浅谈园林树木的滞尘功能与应用

浅谈园林树木的滞尘功能与应用徐晶;徐振华【摘要】针对园林树木的滞尘特性，在分析树木滞尘机理的基础上，对不同树种滞尘能力差异性进行了探讨，提出了选择园林滞尘树种应遵循生物多样性等原则以及常见乔灌木树种，在此基础上对城市防护林带、道路绿化等几种典型的城市园林配置中滞尘树种的应用进行了探索.【期刊名称】《河北林业科技》【年(卷)，期】2017(000)002【总页数】5页(P64-67,70)【关键词】园林树木;滞尘;道路绿化【作者】徐晶;徐振华【作者单位】河北省林果桑花检验中心，河北石家庄050081;河北省林业科学研究院河北石家庄050061【正文语种】中文【中图分类】S718.14近年来，随着我国城镇化、工业化进程的不断加快，城市生态环境所面临的压力与日俱增，特别是自2013年以来，以东北、华北地区为典型，席卷全国的严重持续雾霾天气，已经成为我国天气的一种“新常态”，极大地干扰了人们的日常工作、生活，严重威胁人类健康。数据分析表明，PM2.5即空气动力学当量直径小于2.5顷的颗粒物，是造成雾霾天气的〃元凶”，吸尘降霾、坚决打好蓝天保卫战，就成为当前亟需研究的一项重大课题。作为城市园林绿化的主体，园林树木在吸尘降霾、改善生态环境中起着主导和不可替代的作用。据第八次全国森林资源连续清查结果显示，我国森林植被年滞尘量58.41亿t，相当于2014年全国煤炭消耗量的1.6倍。大量研究表明，许多树木具有显著的滞尘作用：阿丽亚•拜都热拉［1］对阿克苏市23条城市主要街道和4个城市不同功能区包括二球悬铃木、新疆杨在内的11种树种进行了采样，测定了其滞尘量；范舒欣［2］等对银杏、白毛杨等26种北京市常见落叶阔叶绿化树种滞尘能力进行了数据分析；刘颖［3］等以棣棠、海棠等11种石家庄常见绿化植物为研究对象，研究比较了不同绿化植物的滞尘量；胡仁火［4］等对广玉兰、迎春花等6种校园绿化植物滞尘、抑菌和杀菌作用进行了测定；王蓉丽［5］等采用综合指数法分析了金华市常见园林植物的综合滞尘能力。因此在城市园林绿化中，充分掌握不同园林树种的滞尘能力的基础上，科学合理的选择、配置滞尘能力强的树种，已成为当前林业领域研究的重点。总悬浮颗粒物（TotalSuspendedParticulate，简称TSP）是指悬浮在空气中，空气动力学当量直径＜100pm的颗粒物。同类的其他常见概念有PM10、PM2.5等，他们都是指粉尘微粒，即传统意义上的灰尘、粉尘，为大气中主要污染物之一,其成分复杂，危害较大。一方面粉尘中的各种有机物、无机物、微生物和病原菌，吸入人体极易引发各种疾病。另一方面，粉尘可降低太阳辐射强度和照明度，特别是减少紫外线辐射，使得其杀菌能力大大减弱，对人体健康造成不良影响。园林树木作为城市绿化建设的重要组成部分，不仅承载着美化城区、绿化街道的任务，还由于其特殊的生物特性，担负着净化空气、吸尘降霾的重要使命，是城市生态环境的守护者和保护神。资料显示，由于树木叶片总面积很大，每公顷森林，其叶面积的总和可比其占地面积大75倍据观测，每平方米的云杉，每天可吸滞粉尘8.14g，松林为9.86g，榆树林为3.39g。有绿化带阻挡的地段，比无树木的空旷地降尘少23.4%~51.7%，飘尘量少37%~60%。因此，树木吸滞粉尘的能力是很强的，树木是空气的天然滤尘器。园林树木具备净化空气中粉尘污染的能力，总的来说其滞尘通常以滞留或停着、附着以及粘附3种方式来进行，并且3种方式往往是同时进行，但不同的滞尘方式其作用机理存在一定差异。2.1滞留或停着滞留或停着是植物滞尘的主要形式。Souch［8］等研究发现，植物的树冠对气流进行阻挡，可以有效地降低风速，当空气中含有粉尘的气流经过植物体时，一部分大粒径颗粒物失去动力而降落到地面或被截留停滞在叶片表面，而另一部分粒径较小的颗粒物则被阻滞悬浮于植物群落空间中［7］。2.2附着附着是植物滞尘效果比较稳定的方式，它主要取决于植物本身的生物特性，受风、雨等外界干扰因素较小。附着是由于植物叶片本身特殊的表面结构和湿润性，致使粉尘颗粒物经过树木时，附着于叶面及枝干的下凹部分起到吸附尘埃作用。植物在进行蒸腾作用时，可以使一定范围内保持较大的湿度，粉尘吸湿后重量增加，在一定程度上更容易发生沉降，同时叶片湿度越大吸附灰尘的能力就越强［8，9］。2.3粘附一般认为，粘附是植物滞尘效果最为稳定的方式。自然界中一些树木的枝、叶、花、果等生有绒毛或能分泌黏性油脂或汁液，能够沾粘空气中大量的颗粒物。而蒙尘的植物经过雨水冲洗或大风天气，又可以恢复其吸尘能力。3.1滞尘能力影响因素不同树种滞尘能力存在较大差异，国内外卜相关研究表明，影响植物滞尘能力的因素主要有4个方面：一是植物生物特性差异因素，二是时间季节因素，三是空间部位因素，四是环境气象因素。本文重点针对植物生物特性差异因素造成的滞尘能力进行阐述。一般来说，叶面粗糙、多绒毛，分泌有黏液的树种滞尘能力较强，叶片着生角度、以及树冠大小、疏密程度等因素也有密切关系。从树木个体而言，高大树木比矮小树木对空气流动的影响大，易形成湍流，为PM2.5沉降提供有利条件。从生长速率来看，生长迅速的树木能够更快地增加吸附PM2.5的叶面积。树冠紧密，枝叶结构密度大的树木对颗粒物的阻滞作用大。叶片细小、或多裂、边缘不规则如阔叶树种的裂叶、一回或多回羽状复叶，针叶树松科、柏科树种的圆柱形针叶、刺叶或鳞叶等，叶片形状复杂，易形成湍流，有助于空气中PM2.5沉降，同时比表面积较大，增加了树木吸附颗粒物的面积。而且树种的叶片表面粗糙、有绒毛或纤毛、或能分泌树脂，能够减少吸附的颗粒物重新悬浮回空气中。研究表明，针叶树种比阔叶树种叶片吸附颗粒物的能力强，常绿灌木优于落叶灌木，灌木树种吸附能力也优于乔木树种，针叶树中松类好于柏类。据测定，丁香滞尘量（5.75g/m2）是紫叶小檗（0.93g/m2）的6倍多，毛白杨（3.822g/m2）为垂柳（1.048g/m2）的3倍多。3.2北方城市绿化常见树种滞尘效果目前植物滞尘能力强弱的研究主要集中在植物叶片表面滞尘量方面，依据滞尘量我们对北方城市绿化常见树种滞尘效果划分为弱、中等、较强和强4个等级，形成了北方城市绿化常见树木滞尘效果综合评价（表1）。4.1原则（1） 适地适树原则。〃橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳。”要让树木有强大的吸附粉尘的能力，发挥净化环境的作用，树木本身必须生长健康。因此，绿化树种与立地环境条件相适应是选择树种的首要原则。特别是要针对不同污染地段选择相应的滞尘树种，确保“栽得活、长得好、有作用”。（2） 因害设防原则。尺有所长、寸有所短。不同树种滞尘功能各有所长，因此，要针对不同地区类型，污染程度，在选择上有所取舍，有所侧重。（3） 乡土树种优先原则。乡土树种是经过长期自然选择的结果，对本地的自然环境有很强的适应能力，且种源多、繁殖快、容易成活。大量研究表明，吸附粉尘能力强的也大多是一些乡土树种。（4） 多功能兼顾原则。坚持主导功能为主，多功能兼顾。在重点考虑树种的滞尘能力的同时，也要综合兼顾树种的其他生态功能、景观效果与经济价值。做到绿化、美化、净化有机结合。（5） 生物多样性原则。园林绿地滞尘作用的大小除了树种本身特性外，还与构成群落的树种数量和群落结构等因素有关。要应用生态学原理，构建乔、灌、草、藤相结合，多树种合理配置的复层人工植物群落，丰富物种多样性，使绿地生态系统结构更加稳定，发挥最大的综合生态功能。4.2常见滞尘树种4.2.1乔木雪松（学名：CedrusDeodara（Roxb.）G.Don）是松科雪松属植物。常绿乔木，树冠尖塔形，大枝平展，小枝略下垂。叶针形，长8~60cm，质硬，灰绿色或银灰色，在长枝上散生，短枝上簇生。叶片较粗糙、多密集绒毛、褶皱。银杏（学名：GinkgoBilobaL.），为银杏科、银杏属落叶乔木，又名白果树。叶片平滑、少纤毛，气孔密度较小，叶表微观沟槽和峰谷构造较少。樟子松（学名：PinusSylvestrisvar.MongolicaLitv.）常绿乔木，高15~25m,最高达30m，树冠椭圆形或圆锥形。叶片表面有蜡质或叶表网络结构规则较浅。圆柏［学名：SabinaChinensis（L.）Ant.］是常绿乔木；有鳞形叶的小枝圆或近方形。叶在幼树上全为刺形，随着树龄的增长刺形叶逐渐被鳞形叶代替；鳞形叶交互对生，排裂紧密，先端钝或微尖，背部面近中部有椭圆形腺体，叶表粗糙度低。4.2.2灌木大叶黄杨（学名：BuxusMegistophyllaLevl.）:小枝四棱形，光滑、无毛，叶面光亮，仅叶面中脉基部及叶柄被微细毛，其余均无毛。冬青卫矛（学名：EuonymusJaponicusThunb.）:高可达3m，小枝四棱，具细微皱突，叶革质，有光泽，基部楔形，边缘具有浅细钝齿。小叶女贞（学名：LigustrumQuihouiCarr.）:木犀科女贞属的小灌木；叶薄革质；花白色，香，无梗；花冠筒和花冠裂片等长；花药超出花冠裂片。4.2.3草本高羊茅（学名：FestucaelataKengexE.Alexeev）:又名羊茅，属禾本目，禾本科多年生地被植物。叶鞘光滑，具纵条纹，上部者远短于节间；叶舌膜质，截平，具泡状细胞，厚壁组织与维管束相对应，上、下表皮内均有。叶片表面有粘性或油脂，气孔密度较大。早熟禾（学名：PoaAnnuaL.）：1a生或冬性禾草。秆直立或倾斜，全体平滑无毛。叶片质地柔软，常有横脉纹，顶端急尖呈船形，边缘微粗糙。白车轴草（学名：TrifoliumRepensL）:托叶卵状披针形，膜质，基部抱茎成鞘状，离生部分锐尖；叶柄较长，近叶边分叉并伸达锯齿齿尖；小叶柄长1.5mm，微被柔毛。4.3园林树木滞尘的应用4.3.1城市防护林带通过仿自然植被模式进行建设，建成以阔叶树为主的多树种、多层次、多色彩、多功能、复合的森林群落。城市林带多以乡土树种为主。因地制宜，因害设防，结构合理；结合自然地貌，注重道路绿地和其他绿地的过渡和衔接；景观强调整体绿化效果、视线开放、富色彩变化；突出保护农田、河流的原则进行规划建造，从而起到固基保路、保水护田、减灾防害作用。生态景观林带建设实施后，对城市的绿化质量、生态效益、社会效益和经济效益均起到了积极的作用。在长度为200m以上，宽度为20~50m的范围内，栽植3排以上的树木，即构成林带。研究表明：景观生态林对颗粒物浓度的降低效果在夏季和春季较高，其中春季最高，可使林内TSP、PM10、PM2.5平均浓度分别降低(65.44±8.58)|jg/m3、(26.19±9.72)|jg/m3和(12.16±4.5)pg/m3o绿化带宽度15m对TSP的净化率即可达到85%以上，即可满足除尘的要求。一般城市林带适宜的宽度不宜超过30m。建设城市林带主要树种有：毛白杨、旱柳、油松、白皮松、国槐、刺槐、桧柏、紫薇、西府海棠、榆叶梅、连翘等。4.3.2道路绿化道路绿化是指在道路两旁及分隔带内栽植树木、花草以及护路林等以达到隔绝噪音、净化空气、美化环境的目的。城市道路绿化，是城市园林绿地系统的重要组成部分，也是城市文明的重要标志之一［10］。合理栽植绿化植物已成为了降低空气污染指数的主要措施。绿化植物凭借着其叶面可拦截、过滤和吸附粉尘的能力，成为道路绿化植物选择的一个重要指标。研究表明，自路基处在距道路5m范围内绿化带即开始发挥显著的滞尘效应，对TSP的净化率均值达61.10%，净滞尘率为最高，达22.95%;在路旁5~15m范围内TSP质量降低趋势减缓；在15~20m范围内，TSP降低趋势更缓，净滞尘率在5~15m逐渐减弱，在20m净滞尘率均值为9.83%,TSP净化率均值达96.56%，最高可达100%［11］。道路绿化应选用树冠大、荫浓、干性强、分枝点高、抗性强、耐修剪、病虫害少、寿命长的树种，如悬铃木、刺槐、国槐、臭椿、垂柳、白蜡、银杏、梓树、栾树等,同时隔段种植圆柏等常绿树种，可起到较好的隔音及滞尘效果。4.3.3公园绿化公园绿化是城市中向公众开放的、以游憩为主要功能，有一定的游憩设施和服务设施，同时兼有健全生态、美化景观、防灾减灾等综合作用的绿化用地，是城市建设用地、城市绿地系统和城市市政公用设施的重要组成部分，是展示城市整体环境水平和居民生活质量的一项重要指标。研究认为［12］，公园绿地对TSP的平均削减量也表现为春季最高，可达（129.12±30.81川g/m3。公园、广场大部分为人工建造，因此，在树种选择时，以观赏性植物为主，其功能主要是美化环境、净化空气等。其中滞尘能力较强的树种主要有垂柳、白皮松、雪松、桧柏、紫薇、榆树、广玉兰、白玉兰、女贞、法桐、金边黄杨，金叶女贞、月季，紫藤、爬山虎、五叶地锦等。4.3.4厂矿区绿化工矿区是污染最重的区域，主要是粉尘、SO2和NOx等有毒废气，以及废水、废渣等。根据粉尘污染的性质，配置适宜的种类，有效地降低工厂污染物对生态环境的影响，改善工厂工作、居住环境。进行工厂绿化时主要根据环境污染程度选择与之相应抗污能力的树种。在这些区域选择树种时，可以选择白皮松、加拿大杨、垂柳、旱柳、银杏、紫藤、大叶黄杨、悬铃木、构树等具有一定的抗SO2、抗粉尘的植物。4.3.5居民区绿化居住小区内的环境，是小区居民休憩、交往的日常生活场所。居民区人口密集，建筑集中，道路狭窄，车辆较多，氧气缺乏，温度较高。主要污染物是生活排放的煤烟、CO、CO2、NOx等。居住区绿化主要是以植物为主，植物可以净化空气和减少尘埃，从而对保护居住区环境方面有着良好作用，同时也有利于改善小气候、遮阳降温、防止西晒、调节气温和降低风速。树种选择时，可以选择梧桐、银杏、臭椿、柿树、五角枫，同时配置大叶黄杨、紫叶小檗等低矮绿篱。园林树木的滞尘效应已经得到了广泛认可，在城市绿化建设过程中，滞尘园林植物的选择与应用是一门涉及植物学、生态学、园林学等多学科的综合问题。如何在实践中栽植、引进滞尘能力强的树种，进行合理的结构设计，对减轻城市中各种滞尘问题具有重要意义，应结合雾霾天气等时下环境问题进行有针对性的研究，将绿地的景观美化与雾霾治理相结合，探讨造景新模式，合理配置不同类型的乔、灌、草等植物，将环保理念与景观设计相融合，在高起点上建设城市绿地景观，改善和优化城市人居环境。[1]国家林业局.全国森林火险区划等级.(LY/T1063—2008)[S],北京：中国标准出版社，2008.[7]朱天燕.南京雨花台区主要绿化树种滞尘能力与绿地花境建设[D].南京：南京林业大学，2007.[8]BeckettKP,Freer-SmithPH,TaylorG.Urbanwoodlands:theirroleinreducingtheeffectsofparticulatepollution[J].EnvironmentalPollution.1998,99:347-360.[9]江胜利，金荷仙，许小连.园林植物