這一現(xiàn)象,推測(cè)是因?yàn)槟韭辄S作為優(yōu)良的海岸防護(hù)樹種,多種植于海岸處[51],而本研究的抽樣樣地較少靠近海岸。深圳市花粉致敏植物盛花期在5—9月,與夏德美對(duì)深圳市道路和公園植物花期的調(diào)查結(jié)果一致[52],在該時(shí)段應(yīng)注意預(yù)防花粉過敏癥問題。

基于致敏性及花粉濃度潛力評(píng)估與分布規(guī)律分析結(jié)果,深圳市建成區(qū)有些花粉致敏植物的種植范圍較廣、使用頻率較高、潛在花粉濃度較高或者抗原性強(qiáng),都可能帶來潛在威脅,應(yīng)盡量避免或減少種植,如柏科(Cupressaceae)、蒿屬、莧屬(Amaranthus)、木麻黃屬(Casuarina)等科屬的大部分植物種。另外,發(fā)現(xiàn)部分花粉致敏植物是外來植物,如王棕、朱纓花等。未來引進(jìn)城市植物時(shí)應(yīng)注意植物的花粉致敏性危害,最好從源頭控制其傳播[53]。對(duì)于能滿足特定功能需求的花粉致敏植物,例如薔薇科(Rosaceae)和豆科的一些觀花植物,建議栽植數(shù)量不宜過多,更不宜栽植在人群活動(dòng)中心主風(fēng)向的上風(fēng)口,而應(yīng)與人群活動(dòng)中心保持、間隔一定距離,或在中間設(shè)置隔離帶(如喬木林帶)[54]。

對(duì)各樣地的花粉致敏危害等級(jí)評(píng)估顯示,深圳市建成區(qū)高危樣地較多的綠地類型是附屬綠地和公園綠地。其中附屬綠地中,高危害等級(jí)樣地多為道路綠地(占55.22%),可能是因?yàn)榈缆肪G地多選用大喬木,以多層次和密林模式為主,喬木的密度較高,其中觀花樹種比例較大,且花多分布均勻、花期長(zhǎng),因此花粉濃度潛力較大[55-56]。公園綠地的高危害等級(jí)樣地中,花粉致敏植物種類較為豐富但以輕度花粉致敏等級(jí)為主,兼有少數(shù)中度花粉致敏等級(jí)植物,主要是輕度花粉致敏植物栽植過量,導(dǎo)致樣地花粉致敏危害等級(jí)較高。例如,紅花嶺公園調(diào)查到朱槿1000多株,類似的輕度花粉致敏植物過量使用也會(huì)導(dǎo)致該區(qū)域致敏花粉濃度較高。夏德美同樣發(fā)現(xiàn)深圳市道路和公園綠地中植物多樣性較豐富,但均勻度指數(shù)較低,尤其是灌木層,多采用群植、片植或列植的配置模式,大面積采用單一物種的現(xiàn)象也印證了這一推測(cè)[52]。

另外,春夏秋季均出現(xiàn)一些重度危害等級(jí)樣地,如龍崗區(qū)的紅花嶺公園以及紅花中路等,其潛在危害較大。在高危樣地可通過布設(shè)花粉監(jiān)測(cè)儀器,監(jiān)測(cè)花粉濃度的變化規(guī)律,既方便為花粉致敏危害預(yù)警提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),也可為花粉致敏植物管理和研究提供更多的數(shù)據(jù)支持。在春夏花粉盛季,應(yīng)積極采取預(yù)警措施,通過氣象臺(tái)預(yù)報(bào)、便民短信等途徑為市民提供預(yù)警信息,并加強(qiáng)科普。針對(duì)公園、居住區(qū)和道路綠地這些人群密集且花粉致敏植物種類較多的地方,應(yīng)在入口設(shè)置標(biāo)識(shí)牌,避免易感人群直接接觸過敏原。另外,根據(jù)花粉致敏植物防控情景模擬結(jié)果,去除主要花粉致敏植物比通過栽培養(yǎng)護(hù)措施降低所有花粉致敏植物的花粉濃度更容易降低致敏危害,在不能去除主要花粉致敏植物的情況下也可以考慮采用栽培養(yǎng)護(hù)的措施降低花粉濃度。

目前國內(nèi)外花粉致敏植物危害評(píng)估主要通過氣傳致敏花粉濃度實(shí)驗(yàn)和花粉癥發(fā)病率進(jìn)行評(píng)價(jià)[39,43,57]。本研究基于植物調(diào)查和文獻(xiàn)調(diào)研獲得花粉濃度、花粉致敏性以及花粉致敏植物數(shù)量,基于調(diào)查數(shù)據(jù)對(duì)花粉致敏植物潛在危害進(jìn)行評(píng)估,相對(duì)于依靠花粉監(jiān)測(cè)儀器獲得花粉濃度以及通過花粉癥發(fā)病率數(shù)據(jù)評(píng)估而言,本評(píng)估方法更便于結(jié)合植被調(diào)查進(jìn)行評(píng)估,且方便溯清源頭,從源頭消除過敏原。因此,不僅適于綠地樹種,也適用于其他生活型的植物,在實(shí)際應(yīng)用中更具有普適性。

Carinanos等提出了城市綠地樹種致敏指數(shù)的計(jì)算模型,并基于致敏性、傳粉方式、傳粉期、樹體大小和數(shù)量等因素對(duì)花粉致敏樹種的致敏風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估[58]。本研究在構(gòu)建花粉濃度潛力評(píng)估方程時(shí)考慮了以上因素,并根據(jù)研究目的結(jié)合其他因素對(duì)方程進(jìn)行了改進(jìn)。首先,針對(duì)傳粉方式這一因素,花粉致敏植物通常指氣傳花粉致敏植物,因此本文在確定花粉致敏植物時(shí),參考相關(guān)文獻(xiàn),并考慮了植物的傳粉方式,篩選的花粉致敏植物均為氣傳花粉致敏植物,所以沒有把該因素放入花粉濃度潛力方程中。其次,由于本研究的花粉濃度潛力方程是預(yù)測(cè)評(píng)估花粉濃度的未來潛力,樹齡及花粉產(chǎn)量因子已經(jīng)假設(shè)為達(dá)到成熟年齡及正常產(chǎn)量,所以也沒有作為變量加入方程中。再次,為方便區(qū)分、比較,本研究將致敏性和傳粉期分開計(jì)算再一起分析,而不是把傳粉期放入花粉潛力公式中。在未來針對(duì)現(xiàn)狀花粉濃度評(píng)估的研究中,可根據(jù)研究目的考慮是否將影響花粉致敏植物危害程度的多種因素加入到評(píng)估公式里去[59],例如,樹齡動(dòng)態(tài)、植株大小動(dòng)態(tài)、花粉產(chǎn)量動(dòng)態(tài)、城鄉(xiāng)差異[60]、空氣質(zhì)量[20]、土壤條件[21-22]等。

5 結(jié)論

本次深圳市建成區(qū)植物調(diào)查,共記錄花粉致敏植物46科92屬186種,深圳本地種101種,占54.30%,王棕、朱纓花、溝葉結(jié)縷草和白花鬼針草為深圳市建成區(qū)主要的優(yōu)勢(shì)花粉致敏植物。深圳市花粉致敏植物盛花期為春夏季,公園綠地分布的花粉致敏植物種數(shù)最多,總計(jì)126種。各花粉致敏植物的致敏等級(jí)以輕度為主,僅有垂柳、桑和土荊芥的花粉致敏等級(jí)達(dá)重度,各致敏等級(jí)的花粉致敏植物均以低花粉濃度潛力為主,豆科、禾本科植物分別對(duì)木本和草本植物花粉濃度潛力貢獻(xiàn)較大,達(dá)到40.86%和64.13%。洋紫荊、羊蹄甲、朱槿、狼尾草和紫葉狼尾草具有花期長(zhǎng)且花粉濃度潛力高的特性。各行政區(qū)花粉致敏植物樣地的花粉致敏危害等級(jí),全年均以羅湖區(qū)相對(duì)較低,各季花粉致敏危害等級(jí)為輕度的調(diào)查樣地占56.76%—94.12%；春夏秋季均以光明區(qū)相對(duì)較高,其中春、夏季達(dá)一級(jí)重度危害的樣地分別占9.09%和5.88%,秋季達(dá)二級(jí)重度和一級(jí)重度的樣地分別占5.17%和42.86%?；ǚ壑旅舴揽卮胧┣榫澳M結(jié)果顯示,去除主要花粉致敏植物種類比通過栽培養(yǎng)護(hù)措施降低所有花粉致敏植物的花粉濃度潛力更有效。本文的研究方法和結(jié)果對(duì)城市花粉致敏植物種類構(gòu)成、時(shí)空分布、潛在危害評(píng)估、危害防控等具有一定參考意義。