Matthiola incana)作為一種觀(guān)賞花卉,確實(shí)在城市綠化抗污染方面展現(xiàn)出一定的潛力,特別是在葉片滯塵能力和二氧化硫(SO?)吸收效率方面表現(xiàn)較為突出。以下是詳細(xì)分析:
紫羅蘭作為城市抗污染植物的優(yōu)勢(shì)
形態(tài)學(xué)優(yōu)勢(shì)利于滯塵:
- 葉片特征: 紫羅蘭葉片通常呈長(zhǎng)橢圓形或倒披針形,表面粗糙,常有短絨毛覆蓋。這種結(jié)構(gòu)大大增加了葉片表面的摩擦力和接觸面積,為空氣中的顆粒物(粉塵、PM2.5、PM10等)提供了良好的附著位點(diǎn)。
- 葉片著生方式: 葉片在莖上密集簇生或互生,形成相對(duì)緊湊的株叢,能有效攔截不同高度的氣流攜帶的顆粒物。
- 葉片大小與傾角: 中等大小的葉片和相對(duì)水平的生長(zhǎng)角度,有利于承接沉降的灰塵。
生理生化特性利于吸收SO?:
- 氣孔吸收: SO?氣體主要通過(guò)植物葉片的氣孔進(jìn)入體內(nèi)。紫羅蘭的氣孔密度和開(kāi)度(在污染環(huán)境下可能適應(yīng)性變化)是影響其吸收效率的關(guān)鍵因素。
- 硫代謝途徑: 植物吸收SO?后,會(huì)在體內(nèi)將其轉(zhuǎn)化為硫酸鹽(SO?2?),然后整合到氨基酸(如半胱氨酸、蛋氨酸)等有機(jī)硫化合物中儲(chǔ)存或利用。紫羅蘭被認(rèn)為具有相對(duì)高效的硫同化能力。
- 酶系統(tǒng): 參與硫同化過(guò)程的關(guān)鍵酶(如ATP硫酸化酶、亞硫酸鹽還原酶)的活性高低,直接影響植物對(duì)SO?的耐受性和吸收轉(zhuǎn)化效率。研究表明,一些紫羅蘭品種這些酶的活性較高。
紫羅蘭在滯塵和吸收SO?方面的具體表現(xiàn)(基于研究)
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葉片滯塵能力:
- 多項(xiàng)針對(duì)城市綠化植物滯塵能力的研究(常采用單位葉面積滯塵量或單株滯塵量衡量)表明,紫羅蘭屬于滯塵能力中等偏上的植物種類(lèi)。
- 其滯塵能力顯著強(qiáng)于葉片光滑、蠟質(zhì)層厚的植物(如某些常綠灌木),與一些葉片多毛或粗糙的草本花卉(如金盞菊、雛菊)相當(dāng)或略?xún)?yōu)。
- 靠近交通干道、工業(yè)區(qū)等污染源區(qū)域的紫羅蘭植株,其葉片單位面積滯塵量可達(dá)到遠(yuǎn)離污染源區(qū)域的數(shù)倍甚至十倍以上,證明其在實(shí)際環(huán)境中的有效截留作用。
- 滯塵類(lèi)型包括粗顆粒(TSP)和較細(xì)顆粒(PM10),對(duì)PM2.5也有一定吸附能力,但相對(duì)較弱(這是大多數(shù)植物葉片的普遍情況)。
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二氧化硫(SO?)吸收效率:
- 紫羅蘭被認(rèn)為是對(duì)SO?吸收能力較強(qiáng)且具有一定耐受性的植物。
- 實(shí)驗(yàn)室熏氣實(shí)驗(yàn)和污染區(qū)實(shí)地觀(guān)測(cè)表明,紫羅蘭能有效吸收大氣中的SO?。其吸收速率和總量在常見(jiàn)觀(guān)賞花卉中名列前茅。
- 其耐受性體現(xiàn)在:在中等濃度SO?暴露下,雖然可能出現(xiàn)葉片可見(jiàn)傷害(如褪綠、壞死斑),但其生理功能(如光合作用)受到的影響相對(duì)較小,能夠維持生長(zhǎng)并持續(xù)吸收污染物。高濃度SO?下傷害會(huì)加重。
- 吸收的SO?大部分被同化為無(wú)害的有機(jī)硫化合物儲(chǔ)存在體內(nèi),小部分可能以硫酸鹽形式存在。這種轉(zhuǎn)化能力是其作為凈化植物的重要基礎(chǔ)。
實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)與局限性
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優(yōu)點(diǎn):
- 觀(guān)賞價(jià)值高: 花色豐富(紫、白、粉、黃等),花型優(yōu)美,花期較長(zhǎng)(主要在春季,部分品種可多季開(kāi)花),能顯著美化城市環(huán)境,提升景觀(guān)效果。
- 適應(yīng)性強(qiáng): 相對(duì)耐寒,對(duì)土壤要求不嚴(yán),在中等肥力、排水良好的土壤中生長(zhǎng)良好。
- 種植維護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)便: 多為一年生或二年生草本,易于播種或移栽,成本相對(duì)較低。
- 雙重凈化功能: 同時(shí)具備滯塵和吸收有害氣體(SO?為主)的能力。
- 指示植物潛力: 對(duì)SO?等污染物敏感,葉片傷害癥狀可一定程度反映環(huán)境污染狀況。
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局限性:
- 生命周期: 常見(jiàn)栽培種多為一年生或二年生,需要每年更新種植,長(zhǎng)期維護(hù)成本高于多年生灌木或喬木。
- 株型與覆蓋度: 作為草本植物,個(gè)體相對(duì)矮小,單位土地面積的總?cè)~面積和生物量有限,單株凈化能力無(wú)法與大型喬木相比。需要成片種植才能發(fā)揮顯著的群體生態(tài)效益。
- 耐陰性: 喜陽(yáng)光充足環(huán)境,在郁閉度高的林下或建筑密集陰涼處生長(zhǎng)不良,應(yīng)用范圍受限。
- 其他污染物耐受性: 對(duì)氮氧化物(NOx)、臭氧(O?)等其他主要空氣污染物的耐受性和吸收能力研究相對(duì)較少,效果可能不如對(duì)SO?顯著。
- 耐旱/耐澇性: 對(duì)極端干旱或積水環(huán)境適應(yīng)性一般,需注意水分管理。
- 耐踐踏性差: 不適合種植在人流密集易被踩踏的區(qū)域。
應(yīng)用建議
目標(biāo)區(qū)域: 非常適合應(yīng)用于:
- 中小型花壇、花境、道路隔離帶、街邊綠地。
- 居住區(qū)、學(xué)校、公園等對(duì)景觀(guān)要求較高的區(qū)域。
- 輕度到中度空氣污染區(qū)域(特別是SO?污染較突出的工業(yè)區(qū)、燃煤區(qū)周邊)。
- 作為污染指示植物種植。
種植方式: 成片或帶狀種植,形成一定規(guī)模的群體,以最大化其滯塵和凈化效果。可與滯塵能力強(qiáng)或吸收其他污染物(如NOx)的植物搭配種植(如搭配大葉黃楊、海桐、夾竹桃等灌木)。
品種選擇: 選擇生長(zhǎng)健壯、抗病性相對(duì)較好的品種。關(guān)注是否有研究報(bào)道特定品種在滯塵或抗SO?方面表現(xiàn)更優(yōu)。
養(yǎng)護(hù)管理:- 定期沖洗葉片: 對(duì)于滯塵功能,積滿(mǎn)灰塵的葉片效率會(huì)下降。在少雨季節(jié),定期用噴灌或?yàn)⑺?chē)輕柔沖洗葉片,可恢復(fù)其滯塵能力,并將部分灰塵(特別是較大顆粒)沖入土壤。但要注意避免在高溫強(qiáng)光下進(jìn)行,且需考慮水資源成本。
- 及時(shí)清理枯葉: 移除枯黃、受損嚴(yán)重的葉片,促進(jìn)新葉生長(zhǎng)。
- 合理水肥: 保證基本生長(zhǎng)需求,但避免過(guò)度施肥導(dǎo)致徒長(zhǎng),降低抗性。
- 輪作更新: 對(duì)于一年生品種,花期后及時(shí)清理,更換或補(bǔ)種。
結(jié)論
紫羅蘭憑借其粗糙多毛的葉片結(jié)構(gòu)展現(xiàn)出良好的滯塵能力,同時(shí)通過(guò)高效的硫同化途徑表現(xiàn)出較強(qiáng)的二氧化硫吸收效率和一定的耐受性。作為城市綠化植物,它集較高的觀(guān)賞價(jià)值與實(shí)用的空氣污染凈化功能于一體,特別適合應(yīng)用于需要美化且面臨輕度至中度空氣污染(尤其是SO?)的城市中小型綠地、花壇、道路綠化帶等場(chǎng)景。雖然其單株凈化能力和生命周期無(wú)法與大型喬木相比,但通過(guò)科學(xué)的規(guī)劃(成片種植)和養(yǎng)護(hù)管理(如定期沖洗葉片),可以充分發(fā)揮其群體生態(tài)效益,成為城市“抗污增美”綠化組合中一個(gè)值得推廣的優(yōu)秀草本花卉選擇。在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)結(jié)合具體環(huán)境條件(污染類(lèi)型、光照、水分)和其他植物進(jìn)行搭配,構(gòu)建更穩(wěn)定、高效的復(fù)合型抗污染植物群落。