CN104020281B - 一种叶片无损评价城市园林植物NOx吸收能力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种叶片无损评价城市园林植物NOx吸收能力的方法，包括：根据NOx浓度对自然环境做区域划分，得到至少一个清洁区以及一个或多个不同程度的污染区；在区域划分所得到的多个区域内分别选取取样个体，并对取样个体的叶片做取样；对取样得到的样品做CCI值的测定；根据样品的CCI测定值，计算植物对NOx的相对吸收能力，根据该相对吸收能力评估植物对NOx的吸收能力；其中，植物对NOx的相对吸收能力RAA的计算公式为：RAA(％)＝[某一污染区CCI值–清洁区CCI值]/清洁区CCI值(g)*100％。

Description

一种叶片无损评价城市园林植物NOx吸收能力的方法

技术领域

本发明涉及绿色环保领域，特别涉及一种叶片无损评价城市园林植物NOx吸收能力的方法。

背景技术

氮氧化物(NOx)作为主要温室气体之一，随着城市化和工业化进程的加快，其污染问题已经严重影响到经济社会发展的质量。

植物叶片具有直接吸收NOx气体的能力，可以由气孔吸收一定浓度范围的NOx，在体内进行降解、排出或储存，起到净化空气的作用。

但在目前国内的园林实践中，园林工作者受限于受教育程度或知识结构或资金技术等方面的因素，在城市园林植物的选择中仅从价格和美学效果的角度考虑，很少考虑到植物的生态服务功能，如植物对NOx的吸收净化能力。

在科学研究中，研究植物的NOx吸收能力较好的方法是采用熏气实验，即在人工气候室内模拟不同的NOx浓度，在不同浓度的NOx下，对同一批大小、生长状况相同的植物幼苗分别进行一定时间的熏气培养，实验结束后采集植物的叶片进行叶片全氮(TN)的测定，以植物叶片TN含量的差异来判断植物在不同NOx浓度下的吸收能力或耐受性。

这种方法用于判断和研究植物对NOx的吸收能力固然精准，但这一方法要求操作人员具有专业的背景知识和实验技能，并要求实施单位有专业的实验设备(如人工气候室和熏气装置以及其他一些进行TN测定的实验室仪器设备)；同时由于熏气实验不可能短期内得出结果，因此也需要等待较长的时间。而在在城市园林与绿化的具体实践中，实践单位和个人往往缺乏相应的实验器材和相关的实验技术与技能，有些园林绿化工程的工期较为紧迫，对目标植物的NOx吸收能力进行适时有效的判别和筛选就显得不切实际，因此这一方法在实际推广应用中具有不可操作性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中对目标植物的NOx吸收能力进行判别的方法操作性较低的缺陷，从而提供一种能够快速、简便地计算植物NOx吸收能力的方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种叶片无损评价城市园林植物NOx吸收能力的方法，包括：

步骤1)、根据NOx浓度对自然环境做区域划分，得到至少一个清洁区以及一个或多个不同程度的污染区；

步骤2)、在步骤1)所做区域划分所得到的多个区域内分别选取取样个体，并对取样个体的叶片做取样；

步骤3)、对步骤2)取样得到的样品做CCI值的测定；

步骤4)、根据步骤3)中对样品的CCI测定值，计算植物对NOx的相对吸收能力，根据该相对吸收能力评估植物对NOx的吸收能力；其中，植物对NOx的相对吸收能力RAA的计算公式为：

RAA(％)＝[某一污染区CCI值–清洁区CCI值]/清洁区CCI值(g)*100％。

上述技术方案中，在所述步骤3)中，所述CCI值的测定通过如下方式得到：采用叶绿素测定仪CCM-200在每片叶子的叶脉中部两侧各测定两次。

上述技术方案中，在步骤2)中，选取取样个体时，在所述多个区域内选取同一种植物，对每株植物用高枝剪在东南西北四个方向各采集一片成熟健康叶片作为样本。

上述技术方案中，在选取同一种植物时，选取树龄相同或胸径一致的健康植株若干株。

上述技术方案中，根据NOx浓度对自然环境做区域划分，得到清洁区与污染区。

本发明的优点在于：

1、本发明为植物NOx吸收能力的评估提供了简单易行的方法，为园林植物的选择提供了科学依据，有助于园林绿化的植物选择向着有益于生态系统服务功能的方向发展。

2、本发明降低了现有研究方法的难度和复杂性，不再需要准备实验植物、人工气候室和熏气装置，也不需要进行实验室的TN含量分析，只需一台手持CCM-200即可完成所有步骤，在降低材料和设备资金投入的同时，也使非专业技术人员亦可掌握这一方法，使NOx吸收能力的研究在实际的园林实践中具有可操作性，便于推广应用。

3、由于选择已有的环境梯度，植物长期生活在实际的NOx浓度下，不需要再进行耗日持久的熏气实验；又因为用CCI值来测度叶片TN含量，也免去了实验室TN测定的一系列步骤，从而节约了时间成本，为紧急绿化工程选择高NOx吸收能力的植物提供了可能。

附图说明

图1是本发明的叶片无损评价城市园林植物NOx吸收能力的方法的流程图；

图2是在两环境条件下多个树种的叶片CCI值与N含量的比较关系图；

图3(a)是小叶榕与人面子所测得的CCI值和实测的TN含量之间的相关分析图；

图3(b)是朱槿与龙船花所测得的CCI值和实测的TN含量之间的相关分析图；

图3(c)是大花紫薇与黄葛榕所测得的CCI值和实测的TN含量之间的相关分析图。

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步的描述。

参考附图1，本发明的方法包括：

步骤1)、根据NOx浓度对自然环境做区域划分，如将一定范围内的自然环境分为污染区和清洁区，污染区诸如工厂区、公路附近等污染较严重的区域，清洁区诸如森林公园等无污染区域。

所述NOx浓度可参考空气中的NOx浓度测定值，在进行区域划分时，可将空气中的NOx浓度测定值划分若干个浓度梯度，将NOx浓度测定值属于某一浓度梯度内的区域划分为污染区，将NOx浓度测定值属于另一浓度梯度内的区域划分为清洁区。在划分浓度梯度时，可依据现有的环境空气质量标准进行，如GB3095-1996，也可根据实际将一定的连续浓度测定值分成若干个段，以得到对应的浓度梯度。在本实施例中，为了描述方便，仅将区域分为清洁区与污染区，在其他实施例中，根据需要也可对自然环境做进一步划分，如除了污染区、清洁区外，还包括中度区重污染区等。

步骤2)、在步骤1)所做区域划分所得到的多个区域内分别选取取样个体，并对取样个体的叶片做取样。

在之前的步骤1)中已经将一定区域内的自然环境分为多个区域，在这些区域内选取同一种植物，最好选取同一种植物、树龄相同或胸径一致的健康植株若干株(如20株)，对每株植物用高枝剪在东南西北四个方向各采集一片成熟健康叶片作为样本。

步骤3)、对步骤2)取样得到的样品做CCI值的测定。

将步骤2)采集的叶片用滤纸擦拭干净后，持叶绿素测定仪CCM-200在每片叶子的叶脉中部两侧各测定两次，记录CCI值。

叶绿素测定仪CCM-200通过在红光和红外光两个波段激发光源时的光学吸收率，能够测量被测物的叶绿素相对含量，而且测量结果可靠，不受叶片或样品大小、厚度和形状的影响。CCI值是CCM-200的测定数值，常用于烟叶、小麦、玉米等农作物和果树等经济树种的叶绿素含量的测定。

植物学家发现：植物叶片氮含量与叶绿素之间有密切的关系；氮素是叶绿素的组成成分，叶绿素a和叶绿素b都是含氮化合物，当植物缺氮时叶片薄而小，叶色缺绿发黄；在增施氮肥后，叶绿素数量增多，叶色很快转绿，氮含量与叶绿素含量呈正相关关系。CCI值是一个用于描述叶绿素含量的值，基于植物叶片氮含量与叶绿素之间的密切关系，无量纲的CCI值与叶片全氮(TN)浓度之间有着非常高的相关性，在表1所示的例子中证明了这一相关性。

表1 叶绿素仪测定值(CCI)与叶全氮含量的部分回归模型

步骤4)、根据步骤3)中对样品的CCI测定值，评估植物对NOx的吸收能力。

在本申请中，采用相对吸收能力(Relatively Absorptive Ability，RAA)来评估某一植物对NOx的吸收能力。所述相对吸收能力反映了植物的NO_X吸收比率和吸收潜能，该值越大，吸收效率与吸收潜能越高。所述相对吸收能力的计算公式如下：

RAA(％)＝[污染区CCI值–清洁区CCI值]/清洁区CCI值(g)*100％

计算得到的相对吸收能力可为评价城市园林植物的NOx吸收能力提供便捷的判断方法。

在前文中已经提到，在其他实施例中，区域可分为多个级别，如清洁区、轻度污染区、中度污染区、重度污染区等。对于此类情况，在计算相对吸收能力时，可按照类似的计算方法，即以清洁区为对照，测定除清洁区外的某一区域和清洁区中叶片全氮含量的差值，从而计算植物的相对吸收能力。例如，轻度污染区较清洁区的相对吸收能力为：

RAA(％)＝[轻度污染区CCI值–清洁区CCI值]/清洁区CCI值(g)*100％

为了方便理解，下面结合具体的实例对本发明的方法予以说明。

在一个实施例中，采用本发明的方法研究湛江市六种园林植物NO_X吸收能力。所述六种园林植物为亚热带城市园林中常见的小叶榕(Ficus concinna)、人面子(Dracontomelon duperreanum)、龙船花(Ixora chinensis)、朱槿(Hibiscus rosa-sinensis)、大花紫薇(Lagerstroemia speciosa)和黄葛榕(Ficus virens)。这六种植物分属常绿乔木、常绿灌木和落叶乔木等三种生活型，在下面的表2中对这六种植物的相关特征有详细的描述。

表2

研究于广东省西南部的湛江市开展，湛江市中心位于东经110°04'，北纬21°12'，地处中国大陆的最南端，东濒南海，西临北部湾，与海南隔海相望，属亚热带海洋性季风气候，年平均气温约23.2℃，年平均降水量在1417mm–1802mm之间，终年无霜雪。采样设置清洁区和污染区两个梯度，清洁区采样植物主要在湛江市三岭山森林公园选取，污染区的取样植物为湛江市赤坎区、霞山区和麻章区等主要公路的行道树。

于2013年10月上旬在污染区和清洁区对每种植物各取20株，相邻两株植物之间相距100m以上，每种植物的胸径保持近乎一致。在每株植物的东南西北四个方向各采集一片成熟健康叶片，用滤纸擦拭干净后，持CCM-200在每片叶子的叶脉中部两侧各测定两次，记录CCI值。每个树种的相对吸收能力(Relatively AbsorptiveAbility,RAA)依照以下公式计算：

RAA(％)＝[污染区CCI值–清洁区CCI值]/清洁区CCI值(g)*100％

为验证CCI值用于代表叶片TN含量的可靠性，同时于采集的叶片中随机选取10-20片叶放入烘箱105℃杀青，在75℃下烘干至恒重，粉碎后用半微量凯氏定氮法测叶片的全氮含量。

统计叶片的CCI值，运用独立样本t检验比较各树种在污染区与清洁区的差异；进行单因素方差分析，用Duncan法比较不同树种间的差异；分析叶片实测氮含量与CCI值的相关性，探讨叶片各性状对CCI值的影响；数据分析均由软件SASTISTICA8.0进行，显著性水平为P<0.05，数据保留两位小数。

结果如表3和图2(在图2中，灰色柱体和相对应的棱形标记表示污染区，白色柱体和相对应的棱形标记代表清洁区；同一植物柱上不同字母表示差异显著(P<0.05))所示，6个树种污染区的CCI值均显著大于清洁区，实测的叶片TN含量呈现同样的变化趋势，也均为污染区大于清洁区。树种间的CCI值在污染区和清洁区呈现不同程度的差异，最终的结果显示6种植物的NOx相对吸收能力为：人面子(79.77％)>龙船花(39.46％)>小叶榕(28.83％)>大花紫薇(20.56％)>黄葛榕(19.13％)>朱槿(9.36％)。

表3 叶片CCI值在不同树种间的差异

表中数据为平均值±标准误。同一环境不同小写字母表示植物间差异显著(P<0.05)，下同。

在图3(a)、图3(b)、图3(c)中对CCI值用于代表叶片TN含量的可靠性做了说明，如图3所示，CCI值和实测的TN含量之间的相关分析显示，6树种的CCI值和叶片TN均呈显著正相关，相关系数最小为0.67，表明用CCI值来粗略估计叶片的TN含量是合适和可靠的。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种叶片无损评价城市园林植物NOx吸收能力的方法，包括：

步骤1)、根据NOx浓度对自然环境做区域划分，得到至少一个清洁区以及一个或多个不同程度的污染区；

步骤2)、在步骤1)所做区域划分所得到的多个区域内分别选取取样个体，并对取样个体的叶片做取样；

步骤3)、对步骤2)取样得到的样品做CCI值的测定；其中，CCI值是一个用于描述叶绿素含量的值；

步骤4)、根据步骤3)中对样品的CCI测定值，计算植物对NOx的相对吸收能力，根据该相对吸收能力评估植物对NOx的吸收能力；其中，植物对NOx的相对吸收能力RAA的计算公式为：

RAA(％)＝[某一污染区CCI值–清洁区CCI值]/清洁区CCI值(g)*100％。

2.根据权利要求1所述的叶片无损评价城市园林植物NOx吸收能力的方法，其特征在于，在所述步骤3)中，所述CCI值的测定通过如下方式得到：采用叶绿素测定仪CCM-200在每片叶子的叶脉中部两侧各测定两次。

3.根据权利要求1所述的叶片无损评价城市园林植物NOx吸收能力的方法，其特征在于，在步骤2)中，选取取样个体时，在所述多个区域内选取同一种植物，对每株植物用高枝剪在东南西北四个方向各采集一片成熟健康叶片作为样本。

4.根据权利要求3所述的叶片无损评价城市园林植物NOx吸收能力的方法，其特征在于，在选取同一种植物时，选取树龄相同或胸径一致的健康植株若干株。

5.根据权利要求1所述的叶片无损评价城市园林植物NOx吸收能力的方法，其特征在于，根据NOx浓度对自然环境做区域划分，得到清洁区与污染区。