摘 要：植物在园林绿化中具有非常重要的地位，不仅能美化环境，还能起到增湿、降温、减尘、抑菌等作用。近年来，随着人们对人居环境改善的关注越来越高，园林植物及其群落的抑菌作用成为了人们关注的热点。然而，鲜有研究系统地分析比较不同群落间的抑菌差异。本研究通过比较杭州市9种常见植物群落类型的携菌量，研究不同群落配植的抑菌作用，发现不同群落间的抑菌作用存在显著差异，由罗汉松、四季桂、龟甲冬青和金森女贞等乔木、灌木树种为主的人工群落的抑菌作用较强，且结构较复杂的群落抑菌作用越强，但随着群落向外辐射范围的增加，抑菌效果明显减弱。通过进一步比较分析发现，在群落边缘1.5m处，空气细菌数量显著高于群落内部，表明植物群落的抑菌作用范围有限。此外，还发现配置植物的多样性能够明显增强群落的抑菌作用，该发现可为城市绿化、园林植物配置提供理论参考，对实现生态抑菌及净化环境意义重大。
关键词:园林植物;植物挥发物;抑菌;杭州市;
园林植物（Landscape plant）分为木本园林植物和草本园林植物两大类，包括观花、观叶和观果植物，以及适用于园林、绿地和风景名胜区的防护植物与经济植物等[1]。园林植物在城市环境美化中有非常重要的地位，不仅能美化环境，而且起到降尘、防噪、净化空气、改善城市小气候及城市热岛效应等作用[2]。
植物通常通过释放植物挥发性有机物（Volatile Organic Compounds;VOCs）来抵御空气中的病原微生物[3]。这些挥发性有机物如萜烯、醛类、有机酸及苯酚等能够抑制空气微生物的生长，对大气的净化具有重要作用。Farmer通过研究植物释放的挥发物VOCs，发现植物物种均能释放一定程度的杀菌素，辐射范围能扩散到群落半径2km范围内的病原微生物，从而对空气中病原微生物起到抵御、杀菌作用[4]。岳永德等[5]通过研究竹资源提取物对空气中的菌群抑制作用，发现毛金竹、毛竹、青皮竹等均对菌群具有明显的抵御作用，说明自然界中存在相当数量的竹资源提取物均有较为明显的杀菌作用。
但不同植物挥发物成分和挥发量存在差异，由单一植物构成的群落间挥发物抑菌效果也不同，群落生境空气中细菌等微生物含量存在差异[6]，而有关不同群落的植物配置差异对群落抑菌作用的影响鲜有研究。本研究主要以杭州市临安区常见的9种植物群落为对象，对其抑菌作用进行评价，同时设置梯度试验，探究不同园林植物群落抑菌作用的辐射范围，解析群落有效抑菌范围，以期为医院、疗养院和特殊环境抑菌生态林的营建设计提供植物配置参考。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 供试园林植物群落类型。
研究地点位于杭州市临安区浙江农林大学东湖校区。试验样地位于东湖校区风景园林与建筑学院楼（四号学院楼）附近植物群落、东湖鹿鸣岛植物群落，以及人流量较大的东湖校区图书馆前大草坪。9个供测试植物群落配置模式为：群落1植物组成为香樟（Cinnamomum camphora）+毛鹃；群落2植物组成为香樟+四季桂（Osmanthus fragrans）+红叶石楠（Photinia×fraseri）；群落3植物组成为香樟+鸡爪槭（Acer palmatum）+沿阶草；群落4植物组成为四季桂+红叶石楠+龟甲冬青（Ilex crenata）+沿阶草；群落5植物组成为四季桂+红叶石楠+枸骨（Ilex cornuta）；群落6植物组成为罗汉松（Podocarpus macrophyllus）+金森女贞（Ligustrum japonicum）+紫薇（Lagerstroemia indica）+沿阶草；群落7植物组成为深山含笑（Michelia maudiae）+枸骨；群落8植物组成为鸡爪槭+南天竹（Nandina domestica）+金森女贞+狗牙根（Cynodon dactylon）；群落9植物组成为金森女贞+五彩苏（Coleus scutellarioides）+鼠尾草（Salvia japonica）。
群落树种主要形态：乔木树种树高3～12m，胸径12～30cm，冠幅1～6.5m；灌木树种树高1～2m，冠幅0.6～1.5m；草本植物高度小于60cm。
1.1.2 实验器材。
实验器材包括：无菌培养皿（90mm）、移液管（10m L、50m L）、封口膜、记号笔、电子天平、称量纸、移液枪、枪头（100μL、200μL）、药匙、剪刀、锥形瓶（500m L、1000m L）、超净工作台、高压灭菌锅、恒温培养箱、p H测试仪、离心管、酒精棉（75%酒精）、酒精喷雾（75%酒精）、密封袋（17cm×24cm）、量筒（50m L）、4℃冰箱、无菌水、分光光度计、标签纸等。
1.1.3 试剂及其他试验材料。
试剂包括：酒精（分析纯），酒精棉（75%酒精）、密封袋（17cm×24cm）、封口膜、记号笔，称量纸、无菌水、标签纸、琼脂、蛋白胨、氯化钠、牛肉膏等。
1.2 方法
1.2.1 植物群落净菌作用试验。
在各群落中心点设置接菌采样点，用事先配置好的装有牛肉膏蛋白胨培养基的培养皿接菌，培养皿放置在距离地面0.5m处，重复3次，以空旷草坪作为对照地，同时在对照地中心点距地面0.5m处放置培养皿接种，重复3次。在室外接菌24h，接菌后去掉包裹在培养基上的绷带，取无菌培养皿皿盖，盖在培养基上，编号，带回实验室，放入37℃恒温培养箱培养12h、24h、36h和48h，观察和记录培养基上的菌落数。
1.2.2 远离群落净菌作用强度变化试验。
以群落中心点向外延长到群落边缘，在距离群落边缘0.5m、1.0m、1.5m处设置采样点，采样点距离地面均为0.5m高度，每个采样点重复3次。在室外接菌24h，接菌后去掉包裹在培养基上的绷带，取无菌培养皿皿盖，盖在培养基上，编号，带回实验室，放入37℃恒温培养箱培养12h、24h、36h和48h，观察和记录培养基上的菌落数。
采样时间为10月下旬，试验当天平均气温22.0℃，平均相对湿度41.5%，平均气压101.7Pa，平均风速0.4m/s（气象数据来自浙江农林大学东湖校区气象测量站）。
2 结果与分析
2.1 不同植物群落的抑菌作用
由表1可知，与草坪环境中空气细菌含量相比，9个植物群落均具有一定的抑菌作用，且各组成不同的群落间抑菌作用差异显著。与单一植物挥发物抑菌作用相比，由多数植物组成的自然群落的抑菌作用更强。随着培养时间的增加，培养基上的细菌菌落数呈增加的趋势，来自不同群落培养基上可计数菌落数增长速率不同。方差分析表明，来自放置不同群落的培养基培养12h、24h、36h和48h后，计数菌落数呈显著差异[12h:F (9,20)=4.69,P=0.002;24h:F (9,20)=4.0,P=0.005;36h:F(9,20)=4.34,P=0.003;48h:F(9,20)=5.12,P=0.002]。
在48h时，9个植物群落接菌培养基上可计数的菌落数在16.7～64个之间。各植物群落培养基上的可计数菌落数从大到下顺序为：群落7>群落3>群落1>群落2>群落5>群落6>群落9>群落4>群落8。
表1 不同植物配置模式群落接种培养基上菌落数量
由图1可知，群落7（深山含笑+枸骨）中接种到的菌落数最多，群落的抑菌作用最差，与空旷地抑菌作用无显著差异，与其他8个植物群落均差异显著；群落1（香樟+毛鹃+沿阶草）、群落2（香樟+四季桂+红叶石楠）和群落3（香樟+鸡爪槭+沿阶草）中接种到的菌落数次之，且群落间无显著差异，群落抑菌作用较差；群落5（四季桂+红叶石楠+枸骨）、群落6（罗汉松+金森女贞+紫薇+沿阶草）、群落9（金森女贞+五彩苏+鼠尾草）、群落4（四季桂+红叶石楠+龟甲冬青+沿阶草）和群落8（鸡爪槭+南天竹+金森女贞+狗牙根）中接种到的菌落数最少，且群落间无显著差异，是实验中抑菌作用最强的群落类型。
2.2 不同距离对抑菌作用的影响
由图2可知，不同植物群落内部的空气细菌含量均低于群落的空气细菌含量，且随着群落外辐射距离的增加，空气中细菌数量显著增加。研究结果表明，群落外辐射距离与培养基菌落数呈正相关，且相同距离，培养菌落时间越长，菌落计数越多。不同植物配植的群落在群落计数上有明显差异[群落4:F(3,8)=5.15,P<0.05；群落5:F(3,8)=8.37,P<0.01；群落6:F(3,8)=7.86,P<0.01；群落8:F(3,8)=5.57,P<0.05]。
3 结论与讨论
与对照抑菌作用相比，9个植物群落均显示了具有一定的环境抑菌作用，且不同群落间的净菌作用存在显著差异。由四季桂、罗汉松、金森女贞等抑菌能力较强的乔木或灌木树种建群抑菌作用较强，植物通常通过释放挥发性物质来抵御空气中的病原微生物及净化空气，意味着这些植物的挥发物可能富含萜烯、醛类、有机酸及苯酚等，因而存在一定的抑菌作用。结果表明，建群树种越多、群落结构越复杂，抑菌作用更强，进一步说明挥发物的种类、含量越丰富，协同抑菌能力更稳定。深山含笑花朵香气含有丰富的挥发物，而研究结果显示其抑菌能力较弱，意味着叶片挥发物主要起抑菌作用。结果还表明，结构简单的群落抑菌作用较弱，群落抑菌作用还与组成植物物种个体数比例、植株大小配置和空间结构等有关，也与植物种间协同增效和相互抑制等相关。
群落8、群落4、群落9和群落6的抑菌作用最强，且由罗汉松、四季桂、龟甲冬青等抑菌作用较强的树种为主要建群种的群落，抑菌能力普遍较强。而以自身抑菌能力较弱的树种为主要建群种，如群落7、群落3和群落1，虽然其抑菌能力相较单个树种已明显增强，但其培养菌落计数明显多于其他自然群落，整体抑菌能力较低，这与蒋华伟等[7]证实植物群落的抑菌作用显著高于草坪的研究结果相似。
本研究自群落中心向群落外辐射距离1.5m间设置了3个试验处理，得到从群落中心向外，环境携菌量逐级递增，意味着从群落中心向外辐射0.5m、1.0m和1.5m距离的抑菌作用逐渐降低，反映出其对空气的净化能力随群落的距离增加而显著降低。各群落均表现为群落内部与距离群落边缘0.5m处的空气细菌含量无显著差异，但与1.0m和1.5m处空气细菌含量差异显著。距群落边缘外1.0m和1.5m处空气细菌数量显著高于群落内部，显示了植物群落对毗邻生境抑菌作用范围有限，这与由士江等[8]测得的13种园林树木抑菌作用随距树冠边缘距离的增加而下降的研究结果一致。
综上所述，针对医院、养老院，城市绿地等空间规划，与应用大量的草坪相比，绿地设计中考虑更多园林树种的应用，对净化周边环境、提升空气质量意义重大。在园林树种的配植中，优先考虑自身抑菌性较强的乔木、灌木。结合经济成本，尽可能地扩充树木种类，打造稳定、多样性的人工群落来美化城市环境，净化环境空气。
[1] 余树勋.园林植物[M].北京:中国大百科全书出版社,1993.
[2] Hader F.The climatic influence of green areas,their properties as air filters and noise abatete Ment agents[M].Vienna:Climatology and Building Conf,C1B,1970:33-36.
[3] Martinez K,Sheehy J,Jtones J,Microbial containment in conventional fermentation processes[J].APPI.Ind.Hyg,1988,3:138-177.
[4] Farmer E E.Fatty acid signaling in plants and their associated mircroorganisms[J].Plant Molecular Biology,1994,26:1432-1437.
[5] 岳永德,操海群,汤锋.竹提取物的化学成分及其利用研究进展[J].安徽农业大学学报,2007(03):328-333.
[6] 沈鑫,柳新红,蒋冬月,等.22种常见园林植物滞尘与抑菌能力评价[J].东北林业大学学报,2019,47(01):65-70.
[7] 蒋华伟,田婷,江君,等.苏州几种植物群落及主要园林树种的抑菌效应研究[J].江苏林业科技,2017,44(05):1-5.
[8] 由士江,李华娟，戚继忠等园林树木抑菌有效范围的初步研究[J]安徽农业科学,2006(05):882- 883.