謝 江，張勇波，陳國云，周會平

（云南省熱帶作物科學研究所，云南景洪666100）

大氣粉塵顆粒物已成為影響全球各國環(huán)境的主要污染物，不僅嚴重危害人體健康，而且也是霧霾天氣的主要成因［1］。隨著環(huán)境問題日趨嚴重，大氣顆粒物所帶來的污染問題廣受各界關注。植物可以有效阻滯粉塵，對改善空氣質(zhì)量有積極作用［2-5］。植物滯塵的方法主要是滯留、附著和粘附［4,6-8］。多項研究表明，影響植物滯塵能力的主要因素有：植物的種類不同，植物葉片大小、形狀、葉面質(zhì)地的差異，樹冠的結(jié)構、枝葉密度和葉面傾角差異，植物所處的外界環(huán)境和氣象因素，等等［3-5］。橡膠樹作為喬木樹種枝冠結(jié)構茂密，葉量繁多，多表現(xiàn)出較強的植株滯塵能力，同時高大喬木層的樹冠可降低環(huán)境風速，利于粉塵沉降。因此，就植株滯塵能力而言，橡膠樹具有較強的滯塵能力。林齡越大的橡膠林，樹冠大、葉片多、葉面積大，因而截留大氣顆粒物的能力越強。

橡膠林是西雙版納地區(qū)主要的森林植被類型之一，也是該區(qū)域最大的人工林類型，其不僅對區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展有著巨大影響，而且對于該地區(qū)的環(huán)境調(diào)控也起著重要作用［9-10］。本研究以西雙版納景洪市郊不同林齡的橡膠林為主要研究對象，測定分析林齡、季節(jié)及累積天數(shù)等因素對其滯塵能力的影響，以明確橡膠林在空氣環(huán)境調(diào)節(jié)方面的作用，為綜合評價橡膠林的生態(tài)系統(tǒng)服務功能提供基礎依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

本研究試驗地位于景洪市江北云南省熱帶作物科學研究所橡膠試驗地，選取了老林、中齡林和幼林共3個不同樹齡階段的橡膠林為監(jiān)測對象（表1）。該區(qū)域?qū)俦睙釒Ш湍蟻啛釒駶櫦撅L氣候，長夏無冬，干濕季分明，基本無霜。年均溫在18.6～21.9℃，年均降水量在1 200～1 700 mm，年均相對濕度在80%～86%。

表1 研究樣地信息

1.2 葉片采集及處理

分別在旱季（2—4月）、雨季（5—10月）、霧涼季（11月至翌年1月）三個季節(jié)進行葉片采集。

葉片采集：每個樣地分別選取3株橡膠樹，在每株樹樹冠的冠層中部內(nèi)外上下多點選擇無病蟲害、大小適中的50～60片健康成熟葉片作為標記葉樣，用去離子水反復沖洗至表面清潔，用紙巾吸干水分，掛上標簽作為截取降塵顆粒葉片的初始狀態(tài)。旱季和霧涼季時，分別在5 d、10 d、15 d后各采集葉樣1次；雨季時，在雨后的連續(xù)5個、10個、15個晴天后各采集葉樣1次。每株樹每次采集15片左右已標記葉片，分別將其放入保鮮袋封存，帶回實驗室處理和測定。采樣時始終保持動作輕緩，盡量避免震動造成的葉面顆粒物脫落。

1.3 滯塵量測定

將采回的葉樣放入盛有蒸餾水的燒杯中浸泡10 min，然后用蒸餾水和小毛刷反復刷洗葉片及保鮮袋，將葉樣截取的粉塵全部洗脫入燒杯的蒸餾水中。取干凈濾紙，測量記錄濾紙重量，用濾紙將清洗液過濾。再將附著粉塵的濾紙烘干，于萬分之一天平上稱重，稱得的總重量減去濾紙重量，即得到單株樹所采集葉樣上的滯塵量（W）。

洗凈的葉片用干凈紗布擦干，采用手持式激光葉面積儀（CI-203，CID，USA）對各供試葉樣逐片測定葉面積，每片單葉重復測定3次，取平均值代表平均葉面積（S）。

樹木葉片滯塵量計算目前尚無統(tǒng)一的標準方法，常采用質(zhì)量差值法進行分析測定［11］。橡膠樹全株葉量（N）和橡膠樹平均葉面積（S0）由前期對3個樣地的橡膠樹生物量調(diào)查數(shù)據(jù)獲得。經(jīng)過相應的公式換算，可得到樹種單位葉面積滯塵量、單葉滯塵量與單株滯塵量。其中，單位葉面積滯塵量為單位葉面積在單位時間內(nèi)滯留的粉塵量，單位為g/m2；單葉滯塵量為一個獨立葉片在單位時間內(nèi)滯留的粉塵量，單位為g/葉；而單株滯塵量指一個獨立植株在單位時間內(nèi)滯留的粉塵總量，單位為kg/株。具體計算方法如下：

單葉滯塵量（g/葉）=W·S0/N0·S

單位葉面積滯塵量（g/m2）=W/N·S

單株滯塵量（kg/株）=N0·W/N

單位面積林分滯塵量（kg/hm2）=A·N0·W/N

式中：W為單株葉供試葉片的滯塵量，S為供試葉樣平均葉面積，S0為橡膠樹平均葉面積，N為供試葉樣數(shù)，N0為樹全株葉片總數(shù)，A為每公頃標準林地種植橡膠樹株數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

將所有測量數(shù)據(jù)輸入Microsoft Excel進行基礎運算統(tǒng)計。采用SPSS 20.0軟件進行單因素方差分析（ANOVA）和相關性（Spearman相關系數(shù)）分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單葉滯塵量

對橡膠樹老林、中齡林、幼林在不同季節(jié)、不同累積天數(shù)的單葉滯塵量和單位葉面積滯塵量進行觀測發(fā)現(xiàn)，橡膠樹平均單葉滯塵量變化范圍在0.00019～0.00519 g/葉（表2），橡膠樹平均單位葉面積滯塵量變化范圍在0.0534～0.9285 g/m2（表3）。橡膠樹單葉滯塵量和單位葉面積滯塵量的最大值均出現(xiàn)于旱季累積5 d的幼林，最小值均出現(xiàn)于旱季累積10 d的老林。但是，橡膠樹的單葉滯塵量和單位葉面積滯塵量均未隨林齡、季節(jié)或累積天數(shù)的變化出現(xiàn)明顯規(guī)律性變化。

表2 單葉滯塵量 mg·葉-1

表3 單位葉面積滯塵量 g·m-2

2.2 單株滯塵量

對橡膠樹老林、中齡林、幼林在不同季節(jié)、不同累積天數(shù)的單株橡膠樹的滯塵量進行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)橡膠樹平均單株滯塵量變化范圍在0.0025～0.1171 kg/株。如圖1所示，在旱季，取樣間隔5 d時，橡膠樹單株滯塵量有顯著差異（P＜0.05），表現(xiàn)為老林＞幼林＞中齡林；取樣間隔10 d時，各林齡橡膠林的單株滯塵量無明顯差異；取樣間隔15 d時，老林單株滯塵量要顯著高于中齡林和幼林。在雨季，不同林齡橡膠林的單株滯塵量有顯著差異（P＜0.05），表現(xiàn)為老林＞中齡林＞幼林；在霧涼季，老林的單株滯塵量顯著（P＜0.05）高于中齡林和幼林，而中齡林和幼林之間沒有顯著差異（P＞0.05）。從取樣間隔天數(shù)看，橡膠樹單株滯塵量最大值出現(xiàn)于霧涼季累積5 d的老林；最小值出現(xiàn)于雨季累積15 d的幼林，橡膠樹單株滯塵量不隨時間的累積呈規(guī)律性變化。

2.3 單位面積林分滯塵量

對不同季節(jié)單位面積的橡膠樹老林、中齡林、幼林的滯塵量進行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)橡膠林平均單位面積林分滯塵量變化范圍在1.1394～39.7919 kg/hm2。在不同季節(jié)，不同林齡橡膠林的滯塵量存在差異，老林的單位面積滯塵量要顯著高于中齡林和幼林（圖2）。在旱季和霧涼季，中齡林和幼林的單位面積滯塵量沒有顯著差異（P＞0.05）；而在雨季時，中齡林和幼林的單位面積滯塵量有顯著差異（P＜0.05）。

圖2 不同季節(jié)累積15天單位面積橡膠林的滯塵量比較（P ＜ 0.05）

2.4 滯塵量與不同因子的相關性分析

對橡膠樹幼林、中齡林、老林的滯塵量與林齡、葉面積、季節(jié)和取樣間隔天數(shù)的相關性分析表明，橡膠樹單株和橡膠林單位面積林分的滯塵量與葉面積、季節(jié)的相關性為極顯著（P＜0.01），與林齡的相關性為顯著（P＜0.05），而與累積天數(shù)之間無顯著相關關系（P＞0.05）（表4）。

表4 滯塵量相關影響因素分析結(jié)果

3 結(jié)論與討論

研究結(jié)果顯示，不同林齡的橡膠林對空氣中的粉塵顆粒物均具有顯著的阻擋、截留與吸滯作用，單株橡膠樹滯塵量為0.0025～0.1171 kg/株，單位面積橡膠林滯塵量為1.1394～39.7919 kg/hm2，雨季的滯塵量明顯低于旱季和霧涼季。在各個季節(jié)，橡膠樹老林的滯塵量通常都高于中齡林和幼林；中齡林與幼林在雨季的滯塵量有顯著差異，而在旱季（累積5天除外）和霧涼季均沒有明顯不同。滯塵量主要與橡膠樹的林冠結(jié)構和葉片特性密切相關，且受季節(jié)性氣候因素（降雨、陣風等）影響顯著，而非時間越長滯塵量越多。綜合分析，可能有以下原因：

一是橡膠樹葉的葉面結(jié)構特征不明確。已有研究表明不同植物由于葉表面結(jié)構不同對大氣顆粒物的滯留能力存在顯著差異［1,6,12］。同種植物的葉片在不同生長階段，葉面的細微結(jié)構和葉片分泌物情況等不同，也會對滯塵的效果有影響［13-14］。本研究未對不同年齡橡膠樹葉片的形態(tài)結(jié)構進行研究，不了解其葉片表面的粗糙程度和葉表面絨毛覆蓋的情況。下一步研究中可對不同年齡的橡膠樹葉片進行電鏡解剖，了解葉片形態(tài)特征，以幫助準確分析不同年齡橡膠樹葉片的滯塵能力差異。

二是葉片取樣前用水反復沖洗不徹底。王贊紅等［8］的研究結(jié)果已指出，葉片滯塵顆粒物形態(tài)特征受清洗作用影響較大，簡單清洗并不能去除大多數(shù)葉片滯塵顆粒物，深度清洗仍不能徹底清除葉片表面顆粒物，更細小的粒子被固定在葉片表皮。沖洗作用會引起顆粒物形態(tài)的變化。本研究在取葉片前用水反復沖洗葉表面，作為葉片截取降塵顆粒的初始狀態(tài)，在這一過程中無法完全沖洗掉葉表面的顆粒物，可能會對最終結(jié)果有一定影響。

三是環(huán)境因素的影響。植物滯塵能力的大小與所處環(huán)境中大氣顆粒物的濃度亦有關系［15-16］。由于本研究所選取的3個橡膠林樣地的地勢、周圍道路、人流、建筑分布等情況有所不同，所處環(huán)境中的大氣顆粒物濃度也存在一定差異，導致3個橡膠林的落塵量產(chǎn)生差異。

四是橡膠林內(nèi)的垂直空間。不同的植物群落組成結(jié)構和垂直空間分布格局會產(chǎn)生不同的滯塵能力。蘇俊霞等［17］已通過試驗得出不同的植物類型滯塵能力的順序為：草本植物＞灌木植物＞喬木植物＞藤本植物。本研究選取的3個林齡的橡膠林，其林內(nèi)植物群落構成是有較大差別的。老膠林內(nèi)主要是膠樹+極少的草本植物+少量藤本植物，中齡林內(nèi)主要是膠樹+少量的草本植物+少量藤本植物，幼林內(nèi)主要是膠樹+大量的草本+少量的藤本植物+極少的灌木。本研究只觀測了橡膠樹葉片的滯塵能力，而沒有考慮林內(nèi)其他植物的影響，后續(xù)可補充對橡膠林下的滯塵量的調(diào)查。