CN106124697A - 一种植物滞尘能力的评估方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种植物滞尘能力的评估方法及其应用。采用电镜扫描，观察叶片微结构，包括叶片的气孔密度，及具有纤毛的状况；同时，经充分光诱导后，对植物叶片光合生理参数Cond气孔导度进行测定；依据植物叶片表面的微结构以及光合生理参数中的气孔导度（Cond），对植物滞尘能力进行评估。叶片下表皮具有纤毛，气孔密度较高，Cond值较大的植物滞尘能力较强；叶片下表皮光滑、气孔密度较低、Cond值较小的植物滞尘能力较弱。应用本发明提供的植物滞尘能力评估方法，能便捷、有效地确定植物滞尘能力，为城市、园林绿化中进行植物配植的合理性提供科学依据。

Description

一种植物滞尘能力的评估方法及其应用
技术领域
本发明涉及一种对植物滞尘能力的评估方法及其应用。
背景技术
随着全球工业化和城市化的快速发展，颗粒物污染已经成为严重的城市环境问题。园林植物作为天然的空气净化器，具有较好的滞尘能力，通过其滞尘作用可以有效改善空气质量。
目前，植物的滞尘能力研究结果表明，对树种间滞尘能力存在较大差异的原因主要与植物叶片表面粗糙程度、叶柄长短及叶片着生角度有关；研究不同植物滞尘能力的差异，被认为主要与叶片的 表面特性(皱纹、粗糙、绒毛、油脂等)及其湿润性有密切关系,滞尘量的多少与树冠总叶面积、枝干分枝角度、树冠形状等有关（参见文献：《生态科学》,2006, 25(5):395-399）。在对植物滞尘能力进行评估的方法方面，文献报道了采用相关的指标和评价分析方法,建立相关模型,同时对影响植物叶片滞尘能力的有关因子进行分析；采用差重法进行了滞尘量测定,研究叶面特性对滞尘能力的影响,并采用综合指数法对其滞尘能力进行了评估（参见文献：《山东林业科技》, 2015, 45(1):22-25）；文献还报道了利用环境扫描电镜观察比较多种园林植物的叶表面形态结构与滞尘量的关系（参见文献：《应用生态学报》, 2002, 13(9):1121-1126）。但现有技术仅从植物叶片表面结构的观察、比较来判断植物滞尘能力，存在着一定的片面性。通过观察叶片表面微结构同时结合植物光合生理参数，对植物滞尘能力进行评估的方法还未见报道。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供一种从观察植物叶片表面微结构及测定光合生理参数方面对植物滞尘能力进行评估的方法，并应用于园林或城市绿化的树种选择，具有全面性和科学性。
实现本发明目的的技术方案是提供一种植物滞尘能力的评估方法，包括如下步骤：
（1）选择完全展开的植物叶片，对叶片的下表皮采用电镜扫描，观察叶片微结构，包括叶片的气孔密度，及具有纤毛的状况；
（2）选取与步骤（1）中所观察的生长状况类似、叶龄和叶位相一致的植物叶片，经充分光诱导后，对植物叶片光合生理参数Cond气孔导度进行测定；
（3）依据步骤（1）和（2）的结果，对植物滞尘能力进行评估；叶片下表皮具有纤毛的植物，其滞尘能力随着气孔密度值的增大而增强。
本发明所述的植物滞尘能力的评估方法，当Cond气孔导度值小于0.05 mol H2O m-2·s-1时，植物滞尘能力弱；Cond气孔导度值在0.05～0.10 mol H2O m-2s-1时，滞尘能力中等；Cond气孔导度值大于0.1 mol H2O m-2·s-1时，滞尘能力强。
本发明技术方案还包括将所述的植物滞尘能力的评估方法的应用于对城市、园林绿化的植物配植。
本发明对植物滞尘能力作出评估所依据的原理是：植物的气孔主要分布在叶片的下表皮，不同植物叶片下表面的形状，气孔的密度和张开程度均有所差异。当植物叶片的气孔密度较高，气孔张开程度较大，下表皮具有纤毛时，叶片滞尘能力较高；气孔密度较低，气孔张开程度较小，且下表皮光滑，有较少或无纤毛时，叶片滞尘能力较弱。气孔的张开程度即为气孔导度（Cond），本发明通过对不同植物叶片单位面积滞尘量与叶片Cond值的统计分析表明，叶片的Cond值越大，其滞尘能力越强，两者的相关系数达到0.549，呈极显著正相关。因此，可依据植物叶片的表面结构及其气孔导度，对该植物的滞尘能力作出科学、有效的评估。
与现有技术相比，本发明从不同的方面有效地对植物的滞尘能力进行科学评估，且方法简单快捷；应用于园林、城市的绿化设计，可为城市不同地区对绿化树种的不同要求选择合适的树种提供科学依据。
附图说明
图1是本发明实施例提供的香樟和红花檵木叶片下表面的电镜扫描图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步描述。
实施例1
本实施例技术方案适用于常见的乔木、灌木等园林绿化树木，通过叶片表面细微结构观察及光合生理参数的测定，对植物叶片滞尘能力进行评估，其具体步骤如下：
1、叶表面细微结构的电镜扫描
从树体上选择适量叶片，立即封存于样品袋内同时防挤压或叶片纤毛被破坏，带回实验室内，沿叶脉两侧的中部将新鲜叶片切成边长约5mm的小方块，立即放入2.5%戊二醛溶液中，放入4℃冰箱中固定4h；
用0.1mol的磷酸缓冲液冲洗2次，每次30min；
梯度乙醇脱水，采用30%（2次，10min）、50%（2次，10min）、70%（1次，浸泡过夜）、90%（1次，15min）和100%（1次，15min）5个梯度；
脱水后在乙酸异戊酯中置换2次，每次15min；
真空干燥，待小瓶内有冰晶挥发后取出粘台；
喷金，在扫描电子显微镜（S-570，日本日立）上观察。
2、光合生理参数－Cond的测定
选取植物生长状况类似，叶龄和叶位相一致的叶片，经充分光诱导后，利用便携式光合作用测定仪Li-6400XT（美国，Li-COR公司）测定不同植物的Cond值，测定时使用红蓝光源,样品室流速设定为 500 μmol·s-1，光照强度设定为1500 μmol·m-2s-1，大气 CO2 浓度控制在 400 μmol•mol-1 左右。
3、单位叶面积滞尘量的测定
雨停的7天后，采集乔木和灌木周围上中下部位的叶片各30～50片，放入保鲜袋中，重复采样3次，用蒸馏水浸泡两个小时后，并用软毛刷刷掉叶片上残留的附着物，再用镊子将叶片小心夹出，用蒸馏水冲洗干净，浸洗液用已烘干至恒重(W1)的滤纸抽滤，将滤纸于80℃下烘干至恒重，再称重(W2)，两次重量之差即为采集样品上所附着的降尘颗粒物重量。
将夹出的叶片放入保鲜袋中，利用EPSONPERFECTION V700 PHOTO根系扫描仪分析出出其叶面积为S。植物叶片的单位面积滞尘量即为（W2-W1）/S。
4、单位叶面积滞尘量与叶片表面结构及其Cond值关系确定
根据不同植物单位叶面积滞尘量的测定与其叶片下表皮电子显微镜扫描结果进行对比可见：叶片下表皮具有纤毛，气孔密度较高的植物滞尘量较大，叶片下表皮光滑、气孔密度较低的植物滞尘量较小；通过对不同植物叶片单位面积滞尘量与叶片Cond值的统计分析表明：植物叶片的Cond值与叶片滞尘量呈极显著正相关，叶片的Cond值越大，滞尘能力越强，两者间的相关系数达到0.549；据此可将植物根据Cond值的大小分为三类：Cond值 小于0.05 mol H2O m-2· s-1的植物分第一类，滞尘能力较弱；Cond为0.05～0.10 mol H2O m-2·s-1的为第二类，滞尘能力适中；Cond大于0.1 mol H2O m-2· s-1的为第三类，滞尘能力较强。
5、根据叶表面细微结构和叶片Cond值评估植物滞尘能力的大小
根据单位叶面积滞尘量与叶片表面结构及其Cond值关系可以判定，叶片下表皮光滑，较少或无纤毛，气孔密度较低，Cond值小于0.05 mol H2O m-2· s-1的植物滞尘能力较弱；叶片下表皮具有纤毛，气孔密度较高，Cond值大于0.10 mol H2O m-2· s-1的植物滞尘能力较强。
6、根据植物滞尘能力大小选择合适园林绿化树种
通过对叶表面微结构观察和Cond值的测定，确定出植物的滞尘能力大小，从而选择合适的园林绿化树种进行合理的植物配置。
实施例2
本实施例以香樟和红花檵木为例，进行滞尘能力的评估，具体步骤如下：
1、香樟和红花檵木叶表面细微结构的电镜扫描
从香樟和红花檵木的树体上选取适量叶片，通过处理后在扫描电子显微镜（S-570，日本日立）上观察，观测结果参见附图1。
图1是香樟和红花檵木叶片下表面的电镜扫描图；其中，A图为香樟，B图为红花檵木；比较图1可见，两种植物的下表皮具体形态表现为：香樟的下表皮具少量纤毛，气孔为圆形，气孔密度略大；红花檵木下表皮具十字形纤毛，气孔为长圆形且气孔密度较大。
2、光合生理参数－Cond的测定
从香樟和红花檵木树体上选取生长状况类似，叶龄和叶位相一致的叶片，经充分光诱导后，利用便携式光合作用测定仪Li-6400XT（美国，Li-COR公司）测定二者的Cond值，测定结果分别为：0.0089 mol H2O m-2· s-1、0.1069 mol H2O m-2· s-1。
3、香樟和红花檵木滞尘能力的大小的评估
根据电镜扫描结果及Cond值测定发现，香樟的叶片下表皮具有少量纤毛，Cond值为0.0089 mol H2O m-2· s-1，小于0.05 mol H2O m-2· s-1，而红花檵木叶片的下表皮具十字形纤毛，气孔为长圆形，气孔密度较大，同时Cond值为0.1069 mol H2O m-2· s-1，大于0.1mol H2O m-2· s-1，由此可以判断红花檵木的滞尘能力大于香樟。

Claims (3)

1.一种植物滞尘能力的评估方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）选择完全展开的植物叶片，对叶片的下表皮采用电镜扫描，观察叶片微结构，包括叶片的气孔密度，及具有纤毛的状况；
（2）选取与步骤（1）中所观察的生长状况类似、叶龄和叶位相一致的植物叶片，经充分光诱导后，对植物叶片光合生理参数Cond气孔导度进行测定；
（3）依据步骤（1）和（2）的结果，对植物滞尘能力进行评估；叶片下表皮具有纤毛的植物，其滞尘能力随着气孔密度值的增大而增强。
2.根据权利要求1所述的一种植物滞尘能力的评估方法，其特征在于：当Cond气孔导度值小于0.05 mol H2O m-2·s-1时，植物滞尘能力弱；Cond气孔导度值在0.05～0.10 mol H2Om-2s-1时，滞尘能力中等；Cond气孔导度值大于0.1 mol H2O m-2·s-1时，滞尘能力强。
3.权利要求1所述植物滞尘能力的评估方法的应用，其特征在于用于对城市、园林绿化的植物配植。
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