不同树种叶片微观结构对其滞纳空气颗粒物功能的影响

空气颗粒物能够危害人体健康,而植被可以有效减少空气中颗粒物的浓度,提高环境质量。本文利用原子力显微镜、扫描电镜检测不同树种叶片表面微特征(气孔密度、蜡质层、油脂、绒毛、纹理等)、粗糙度和湿润性,研究了城市中不同树种叶片微结构对滞纳空气颗粒物功能的影响。结果表明:不同树种之间滞尘能力存在差异,针叶树种滞尘能力要高于阔叶树种;叶片表面结构对于树种滞尘能力的影响非常显著(P0.05),其中测试树种中油松、白皮松叶片滞尘主要受气孔密度、蜡质层厚度、油脂、纹理的影响,而旱柳、五角枫、银杏和杨树叶片滞尘能力主要受叶片表面粗糙度的影响;叶片表面湿润性与叶片的滞尘能力存在显著负相关(P0.05)。     

城市绿化树种的滞尘效应——以哈尔滨市为例

提出以植物材料的滞尘功能作为城市绿地设计中重要依据 ,对哈尔滨市 2 8个树种进行滞尘测定和叶表电镜扫描 ,结果表明 ,不同的树种滞尘量差异显著 ,树种之间的滞尘能力可相差 2～ 3倍以上 .常绿针叶树种中 ,红皮云杉、杜松是优良的滞尘树种 ,4周后滞尘分别达到 5 .7和 4.4g·m-2 .落叶阔叶树种中 ,银中杨、金银忍冬、山桃稠李是优良的阔叶滞尘树种 ,两周后滞尘分别达到 1.9、2 .0和 2 .45 g·m-2 .电镜观察发现 ,叶表皮具沟状组织、密集纤毛的树种滞尘能力强 ,叶表皮具瘤状或疣状突起的树种滞尘能力差 ,并结合滞尘测定对滞尘方式进行了讨论 .     

城市绿化植物叶片表面特征对滞尘能力的影响

以西安市21种常见绿化植物为对象,采用人工降尘方法测定植物叶片的最大滞尘量,研究植物叶片表面绒毛、润湿性、表面自由能及其分量对滞尘能力的影响.结果表明： 21种供试植物叶片的最大滞尘量在0.8～38.6 g·m^-2,不同树种最大滞尘量差异显著,物种间相差40倍以上.叶片表面绒毛数量及其形态、分布特征对滞尘能力具有重要影响,可能与绒毛和颗粒物间的作用方式有关.除叶片表面着生绒毛的悬铃木、国槐、榆叶梅和毛梾4个物种外,其他植物叶片接触角与最大滞尘量均呈显著负相关.接触角较小、易润湿的植物叶片最大滞尘量在2.0～8.0 g·m^-2,而接触角较大的银杏、三叶草、紫叶小檗和鸡爪槭的最大滞尘量均＜2.0 g·m^-2.叶片表面自由能主要表现分子间色散力的作用,而极性分量对表面自由能的贡献低于20%,可能与叶片表面含有的非极性或弱极性物质有关.最大滞尘量与叶片表面自由能及其色散分量呈显著正相关,而与极性分量的相关关系不显著.     

广州市常见行道树种叶片表面形态与滞尘能力

以广州市常见的18种行道树为对象,通过扫描电镜观察比较了行道树的叶表面形态结构、应用接触角测定仪测定了绿化树种叶片的接触角对滞尘能力的影响.结果表明:不同树种的滞尘量差异显著,18种植物叶片雨后第26天的最大滞尘量在0.066-1.831 g/m2,物种间相差达27倍以上.叶表面具有网状结构,气孔密度较大(20＜气孔密度＜60个)且气孔开口较大(如芒果)容易滞留粉尘;叶表面平滑具有蜡质层,气孔排列整齐,无明显起伏(如红花羊蹄甲、桃花心木、大叶紫薇、鹅掌藤),滞尘能力较弱.植物叶片接触角与滞尘量呈负相关(r=-0.614),接触角＜90°的表现为亲水性.易润湿的植物叶片雨后第26天最大滞尘量在1.0-1.831 g/m2,叶片表面的形态结构凹凸不平,具有钩状或脊状褶皱、突起等且20＜气孔密度＜60范围内,测得的接触角较小(芒果、重阳木、高山榕),使得粉尘与植物叶片接触面积较大,粉尘不易从叶面脱落,滞尘能力较强.而接触角较大的盆架树、麻楝、大叶紫薇、鹅掌藤和红花羊蹄甲的滞尘量均＜1.0g/m2,其特殊的表面结构和疏水的蜡质使颗粒物不易吸附在植物叶片上,因此滞尘能力较弱.由此可见,植物叶表面蜡质含量和气孔密度及其叶片接触角的大小是影响植物叶片滞尘能力的主要因素,在进行城市绿化时,适当考虑选择叶表面形态有利于滞尘的绿化树种,将可提高城市植被的环境效应.     

阿克苏市5种常见绿化树种滞尘规律

绿化树种在截留沙尘、降低大气颗粒污染物浓度、改善城市生态环境等方面发挥着不可替代的作用。该文选取新疆南部典型绿洲城市——阿克苏市不同功能区的绿化树种, 用多重比较法对比分析了二球悬铃木(Platanus × acerifolia)、新疆杨(Populus alba var. pyramidalis)、圆冠榆(Ulmus densa)、天山梣(Fraxinus sogdiana)和垂柳(Salix babylonica) 5个树种叶片平均滞尘量随时间变化及不同高度叶片的滞尘能力, 探讨了阿克苏市主要绿化树种的滞尘规律, 得出以下结论: 不同绿化树种单位叶面积滞尘量差异显著, 差距在1.15-2.17倍之间, 绿化树种滞尘量随着时间延长而增加; 同一树种在城市不同功能区的滞尘能力不同: 工业区>交通枢纽区>居民区>清洁区; 不同高度的叶片, 其滞尘量在工业区和交通枢纽区差异显著: 高度1 m的叶片滞尘量>高度2 m的叶片滞尘量>高度4 m的叶片滞尘量。     

北京西山绿化树种秋季滞纳PM2.5能力及其与叶表面AFM特征的关系

以北京西山6种绿化树种白皮松、油松、柳树、五角枫、银杏、山杨为对象,应用气溶胶再发生器对植物叶片秋季PM_2.5吸附量进行定量研究,同时应用原子力显微镜(AFM)观察叶表面微形态特征,分析了叶表面粗糙度等参数,阐释了各树种叶片吸附PM_2.5的机制.结果表明: 不同树种单位叶面积PM_2.5吸附量排序为白皮松(2.44±0.22 μg·cm^-2)＞油松(2.40±0.23 μg·cm^-2)＞柳树(1.62±0.09 μg·cm^-2)＞五角枫(1.23±0.01 μg·cm^-2)＞银杏(1.00±0.07 μg·cm^-2)＞山杨(0.97±0.03 μg·cm^-2);从秋季不同月份来看,不同树种单位叶面积PM_2.5吸附量表现为11月(2.33±0.43 μg·cm^-2)＞10月(1.62±0.64 μg·cm^-2)＞9月(1.51±0.50 μg·cm^-2).白皮松和油松有大量凹陷和突起,相对高差较大,粗糙度较大,吸滞PM_2.5能力强;柳树和五角枫叶片有褶皱,粗糙度相对较高,分布有大量的突起和凹陷,吸滞PM_2.5能力居中;银杏和山杨因其叶表面平滑、气孔多为长圆形,粗糙度较小,吸滞PM_2.5能力较弱.不同树种正背面粗糙度平均值为白皮松(149.91±16.38 nm)＞油松(124.47±10.52 nm)＞柳树(98.85±5.36 nm)＞五角枫(93.74±21.75 nm)＞银杏(80.84±0.88 nm)＞山杨(67.72±8.66 nm),这与不同树种单位叶面积PM_2.5吸附量排序完全一致,叶片粗糙度与单位叶面积PM_2.5吸附量呈显著正相关(R²=0.9498).为提高城市植被的环境效应,可选择叶表面形态有利于吸滞PM_2.5等颗粒物的树种.     

北京西山绿化树种秋季滞纳PM2.5能力及其与叶表面AFM特征的关系

以北京西山6种绿化树种白皮松、油松、柳树、五角枫、银杏、山杨为对象,应用气溶胶再发生器对植物叶片秋季PM_2.5吸附量进行定量研究,同时应用原子力显微镜(AFM)观察叶表面微形态特征,分析了叶表面粗糙度等参数,阐释了各树种叶片吸附PM_2.5的机制.结果表明: 不同树种单位叶面积PM_2.5吸附量排序为白皮松(2.44±0.22 μg·cm^-2)＞油松(2.40±0.23 μg·cm^-2)＞柳树(1.62±0.09 μg·cm^-2)＞五角枫(1.23±0.01 μg·cm^-2)＞银杏(1.00±0.07 μg·cm^-2)＞山杨(0.97±0.03 μg·cm^-2);从秋季不同月份来看,不同树种单位叶面积PM_2.5吸附量表现为11月(2.33±0.43 μg·cm^-2)＞10月(1.62±0.64 μg·cm^-2)＞9月(1.51±0.50 μg·cm^-2).白皮松和油松有大量凹陷和突起,相对高差较大,粗糙度较大,吸滞PM_2.5能力强;柳树和五角枫叶片有褶皱,粗糙度相对较高,分布有大量的突起和凹陷,吸滞PM_2.5能力居中;银杏和山杨因其叶表面平滑、气孔多为长圆形,粗糙度较小,吸滞PM_2.5能力较弱.不同树种正背面粗糙度平均值为白皮松(149.91±16.38 nm)＞油松(124.47±10.52 nm)＞柳树(98.85±5.36 nm)＞五角枫(93.74±21.75 nm)＞银杏(80.84±0.88 nm)＞山杨(67.72±8.66 nm),这与不同树种单位叶面积PM_2.5吸附量排序完全一致,叶片粗糙度与单位叶面积PM_2.5吸附量呈显著正相关(R²=0.9498).为提高城市植被的环境效应,可选择叶表面形态有利于吸滞PM_2.5等颗粒物的树种.     

青岛市城阳区主要园林树种叶片表皮形态与滞尘量的关系

利用环境扫描电镜观察比较了青岛市城阳区11种园林植物的叶表面形态结构与滞尘能力。结果表明：不同树种的滞尘能力差异较大,其滞尘量相差达到4倍以上,降雨可显著降低叶面颗粒物附着密度,不同树种所受影响差异明显;不同树种叶表面结构不同,滞尘量较小的白蜡和火棘,其叶表面较平滑,细胞排列整齐;而滞尘量较大的悬铃木、紫荆和紫薇,其叶表面上有密集纤毛或呈现出明显的脊状皱褶,并且结构越密集、凹凸越明显,越有利于粉尘颗粒物的滞留。     

惠州城市植被的滞尘效应

城市植被对城市环境质量的改善发挥了巨大作用.研究了广东省惠州市不同功能区4种主要绿化乔木(大叶榕、小叶榕、高山榕、紫荆)的滞尘能力,比较了不同功能区叶面降尘的重金属和S含量差异,并利用遥感影像技术估算了惠州城市植被的地面总生物量及叶总生物量,推算了惠州市的总滞尘量.结果表明:在达到饱和之前,4种绿化乔木叶面滞尘量随时间延长而增长,大叶榕、高山榕与紫荆、小叶榕两组植物的滞尘能力存在显著性差异 (p<0.05),滞尘能力差异为1.2～2.44 倍,不同植物滞尘量由大到小排列为:高山榕>大叶榕>小叶榕>紫荆;不同植物滞尘能力的差异尤其与植株的叶面积、叶倾角、枝条硬度、枝条伸展角度等相关.不同功能区植物滞尘量差异显著(p<0.01),4种植物在不同功能区的滞尘总量排序为:工业区>商业交通区>居住区>清洁区.不同功能区植物叶面降尘的重金属和硫含量存在显著性差异(p<0.05),降尘综合污染指数由大到小为:工业区(包括电厂)、商业交通区、居住区、清洁对照区;降尘中重金属含量高负荷.惠州建成区植被的地面生物量为3.2×105 t,叶面积总量为808.4 km2,全年滞尘量达4430.7 t,可去除大气中Cr、Cu、Zn、Cd、Pb、S的量分别为1.63,2.70,5.54,0.04,1.84,19.52 t.     

不同径级白皮松滞留空气中颗粒物的特征

城市园林植物是去除大气PM_(2.5)等颗粒物的有效途径之一,但目前的研究主要集中于以单叶为主的微观尺度上,对于绿化树种选择和环境效益评价具有重要意义的单株尺度研究不足。本文以北京市3个不同污染环境中的白皮松为研究对象,通过叶面尘收集、叶微结构电镜观察、叶面积测定等方法,研究了不同胸径下的白皮松在单叶尺度和单株尺度上的滞尘特征。结果表明:白皮松单位叶面积的滞纳PM_(2.5)、PM_(10)和TSP的最大数量分别为0.15、0.29和0.97 g·m~(-2);胸径对单位叶面积滞留PM_(2.5)等颗粒物的影响不显著(P0.05);不同胸径白皮松叶表面的气孔大小较一致,气孔分布密度相近,且沟状突起分布均匀,没有显著差异;胸径对植物单株滞留量影响较大(P0.05),3个研究点的白皮松滞纳颗粒物水平较高的胸径多集中于12.7~25.5 cm;且单株植物对于PM_(2.5)、PM_(10)和TSP的最大滞尘量分别为5.77、12.88和43.08 g。白皮松的胸径对其叶的微结构影响较小,但显著影响冠幅半径、叶面积指数,使得胸径对单叶尺度上单位叶面积滞尘量的影响不显著,而在单株尺度上具有显著影响。     

北京市春季天气状况对针叶树叶面颗粒物附着密度的影响

对北京市侧柏、圆柏、油松和云杉冲洗与未冲洗植株春季1个月内叶面颗粒物附着密度进行了观测,并对照逐日气象数据和测试树种叶表面微形态,分析了天气状况对叶面颗粒物附着密度的影响。结果表明,春季降雨、大风、沙尘等天气状况交替出现导致叶面颗粒物附着密度随之变化,大多数时间低于冬季。测试树种叶面部分颗粒物附着牢固,不能被中等强度15 mm降雨冲掉。5~6级大风不会使叶面颗粒物附着密度减少。与本地扬尘相比,外来入侵沙尘可使叶面颗粒物附着密度较大增加。侧柏和圆柏叶表面密集脊状突起间的沟槽可深藏许多颗粒物,且颗粒物固着牢固,不易被降雨和大风去除。油松叶表面光滑、粘性大,易于小颗粒物的附着,但颗粒物容量较低,附着不牢固。云杉气孔周围较宽凹槽利于牢固滞留较大颗粒物,能有效捕获粒径较大的外来沙尘。     

Freezing Tolerance,Pigments and SOD of Five Conifers in Shenyang

Cultivated Picea koraiensis Nakai, Pinus sylvestris var. mongolica Litvin, P. koraiensis Sieb et Zuce, P. tabulaeformis Carr. and P. bungeana Zucc. were studied. Changes in chlorophylls carotenoids contents, SOD activities and iso-zymograms were monitored for the needles of the 5 evergreen conifers and related to their freezing tolerance during winter of 1.987–1988 in Shenyang. It shows that the chlorophylls were degradated to various extent in the winter while the carotenoids were still synthesized during the soil-frozen period. SOD activities increased from July to November for all 5 conifers and the more tolerate the species, the higher the SOD activities during winter. The results suggest that SOD possibly has important contribution to freezing tolerance besides protecting the needles from winter photooxidation. SOD iso-zymograms and their variation showed differance among species as well, but it is hard to draw a generalized conclussion.     

北京市六种针叶树叶面附着颗粒物的理化特征

对北京市6种针叶树叶面颗粒物附着密度、叶表面微形态、颗粒物矿物与元素组成的研究结果表明：同一树种叶面颗粒物附着密度随大气颗粒物浓度增加而增大;同一地点不同树种叶面颗粒物附着密度存在很大差异,圆柏、侧柏颗粒物附着密度最高,其次为雪松、白皮松,油松、云杉最低;受地面扬尘影响,低矮叶片较高处叶片颗粒物附着密度大;受降雨和新生叶片稀释影响,夏季颗粒物附着密度小于冬季.叶表面粗糙程度越大,颗粒物附着密度越高.SiO₂、CaCO₃、CaMg(CO₃)₂、NaCl、2CaSO₄·H₂O、CaSO₄·2H₂O、Fe₂O₃ 7种主要矿物占叶面颗粒物总质量的10%～30%,其中,SiO₂含量最高,其次为CaMg(CO₃)₂ 、CaSO₄·2H₂O和CaCO₃.此外,还含有蒙脱石、伊利石、高岭石等粘土矿物及长石.21种测定元素占叶面颗粒物总质量的16%～37%,其中Ca、Al、Fe、Mg、K、Na、S 7种元素占测定元素总质量的97%以上,其它痕量污染元素含量很少,并且受采样地点和树种影响较小.     

长白山不同针叶树耐阴性的形态适应及内源激素调控

在不同郁闭度的林分内,对红松、红皮云杉、长白落叶松的形态适应性和内源激素水平及其分布状况进行了研究。结果表明,红松耐阴性的形态适应方式主要为促进顶枝生长和增大比叶面积;红皮云杉耐阴性的形态适应方式主要为增加侧枝数量和比叶面积。在弱光条件下,红松顶枝生长旺盛、比叶面积增大与其相应部位内源激素Z含量增加有关;云杉顶叶内源激素ZR含量增加与比叶面积增大有关,侧枝数量增加与分杈部位ABA含量降低有关。3个树种中红松最适合弱光生长.     

Volatile Organic Compounds and Their Roles in Bacteriostasis in Five Conifer Species

In order to make clear the functions of plant volatile organic compounds (VOCs) on bacteriostasis and air decontamination, we analyzed the composition and content of VOCs in Pinus tabulaeformis Carr., P. bungeana Zucc., Sabina chinensis Antoine, Picea koraiensis Nakai, and Cedrus deodara G. Don under near-natural conditions using the thermal-desorption cold trap gas chromatography/mass spectrometer technique. The effects of the VOCs on airborne microorganisms were investigated using the method of natural sedimentation. Results showed that the major VOCs were as follows: limonene, β-pinene, α-pinene,and α-caryophyllene in Pinus tabulaeformis and P. bungeana; limonene, borneol acetate, β-pinene, myrcene, and tricylene in S. chinensis; limonene, α-pinene, myrcene, camphene, and β-pinene in Picea koraiensis; and limonene, 2, (10)-pinene, α-pinene, and myrcene in C. deodara. These VOCs and the corresponding foliar extracts inhibited the growth of bacteria and stimulated the growth of fungi. Experimental data using monomers of the VOCs demonstrated that limonene, β-pinene, and three aldehydes could significantly inhibit bacterial growth, suggesting an inhibitory effect of VOCs on the growth of airborne microorganisms in the five conifer species. The bacteriostasis and air-decontaminating effects of plant VOCs are further discussed in terms of their chemical composition.     

长白山红松臭冷杉光谱反射随海拔的变化

为了研究红松、臭冷杉光谱反射率随海拔梯度的变化,本研究使用光谱仪测量了长白山两种主要的针叶树种红松、臭冷杉不同海拔针叶的光谱反射率,分别对比了两个树种不同海拔间光谱反射率、光谱指数的差异,这些特征可以反映植物叶片色素组成和色素含量等信息。结果表明：两种针叶树在不同海拔的光谱反射率变化明显,光谱指数也有显著差异,证明相关生理状况发生明显变化。对比各海拔光谱反射率发现,1279m处红松、臭冷杉针叶的色素总含量较高,叶绿素指数反映出748m处红松、臭冷杉针叶叶绿素含量显著高于1040m和1279m处,Car：Chl指数的差异说明红松、臭冷杉均在748处受到较弱的胁迫,臭冷杉在1040m受到较强的胁迫,对比各波段反射率随海拔的变化,发现红松、臭冷杉针叶色素含量都随海拔变化有明显的变化,而且臭冷杉的叶片水分含量、叶片结构也可能容易受到海拔影响。     

长白山云冷杉林幼苗幼树空间分布格局及其更新特征

长白山云冷杉针阔混交林是我国东北主要的森林类型之一,其乔木树种幼苗幼树的结构和动态决定着未来林分的结构和生长动态。在长白山地区设置一块具有代表性的云冷杉针阔混交林幼苗幼树更新样地,统计分析幼苗幼树更新特征,绘制地径结构图、树高结构图及其空间分布图。运用点格局分析中的单变量O-ring统计方法,分析更新树种的空间分布格局;用双变量O-ring统计方法,分析更新树种种间的空间关联性。研究结果表明:(1)更新树种组成有冷杉(Abies nephrolepis)、色木槭(Acer mono)、紫椴(Tilia amurensis)、红皮云杉(Picea koraiensis)、红松(Pinus koraiensis)、蒙古栎(Quercus mongolica)、春榆(Ulmus japonica)7种,其中以冷杉、色木槭为主,更新幼苗幼树的地径近似呈倒J型分布,树高结构近似呈双峰分布;(2)所有更新树种、冷杉、色木槭在小尺度1—10 m的范围内呈聚集分布,随着尺度增加,聚集程度减弱,逐渐趋于均匀分布和随机分布,紫椴、云杉和红松在空间所有尺度上以随机分布为主;(3)更新树种之间的空间关联性在小尺度范围上正关联性比较多,较大尺度范围上负关联性比较多,随着尺度增加,空间关联性减弱。     

Characteristic Change of Several Forest Landscapes Between 1896 and 1986 in Heilongjiang Province

The 16 tree species on Northeast China Transect (NECT) were analyzed from the change of geographical distribution, frequency and dominance pattern and the spatial correlation at landscape scale in 1986 and 1994. Pinus koraiensis Sieb. et Zucc. and Fraxinus rhynchophylla Hemsl. had spread rapidly towards west and east, respectively. The frontier form of species had close relation with its movement. The patch size of Pinus koraiensis, Populus davidiana Dode., Phellodendron amurense Rupr., Juglans mandshurica Maxim., Fraxinus mandshurica Rupr., Betula dahurica Pall., Picea koraiensis Nakai, Abies nephrolepis Maxim. and Larix olgeusis var. koreana Nakai decreased, however, Quercus mongolica Fisch., Betula costata Trautv., Acer mono Maxim., Tilia spp., Ulmus spp., Betula platyphylla Suk. and Fraxinus rhynchophylla increased. The frequency pattern of Populus davidiana, Betula platyphylla, Fraxinus rhynchophylla and Betula dahurica changed significantly. The dominance pattern of Populus davidiana, Tilia spp., Juglans mandshurica, Betula platyphylla, Betula dahurica and Abies nephrolepis changed significantly. The spatial correlation between Quercus mongolica and Betula dahurica, Betula costata and Picea spp., Betula costata and Abies nephrolepis, Picea spp. and Abies nephrolepis declined, however, the spatial correlation between Larix spp. and Betula platyphylla, Acer mono and Ulmus spp. increased.     

中国东北样带树种（属）的空间特性及变化

对中国东北样带上１６个树种（属）在１９８６年与１９９４年景观水平的地理分布、出现频率、优势度及空间相关性等空间特性的分析得出,红松（Ｐｉｎｕｓ ｋｏｒａｉｅｎｓｉｓ Ｓｌｅｂ．ｅｔ Ｚｕｃｃ．）与花曲柳（Ｆｒａｘｉｎｕｓ ｒｈｙｎｃｈｏｐｈｙｌｌａ Ｈｅｍｓｌ．）分别是向西和向东扩展最快;种群的分布边界形态与该边界的移动有密切关系;红松、山杨（Ｐｏｐｕｌｕｓ ｄａｖｉｄｉａｎａ Ｄｏｄｅ．）、黄檗