几种绿化树种叶片表皮形态与滞尘量的关系

王美鸥　何邦振　李梓桐　王智慧　王寅飞

几种绿化树种叶片表皮形态与滞尘量的关系

王美鸥1何邦振2李梓桐3王智慧3王寅飞3

（1.吉林市林业稽查支队吉林吉林132013；2.吉林北山风景区管理中心吉林吉林132013；3.北华大学林学院吉林吉林132013）

文章以吉林市15种植物为研究对象，通过显微镜观察植物叶面微结构，探究植物叶面的滞尘量，并寻求影响植物叶面滞尘能力大小的因素。结果表明：由于其叶表面特性（皱纹、粗糙、绒毛、油脂等）、湿润性、树冠结构、枝叶密度和叶面倾角等不同，导致它们滞尘能力的差异显著。

绿化树种；叶片表皮；滞尘量

人口、资源与环境的协调发展是当今世界科学的主题之一。生态环境是人类赖以生存的基本条件，由于对资源的不合理开发，生态破坏和环境污染等问题日益突出，生态平衡受到严重威胁。随着工业化、城镇化的发展，大气污染已经严重危害城市环境质量和人类健康[1]，而大气中的颗粒物则一直是影响城市环境质量的首要污染物，减少空气中的粉尘含量对降低环境污染及维护人体健康具有重要意义。近年来，研究学者对植物的滞尘能力进行了深入的研究和较为全面的分析，发现植物在滞尘方面有着举足轻重的作用[2-5]。文章通过研究吉林市15 种树种叶表面微形态结构对植物滞尘能力的影响，为吉林市绿化树种的选择、粉尘污染控制提供更加科学的依据，也为城市植物与环境污染间的关系提供新的研究思路。

1 研究地区与研究方法

1.1 研究区概况

吉林市（东经125°40′～127°56′，北纬42°31′～44°40′）位于吉林省中部，属中温带亚湿润季风气候，四季分明，年积温2 400～3 000 ℃，年降雨量400～1 000 mm[6]。本研究采样地点为吉林市吉林大街、解放中路等主要街道。

1.2 植物选择和采样方法

选取主要街道乔木和灌木共15 种常见园林树种，其中乔木有复叶槭（）、新疆杨（）、山丁子（）、梨（）、茶条槭（）、榆（）、白桦（）、金叶榆（）、黄檗（），灌木有榆叶梅（）、小叶丁香（）、女贞（）、绣线菊（）、红瑞木（）、接骨木（）。

在无风或微风的时候选取以上15 种生长状况良好的树种，每种树种选60～100 片叶，装入塑封袋内带回实验室，放进冰箱冷藏。

1.3 测定方法

叶片的滞尘量是指叶片单位面积在单位时间内滞留的粉尘量，常采用的研究方法是单位叶面积测定法，即对一定时间内的植物采用单位面积滞沉量的方法进行计算[7]。具体的操作方法如下。

（1）计算叶面积。叶片表面积的精准测量是叶片表面检测的前提，目前叶面积的测定方法主要有方格法、称纸法、打孔称重法和回归方程法，部分学者尝试使用数字图像处理法[8]。文章采用打孔称重法对其进行叶面积测定。首先将所有取回的叶片置于天平上进行称重，得到叶重，在取回的每种叶片中选取10 片大小相同的叶片，用直径1.5 cm的打孔器进行打孔，同时将100 张滤纸烘干称重记录下数据1，并计算出单个滤纸的重量2=1/100。将打完孔的叶片置于电子天平称重，并用圆珠笔在滤纸上编号记录下孔重3。

（2）洗涤。将称重后的叶片放入超声波洗涤仪器中洗涤5 min，使叶片上所有的灰尘和杂质从叶片上洗掉并溶解于水中。将烧杯中的水倒入漏斗进行过滤。

（3）烘干并称重。将过滤完的滤纸置于105 ℃的烘箱内烘3 h后，放入电子天平上称重，记录烘干后重量为4，粉尘总重即为4-2。

（4）单位叶面积滞尘量的测定：

打孔的叶面积：

叶片总面积：

式中1为滤纸烘干后的重量；2为单个滤纸烘干后的重量；1为打孔的叶面积；为打孔的直径；为叶片总重量；为叶片的总面积；3叶片的孔重；为滤纸的数量。

1.4 数据处理

采用Excel软件进行分析，单位叶面积滞尘量数据见表1。

表1　15 种常见园林植物的单位面积滞沉量

2 结果与分析

2.1 不同树种滞尘能力的比较分析

2.1.1 不同乔木树种滞尘能力的比较分析

在本实验中涉及落叶乔木的有9种：复叶槭（）、新疆杨（）、山丁子（）、梨（）、茶条槭（）、榆（）、白桦（）、金叶榆（）、黄檗（）。对其比较分析，如图1所示，发觉不同树种之间滞尘量差异大，在这些乔木中金叶榆（）的单位叶面积的滞尘量最大为28.21 g/m2，即在同样条件下金叶榆（）的滞尘能力最强，其次是梨（），滞尘量为24.35 g/m2。

在以上9种乔木中滞尘能力最低的为新疆杨（），其滞尘量仅1.48 g/m2。按乔木滞尘能力从高到低排序为：金叶榆（）＞梨（）＞白桦（）＞山丁子（）＞复叶槭（）＞黄檗（）＞茶条槭（）＞榆（）＞新疆杨（）。

图1　9种乔木树种单位面积滞尘量

2.1.2 不同灌木树种滞尘能力的比较分析

本实验对榆叶梅（）、小叶丁香（）、女贞（）、绣线菊（）、红瑞木（）、接骨木（）6种灌木比较分析，由图2可知，在以上灌木中小叶丁香（）的滞尘能力最强，其单位叶面积的滞尘量最大为124.00 g/m2，其次是红瑞木（），滞尘量为72.50 g/m2。接下来依次为女贞（）、绣线菊（），滞尘能力最低的为接骨木（），单位叶面积的滞尘量仅8.56 g/m2。

图2　6种灌木单位叶面积滞尘量

2.1.3 乔木和灌木间滞尘能力的比较分析

选取有代表性的5种乔木复叶槭（）、梨（）、榆（）、金叶榆（）、白桦（）与5种灌木榆叶梅（）、小叶丁香（）、女贞（）、绣线菊（）、红瑞木（）进行比较，由图3可知，灌木中滞尘能力最高的为小叶丁香（），单位叶面积滞尘量为72.50 g/m2，乔木中滞尘能力最高的为金叶榆（），单位叶面积滞尘量为28.21 g/m2，且所有灌木的滞尘能力普遍高于乔木。

图3　乔木和灌木单位叶面积滞尘量

2.1.4 总体比较分析

对文章的15 种植物利用公式计算出单位叶面积的滞尘量在一定程度上反映出植物滞尘能力大小，所有树种滞尘能力依次为小叶丁香（）、红瑞木（）、金叶榆（）、梨（）、绣线菊（）、女贞（）、白桦（）、山丁子（）、复叶槭（）、黄檗（）、茶条槭（）、榆叶梅（）、榆（）、接骨木（）、新疆杨（）。灌木的滞尘能力明显大于乔木，且在灌木中小叶丁香（）的滞尘能力最强，而在乔木中金叶榆（）的滞尘能力相对较高。

通过上述研究可知，在乔木中金叶榆（）、梨（）的滞尘能力相对较高，在灌木中小叶丁香（）、红瑞木（）的滞尘能力较高。灌木的滞尘量最大，可能与植物高度及密度有关，由于灌木比乔木要矮，对于地面灰尘的拦截能力强。

2.2 树种滞尘能力与叶表皮形态的关系

2.2.1 对树种滞尘能力与叶表皮形态的关系进行分析

从上述实验中选择的15 种树种发现，引起植物间滞尘能力差异的原因有植物滞尘能力与树冠的高低、总叶面积、叶片大小、叶片着生角度、叶片表面的粗糙程度等。一般叶片宽大、平展、硬挺不易抖动，叶面粗糙、有油脂分泌的植物滞尘能力强，叶面光滑的滞尘能力弱。植物叶片的细毛和树皮的凹凸不平是截留吸附粉尘的重要植物形态特点。有些树木的单位叶面积滞尘量虽不高，但树冠高大，枝叶茂密，总叶面积很大，所以全树滞尘能力十分显著。另外从显微镜观察实验样品不难看出滞尘量大的植物叶片表面绒毛密集，相对而言叶片表面绒毛短而多的滞尘能力更强。

2.2.2 树种滞尘能力与叶表皮形态的关系应用

测定树种的滞尘能力是城市绿地系统设计的依据，如果在城市中栽植、引进滞尘能力强的树种，对城市的整体环境影响意义很大，选择适合本城市发展的、滞尘能力强的植物，形成成片绿地或森林，再进行合理的结构设计，对减少城市中各种降尘更有重要意义。高大的乔木能起到滞阻、过滤外界降尘的作用，较密的灌草则能有效减少地面的扬尘。

3 结论

吉林市城市森林系统中主要绿化树种的叶片都有一定的滞尘能力，但由于树种叶片的质地、叶片大小及树种所在的位置和树冠形状不同，树种叶片的滞尘能力也不相同。在做园林绿化时可优先考虑滞尘能力强的乔、灌木，如金叶榆（）、梨（）、白桦（）、小叶丁香（）、红瑞木（）等。

不同树种滞尘能力的差异与叶子的表面特性（皱纹、粗糙、绒毛、油脂等）及其湿润性有密切关系，滞尘量的多少与树冠总叶面积、树冠形状等有关。本研究仅对不同树种的单位叶面积或重量的滞尘能力进行了比较，虽然能从一个方面反映不同树种的滞尘能力，但离全面反映树种在阻挡、截留尘埃方面的差异还有一定距离。

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王美鸥（1982- ），女，汉族，吉林人，硕士，工程师。研究方向：林业技术。

10.3969/j.issn.2095-1205.2020.11.12

S718.56

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2095-1205(2020)11-23-03