幾種綠化樹種葉片表皮形態與滯塵量的關系

王美鷗　何邦振　李梓桐　王智慧　王寅飛

幾種綠化樹種葉片表皮形態與滯塵量的關系

王美鷗1何邦振2李梓桐3王智慧3王寅飛3

（1.吉林市林業稽查支隊吉林吉林132013；2.吉林北山風景區管理中心吉林吉林132013；3.北華大學林學院吉林吉林132013）

文章以吉林市15種植物為研究對象，通過顯微鏡觀察植物葉面微結構，探究植物葉面的滯塵量，并尋求影響植物葉面滯塵能力大小的因素。結果表明：由于其葉表面特性（皺紋、粗糙、絨毛、油脂等）、濕潤性、樹冠結構、枝葉密度和葉面傾角等不同，導致它們滯塵能力的差異顯著。

綠化樹種；葉片表皮；滯塵量

人口、資源與環境的協調發展是當今世界科學的主題之一。生態環境是人類賴以生存的基本條件，由于對資源的不合理開發，生態破壞和環境污染等問題日益突出，生態平衡受到嚴重威脅。隨著工業化、城鎮化的發展，大氣污染已經嚴重危害城市環境質量和人類健康[1]，而大氣中的顆粒物則一直是影響城市環境質量的首要污染物，減少空氣中的粉塵含量對降低環境污染及維護人體健康具有重要意義。近年來，研究學者對植物的滯塵能力進行了深入的研究和較為全面的分析，發現植物在滯塵方面有著舉足輕重的作用[2-5]。文章通過研究吉林市15 種樹種葉表面微形態結構對植物滯塵能力的影響，為吉林市綠化樹種的選擇、粉塵污染控制提供更加科學的依據，也為城市植物與環境污染間的關系提供新的研究思路。

1 研究地區與研究方法

1.1 研究區概況

吉林市（東經125°40′～127°56′，北緯42°31′～44°40′）位于吉林省中部，屬中溫帶亞濕潤季風氣候，四季分明，年積溫2 400～3 000 ℃，年降雨量400～1 000 mm[6]。本研究采樣地點為吉林市吉林大街、解放中路等主要街道。

1.2 植物選擇和采樣方法

選取主要街道喬木和灌木共15 種常見園林樹種，其中喬木有復葉槭（）、新疆楊（）、山丁子（）、梨（）、茶條槭（）、榆（）、白樺（）、金葉榆（）、黃檗（），灌木有榆葉梅（）、小葉丁香（）、女貞（）、繡線菊（）、紅瑞木（）、接骨木（）。

在無風或微風的時候選取以上15 種生長狀況良好的樹種，每種樹種選60～100 片葉，裝入塑封袋內帶回實驗室，放進冰箱冷藏。

1.3 測定方法

葉片的滯塵量是指葉片單位面積在單位時間內滯留的粉塵量，常采用的研究方法是單位葉面積測定法，即對一定時間內的植物采用單位面積滯沉量的方法進行計算[7]。具體的操作方法如下。

（1）計算葉面積。葉片表面積的精準測量是葉片表面檢測的前提，目前葉面積的測定方法主要有方格法、稱紙法、打孔稱重法和回歸方程法，部分學者嘗試使用數字圖像處理法[8]。文章采用打孔稱重法對其進行葉面積測定。首先將所有取回的葉片置于天平上進行稱重，得到葉重，在取回的每種葉片中選取10 片大小相同的葉片，用直徑1.5 cm的打孔器進行打孔，同時將100 張濾紙烘干稱重記錄下數據1，并計算出單個濾紙的重量2=1/100。將打完孔的葉片置于電子天平稱重，并用圓珠筆在濾紙上編號記錄下孔重3。

（2）洗滌。將稱重后的葉片放入超聲波洗滌儀器中洗滌5 min，使葉片上所有的灰塵和雜質從葉片上洗掉并溶解于水中。將燒杯中的水倒入漏斗進行過濾。

（3）烘干并稱重。將過濾完的濾紙置于105 ℃的烘箱內烘3 h后，放入電子天平上稱重，記錄烘干后重量為4，粉塵總重即為4-2。

（4）單位葉面積滯塵量的測定：

打孔的葉面積：

葉片總面積：

式中1為濾紙烘干后的重量；2為單個濾紙烘干后的重量；1為打孔的葉面積；為打孔的直徑；為葉片總重量；為葉片的總面積；3葉片的孔重；為濾紙的數量。

1.4 數據處理

采用Excel軟件進行分析，單位葉面積滯塵量數據見表1。

表1　15 種常見園林植物的單位面積滯沉量

2 結果與分析

2.1 不同樹種滯塵能力的比較分析

2.1.1 不同喬木樹種滯塵能力的比較分析

在本實驗中涉及落葉喬木的有9種：復葉槭（）、新疆楊（）、山丁子（）、梨（）、茶條槭（）、榆（）、白樺（）、金葉榆（）、黃檗（）。對其比較分析，如圖1所示，發覺不同樹種之間滯塵量差異大，在這些喬木中金葉榆（）的單位葉面積的滯塵量最大為28.21 g/m2，即在同樣條件下金葉榆（）的滯塵能力最強，其次是梨（），滯塵量為24.35 g/m2。

在以上9種喬木中滯塵能力最低的為新疆楊（），其滯塵量僅1.48 g/m2。按喬木滯塵能力從高到低排序為：金葉榆（）＞梨（）＞白樺（）＞山丁子（）＞復葉槭（）＞黃檗（）＞茶條槭（）＞榆（）＞新疆楊（）。

圖1　9種喬木樹種單位面積滯塵量

2.1.2 不同灌木樹種滯塵能力的比較分析

本實驗對榆葉梅（）、小葉丁香（）、女貞（）、繡線菊（）、紅瑞木（）、接骨木（）6種灌木比較分析，由圖2可知，在以上灌木中小葉丁香（）的滯塵能力最強，其單位葉面積的滯塵量最大為124.00 g/m2，其次是紅瑞木（），滯塵量為72.50 g/m2。接下來依次為女貞（）、繡線菊（），滯塵能力最低的為接骨木（），單位葉面積的滯塵量僅8.56 g/m2。

圖2　6種灌木單位葉面積滯塵量

2.1.3 喬木和灌木間滯塵能力的比較分析

選取有代表性的5種喬木復葉槭（）、梨（）、榆（）、金葉榆（）、白樺（）與5種灌木榆葉梅（）、小葉丁香（）、女貞（）、繡線菊（）、紅瑞木（）進行比較，由圖3可知，灌木中滯塵能力最高的為小葉丁香（），單位葉面積滯塵量為72.50 g/m2，喬木中滯塵能力最高的為金葉榆（），單位葉面積滯塵量為28.21 g/m2，且所有灌木的滯塵能力普遍高于喬木。

圖3　喬木和灌木單位葉面積滯塵量

2.1.4 總體比較分析

對文章的15 種植物利用公式計算出單位葉面積的滯塵量在一定程度上反映出植物滯塵能力大小，所有樹種滯塵能力依次為小葉丁香（）、紅瑞木（）、金葉榆（）、梨（）、繡線菊（）、女貞（）、白樺（）、山丁子（）、復葉槭（）、黃檗（）、茶條槭（）、榆葉梅（）、榆（）、接骨木（）、新疆楊（）。灌木的滯塵能力明顯大于喬木，且在灌木中小葉丁香（）的滯塵能力最強，而在喬木中金葉榆（）的滯塵能力相對較高。

通過上述研究可知，在喬木中金葉榆（）、梨（）的滯塵能力相對較高，在灌木中小葉丁香（）、紅瑞木（）的滯塵能力較高。灌木的滯塵量最大，可能與植物高度及密度有關，由于灌木比喬木要矮，對于地面灰塵的攔截能力強。

2.2 樹種滯塵能力與葉表皮形態的關系

2.2.1 對樹種滯塵能力與葉表皮形態的關系進行分析

從上述實驗中選擇的15 種樹種發現，引起植物間滯塵能力差異的原因有植物滯塵能力與樹冠的高低、總葉面積、葉片大小、葉片著生角度、葉片表面的粗糙程度等。一般葉片寬大、平展、硬挺不易抖動，葉面粗糙、有油脂分泌的植物滯塵能力強，葉面光滑的滯塵能力弱。植物葉片的細毛和樹皮的凹凸不平是截留吸附粉塵的重要植物形態特點。有些樹木的單位葉面積滯塵量雖不高，但樹冠高大，枝葉茂密，總葉面積很大，所以全樹滯塵能力十分顯著。另外從顯微鏡觀察實驗樣品不難看出滯塵量大的植物葉片表面絨毛密集，相對而言葉片表面絨毛短而多的滯塵能力更強。

2.2.2 樹種滯塵能力與葉表皮形態的關系應用

測定樹種的滯塵能力是城市綠地系統設計的依據，如果在城市中栽植、引進滯塵能力強的樹種，對城市的整體環境影響意義很大，選擇適合本城市發展的、滯塵能力強的植物，形成成片綠地或森林，再進行合理的結構設計，對減少城市中各種降塵更有重要意義。高大的喬木能起到滯阻、過濾外界降塵的作用，較密的灌草則能有效減少地面的揚塵。

3 結論

吉林市城市森林系統中主要綠化樹種的葉片都有一定的滯塵能力，但由于樹種葉片的質地、葉片大小及樹種所在的位置和樹冠形狀不同，樹種葉片的滯塵能力也不相同。在做園林綠化時可優先考慮滯塵能力強的喬、灌木，如金葉榆（）、梨（）、白樺（）、小葉丁香（）、紅瑞木（）等。

不同樹種滯塵能力的差異與葉子的表面特性（皺紋、粗糙、絨毛、油脂等）及其濕潤性有密切關系，滯塵量的多少與樹冠總葉面積、樹冠形狀等有關。本研究僅對不同樹種的單位葉面積或重量的滯塵能力進行了比較，雖然能從一個方面反映不同樹種的滯塵能力，但離全面反映樹種在阻擋、截留塵埃方面的差異還有一定距離。

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王美鷗（1982- ），女，漢族，吉林人，碩士，工程師。研究方向：林業技術。

10.3969/j.issn.2095-1205.2020.11.12

S718.56

A

2095-1205(2020)11-23-03