第一篇：山西師范大學校園主要綠化植物滯塵能力的研究

山西師范大學校園主要綠化植物滯塵能力的研究

蘇俊霞,靳紹軍,閆金廣,張欽弟,高瑞如,蘆英梅(山西師范大學生命科學學院,山西臨汾041004)摘 要:本研究對山西師范大學校園23種主要綠化植物的滯塵能力進行了測定,結果表明,不同植物的滯塵能力差異顯著,有的可相差2~10倍以上.常綠喬木中,雪松和側柏是優良的滯塵樹種,一周平均滯塵量分別達到17.81g/kg和13.25g/kg;闊葉喬木中,國槐、石榴和碧桃是優良的滯塵樹種,一周平均滯塵量分別達到2.23g/m2、2.18 g/m2和1.69g/m2;灌木植物中,小檗和小葉黃楊是優良的滯塵植物,一周平均滯塵量分別達到8.41g/m2和6.85g/m2;草本和藤本植物中,石竹和五葉地錦是優良的滯塵植物,一周平均滯塵量分別達到16.93g/m2和1.39g/m2.不同生活型滯塵能力的順序為:草本大于灌木大于喬木大于藤本.山西師范大學校園植物的滯塵明顯高于哈爾濱、合肥等城市.關鍵詞:山西師范大學;綠化植物;滯塵能力

隨著世界經濟的飛速發展,全球污染日益嚴重,人們不斷提高的生活水平對環境質量又提出了更高的要求.臨汾市是一個以煤為主要能源的城市,是全國十大污染城市之一,主要污染物為SO2和TSP(懸浮顆粒物),其中TSP污染占的比重極大,占大氣總污染的50%,其濃度(0.365mg/Nm3~1.479mg/Nm3)已超過國家二級標準,主要含有重金屬、致癌物質和細菌病毒等[1].綠色植物不僅可以吸收空氣中SO2、HF及碳氫化合物等有害氣體,同時對粉塵有阻擋、吸附和過濾的作用,可以很好的凈化空氣[2].植物滯塵能力作為城市綠化樹種選擇的一個重要指標已經開始廣泛應用,研究也日漸增多,我國已經有10多所城市(北京[3]、哈爾濱[4]、合肥[5]、岳陽[6]等)的主要綠化樹種的滯塵能力被研究,初步得出了植物滯塵的一些規律,篩選出了一批滯塵能力強的植物.研究結果均認為不同植物的滯塵量不會隨時間而無限增加;滯塵能力主要受葉面積及粗糙性、樹冠結構、枝葉密度及葉片傾角的不同所至[7].山西師范大學地處臨汾市,人口密度大, TSP的污染直接威脅著師生的健康,至今未見到山西師范大學校園植物滯塵能力的研究.因此期望通過本研究,篩選出滯塵能力強的植物,為校園綠化和生態條件的改善提供一些依據.1 研究地區與研究方法

1.1 研究地區概況

山西師范大學地處臨汾市,位于山西省東南部,黃河中游、汾河下游,東經110°55′~112°55′、北緯35°32′~36°57′.海拔450m,全區北高南低,地勢起伏,高差懸殊,屬于溫帶大陸性氣侯,平均氣溫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月為多.日照時間長,光熱資源豐富,年輻射總量5.18×105J/cm2,無霜期160d~220d.地帶性土壤為褐土.植被為暖溫帶半濕潤區落葉闊葉林.臨汾市東西側分別有太岳山和呂梁山,東北部有霍山,東部的太岳山和東南部的塔兒山猶如一個向東彎曲的半橢圓斜坡圍墻,在地貌上形成一個南北略帶開口的“D”字形盆地.當北方靈石峽谷和西南黃河峽谷的低空氣流進入盆地后,兩股主導氣流受地形條件的限制而形成了夾帶污染物在盆地中央徘徊的局地風場,且臨汾市區全年靜風頻率很高,又處盆地的中央,受其影響最為突出[1].特殊的氣候條件和不利于擴散的地理環境自然復合,形成了低空氣流不易擴散的特殊氣候條件,致使排放的大氣污染物,尤其是TSP長時間籠罩在臨汾市上空.1.2 植物的選擇

本研究在山西師范大學校園主要區域(行知路,師表路,北區家屬樓,世紀港灣等)選擇常見的、具有代表性的綠化植物26種,其中常綠針葉樹種3種:雪松(Cedrus deodara)和圓柏(Sabina chinensis),側柏(Platycladus orientalis);落葉喬木11種:毛白楊(Populus tomentosa),國槐(Sor-phora japonica),垂柳(Salix babylonica),懸鈴木(Piatanus acerifolia),泡桐(Paulownia to-mentosa),碧桃(Amygdalus persica),山楂(Cra-taegus pinnatifida),絲棉木(Euonymus bungea-nus),龍爪榆(Ulmus pumila),銀杏(Ginlago bi-loba),石榴(Punica granatum);灌木5種:小葉黃楊(Buxus sinica),紫丁香(Syringa oblate),榆葉梅(Prunus triloba),小檗(Berberis thunbergii),冬青衛矛(Ilex latifolia);草本植物2種:石竹(Dianthus chinensis)和馬藺(Iris lacteal Pallvar chinensis).藤本植物2種:五葉地錦(Parthen-ocissus quiquefolia)和紫藤(Wisteria sinensis).1.2 樣品采集和測定

一般認為,15mm的雨量就可以沖掉植物葉片的降塵,然后重新滯塵.本實驗在雨后(大于15mm)第一周在樹冠四周及上、中、下各部位采集植物葉的樣品,闊葉樹種采集30片葉(復葉的按小葉計算),葉較大的采集10片;常綠針葉樹種采集60g~100g左右的針葉或小枝(側柏),然后將樣品封存于自封袋中[1].以上實驗共有三個重復,即在三次大雨后的第一周進行(4月25日,5月12日,5月24日)[4,8].樣品用蒸餾水浸泡2h、浸洗下葉片上附著物,用鑷子將葉片小心夾出,浸洗液用已稱重(W1)的濾紙過濾,濾后將濾紙置于60℃溫箱下烘12h,再以FA 1004N萬分之一天平稱重(W2),兩次重量之差(W2-W1)即采集樣品上所附著的降塵顆粒物重量.夾出的葉片晾干后,闊葉樹種的葉用LI-3000A便攜式葉面積測定儀測葉面積A,(W2-W1)/ A為其滯塵能力(g/m2);常綠針葉樹種的葉烘干稱重(W),(W2-W1)/W其滯塵能力(g/kg)[4,8].2 結果與分析

2.1 常綠針葉樹種的滯塵能力

由表1看出,三種針葉樹種滯塵能力的順序為雪松(17.81 g/kg)大于側柏(13.50 g/kg)大于圓柏(4.72g/kg),不同物種差異較大,最大的可相差4倍以上,這主要與樹冠及葉的特性有很大關系.雪松的樹冠比較開展,葉簇生,利于接受灰塵;側柏的葉為鱗形葉,小枝排在一個平面,多和地面平行,利于接受降塵;圓柏的樹冠為塔形,枝葉排列緊密,不利于灰塵的進入.表1還可以發現,第二次測定的滯塵明顯低于另外兩次,而雪松懸殊較大,主要原因是在第二次測定之前的連續幾天內都有風,吹散了植物上的部分顆粒物,而導致滯塵量下降;雪松的滯塵明顯降低是由于盡管其開展型樹冠利于接受和阻擋灰塵,但是對灰塵的吸附能力不是太強;側柏和圓柏受風的影響很小.2.2 喬灌木及草本植物的滯塵能力(見表2)11種落葉喬木中,平均滯塵能力強的植物為國槐(2.23g/m2)、石榴(2.18g/m2)和碧桃(1.69g/m2),7天平均滯塵均大于1.50g/m2;滯塵能力一般的為垂柳(1.15g/m2)、泡桐(1.08 g/m2)、絲棉木(1.22g/m2)和龍爪榆(1.41g/m2),7天平均滯塵超過1.00g/m2;滯塵能力較弱的為懸鈴木(0.81g/m2)、山楂(0.93g/m2)和銀杏(0.81 g/m2),7天平均滯塵均低于并接近1.00g/m2;滯塵能力最弱的為毛白楊,僅為0.28g/m2.7種灌木中,單位面積的平均滯塵能力中最強的為小檗,滯塵量為8.41g/m2;小葉黃楊次之,但平均滯塵量也達到了6.85 g/m2;冬青衛矛、榆葉梅和紫丁香滯塵能力較差,接近喬木樹種.草本植物和藤本植物中,石竹的滯塵能力明顯很強,7天平均滯塵為16.93g/m2,明顯超出任何供試植物;而紫藤的滯塵能力明顯低,僅為0.80 g/m2,和石竹相差約15倍.綜合以上實驗結果發現三個規律:第一、每種植物的7天滯塵量在三次重復實驗中基本上是穩定的,而且在每一類型中的排序也是比較穩定的.如喬木中的國槐,三次滯塵分別為2.23g/m2,2.41g/m2,2.23 g/m2,排序始終在第一或第二位;毛白楊滯塵分別為0.28g/m2,0.32 g/m2,0.26g/m2,始終排在最后一位.第二、部分植物的滯塵量在三次測定中有時變化較大:如小檗在第二次測定的數據為10.88 g/m2,而另外兩次的滯塵在7.00 g/m2左右變動,相差近4.00 g/m2;石竹的最大滯塵和最小滯塵相差12.50 g/m2.但是這并不太影響它們的排序,原因是受人為因素影響,小檗和石竹都比較矮,均種在同一路邊,易接受打掃衛生時的揚塵,而導致第二次測定值均明顯高于另外兩次.第三、從7天平均滯塵能力來看,不同生活型的植物滯塵能力也不同,其順序為草本大于灌木大于喬木大于藤本.3 討論

不同植物滯塵能力是有差異的,7天平均滯量差異可達近20倍.常綠針葉樹種中,雪松和側柏的滯塵能力最強;闊葉喬木中,國槐、石榴和碧桃滯塵能力最強;灌木中,小檗和小葉黃楊滯塵最強;草本植物石竹在被研究的所有植物中具有最強的滯塵能力,7天平均滯塵量可達到16.93g/m2.不同植物差異的主要來源與葉的表面特性(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、枝干分枝角度、樹冠形狀等有關[7].不同生活型的植物滯塵也有差異,其順序為草本大于灌木大于喬本大于藤本.主要原因是它們的垂直高度不同,接受的灰塵量也不同:高大的喬木主要滯阻、過濾外界的降塵及飄塵;較密的灌草則能有效減少地面的揚塵;攀緣植物雖然滯塵較低,卻可以阻滯不同高度的灰塵,是最佳的垂直綠化植物.因此,在校園綠化中選擇不同生活型的植物,不僅可以增加層次感、提高觀賞性,而且還可以阻滯

和吸附不同高度的灰塵,具有更好的生態效益.山西師范大學校園植物7天的滯塵量明顯高于哈爾濱市[4]和合肥市[5],如垂柳(師大1.15)g/m2,哈爾濱0.4771g/m2)、榆葉梅(師大1.35g/m2,哈爾濱0.72g/m2)、紫丁香(師大1.03g/m2,哈爾濱0.71g/m2)、五葉地錦(師大1.39g/m2,哈爾濱0.56g/m2)、銀杏(師大0.81g/m2,合肥0.63g/m2)、大葉黃楊(師大2.26g/m2,合肥1.73g/m2).其主要原因是因為山西師范大學地處臨汾市,臨汾市是全國十大污染城市之一,主要以煤為能源,TSP(懸浮顆粒物)在污染中占比重極大,已經超出國家二級標準.盡管山西師范大學粉塵污染相對市區略輕一些,但是受大環境影響因此滯塵均高于其他城市.綜合上述分析,建議在校園和城市綠化中要喬灌草合理搭配,優先選擇滯塵能力強的植物,才能有效降低粉塵污染,改善生態環境.