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宿迁市8种常绿树种滞尘能力研究

2022-07-13秦鑫刘宇周春妍钮英子赵梦

安徽农学通报 2022年11期
关键词:颗粒物

秦鑫 刘宇 周春妍 钮英子 赵梦

摘 要:以苏北地区常见的8种常绿树种(香樟、广玉兰、大叶女贞、雪松、龙柏、枇杷、竹子、石楠)为研究对象,降水后每隔4d连续6次监测叶表面滞尘量,对比分析常绿树种单位叶面积滞尘量(DPLA)、单叶滞尘量(DPL)以及单株滞尘量(DPP)。结果表明:8种常绿树种单位叶面积滞尘量、单叶滞尘量、单株叶片滞尘量分别在0.00041~0.00273g·cm-2、0.0250~0.2783g·leaf-1、0.47~23.21g·plant-1區间。对8种常绿树种进行k类均值聚类分析,得到龙柏的综合滞尘能力最强,广玉兰、枇杷、雪松,女贞和香樟的滞尘能力相对一般,石楠和刚竹的综合滞尘能力最低。说明叶表面粗糙、褶皱较深、背覆绒多毛、能分泌油脂的树种滞尘能力要优于树冠结构疏松、体量较小的树种。

关键词:常绿树种;滞尘;颗粒物

中图分类号 S731.2 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2022)11-0057-03

随着城市化进程的高速发展,扬尘、汽车尾气、化工厂排放的有害气体等俨然已成为我国主要的环境污染源之一[1-2],并随之产生一系列大气问题[3]。大气颗粒物能影响大气能见度,产生光化学污染,并引起肺病、心脏病和哮喘等多种疾病,从而影响人类的健康[4]。城市绿化树种是城市绿地的主体,是改善城市环境的重要载体,不仅有调节气候、遮阴等方面的作用,还能阻滞、吸收和粘滞粉尘[5]。其中,常绿树种树体高大,树冠开展,且一年四季皆可滞尘,相对于其他植物具有更好的滞尘效益。目前,国内外许多城市对植物滞尘已开展相关研究,主要集中在来源分析[6-7]、时空变化[8-9]、树种差异[10-11]等方面,但对不同常绿树种滞尘能力差异的相关研究甚少,在苏北地区几乎没有。因此,本研究以苏北地区常见的8种常绿树种为研究对象,探究不同常绿树种对大气颗粒物的吸滞作用,依据滞留能力差异合理选择苏北地区绿化树种,为提高植物配置品质,降低苏北地区大气颗粒物污染和改善空气质量提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况 宿迁市位于江苏省北部,属于温带季风气候区向暖温带季风气候的过渡区,年均气温14.2℃,年均降水量910mm,年均日照总时数为2291h,光热资源比较优越,四季分明,气候温和。由于受季风影响,年际间变化不大,但降水分布不均,易形成春旱、夏涝、秋冬干天气。

1.2 样品采集 于2020年12月—2021年2月,选择宿迁地区常见的8种常绿树种为研究对象,分别为香樟、广玉兰、大叶女贞、雪松、龙柏、枇杷、竹子、石楠(详情见表1)。8种常绿树木皆在宿迁学院老东门附近。

一般认为,15mm以上的降雨可以将植物叶表面的颗粒物洗净[12],进而开始重新滞尘。本试验于降水后每隔4d进行采样,共计6次。采样时,选择生长健壮的树种,为了保证样品采集尽量一致,将树冠按上、中、下3部分和东西南北4个方向分层随机取样,叶片较大的广玉兰、枇杷采取3~5片叶子,叶片较小刚竹、女贞、石楠和香樟采取15~20片,针叶树种雪松和龙柏适量。采集的叶片放于密封袋中带回实验室,避免震动,以免叶片上的颗粒物落下。

1.3 叶片处理 采集的样品先用1/10000天平进行第1次称量,得到初始含尘叶片质量W1。将采集的叶片样品逐片放入烧杯中清洗,用软毛刷轻轻刷去灰尘,再用蒸馏水淋洗,用镊子轻轻拿出,自然风干并装入袋中,得到测得不含粉尘的叶片质量W2,两次相减即W1-W2得尘重。植物叶面积采用C1-203手持式激光叶面积仪,重复3次取平均值。

1.4 单株叶面积计算 一般阔叶树种的叶片总面积会计算采用如下经验公式[13]:

y=Exp[0.631+0.238h+0.631d-0.012×3d(d+h)/2]+0.182

式中:y为叶面积总量(m2),h为树冠高度(m),d为树冠直径(m);Exp即指数函数,约等于2.71828。

1.5 树种滞尘能力计算 树木单位叶面积滞尘量(DPLA:g·cm-1)单叶滞尘量(DPL:g·leaf-1)及单株滞尘量(DPP:g·plant-1)。

具体计算公式如下:

DPLA=(W1-W2)/N0S

DPL=(W1-W2)S0/N0S

DPP=N(W1-W2)/N0

其中,DPLA:树木单位叶面积滞尘量(g·cm-1),DPL:单叶滞尘量(g·leaf-1),DPP:单株叶片滞尘量g·plant-1),W1:样品袋和叶片滞尘的重量;W2:样品袋和洗去粉尘后的叶片质量;S:采集的叶片平均叶面积;S0:实验树种全部叶片的平均叶面积;N0:采集的叶片数;N:实验树种整株叶片数。

1.6 数据处理 本研究数据采用在SPSS21.0软件分析,并用最小显著差数法(LSD)检测数据之间的差异性,图表采用EXCEL2010软件绘制。

2 结果与分析

2.1 8种常绿树种单位叶面积滞尘量 如图1所示,8种常绿树种间单位叶面积滞尘量存在较大差异,滞尘量按大小排序为龙柏>枇杷>石楠>女贞>广玉兰>香樟>雪松>刚竹。其中,龙柏的单位叶面积滞尘量最大,达到0.00273g·cm-2。龙柏叶表面凹槽较深,比表面积大,颗粒物滞留能力较强。叶面光滑的刚竹单位叶面积滞尘量最小,仅为0.00041g·cm-2。枇杷、石楠、女贞、广玉兰、香樟和雪松单位叶面积滞尘能力中等,平均滞尘量分别为0.00210、0.00158、0.00128、0.00107、0.00095和0.00084g·cm-2。

2.2 8种常绿树种不同时段单位叶面积滞尘量 由表2可知,整体上,8种常绿树种单位叶面积滞尘量随监测时间变化而逐步增加。其中,龙柏和刚竹单位叶面积滞尘量随时间推移而逐步上升,分别从最低值的0.00080和0.00029g·cm-2上升到0.00288和0.00056g·cm-2。枇杷、广玉兰和雪松在20d时滞尘量达到最高值,分别为0.00279、0.00109和0.00114g·cm-2,到第24d时略有下降,这可能是在20d时滞尘量已达到饱和,随着周边环境的影响,叶面滞尘量会发生微弱变化。

2.3 8种常绿树种单叶滞尘量 对8种常绿树种单叶滞尘量进行分析(图2),单叶滞尘量由高到低依次为枇杷>广玉兰>石楠>女贞>香樟>龙柏>雪松>刚竹。其中,枇杷和广玉兰因单叶面积较大,单叶滞尘量分别达到0.2782和0.1723g·leaf-1;雪松为针叶树种,单叶滞尘量相对较弱,仅为0.0277g·leaf-1,刚竹因单位叶面积滞尘量较小缘故,单叶滞尘量最小,为0.0250g·leaf-1。石楠,女贞,香樟为中型叶,其单叶滞尘能力相对一般,分别为0.0737、0.0649和0.0529g·leaf-1。

2.4 8种常绿树种单株叶片滞尘量 从图3可以看出,8种常绿树种单株叶片滞尘量在0.0047~0.2321g·plant-1区间,与前者相同,树种间的单株滞尘量也有显著差异,按大小排序为:龙柏>广玉兰>香樟>雪松>枇杷>女贞>石楠>刚竹,龙柏的单株滞尘量最高,为0.2321g·plant-1,滞尘能力非常强,这与其优秀的单叶滞尘量有关,其次为广玉兰,也达到0.1853g·plant-1,香樟、雪松、枇杷、女贞与石楠相对前者表现一般,分别是0.1787、0.1644、0.1121、0.1105g·plant-1,刚竹的单株叶片滞尘能力最低,仅为0.0047g·plant-1,与龙柏相差49.38倍。

2.5 8常绿树种综合滞尘能力 采用SPSS21.0对8种常绿树种进行k类均值聚类分析,可将8个树种分成四类,得到龙柏的综合滞尘能力最强,广玉兰、枇杷、雪松,女贞和香樟的滞尘能力相对一般,石楠和刚竹的综合滞尘能力最低。

3 结论与讨论

本研究对苏北地区常见的8种常绿树种滞尘能力进行分析,整体上,8种常绿树种单位叶面积滞尘量随时间变化而逐步增加,枇杷、广玉兰和雪松在20d时滞尘量达到饱和。单位叶面积滞尘量区间为0.00041~0.00273g·cm-2,表现为龙柏>枇杷>石楠>女贞>广玉兰>香樟>雪松>刚竹;单叶滞尘量在0.0250~0.2783g·leaf-1之间,按大小排序为枇杷>广玉兰>石楠>女贞>香樟>龙柏>雪松>刚竹;单株叶片滞尘量在0.47~23.21g·plant-1区间,按大小排序为龙柏>广玉兰>香樟>雪松>枇杷>女贞>石楠>刚竹,这与李艳梅等人研究结果基本一致[14]。

通过对8种常绿树种滞尘能力进行k类均值聚类分析,得到龙柏的综合滞尘能力最强,广玉兰、枇杷、雪松,女贞和香樟的滞尘能力相对一般,石楠和刚竹的综合滞尘能力最低。树木的综合滞尘能力受多方面因素的影响[17],从叶面微观形态结构上,叶表面粗糙、褶皱较深、背覆绒多毛、能分泌油脂的树种滞尘能力较强,针叶树种受尖端放电,可以有效滞留附近的颗粒物,而沟槽较深的叶面颗粒物停滞更加稳定。

植物树冠结构比较疏松、体量较小的树种单株滞尘能力较弱。这说明,在滞尘效率方面还是要叶片沟槽较多、体量较大的大乔木,特别在苏北地区,植物群落多为落叶阔叶林,冬季常绿乔木选择的空间小,且多长势不理想,可通过种植具有较强滞尘能力的针叶大乔木降低绿地内颗粒物浓度,同时能建立良好的生态微环境[15]。本研究的时间段为12月至次年2月,并非全年时间段,对于本研究存在的局限性还是需要进行进一步研究。

参考文献

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基金项目:宿迁市科技计划资助项目(S202002);江苏省社科应用研究精品工程资助项目(21SYC-04);宿迁市园林植物与观赏园艺重点实验室资助项目(M202001);宿迁学院学科建设资助项目(2021ZDJS04);宿迁市科技计划项目(S202112)。

作者简介:秦鑫(2001—),女,研究方向:城市园林生态。

通讯作者:刘宇(1981—),男,硕士,副教授,研究方向:风景园林规划与园林生态。  收稿日期:2021-12-17

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