淺談城市綠化植物的篩選

淺談城市綠化植物的篩選

0城市綠化植物的生態(tài)功能城市化是人類社會經(jīng)濟發(fā)展的必然趨勢，也是人類文明的重要標(biāo)志。但這種進步始于對自然資源的掠奪性和破壞性開發(fā)。隨著城市化的發(fā)展,城市人口膨脹、空氣污染、水域污染、噪音污染、溫室效應(yīng)等一系列環(huán)境問題,已給人們帶來了生存危機,也對城市本身的生存與發(fā)展提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此,利用植物來改善城市環(huán)境引起了人們的高度重視。城市植物景觀所構(gòu)成的美化的城市環(huán)境和休憩空間,其提高居民生活質(zhì)量的生態(tài)效益日益被人們所重視。城市綠化植物不僅能改變城市面貌,而且能改善人民生活質(zhì)量,綜合體現(xiàn)了生態(tài)效益、社會效益、經(jīng)濟效益的有機統(tǒng)一,是城市植被以外的其他生態(tài)因子所不能提供的,具有不可替代性。但現(xiàn)在對城市綠化植物的研究主要集中在宏觀領(lǐng)域,著眼于綠地的數(shù)量指標(biāo)、綠地的布局、景觀效果等數(shù)量和形式指標(biāo)等方面[8,9,10,11,12,13,14,15],而對于城市綠化植物的個體與群體的生理、生態(tài)機制及其與環(huán)境因子間關(guān)系等領(lǐng)域的研究卻不多,對綠地建設(shè)實踐缺乏應(yīng)有的實質(zhì)性的指導(dǎo)意義。因此,定量評價城市綠化植物的生態(tài)功能,是探討城市綠化植物生態(tài)效益的重要基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段城市綠化植物研究最多的還是綠地在改善城市環(huán)境質(zhì)量方面起到的作用,而較少涉及城市綠地的各種植物的環(huán)境生態(tài)效益,特別是碳氧平衡能力、滯塵能力、增濕降溫能力、殺菌能力等方面。貴州安順屬喀斯特高原城市,城區(qū)土壤貧瘠而偏堿性,這一土壤基質(zhì)造就了旱生、石生和喜鈣巖溶植被。隨著安順優(yōu)秀旅游城市的建設(shè)和大黃果樹旅游圈的形成,安順城市環(huán)境質(zhì)量也引起了人們的高度關(guān)注。因此,在對貴州安順城區(qū)綠化植物調(diào)查的基礎(chǔ)上,選擇區(qū)內(nèi)生長較好的典型綠化植物為研究對象,研究其滯塵和殺菌的生態(tài)效應(yīng),評價其在城市環(huán)境條件下的生態(tài)功能,以期為喀斯特高原生態(tài)城市建設(shè)、人居環(huán)境改善、城市生態(tài)可持續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)的參考資料和有價值的建議。1材料和方法1.1研究對象的選取根據(jù)安順市區(qū)的地理氣候特點,全面調(diào)查安順市區(qū)和近郊120余種綠化植物種類和生長狀況。在此基礎(chǔ)上,選取城區(qū)4種喬木(香樟、荷花玉蘭、馬尾松、柏木),4種灌木(小葉女貞、杜鵑、大葉黃楊、海桐)、4種花卉草本(三葉草、高羊茅、一串紅、萬壽菊)和4種攀援植物(爬山虎、金銀花、紫藤、常春藤)為研究對象。按樹齡和分布特征,每種植物取5株進行葉面積指數(shù)、滯塵能力和殺菌能力測定,其結(jié)果取平均值計算。1.2實驗方法1.2.1不同混交比的葉面積本試驗采用剪紙稱重法測定葉面積。即用標(biāo)準(zhǔn)方格紙將每片葉畫在方格紙上并剪下紙模,稱其重量,然后按重量與面積呈正比的關(guān)系可得:葉面積=整紙面積×剪下紙片重÷整紙重。喬木、灌木和攀援植物全樹葉量均采用標(biāo)準(zhǔn)枝法估測,即測定一組葉片的葉面積,經(jīng)60℃干燥箱烘干48h,測定干重和平均單位葉片的葉面積,再估測整株樹的總?cè)~面積并測定植物的冠幅;花卉草本植物進行實際計數(shù)和測量?？?cè)~面積與冠幅之比,即得葉面積指數(shù)(LAI)1.2.2滯塵量的測定植物滯塵能力是指單位葉面積單位時間內(nèi)滯留的粉塵量,一般認為15mm以上的雨量就會沖掉植物葉片上的降塵。2010年7月9日和10日,安順市區(qū)連續(xù)降雨,雨量較大,平均為27mm。葉片上灰塵已基本上被雨水沖洗干凈,可假定此時葉片灰塵積累量為零,本試驗從7月11日開始逐周測定葉片滯塵量。具體做法是在植株不同部位隨機摘取10枚葉片,在盡量不抖動的情況下密封帶回實驗室,先用Sartorius電子天平(精度0.0001g)稱量一片葉重量,然后用蒸餾水浸泡2h,充分浸洗葉片上的附著物。2h后將葉片用鑷子夾出,晾干。用己烘干的經(jīng)電子天平稱重(W1)的濾紙過濾沖洗液。將濾紙置于120℃烘箱12h,烘干后進行稱重(W2)。兩次重量之差,即為采集樣品上附著的灰塵重量。1.2.3天氣形勢把握用室外自然沉降法測定植物殺菌作用。測定時間為2010年8月6日、13日和19日的上午9—11點,天氣晴朗,無風(fēng),氣溫分別為23、25、29℃。選擇晴朗無風(fēng)的上午,以保證把天氣情況的影響降到最小,且上午9—11點植物的光合蒸騰作用等生理活動正處于高峰期,分泌的殺菌物質(zhì)亦達到高峰。在每個供試植物周圍離地面1.2m,水平距離30cm處,放3個直徑12cm的盛有牛肉膏-蛋白胨細菌培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿,開蓋暴露5min,封蓋后置入恒溫培養(yǎng)箱,28℃培養(yǎng)48h,計算菌落數(shù)。以無綠化空地為對照。2結(jié)果與分析2.1需要案外植物的種類對安順城區(qū)14條主要干道調(diào)查發(fā)現(xiàn),喬木、灌木、攀援植物、花卉及草本植物等綠化植物共120余種。表1是調(diào)查中常見的街道綠化植物,可以看出安順城區(qū)行道樹主要為香樟、法國梧桐、馬尾松和荷花玉蘭等少數(shù)幾個樹種。裸子植物中以馬尾松、柏木和銀杏最多。香樟、法國梧桐數(shù)量占總數(shù)的57.01%,其他樹種較少,結(jié)構(gòu)較為單一,樹種均勻度很低。灌木以小葉女貞和杜鵑最多,約占綠化植物的20%左右,數(shù)量遠不及喬木,種類和個體數(shù)量均較少?；ɑ芘c草本地被物的種類較少,只見于節(jié)日期間盆栽擺設(shè)或一些較為寬敞的公園,種類有限,季節(jié)性較強。安順城區(qū)主干道上綠化植物的布局結(jié)構(gòu)簡單,喬、灌、花卉草本植物三層相結(jié)合的立體結(jié)構(gòu)綠化種植較少。2.2不同國家植物的葉面積表2看出,葉面積指數(shù)在喬木樹種中以法國梧桐最大,為6.89,其次為香樟6.12。灌木可以分成兩類,一類與樹木差不多,葉面積指數(shù)大于3,如小葉女貞、杜鵑和大葉黃楊。另一類小于3,如海桐2.81。從單株總?cè)~面積來看,喬木總是較大的,法國梧桐的總?cè)~面積最大,香樟次之。灌木杜鵑雖然葉面積指數(shù)為4.29,達到甚至超過一些喬木樹種的葉面積指數(shù),但其單株葉面積僅為4.27m2,遠比喬木樹種小得多?；ɑ芎鸵恍┚G化草坪,雖然葉面積指數(shù)不小,但由于總?cè)~面積較小,生態(tài)功能要遠小于喬木。4種攀援植物的葉面積指數(shù)較大,如爬山虎的葉面積指數(shù)為5.10,常春藤為4.68,可與喬木相媲美,但單株植物葉面積最小。值得一提的是,爬山虎可以在喬木、灌木、花卉草本植物達不到的空間進行綠化,尤其在高樓林立的壁墻上更能顯示出其廣闊的應(yīng)用前景,是城市中垂直綠化的優(yōu)良植物材料。2.3大植物和海桐的生長狀況圖1顯示,不同綠化植物滯塵量隨時間的積累而逐漸增加。4周后,喬木以馬尾松的滯塵能力最強,滯塵量達5.7413g·m-2/周,比第1周滯塵量5.0606g·m-2/周增加近0.6g;法國梧桐和香樟次之,為2.8448g·m-2/周和2.4435g·m-2/周;荷花玉蘭最小。灌木植物中以杜鵑的滯塵能力最強,為6.6298g·m-2/周,比第一周結(jié)束時的3.3376g·m-2/周增加近2倍;小葉女貞其次,為5.2435g·m-2/周;海桐最小,為2.8453g·m-2/周。花卉草本植物滯塵能力以一串紅的最大,第4周時滯塵量達4.5964g·m-2/周;其次為萬壽菊,第4周時為3.9763g·m-2/周,而高羊茅最小,為2.1516g·m-2/周。攀援植物滯塵能力比其他綠化植物小得多,一周后滯塵量基本上保持為1g·m-2/周左右,4周后的滯塵量也未超過3g·m-2/周水平。上述分析可以得出結(jié)論,灌木杜鵑的滯塵能力最強,其次為喬木馬尾松,其他植物也具有不同程度的滯塵能力。在一些特殊地帶,如污染重的工廠和塵土飛揚的街道,應(yīng)重點栽植這些滯塵能力較強樹種。同時為了避免綠化樹種的單一性,也應(yīng)適當(dāng)選擇一些滯塵能力較弱的綠化植物。2.4不同樹種的殺菌效果謝慧玲等的測定表明,超過70%的植物的殺菌效果在8月份最高,因為這個時候植物生長旺盛,枝繁葉茂;每天8點和10點為植物光合蒸騰等生理活動最強和釋放殺菌物質(zhì)最多的時間點。為了把天氣狀況的影響降到最低,本實驗選擇天氣晴朗的8月6日上午10點、13日上午8點和19日10點進行殺菌實驗。實驗表明,不同綠化植物的殺菌效果不同。喬木殺菌能力的排列順序為:香樟>法國梧桐>馬尾松>荷花玉蘭。其中香樟的殺菌能力最強,平均殺菌率為62.9%;法國梧桐和馬尾松的殺菌率均在50%以上,而荷花玉蘭最低,為48.9%。4種灌木以杜鵑的殺菌率最強,為58.5%,大葉黃楊和海桐的殺菌率相差不大,均在39%左右,而小葉女貞的殺菌率最低,僅為36.7%?；ɑ懿荼局参镉兄幸匀f壽菊的54.4%最高,一串紅的殺菌率也在50%以上,三葉草和高羊茅的殺菌率也不低,均達到43.5%以上。攀援植物的殺菌率差別較大,最高為爬山虎,達43.7%;最低為常春藤,僅為26.9%。3適生綠化植物的篩選城市綠化植物是改造城市自然環(huán)境,保護城市生態(tài)環(huán)境的主力。將喬木、灌木、攀援植物、花卉草本植物相結(jié)合,就能取得極為顯著的環(huán)境保護效益。高大喬木枝葉繁茂,占據(jù)上層的空間;灌木植株較為矮小,占據(jù)中下層空間;花卉草本植物占據(jù)地面空間;攀援植物占據(jù)垂直墻面空間。安順城區(qū)綠化植物調(diào)查表明:區(qū)內(nèi)植物種類單一、均勻度較低。其主要原因是:(1)苗木容易獲得,因此集中栽植。例如香樟、法國梧桐;(2)常綠樹種的可選擇范圍小,集中在樟樹、女貞、柏木等;(3)居民偏愛某些樹種,如荷花玉蘭、樟樹等;(4)經(jīng)營者受傳統(tǒng)理念的影響等。此外一個重要原因是歷史問題,即不同年代行道樹變化較大、具有時代特色。如20世紀(jì)50—60年代以法國梧桐、加楊、柏木等為主;20世紀(jì)70—80年代則主要栽植槐樹、女貞、廣玉蘭、樟樹和銀杏;20世紀(jì)90年代以后種類增加較多,如棕櫚科的蒲葵等。因此,城市森林優(yōu)勢種的種類較少,樹種選擇單一化,人為干擾也起到一定作用。通常情況下,不同種植物的葉面積指數(shù)(LAI)有一個最適值,此時光通過葉冠被均勻吸收時達到最強的光合作用。研究表明,具有水平葉的草本植物群叢最適LAI在4—6,萬壽菊和一串紅基本上處于這個范圍,而三葉草和高羊茅低于這一范圍,這與安順屬于高原地帶,植物的葉型等指標(biāo)要受到海拔高度的影響有關(guān)。測定植物的滯塵能力是城市綠地系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù),高大的喬木能起到滯阻、過濾外界降塵的作用,較密的灌草則能有效減少地面揚塵。不同植物間滯塵量差異明顯,這與樹冠、葉片特性有很大關(guān)系。杜鵑樹冠窄小,呈倒圓錐形,能最大限度地接受粉塵。其葉片簇生,葉片密度大,粉塵不易抖落,防止第二次揚塵。此外,杜鵑葉片上下表面密生絨毛和腺體,加強了對灰塵的吸附黏連能力。因此,杜鵑是通過葉片整體起作用來攔截粉塵,滯塵功能較強。小葉女貞枝條平展,葉片著生密集,葉片上下表面絨毛同樣密集,因其不具腺體,朝下的一面粉塵量較少。馬尾松的滯塵能力在喬木中最大,多皺、表面粗糙、多絨毛或多油脂的葉面,都有利于阻擋、吸附和黏滯大氣顆粒物;此外,馬尾松的滯塵量與樹冠結(jié)構(gòu)、枝葉密度、葉面傾角也有一定關(guān)系。安順市區(qū)和郊區(qū)環(huán)城林帶有大量的馬尾松分布,無疑起到了抵御石漠化揚塵的作用。法國梧桐葉片較大,葉片的絨毛密集并具有較多的腺體,滯塵能力相對較強?；ɑ芎筒荼局参镫m有較大的葉表面積,但對灰塵的黏附能力較弱,在風(fēng)、雨等物理因素的影響下,塵土迅速墜落,因而滯塵量較灌木和喬木小得多。在雨后第3周,各綠化植物滯塵量都呈現(xiàn)出下降的趨勢,滯塵能力隨時間遞減。這是因為葉表面積有限,在雨水沖洗后,開始滯塵力強,以后隨塵土量的增加而減弱。特別值得指出的是在貴州安順這個石漠化非常嚴(yán)重的地區(qū),經(jīng)常受到因石漠化災(zāi)害而產(chǎn)生粉塵的侵害,根據(jù)本文結(jié)果,可以篩選喀斯特適生綠化植物在石漠化地區(qū)種植,這樣既恢復(fù)了生態(tài),又起到防風(fēng)固土和吸滯粉塵的作用,對于石漠化的治理是非常重要的。植物的殺菌能力是諸多生態(tài)因子綜合作用的結(jié)果。如Nowak等指出,植物殺菌力與太陽的總輻射強度和光照強度正相關(guān),但當(dāng)太陽的總輻射量和光照強度超過樹木分泌植物殺菌素相應(yīng)的最高數(shù)值時,就會減弱植物的殺菌力。植物凈化空氣,主要表現(xiàn)在能稀釋、分解、吸收和固定大氣中的有毒有害物質(zhì),通過光合作用將其轉(zhuǎn)化為一些無毒的有機物質(zhì)。本文證實,不同植物的殺菌效果是不一致的。喬木中香樟的殺菌能力最強,而荷花玉蘭最低。灌木以杜鵑的殺菌率最強,而小葉女貞的殺菌率最低?；ɑ芎偷乇晃镏幸匀f壽菊的殺菌率最高。攀援植物的殺菌率差別較大,最高為爬山虎,最低為常春藤。綠化植物能減少空氣中細菌污染與傳播,各類林地和草地都有一定的滅菌作用。花曉梅認為植物具有明顯的殺菌能力。許恩珠等證明,柏、松等所產(chǎn)生的殺菌素可殺死白喉、結(jié)核、霍亂和痢疾等病原菌。香樟殺菌能力最強,與其所含有豐富的樟腦和其他化學(xué)成分有關(guān)。總之,空氣含菌量主要受氣候條件、塵埃顆粒、人為活動強度、土壤、化學(xué)污染物質(zhì)、地面植被狀況的影響,特別是植物種類,郁閉度及其殺菌作用強度,對空氣含菌量的影響最為重要。4葉黃楊、海桐和花的滯塵能力(1)安順城區(qū)行道樹主要為香樟、法國梧桐、馬尾松和荷花玉蘭等喬木植物,其中香樟、法國梧桐數(shù)量占總數(shù)的57.01%;灌木以小葉女貞和杜鵑最多,約占綠化植物的20%;花卉草本植物的種類較少。(2)對于葉面積指數(shù),喬木中以法國梧桐最大(6.89),香樟次之(6.12),馬尾松(4.2)和荷花玉蘭(3.65)相對較小,但均在3以上。灌木以杜鵑最大(4.29),小葉女貞(3.69)和大葉黃楊(3.52)次之,海桐花最低(2.81)。在花卉草本植物中,以萬壽菊最大(4.24),三葉草最低(2.46)。攀援植物以爬山虎最大(5.10),常春藤次之(4.68),金銀花(2.2)和紫藤(3.44)相對較小。(3)滯塵能力測定結(jié)果指出,在滯塵4周后,喬木中馬尾松的滯塵能力最強(5.7413g·m-2/周),法國梧桐和香樟次之,依次為2.8448g·m-2/周和2.4435g·m-2/周;荷花玉蘭最小。灌木中杜鵑最大(6.6298g·m-2/周),小葉女貞其次(5.2435g·m-2/周);海桐最小(2.8453g·