山西师范大学校园主要绿化植物滞尘能力的研究

山西师范大学校园主要绿化植物滞尘能力的研究苏俊霞,靳绍军,闫金广,张钦弟,高瑞如,芦英梅(山西师范大学生命科学学院,山西临汾041004)摘要:本研究对山西师范大学校园23种主要绿化植物的滞尘能力进行了测定,结果表明,不同植物的滞尘能力差异显著,有的可相差2~10倍以上.常绿乔木中,雪松和侧柏是优良的滞尘树种,一周平均滞尘量分别达到17.81g/kg和13.25g/kg;阔叶乔木中,国槐、石榴和碧桃是优良的滞尘树种,一周平均滞尘量分别达到2.23g/m2、2.18 g/m2和1.69g/m2;灌木植物中,小檗和小叶黄杨是优良的滞尘植物,一周平均滞尘量分别达到8.41g/m2和6.85g/m2;草本和藤本植物中,石竹和五叶地锦是优良的滞尘植物,一周平均滞尘量分别达到16.93g/m2和1.39g/m2.不同生活型滞尘能力的顺序为:草本大于灌木大于乔木大于藤本.山西师范大学校园植物的滞尘明显高于哈尔滨、合肥等城市.关键词:山西师范大学;绿化植物;滞尘能力随着世界经济的飞速发展,全球污染日益严重,人们不断提高的生活水平对环境质量又提出了更高的要求.临汾市是一个以煤为主要能源的城市,是全国十大污染城市之一,主要污染物为SO2和TSP(悬浮颗粒物),其中TSP污染占的比重极大,占大气总污染的50%,其浓度(0.365mg/Nm3~1.479mg/Nm3)已超过国家二级标准,主要含有重金属、致癌物质和细菌病毒等[1].绿色植物不仅可以吸收空气中SO2、HF及碳氢化合物等有害气体,同时对粉尘有阻挡、吸附和过滤的作用,可以很好的净化空气[2].植物滞尘能力作为城市绿化树种选择的一个重要指标已经开始广泛应用,研究也日渐增多,我国已经有10多所城市(北京[3]、哈尔滨[4]、合肥[5]、岳阳[6]等)的主要绿化树种的滞尘能力被研究,初步得出了植物滞尘的一些规律,筛选出了一批滞尘能力强的植物.研究结果均认为不同植物的滞尘量不会随时间而无限增加;滞尘能力主要受叶面积及粗糙性、树冠结构、枝叶密度及叶片倾角的不同所至[7].山西师范大学地处临汾市,人口密度大, TSP的污染直接威胁着师生的健康,至今未见到山西师范大学校园植物滞尘能力的研究.因此期望通过本研究,筛选出滞尘能力强的植物,为校园绿化和生态条件的改善提供一些依据.1研究地区与研究方法1.1研究地区概况山西师范大学地处临汾市,位于山西省东南部,黄河中游、汾河下游,东经110°55′~112°55′、北纬35°32′~36°57′.海拔450m,全区北高南低,地势起伏,高差悬殊,属于温带大陆性气侯,平均气温9℃~13℃,年雨量520mm~620mm,汛期6月~9月,雨量占全年的70%,尤其以7、8月为多.日照时间长,光热资源丰富,年辐射总量5.18×105J/cm2,无霜期160d~220d.地带性土壤为褐土.植被为暖温带半湿润区落叶阔叶林.临汾市东西侧分别有太岳山和吕梁山,东北部有霍山,东部的太岳山和东南部的塔儿山犹如一个向东弯曲的半椭圆斜坡围墙,在地貌上形成一个南北略带开口的“D”字形盆地.当北方灵石峡谷和西南黄河峡谷的低空气流进入盆地后,两股主导气流受地形条件的限制而形成了夹带污染物在盆地中央徘徊的局地风场,且临汾市区全年静风频率很高,又处盆地的中央,受其影响最为突出[1].特殊的气候条件和不利于扩散的地理环境自然复合,形成了低空气流不易扩散的特殊气候条件,致使排放的大气污染物,尤其是TSP长时间笼罩在临汾市上空.1.2植物的选择本研究在山西师范大学校园主要区域(行知路,师表路,北区家属楼,世纪港湾等)选择常见的、具有代表性的绿化植物26种,其中常绿针叶树种3种:雪松(Cedrus deodara )和圆柏(Sabina chinensis),侧柏(Platycladus orientalis);落叶乔木11种:毛白杨(Populus tomentosa),国槐(Sor-phora japonica),垂柳(Salix babylonica ),悬铃木(Piatanus acerifolia),泡桐(Paulowniato-mentosa ),碧桃(Amygdalus persica ),山楂(Cra-taegus pinnatifida ),丝棉木(Euonymus bungea-nus),龙爪榆(Ulmus pumila ),银杏(Ginlago bi-loba ),石榴(Punica granatum );灌木5种:小叶黄杨(Buxus sinica),紫丁香(Syringa oblate),榆叶梅(Prunus triloba),小檗(Berberis thunbergii),冬青卫矛(Ilex latifolia);草本植物2种:石竹(Dianthus chinensis )和马蔺(Iris lacteal Pallvar chinensis).藤本植物2种:五叶地锦(Parthen-ocissus quiquefolia)和紫藤(Wisteria sinensis).1.2样品采集和测定一般认为,15mm的雨量就可以冲掉植物叶片的降尘,然后重新滞尘.本实验在雨后(大于15mm)第一周在树冠四周及上、中、下各部位采集植物叶的样品,阔叶树种采集30片叶(复叶的按小叶计算),叶较大的采集10片;常绿针叶树种采集60g~100g左右的针叶或小枝(侧柏),然后将样品封存于自封袋中[1].以上实验共有三个重复,即在三次大雨后的第一周进行(4月25日,5月12日,5月24日)[4,8].样品用蒸馏水浸泡2h、浸洗下叶片上附着物,用镊子将叶片小心夹出,浸洗液用已称重(W1)的滤纸过滤,滤后将滤纸置于60℃温箱下烘12h,再以FA 1004N万分之一天平称重(W2),两次重量之差(W2-W1)即采集样品上所附着的降尘颗粒物重量.夹出的叶片晾干后,阔叶树种的叶用LI-3000A便携式叶面积测定仪测叶面积A,(W2-W1)/ A为其滞尘能力(g/m2);常绿针叶树种的叶烘干称重(W), (W2- W1)/W其滞尘能力(g/kg)[4,8].2结果与分析2.1常绿针叶树种的滞尘能力由表1看出,三种针叶树种滞尘能力的顺序为雪松(17.81 g/kg)大于侧柏(13.50 g/kg)大于圆柏(4.72g/kg),不同物种差异较大,最大的可相差4倍以上,这主要与树冠及叶的特性有很大关系.雪松的树冠比较开展,叶簇生,利于接受灰尘;侧柏的叶为鳞形叶,小枝排在一个平面,多和地面平行,利于接受降尘;圆柏的树冠为塔形,枝叶排列紧密,不利于灰尘的进入.表1还可以发现,第二次测定的滞尘明显低于另外两次,而雪松悬殊较大,主要原因是在第二次测定之前的连续几天内都有风,吹散了植物上的部分颗粒物,而导致滞尘量下降;雪松的滞尘明显降低是由于尽管其开展型树冠利于接受和阻挡灰尘,但是对灰尘的吸附能力不是太强;侧柏和圆柏受风的影响很小.2.2乔灌木及草本植物的滞尘能力(见表2)11种落叶乔木中,平均滞尘能力强的植物为国槐(2.23g/m2)、石榴(2.18g/m2)和碧桃(1.69g/m2),7天平均滞尘均大于 1.50g/m2;滞尘能力一般的为垂柳(1.15g/m2)、泡桐(1.08 g/m2)、丝棉木(1.22g/m2)和龙爪榆(1.41g/m2),7天平均滞尘超过1.00g/m2;滞尘能力较弱的为悬铃木(0.81g/m2)、山楂(0.93g/m2)和银杏(0.81 g/m2),7天平均滞尘均低于并接近1.00g/m2;滞尘能力最弱的为毛白杨,仅为0.28g/m2.7种灌木中,单位面积的平均滞尘能力中最强的为小檗,滞尘量为8.41g/m2;小叶黄杨次之,但平均滞尘量也达到了6.85 g/m2;冬青卫矛、榆叶梅和紫丁香滞尘能力较差,接近乔木树种.草本植物和藤本植物中,石竹的滞尘能力明显很强,7天平均滞尘为16.93g/m2,明显超出任何供试植物;而紫藤的滞尘能力明显低,仅为0.80 g/m2,和石竹相差约15倍.综合以上实验结果发现三个规律:第一、每种植物的7天滞尘量在三次重复实验中基本上是稳定的,而且在每一类型中的排序也是比较稳定的.如乔木中的国槐,三次滞尘分别为2.23g/m2,2.41g/m2,2.23 g/m2,排序始终在第一或第二位;毛白杨滞尘分别为0.28g/m2,0.32 g/m2,0.26g/m2,始终排在最后一位.第二、部分植物的滞尘量在三次测定中有时变化较大:如小檗在第二次测定的数据为10.88 g/m2,而另外两次的滞尘在7.00 g/m2左右变动,相差近4.00 g/m2;石竹的最大滞尘和最小滞尘相差12.50 g/m2.但是这并不太影响它们的排序,原因是受人为因素影响,小檗和石竹都比较矮,均种在同一路边,易接受打扫卫生时的扬尘,而导致第二次测定值均明显高于另外两次.第三、从7天平均滞尘能力来看,不同生活型的植物滞尘能力也不同,其顺序为草本大于灌木大于乔木大于藤本.3讨论不同植物滞尘能力是有差异的,7天平均滞量差异可达近20倍.常绿针叶树种中,雪松和侧柏的滞尘能力最强;阔叶乔木中,国槐、石榴和碧桃滞尘能力最强;灌木中,小檗和小叶黄杨滞尘最强;草本植物石竹在被研究的所有植物中具有最强的滞尘能力,7天平均滞尘量可达到16.93g/m2.不同植物差异的主要来源与叶的表面特性(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、枝干分枝角度、树冠形状等有关[7].不同生活型的植物滞尘也有差异,其顺序为草本大于灌木大于乔本大于藤本.主要原因是它们的垂直高度不同,接受的灰尘量也不同:高大的乔木主要滞阻、过滤外界的降尘及飘尘;较密的灌草则能有效减少地面的扬尘;攀缘植物虽然滞尘较低,却可以阻滞不同高度的灰尘,是最佳的垂直绿化植物.因此,在校园绿化中选择不同生活型的植物,不仅可以增加层次感、提高观赏性,而且还可以阻滞和吸附不同高度的灰尘,具有更好的生态效益.山西师范大学校园植物7天的滞尘量明显高于哈尔滨市[4]和合肥市[5],如垂柳(师大 1.15)g/m2,哈尔滨0.4771g/m2)、榆叶梅(师大1.35g/m2,哈尔滨0.72g/m2)、紫丁香(师大 1.03g/m2,哈尔滨0.71g/m2)、五叶地锦(师大1.39g/m2,哈尔滨0.56g/m2)、银杏(师大0.81g/m2,合肥0.63g/m2)、大叶黄杨(师大2.26g/m2,合肥 1.73g/m2).其主要原因是因为山西师范大学地处临汾市,临汾市是全国十大污染城市之一,主要以煤为能源,TSP(悬浮颗粒物)在污染中占比重极大,已经超出国家二级标准.尽管山西师范大学粉尘污染相对市区略轻一些,但是受大环境影响因此滞尘均高于其他城市.综合上述分析,建议在校园和城市绿化中要乔灌草合理搭配,优先选择滞尘能力强的植物,才能有效降低粉尘污染,改善生态环境.。