常見行道綠籬植物的空氣污染耐受指數(shù)分析

摘 要：隨著城市化進程的不斷推進，空氣污染問題日趨嚴重。行道綠籬植物作為城市綠化的重要組成部分，具有改善空氣質(zhì)量等多種功能。以河南省洛陽市為研究區(qū)域，選取不同區(qū)域的5種常見行道綠籬植物，測定其相對含水量、葉提取物pH值、總葉綠素質(zhì)量分數(shù)、抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)等4項指標，綜合評價其空氣污染耐受指數(shù)，分析行道綠籬植物滯塵能力與植物空氣污染耐受能力間的關系，為洛陽市及其他地區(qū)行道綠籬植物的選擇提供有益的參考和科學依據(jù)。結果顯示：5種常見行道綠籬植物的空氣污染耐受指數(shù)表現(xiàn)為紅花檵木（8.81）gt;紅葉石楠（8.79）gt;大葉黃楊（8.66）gt;小葉女貞（8.32）gt;南天竹（8.25）。這表明紅花檵木和紅葉石楠這2種植物可作為空氣污染嚴重地區(qū)的耐受植物，而南天竹因空氣污染耐受能力較低，可作為反映空氣污染情況的生物指示器。

關鍵詞：行道綠籬植物；空氣污染；相對含水量；APTI

中圖分類號：X173" 文獻標志碼：B 文章編號：1674-7909（2025）2-110-8

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2025.02.022

0 引言

隨著城市化和工業(yè)化進程的快速推進，空氣污染已成為全球范圍內(nèi)面臨的嚴重問題［1］。其中，因車輛排放造成的空氣污染問題最為突出，對生態(tài)環(huán)境和人類健康造成巨大威脅，也對植物的生長（開花、生長、繁殖）和部分生理生化指標（如pH值、相對含水量及酶、蛋白質(zhì)、抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)）產(chǎn)生了深刻影響［2］。研究發(fā)現(xiàn)，許多植物在接觸污染空氣時會發(fā)生生理變化，植物葉片會發(fā)生明顯損傷［3］。因此，選擇合適的植物特征來分析不同植物對空氣污染的反應非常重要［4］。空氣污染耐受指數(shù)（Air Pollution Tolerance Index，APTI）可反映植物對空氣污染的敏感性，可通過測定植物葉片的相對含水量、葉片提取物pH值及抗壞血酸和總葉綠素質(zhì)量分數(shù)計算得出，是選育城市耐污染空氣植物的重要參考指標。APTI是基于植物的部分生理生化指標計算得出的，這些指標可用于評估植物的污染空氣耐受水平［5］。APTI反映植物對污染物的敏感性或抵抗力水平，可為植物種類的選擇提供科學依據(jù)。根據(jù)植物APTI評分，可將其對污染空氣的耐受程度分為非常敏感（lt;1）、敏感（1～16）、中等耐受（17～29）和耐受（30～100）［6］。APTI評分高的植物通常能夠耐受空氣污染，并能在污染環(huán)境下生存，APTI評分越低代表植物對空氣污染越敏感。研究通過對洛陽市不同區(qū)域5種常見行道綠籬植物的APTI值進行深入探究，旨在為城市綠化中行道綠籬植物的選擇提供有益參考和科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗樣地

試驗樣地位于洛陽市洛龍區(qū)和伊濱區(qū)。洛陽市位于河南省西部，屬暖溫帶大陸性季風氣候區(qū)；上述兩地5月份平均氣溫為23 °C左右，月平均降水量為35 mm左右。為了對城市常見行道綠籬植物的空氣污染耐受情況進行客觀準確評價，根據(jù)車流量大小不同選取4個試驗樣地，分別為開元大道、關林路、伊濱路和伊水游園，具體如圖1所示；選取5種常見行道綠籬植物，分別為紅葉石楠、大葉黃楊、小葉女貞、南天竹和紅花檵木，植物采樣點位置如圖2所示。

1.2 試驗植物和采樣方法

2024年5月，在各試驗樣地采集紅葉石楠、大葉黃楊、小葉女貞、南天竹和紅花檵木的葉片樣本；每種試驗植物間隔5 m隨機設置3個采樣點，在每個采樣點選取3～5株植物進行采樣。為準確測定相關生化指標，選取每株植物朝向污染源方向的健康葉片，在距離地面0.7～1.3 m處隨機取30～50片葉。將在不同樣地采集的同種植物葉片混合后分別放入密封袋，形成具有混合性的植物葉片樣本，并保持葉片新鮮度；各密封袋應貼上標簽，并在2 h內(nèi)運進實驗室進行分析。所有試驗進行4次重復。

1.3 測定方法

對葉片樣本的相對含水量、葉提取物pH值、總葉綠素質(zhì)量分數(shù)、抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)等4個生化指標進行分別測定，根據(jù)測定結果計算4個地點不同受試植物的APTI。

1.3.1 相對含水量

在各采樣點采集每種植物的10片葉放入密封袋，并貼上標簽，運進實驗室后測定其相對含水量。首先，稱量各樣本新鮮葉片質(zhì)量；其次，將葉片放入裝滿蒸餾水的燒杯中，置于4 °C的冰箱中浸泡4 h，稱量膨脹葉片質(zhì)量，將膨脹的葉片放置于70 °C烘箱中烘干48 h，稱量葉片干質(zhì)量。葉片相對含水量計算公式見式（1）。

[R=mF-mDmT-mF×100]% （1）

式（1）中，R為相對含水量，%；mF為新鮮葉片質(zhì)量，g；mT為膨脹葉片質(zhì)量，g；mD為葉片干質(zhì)量，g。

1.3.2 葉提取物pH值

分別稱取每種被測植物葉片樣品0.5 g，用于測定葉提取物的pH值。將0.5 g樣品研磨均勻，加入50 mL去離子水均質(zhì)，靜置5 min后，2 500 r/min離心5 min，取上層清液，用數(shù)字pH值測定儀進行檢測。

1.3.3 總葉綠素質(zhì)量分數(shù)

參考《水果、蔬菜及其制品中葉綠素含量的測定 分光光度法》（NY/T 3082—2017），檢測樣品中總葉綠素質(zhì)量分數(shù)。取0.5 g每種被測植物葉片樣品加入10 mL無水乙醇和丙酮（v無水乙醇∶v丙酮=1∶1）混合液，勻漿5 h，2 500 r/min離心3 min，取上層清液，用分光光度儀分別在645 nm和663 nm處測試上層清液的吸光度。葉綠素a、葉綠素b和總葉綠素質(zhì)量分數(shù)計算公式如式（2）～（4）。

[" " " "Ta=12.72×A1-2.59×A2×V1 000×m] （2）

[" " " "Tb=22.88×A2-4.67×A1×V1 000×m] （3）

[" " " " T=8.05×A1+20.29×A2×V1 000×m] （4）

式（2）～（4）中：A1為試劑在663 nm處吸光度；A2為試劑在645 nm處吸光度；V為試劑體積，mL；m為試樣質(zhì)量，g；T為總葉綠素質(zhì)量分數(shù)，mg/g。

1.3.4 抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)

參考《食品安全國家標準 食品中抗壞血酸的測定》（GB 5009.86—2016）規(guī)定，采用2，6-二氯靛酚滴定法測定樣品中抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)。取葉片樣品5 g，加入2%草酸50 mL，在冰浴狀態(tài)下均質(zhì)10 min，2 500 r/min離心5 min；取5 mL上層清液，通過染料進行滴定，滴定至微紅色記下染料用量。抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)計算公式見式（5）。

[A=V×V1-V0×CVS×W×100]" （5）

式（5）中：V為樣品提取液總體積，mL；V1為樣品滴定消耗的染料體積，mL；V0為5 mL的2%草酸滴定消耗的染料體積，mL；C為1 mL染料溶液相當于抗壞血酸的質(zhì)量，mg；VS為上清液的體積，mL；W為樣品質(zhì)量，g。

1.3.5 空氣污染耐受性指數(shù)

確定各種植物的相對含水量、葉提取物pH值等4項生化指標后，計算其空氣耐受性指數(shù)，計算公式見式（6）。

[APTI=AT+P+R10] （6）

式（6）中：A為抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)，mg/100g；P為葉提取物pH值；T為總葉綠素質(zhì)量分數(shù)，mg/g；R為相對含水量，%；APTI為空氣污染耐受性指數(shù)。

1.4 統(tǒng)計分析

利用IBM SPSS Statistics 27進行統(tǒng)計分析，對所有指標進行單因素方差分析（ANOVA）檢驗，當方差分析顯示顯著性水平αlt;0.05時，采用最小顯著性差異進行多重比較（LSD）檢驗。

2 結果分析

2.1 相同地點不同植物生化指標差異分析

2.1.1 抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)

相同地點的不同試驗植物抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)存在較大差異，見圖3（a）。在開元大道試驗樣地，5種試驗植物的抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)在0.076 5～0.171 2 mg/100g；其中，大葉黃楊的抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)最高［（0.171 2±0.003 6）mg/100g，顯著高于其他試驗植物］，小葉女貞、紅花檵木和南天竹的抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)相對較高，紅葉石楠的抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)最低［（0.076 5±0.016 7）mg/100g］。在關林路試驗樣地，5種試驗植物的抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)在0.072 8～0.476 9 mg/100 g，其中紅花檵木的抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)最高［（0.476 9±0.056 9）mg/100g］，小葉女貞、紅葉石楠和大葉黃楊的抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)相對較高，南天竹的抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)最低［（0.072 8±0.009 6）mg/100g］。在伊濱路試驗樣地，5種試驗植物的抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)在0.128 9～1.560 8 mg/100g，其中紅花檵木的抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)最高［（1.560 8±0.220 9）mg/100g，顯著高于其他試驗植物］，大葉黃楊、紅葉石楠的抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)相對較高，南天竹的抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)相對較低，小葉女貞的抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)最低［（0.128 9±0.025 8）mg/100g］。在伊水游園試驗樣地，5種試驗植物的抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)在0.114 0～0.540 9 mg/g，其中紅花檵木的抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)最高［（0.540 9±0.133 0）mg/100g］，大葉黃楊、小葉女貞的抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)相對較高，紅葉石楠的抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)相對較低，南天竹的抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)最低［（0.114 0±0.009 7）mg/100g］。

2.1.2 葉提取物pH值

相同地點的不同植物葉提取物pH值存在差異，見圖3（b）。在開元大道、關林路和伊濱路試驗樣地，小葉女貞葉片提取物pH值依次為5.596 7±0.031 8、5.286 7±0.161 5和5.626 7±0.014 5，是同一地點5種試驗植物中數(shù)值最高的；南天竹葉片提取物pH值依次為3.656 7±0.037 1、3.930 0±0.010 0和3.616 7±0.023 3，是同一地點5種試驗植物中數(shù)值最低的。在伊水游園試驗樣地，不同植物的葉片提取物pH值差異性顯著，其中大葉黃楊葉片提取物pH值最高（5.640 0±0.095 4），南天竹葉片提取物pH值最低（3.596 7±0.016 7）。

2.1.3 總葉綠素質(zhì)量分數(shù)

相同地點的不同試驗植物總葉綠素質(zhì)量分數(shù)差異性明顯，見圖3（c）。在開元大道試驗樣地，紅花檵木的總葉綠素質(zhì)量分數(shù)最高［（1.950 1±0.009 1）mg/g］，小葉女貞的總葉綠素質(zhì)量分數(shù)最低［（1.049 8±0.087 3）mg/g］。在關林路試驗樣地，南天竹的總葉綠素質(zhì)量分數(shù)最高［（1.955 9±0.010 1）mg/g］，小葉女貞的總葉綠素質(zhì)量分數(shù)仍為最低［（0.832 8±0.071 1）mg/g］。在伊濱路試驗樣地，小葉女貞的總葉綠素質(zhì)量分數(shù)最高［（1.709 9±0.121 9）mg/g］，而紅葉石楠的總葉綠素質(zhì)量分數(shù)為該地最低［（1.142 8±0.043 7）mg/g］。在伊水游園試驗樣地，紅花檵木的總葉綠素質(zhì)量分數(shù)最高［（1.937 4±0.018 2）mg/g］，而大葉黃楊的總葉綠素質(zhì)量分數(shù)最低［（1.163 9±0.078 0）mg/g］。

2.1.4 相對含水量

相同地點的不同試驗植物相對含水量存在差異性，見圖3（d）。在開元大道試驗樣地，5種試驗植物的相對含水量在80%～89%，其中紅葉石楠的相對含水量最高［（88.428 2±0.693 1）%］，南天竹的相對含水量最低［（81.971 8±0.850 2）%］。其他幾種植物的相對含水量數(shù)值較為一致。在關林路試驗樣地，5種試驗植物的相對含水量在80%～88%，大葉黃楊的相對含水量最高［（87.247 3±0.479 3）%］，小葉女貞的相對含水量最低［（80.718 9±1.957 1）%］。在伊濱路試驗樣地，5種試驗植物的相對含水量在81%～92%，南天竹的相對含水量最高［（91.553 7±1.581 5）%］，紅花檵木的相對含水量最低［（81.891 6±2.977 6）%］。在伊水游園試驗樣地，紅葉石楠的相對含水量最高［（90.152 0±0.823 9）%］，而南天竹的相對含水量最低［（73.357 8±2.191 4）%］。

2.2 不同地點同種植物的生化指標檢測結果分析

2.2.1 抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)

不同地點同種試驗植物的抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)存在差異，見表1。紅葉石楠的抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)在伊濱路試驗樣地最高［（0.187 6±0.066 2）mg/100g］，在開元大道試驗樣地最低［（0.076 5±0.016 7）mg/100g］；大葉黃楊的抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)在伊濱路試驗樣地最高［（0.231 8±0.016 8）mg/100g］，在關林路試驗樣地最低［（0.072 8±0.007 3）mg/100g］；小葉女貞的抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)在關林路試驗樣地最高［（0.167 4±0.003 6）mg/100g］，在伊濱路試驗樣地最低［（0.128 9±0.025 8）mg/100g］；南天竹的抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)在伊濱路試驗樣地最高［（0.136 2±0.007 4）mg/100g］，在關林路試驗樣地最低［（0.072 8±0.009 6）mg/100g］；紅花檵木的抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)在伊濱路試驗樣地最高［（1.560 8±0.220 9）mg/100g］，在開元大道試驗樣地最低［（0.123 8±0.015 9）mg/100g］。

2.2.2 葉提取物pH值

所有試驗植物的葉提取物pH值均保持在酸性范圍內(nèi)，見表1。紅葉石楠和南天竹的葉提取物pH值在關林路試驗樣地最高，分別為4.730 0±0.017 3和3.930 0±0.010 0；在伊水游園試驗樣地最低，分別為4.220 0±0.005 8和3.596 7±0.016 7。大葉黃楊的葉提取物pH值在伊水游園試驗樣地最高（5.640 0±0.095 4），在關林路試驗樣地最低（5.110 0±0.135 8）。小葉女貞的葉提取物pH值在伊濱路試驗樣地最高（5.626 7±0.014 5），在關林路試驗樣地最低（5.286 7±0.161 5）。南天竹的葉提取物pH值在關林路試驗樣地最高（3.930 0±0.010 0），在伊水游園試驗樣地最低（3.596 7±0.016 7）。

2.2.3 總葉綠素質(zhì)量分數(shù)

不同地點同種試驗植物的總葉綠素質(zhì)量分數(shù)存在差異，詳見表1。其中，紅葉石楠的總葉綠素質(zhì)量分數(shù)在開元大道試驗樣地最高［（1.510 8±0.150 0）mg/g］，在伊濱路試驗樣地最低［（1.142 8±0.043 7）mg/g］；大葉黃楊的總葉綠素質(zhì)量分數(shù)在開元大道試驗樣地最高［（1.765 8±0.124 7）mg/g］，在關林路最低［（1.144 1±0.016 6）mg/g］；小葉女貞的總葉綠素質(zhì)量分數(shù)在伊水游園試驗樣地最高［（1.917 6±0.031 2）mg/g］，在關林路最低［（0.832 8±0.071 1）mg/g］；南天竹的總葉綠素質(zhì)量分數(shù)在關林路試驗樣地最高［（1.955 9±0.010 1）mg/g］，在伊水游園試驗樣地最低［（1.330 8±0.045 7）mg/g］；紅花檵木的總葉綠素質(zhì)量分數(shù)在開元大道試驗樣地最高［（1.950 1±0.009 1）mg/g］，在伊濱路試驗樣地最低［（1.290 0±0.062 7）mg/g］。

2.2.4 相對含水量

不同地點同種試驗植物的相對含水量存在差異，詳見表1。紅葉石楠的相對含水量在伊水游園試驗樣地最高［（90.152 0±0.823 9）%］，在關林路試驗樣地最低［（84.907 9±1.173 1）%］。而大葉黃楊、小葉女貞、紅花檵木的相對含水量在開元大道試驗樣地最高，分別為（87.624 7±2.579 1）%、（86.077 7±1.197 7）%和（85.463 6±1.897 5）%；大葉黃楊、小葉女貞的相對含水量在伊水游園試驗樣地最低，分別為（79.519 2±0.505 9）%和（78.085 5±1.389 4）%；紅花檵木的相對含水量在伊濱路試驗樣地最低，為（81.891 6±2.977 6）%。此外，南天竹的相對含水量在伊濱路試驗樣地最高［（91.553 7±1.581 5）%］，在伊水游園試驗樣地最低［（73.357 8±2.191 4）%］。

2.3 空氣污染耐受指數(shù)

2.3.1 相同地點不同植物的空氣污染耐受指數(shù)差異

由圖4（a）可知，相同地點的不同試驗植物空氣污染耐受指數(shù)存在差異。在開元大道試驗樣地，紅葉石楠的空氣污染耐受指數(shù)最高；南天竹的空氣污染耐受指數(shù)最低；大葉黃楊、小葉女貞和紅花檵木的空氣污染耐受指數(shù)較為接近。在關林路試驗樣地，大葉黃楊的空氣污染耐受指數(shù)最高；紅花檵木的空氣污染耐受指數(shù)較高，大葉黃楊的空氣污染耐受指數(shù)排其次；小葉女貞和南天竹的空氣污染耐受指數(shù)較低。伊濱路試驗樣地的植物空氣污染耐受指數(shù)整體高于開元大道和關林路，其中南天竹的空氣污染耐受指數(shù)最高，紅花檵木較高；大葉黃楊和紅葉石楠空氣污染耐受指數(shù)排名次之，小葉女貞的空氣污染耐受指數(shù)最低。在伊水游園試驗樣地，紅葉石楠和紅花檵木的空氣污染耐受指數(shù)顯著高于其他試驗植物，大葉黃楊和小葉女貞的空氣污染耐受指數(shù)相近，南天竹的空氣污染耐受指數(shù)最低。

2.3.2 不同地點同種植物的空氣污染耐受指數(shù)差異

由圖4（b）可知，不同地點的相同試驗植物存在差異性。紅葉石楠的空氣污染耐受指數(shù)在伊水游園試驗樣地最高，在開元大道、關林路、伊濱路較為接近。大葉黃楊的空氣污染耐受指數(shù)在伊水游園試驗樣地最低，在開元大道、關林路、伊濱路試驗樣地略高且較為接近。小葉女貞的空氣污染耐受指數(shù)在開元大道試驗樣地最高，在伊濱路試驗樣地較高，在關林路試驗樣地次之，在伊水游園試驗樣地最低。南天竹的空氣污染耐受指數(shù)在伊濱路試驗樣地最高，在伊水游園試驗樣地最低，2個地點的空氣污染耐受指數(shù)差異顯著；在開元大道和關林路相接近，分別為8.25和8.15。紅花檵木的空氣污染耐受指數(shù)在伊濱路試驗樣地最高，在開元大道、關林路和伊水游園試驗樣地較為接近。

3 結論

空氣污染耐受指數(shù)可以反映植物對污染空氣的適應能力。研究通過對洛陽市不同地點5種常見行道綠籬植物的相對含水量、葉提取物pH值、總葉綠素質(zhì)量分數(shù)和抗壞血酸質(zhì)量分數(shù)等4個指標的測定，綜合分析其空氣污染耐受指數(shù)，發(fā)現(xiàn)相同植物在不同地點的空氣污染耐受指數(shù)和不同植物在相同地點的空氣污染耐受指數(shù)存在差異。因此，在選擇城市綠化行道綠籬植物時，可以將其對空氣污染的耐受能力作為重要參考指標，以指導選擇合適的植物應用于城市綠化。總的來說，種植空氣污染耐受指數(shù)高的植物，有利于營造良好環(huán)境。

研究結果顯示：在洛陽市地區(qū)，5種常見行道綠籬植物的空氣污染耐受指數(shù)表現(xiàn)為紅花檵木（8.81）gt;紅葉石楠（8.79）gt;大葉黃楊（8.66）gt;小葉女貞（8.32）gt;南天竹（8.25），表明紅花檵木和紅葉石楠這2種植物可作為空氣污染嚴重地區(qū)的耐受植物，而南天竹因空氣污染物耐受性較低，可用作反映空氣污染情況的生物指示器。未來，應對更多植物的空氣污染耐受指數(shù)進行分析和研究，為城市綠化科學選擇植物種類提供參考和依據(jù)。

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Hedge Plants

—A Case Study of Luoyang City

ZHANG Zhuofan HE Chen ZHANG Xiaofang LI Xueping ZHANG Wenting

College of Horticulture and Plant Protection， Henan University of Science and Technology， Luoyang 471000， China

Abstract： With the accelerated urbanization process， Air pollution is becoming increasingly severe. As an important part of urban greening， roadside hedge plants are considered as one of most effective passive method for the deposition of urban particulate matters with various size fractions. In this study， Study areas were set in Luoyang city and five common roadside hedge plants were selected as tested plant species， four biochemical paraments including relative water content （RWC）， leaf extract pH， total chlorophyll content （TLC）， and ascorbic acid content （ACC）were measured， which intended to comprehensively evaluated their air pollution tolerance index （APTI）， besieds， the relationship between the dust retention capacity of the roadside hedge plants and the air pollution tolerance ability were also discussed. The results demonstrated that the air pollution tolerance index of the tested plants ranked as follows： Loropetalum chinense var. rubrum Yie （8.81） gt; Photinia serratifolia （8.79） gt; Buxus megistophylla H.Lév.（8.66） gt; Ligustrum quihoui Carrière.（8.32） gt;Nandina domestica Thunb.（8.25），his indicates that L. chinense var. rubrum and P. serratifolia are suitable for heavily polluted areas due to their high APTI values， whileN.domesticaThunb. can serve as a bioindicator of air pollution owing to its low APTI and high sensitivity.

Key words： roadside hedge plants; air pollution， relative water content; Air pollution tolerance index （APTI）