淺談園林樹木的滯塵功能與應用

淺談園林樹木的滯塵功能與應用徐晶;徐振華【摘要】針對園林樹木的滯塵特性，在分析樹木滯塵機理的基礎上，對不同樹種滯塵能力差異性進行了探討，提出了選擇園林滯塵樹種應遵循生物多樣性等原則以及常見喬灌木樹種，在此基礎上對城市防護林帶、道路綠化等幾種典型的城市園林配置中滯塵樹種的應用進行了探索.【期刊名稱】《河北林業(yè)科技》【年(卷)，期】2017(000)002【總頁數(shù)】5頁(P64-67,70)【關鍵詞】園林樹木;滯塵;道路綠化【作者】徐晶;徐振華【作者單位】河北省林果?；z驗中心，河北石家莊050081;河北省林業(yè)科學研究院河北石家莊050061【正文語種】中文【中圖分類】S718.14近年來，隨著我國城鎮(zhèn)化、工業(yè)化進程的不斷加快，城市生態(tài)環(huán)境所面臨的壓力與日俱增，特別是自2013年以來，以東北、華北地區(qū)為典型，席卷全國的嚴重持續(xù)霧霾天氣，已經(jīng)成為我國天氣的一種“新常態(tài)”，極大地干擾了人們的日常工作、生活，嚴重威脅人類健康。數(shù)據(jù)分析表明，PM2.5即空氣動力學當量直徑小于2.5頃的顆粒物，是造成霧霾天氣的〃元兇”，吸塵降霾、堅決打好藍天保衛(wèi)戰(zhàn)，就成為當前亟需研究的一項重大課題。作為城市園林綠化的主體，園林樹木在吸塵降霾、改善生態(tài)環(huán)境中起著主導和不可替代的作用。據(jù)第八次全國森林資源連續(xù)清查結果顯示，我國森林植被年滯塵量58.41億t，相當于2014年全國煤炭消耗量的1.6倍。大量研究表明，許多樹木具有顯著的滯塵作用：阿麗亞?拜都熱拉［1］對阿克蘇市23條城市主要街道和4個城市不同功能區(qū)包括二球懸鈴木、新疆楊在內的11種樹種進行了采樣，測定了其滯塵量；范舒欣［2］等對銀杏、白毛楊等26種北京市常見落葉闊葉綠化樹種滯塵能力進行了數(shù)據(jù)分析；劉穎［3］等以棣棠、海棠等11種石家莊常見綠化植物為研究對象，研究比較了不同綠化植物的滯塵量；胡仁火［4］等對廣玉蘭、迎春花等6種校園綠化植物滯塵、抑菌和殺菌作用進行了測定；王蓉麗［5］等采用綜合指數(shù)法分析了金華市常見園林植物的綜合滯塵能力。因此在城市園林綠化中，充分掌握不同園林樹種的滯塵能力的基礎上，科學合理的選擇、配置滯塵能力強的樹種，已成為當前林業(yè)領域研究的重點?？倯腋☆w粒物（TotalSuspendedParticulate，簡稱TSP）是指懸浮在空氣中，空氣動力學當量直徑＜100pm的顆粒物。同類的其他常見概念有PM10、PM2.5等，他們都是指粉塵微粒，即傳統(tǒng)意義上的灰塵、粉塵，為大氣中主要污染物之一,其成分復雜，危害較大。一方面粉塵中的各種有機物、無機物、微生物和病原菌，吸入人體極易引發(fā)各種疾病。另一方面，粉塵可降低太陽輻射強度和照明度，特別是減少紫外線輻射，使得其殺菌能力大大減弱，對人體健康造成不良影響。園林樹木作為城市綠化建設的重要組成部分，不僅承載著美化城區(qū)、綠化街道的任務，還由于其特殊的生物特性，擔負著凈化空氣、吸塵降霾的重要使命，是城市生態(tài)環(huán)境的守護者和保護神。資料顯示，由于樹木葉片總面積很大，每公頃森林，其葉面積的總和可比其占地面積大75倍據(jù)觀測，每平方米的云杉，每天可吸滯粉塵8.14g，松林為9.86g，榆樹林為3.39g。有綠化帶阻擋的地段，比無樹木的空曠地降塵少23.4%~51.7%，飄塵量少37%~60%。因此，樹木吸滯粉塵的能力是很強的，樹木是空氣的天然濾塵器。園林樹木具備凈化空氣中粉塵污染的能力，總的來說其滯塵通常以滯留或停著、附著以及粘附3種方式來進行，并且3種方式往往是同時進行，但不同的滯塵方式其作用機理存在一定差異。2.1滯留或停著滯留或停著是植物滯塵的主要形式。Souch［8］等研究發(fā)現(xiàn)，植物的樹冠對氣流進行阻擋，可以有效地降低風速，當空氣中含有粉塵的氣流經(jīng)過植物體時，一部分大粒徑顆粒物失去動力而降落到地面或被截留停滯在葉片表面，而另一部分粒徑較小的顆粒物則被阻滯懸浮于植物群落空間中［7］。2.2附著附著是植物滯塵效果比較穩(wěn)定的方式，它主要取決于植物本身的生物特性，受風、雨等外界干擾因素較小。附著是由于植物葉片本身特殊的表面結構和濕潤性，致使粉塵顆粒物經(jīng)過樹木時，附著于葉面及枝干的下凹部分起到吸附塵埃作用。植物在進行蒸騰作用時，可以使一定范圍內保持較大的濕度，粉塵吸濕后重量增加，在一定程度上更容易發(fā)生沉降，同時葉片濕度越大吸附灰塵的能力就越強［8，9］。2.3粘附一般認為，粘附是植物滯塵效果最為穩(wěn)定的方式。自然界中一些樹木的枝、葉、花、果等生有絨毛或能分泌黏性油脂或汁液，能夠沾粘空氣中大量的顆粒物。而蒙塵的植物經(jīng)過雨水沖洗或大風天氣，又可以恢復其吸塵能力。3.1滯塵能力影響因素不同樹種滯塵能力存在較大差異，國內外卜相關研究表明，影響植物滯塵能力的因素主要有4個方面：一是植物生物特性差異因素，二是時間季節(jié)因素，三是空間部位因素，四是環(huán)境氣象因素。本文重點針對植物生物特性差異因素造成的滯塵能力進行闡述。一般來說，葉面粗糙、多絨毛，分泌有黏液的樹種滯塵能力較強，葉片著生角度、以及樹冠大小、疏密程度等因素也有密切關系。從樹木個體而言，高大樹木比矮小樹木對空氣流動的影響大，易形成湍流，為PM2.5沉降提供有利條件。從生長速率來看，生長迅速的樹木能夠更快地增加吸附PM2.5的葉面積。樹冠緊密，枝葉結構密度大的樹木對顆粒物的阻滯作用大。葉片細小、或多裂、邊緣不規(guī)則如闊葉樹種的裂葉、一回或多回羽狀復葉，針葉樹松科、柏科樹種的圓柱形針葉、刺葉或鱗葉等，葉片形狀復雜，易形成湍流，有助于空氣中PM2.5沉降，同時比表面積較大，增加了樹木吸附顆粒物的面積。而且樹種的葉片表面粗糙、有絨毛或纖毛、或能分泌樹脂，能夠減少吸附的顆粒物重新懸浮回空氣中。研究表明，針葉樹種比闊葉樹種葉片吸附顆粒物的能力強，常綠灌木優(yōu)于落葉灌木，灌木樹種吸附能力也優(yōu)于喬木樹種，針葉樹中松類好于柏類。據(jù)測定，丁香滯塵量（5.75g/m2）是紫葉小檗（0.93g/m2）的6倍多，毛白楊（3.822g/m2）為垂柳（1.048g/m2）的3倍多。3.2北方城市綠化常見樹種滯塵效果目前植物滯塵能力強弱的研究主要集中在植物葉片表面滯塵量方面，依據(jù)滯塵量我們對北方城市綠化常見樹種滯塵效果劃分為弱、中等、較強和強4個等級，形成了北方城市綠化常見樹木滯塵效果綜合評價（表1）。4.1原則（1） 適地適樹原則?！ㄩ偕茨蟿t為橘，生于淮北則為枳?！币寴淠居袕姶蟮奈椒蹓m的能力，發(fā)揮凈化環(huán)境的作用，樹木本身必須生長健康。因此，綠化樹種與立地環(huán)境條件相適應是選擇樹種的首要原則。特別是要針對不同污染地段選擇相應的滯塵樹種，確?！霸缘没?、長得好、有作用”。（2） 因害設防原則。尺有所長、寸有所短。不同樹種滯塵功能各有所長，因此，要針對不同地區(qū)類型，污染程度，在選擇上有所取舍，有所側重。（3） 鄉(xiāng)土樹種優(yōu)先原則。鄉(xiāng)土樹種是經(jīng)過長期自然選擇的結果，對本地的自然環(huán)境有很強的適應能力，且種源多、繁殖快、容易成活。大量研究表明，吸附粉塵能力強的也大多是一些鄉(xiāng)土樹種。（4） 多功能兼顧原則。堅持主導功能為主，多功能兼顧。在重點考慮樹種的滯塵能力的同時，也要綜合兼顧樹種的其他生態(tài)功能、景觀效果與經(jīng)濟價值。做到綠化、美化、凈化有機結合。（5） 生物多樣性原則。園林綠地滯塵作用的大小除了樹種本身特性外，還與構成群落的樹種數(shù)量和群落結構等因素有關。要應用生態(tài)學原理，構建喬、灌、草、藤相結合，多樹種合理配置的復層人工植物群落，豐富物種多樣性，使綠地生態(tài)系統(tǒng)結構更加穩(wěn)定，發(fā)揮最大的綜合生態(tài)功能。4.2常見滯塵樹種4.2.1喬木雪松（學名：CedrusDeodara（Roxb.）G.Don）是松科雪松屬植物。常綠喬木，樹冠尖塔形，大枝平展，小枝略下垂。葉針形，長8~60cm，質硬，灰綠色或銀灰色，在長枝上散生，短枝上簇生。葉片較粗糙、多密集絨毛、褶皺。銀杏（學名：GinkgoBilobaL.），為銀杏科、銀杏屬落葉喬木，又名白果樹。葉片平滑、少纖毛，氣孔密度較小，葉表微觀溝槽和峰谷構造較少。樟子松（學名：PinusSylvestrisvar.MongolicaLitv.）常綠喬木，高15~25m,最高達30m，樹冠橢圓形或圓錐形。葉片表面有蠟質或葉表網(wǎng)絡結構規(guī)則較淺。圓柏［學名：SabinaChinensis（L.）Ant.］是常綠喬木；有鱗形葉的小枝圓或近方形。葉在幼樹上全為刺形，隨著樹齡的增長刺形葉逐漸被鱗形葉代替；鱗形葉交互對生，排裂緊密，先端鈍或微尖，背部面近中部有橢圓形腺體，葉表粗糙度低。4.2.2灌木大葉黃楊（學名：BuxusMegistophyllaLevl.）:小枝四棱形，光滑、無毛，葉面光亮，僅葉面中脈基部及葉柄被微細毛，其余均無毛。冬青衛(wèi)矛（學名：EuonymusJaponicusThunb.）:高可達3m，小枝四棱，具細微皺突，葉革質，有光澤，基部楔形，邊緣具有淺細鈍齒。小葉女貞（學名：LigustrumQuihouiCarr.）:木犀科女貞屬的小灌木；葉薄革質；花白色，香，無梗；花冠筒和花冠裂片等長；花藥超出花冠裂片。4.2.3草本高羊茅（學名：FestucaelataKengexE.Alexeev）:又名羊茅，屬禾本目，禾本科多年生地被植物。葉鞘光滑，具縱條紋，上部者遠短于節(jié)間；葉舌膜質，截平，具泡狀細胞，厚壁組織與維管束相對應，上、下表皮內均有。葉片表面有粘性或油脂，氣孔密度較大。早熟禾（學名：PoaAnnuaL.）：1a生或冬性禾草。稈直立或傾斜，全體平滑無毛。葉片質地柔軟，常有橫脈紋，頂端急尖呈船形，邊緣微粗糙。白車軸草（學名：TrifoliumRepensL）:托葉卵狀披針形，膜質，基部抱莖成鞘狀，離生部分銳尖；葉柄較長，近葉邊分叉并伸達鋸齒齒尖；小葉柄長1.5mm，微被柔毛。4.3園林樹木滯塵的應用4.3.1城市防護林帶通過仿自然植被模式進行建設，建成以闊葉樹為主的多樹種、多層次、多色彩、多功能、復合的森林群落。城市林帶多以鄉(xiāng)土樹種為主。因地制宜，因害設防，結構合理；結合自然地貌，注重道路綠地和其他綠地的過渡和銜接；景觀強調整體綠化效果、視線開放、富色彩變化；突出保護農田、河流的原則進行規(guī)劃建造，從而起到固基保路、保水護田、減災防害作用。生態(tài)景觀林帶建設實施后，對城市的綠化質量、生態(tài)效益、社會效益和經(jīng)濟效益均起到了積極的作用。在長度為200m以上，寬度為20~50m的范圍內，栽植3排以上的樹木，即構成林帶。研究表明：景觀生態(tài)林對顆粒物濃度的降低效果在夏季和春季較高，其中春季最高，可使林內TSP、PM10、PM2.5平均濃度分別降低(65.44±8.58)|jg/m3、(26.19±9.72)|jg/m3和(12.16±4.5)pg/m3o綠化帶寬度15m對TSP的凈化率即可達到85%以上，即可滿足除塵的要求。一般城市林帶適宜的寬度不宜超過30m。建設城市林帶主要樹種有：毛白楊、旱柳、油松、白皮松、國槐、刺槐、檜柏、紫薇、西府海棠、榆葉梅、連翹等。4.3.2道路綠化道路綠化是指在道路兩旁及分隔帶內栽植樹木、花草以及護路林等以達到隔絕噪音、凈化空氣、美化環(huán)境的目的。城市道路綠化，是城市園林綠地系統(tǒng)的重要組成部分，也是城市文明的重要標志之一［10］。合理栽植綠化植物已成為了降低空氣污染指數(shù)的主要措施。綠化植物憑借著其葉面可攔截、過濾和吸附粉塵的能力，成為道路綠化植物選擇的一個重要指標。研究表明，自路基處在距道路5m范圍內綠化帶即開始發(fā)揮顯著的滯塵效應，對TSP的凈化率均值達61.10%，凈滯塵率為最高，達22.95%;在路旁5~15m范圍內TSP質量降低趨勢減緩；在15~20m范圍內，TSP降低趨勢更緩，凈滯塵率在5~15m逐漸減弱，在20m凈滯塵率均值為9.83%,TSP凈化率均值達96.56%，最高可達100%［11］。道路綠化應選用樹冠大、蔭濃、干性強、分枝點高、抗性強、耐修剪、病蟲害少、壽命長的樹種，如懸鈴木、刺槐、國槐、臭椿、垂柳、白蠟、銀杏、梓樹、欒樹等,同時隔段種植圓柏等常綠樹種，可起到較好的隔音及滯塵效果。4.3.3公園綠化公園綠化是城市中向公眾開放的、以游憩為主要功能，有一定的游憩設施和服務設施，同時兼有健全生態(tài)、美化景觀、防災減災等綜合作用的綠化用地，是城市建設用地、城市綠地系統(tǒng)和城市市政公用設施的重要組成部分，是展示城市整體環(huán)境水平和居民生活質量的一項重要指標。研究認為［12］，公園綠地對TSP的平均削減量也表現(xiàn)為春季最高，可達（129.12±30.81川g/m3。公園、廣場大部分為人工建造，因此，在樹種選擇時，以觀賞性植物為主，其功能主要是美化環(huán)境、凈化空氣等。其中滯塵能力較強的樹種主要有垂柳、白皮松、雪松、檜柏、紫薇、榆樹、廣玉蘭、白玉蘭、女貞、法桐、金邊黃楊，金葉女貞、月季，紫藤、爬山虎、五葉地錦等。4.3.4廠礦區(qū)綠化工礦區(qū)是污染最重的區(qū)域，主要是粉塵、SO2和NOx等有毒廢氣，以及廢水、廢渣等。根據(jù)粉塵污染的性質，配置適宜的種類，有效地降低工廠污染物對生態(tài)環(huán)境的影響，改善工廠工作、居住環(huán)境。進行工廠綠化時主要根據(jù)環(huán)境污染程度選擇與之相應抗污能力的樹種。在這些區(qū)域選擇樹種時，可以選擇白皮松、加拿大楊、垂柳、旱柳、銀杏、紫藤、大葉黃楊、懸鈴木、構樹等具有一定的抗SO2、抗粉塵的植物。4.3.5居民區(qū)綠化居住小區(qū)內的環(huán)境，是小區(qū)居民休憩、交往的日常生活場所。居民區(qū)人口密集，建筑集中，道路狹窄，車輛較多，氧氣缺乏，溫度較高。主要污染物是生活排放的煤煙、CO、CO2、NOx等。居住區(qū)綠化主要是以植物為主，植物可以凈化空氣和減少塵埃，從而對保護居住區(qū)環(huán)境方面有著良好作用，同時也有利于改善小氣候、遮陽降溫、防止西曬、調節(jié)氣溫和降低風速。樹種選擇時，可以選擇梧桐、銀杏、臭椿、柿樹、五角楓，同時配置大葉黃楊、紫葉小檗等低矮綠籬。園林樹木的滯塵效應已經(jīng)得到了廣泛認可，在城市綠化建設過程中，滯塵園林植物的選擇與應用是一門涉及植物學、生態(tài)學、園林學等多學科的綜合問題。如何在實踐中栽植、引進滯塵能力強的樹種，進行合理的結構設計，對減輕城市中各種滯塵問題具有重要意義，應結合霧霾天氣等時下環(huán)境問題進行有針對性的研究，將綠地的景觀美化與霧霾治理相結合，探討造景新模式，合理配置不同類型的喬、灌、草等植物，將環(huán)保理念與景觀設計相融合，在高起點上建設城市綠地景觀，改善和優(yōu)化城市人居環(huán)境。[1]國家林業(yè)局.全國森林火險區(qū)劃等級.(LY/T1063—2008)[S],北京：中國標準出版社，2008.[7]朱天燕.南京雨花臺區(qū)主要綠化樹種滯塵能力與綠地花境建設[D].南京：南京林業(yè)大學，2007.[8]BeckettKP,Freer-SmithPH,TaylorG.Urbanwoodlands:theirroleinreducingtheeffectsofparticulatepollution[J].EnvironmentalPollution.1998,99:347-360.[9]江勝利，金荷仙，許小連.園林植物