宋曉梅, 曹向陽(yáng)

(1.揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 江蘇 揚(yáng)州 225000; 2.中電建路橋集團(tuán)揚(yáng)州建設(shè)發(fā)展有限公司, 江蘇 揚(yáng)州 225000)

模擬酸雨對(duì)不同園林植物葉片生理生態(tài)特性的影響

宋曉梅1, 曹向陽(yáng)2

(1.揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 江蘇 揚(yáng)州 225000; 2.中電建路橋集團(tuán)揚(yáng)州建設(shè)發(fā)展有限公司, 江蘇 揚(yáng)州 225000)

采用盆栽方法，以自來(lái)水(pH值6.5)作為對(duì)照，研究了pH值為1.7，3.0，4.3，5.6模擬酸雨條件下新梢增長(zhǎng)量、葉片損傷程度和葉片生理生態(tài)特性，并分析了園林植物對(duì)酸雨污染的敏感性反應(yīng)。結(jié)果表明：不同pH值的酸雨對(duì)園林植物新葉片有不同程度的抑制，酸雨的酸度越大，對(duì)園林植物葉片的傷害越大，以pH值1.7的模擬酸雨對(duì)園林植物葉片的傷害最為嚴(yán)重，pH值5.6傷害較為輕微，但不同種類(lèi)之間對(duì)酸雨的抗性有明顯差異；pH值4.3～5.6處理對(duì)園林植物新梢生長(zhǎng)率沒(méi)有顯著的影響和抑制作用，而pH值小于3.0處理則嚴(yán)重抑制了園林植物新梢生長(zhǎng)；隨模擬酸雨強(qiáng)度的增強(qiáng)，園林植物葉片的細(xì)胞質(zhì)膜透性和丙二醛(MDA)含量逐漸升高，當(dāng)pH值小于3.0時(shí)，細(xì)胞質(zhì)膜透性和丙二醛(MDA)含量則急劇增加，當(dāng)pH值為1.7時(shí)，不同園林植物葉片則嚴(yán)重受損；園林植物葉片葉綠素含量、葉片N和P含量隨酸雨強(qiáng)度的增加逐漸降低，當(dāng)pH值小于3.0時(shí)，園林植物葉片葉綠素含量、葉片N和P含量則急劇降低，當(dāng)pH值為1.7時(shí)，不同園林植物葉片則嚴(yán)重受損；相關(guān)分析表明，酸雨增加了園林植物對(duì)環(huán)境的敏感性。園林植物對(duì)酸雨具有較強(qiáng)的抵抗能力，對(duì)園林植物生理活動(dòng)影響的閾值pH值大致介于3.0～4.3，因此，本研究的6種園林植物可以作為酸雨災(zāi)害嚴(yán)重地區(qū)園林綠化及植被構(gòu)建的物種。

模擬酸雨; 園林植物; 葉片; 生理生態(tài)特性

酸雨在科學(xué)上稱(chēng)作酸沉降，是指大氣中的SO2，SO3和氮化物與雨、雪等作用形成H2SO4和HNO3等含酸成分的降雨或降雪等[1]；國(guó)際規(guī)定酸雨為pH值<5.6的降水，作為嚴(yán)重威脅世界環(huán)境的十大問(wèn)題之一而備受世界各國(guó)科學(xué)家關(guān)注[2]。早在20世紀(jì)60年代，國(guó)內(nèi)外學(xué)者就酸雨對(duì)植物生長(zhǎng)的影響做了大量的研究，酸雨可使植物葉片失綠、枯落、生長(zhǎng)減緩、生物量下降[2]；20世紀(jì)70年代，酸雨已逐步成為世界性的公害，先是在歐洲、北美相繼出現(xiàn)大范圍的酸雨[3]；80年代中期以后，我國(guó)酸雨問(wèn)題日益嚴(yán)重，酸雨區(qū)域也日益擴(kuò)大(面積達(dá)到40%)，雨水的酸性也愈來(lái)愈強(qiáng)，而我國(guó)已成為繼歐洲、北美之后的世界第三大酸雨區(qū)[4]。近年來(lái)我國(guó)酸雨分布正在以城市為中心向遠(yuǎn)郊和農(nóng)村蔓延，雨水的酸性也愈來(lái)愈強(qiáng)，江蘇省的酸雨污染情況也相當(dāng)嚴(yán)峻，大部分地區(qū)的降水pH值<4.0，有時(shí)甚至達(dá)到pH值2.0，酸雨頻率達(dá)50%以上，大部分地區(qū)酸雨頻率超過(guò)60%，酸雨所致的經(jīng)濟(jì)損失和對(duì)生態(tài)平衡及植物本身的嚴(yán)重影響已引起人們的關(guān)注[5-6]。

園林綠化植物是改善城市環(huán)境、維護(hù)生態(tài)平衡的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，在園林綠化過(guò)程中為了盡快達(dá)到美化、綠化的目的往往在選擇植物時(shí)會(huì)選擇多年生的成年園林植物進(jìn)行綠化[7-8]。隨著工業(yè)化、城市化的迅猛發(fā)展，城市區(qū)域也往往是酸雨的頻發(fā)區(qū)，在此基礎(chǔ)上，探討園林植物對(duì)不同pH值酸雨的敏感程度和耐受力的差別，對(duì)城市綠化樹(shù)種的選擇、工程應(yīng)用、栽培管理及植物引種保護(hù)等都具有重要意義[7-8]。目前有關(guān)酸雨對(duì)植物影響的研究，大多以農(nóng)作物、蔬菜類(lèi)、部分經(jīng)濟(jì)作物和森林樹(shù)種為研究對(duì)象，對(duì)園林植物的研究也主要是集中在酸雨對(duì)其種子及幼苗階段的影響，對(duì)多年生園林植物影響的研究報(bào)道較少，因此研究不同pH值酸雨對(duì)多年生園林植物的影響能夠更好運(yùn)用于生產(chǎn)實(shí)踐當(dāng)中。本試驗(yàn)以6種園林植物為材料，用模擬酸雨處理的方法，研究模擬酸雨對(duì)不同園林植物葉片生理生態(tài)特性的影響，為今后園林綠化的樹(shù)種選擇和提高抗酸雨栽培技術(shù)的應(yīng)用及環(huán)境監(jiān)測(cè)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

參照江蘇省各主要酸雨區(qū)中酸根離子均值的比例配制，以濃H2SO4和濃HNO3體積比為8∶1配制成酸雨母液，利用該母液添加適當(dāng)蒸餾水配制各酸度溶液，用數(shù)顯酸度計(jì)測(cè)定并配制出pH值分別為1.7，3.0，4.3，5.6的模擬酸雨溶液，對(duì)照(CK，pH值5.6)選擇自來(lái)水，配制好的溶液4℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 酸雨處理

試供園林植物為油茶(Camelliaoleifera)、茶梅(Camelliasasanqua)、火棘(Pyracanthacrenatoserrata)、海桐(Pittosporumtobira)、梔子花(Gardeniajasminoides)和南天竹(Nandinadomestica)，均為2 a生苗，購(gòu)于揚(yáng)州市植物育苗中心。試驗(yàn)于2014年春季在揚(yáng)州市農(nóng)科院的農(nóng)場(chǎng)大棚內(nèi)進(jìn)行，取當(dāng)?shù)氐狞S紅壤(微酸性，肥力中等偏上)做為栽培土壤，盆內(nèi)的土層厚度約為25 cm，每盆1株，生長(zhǎng)期間保證充足的水分供應(yīng)，選擇生長(zhǎng)一致、株高基本一致的上述園林植物，種植于高50 cm、直徑為40 cm的塑料花盆中，每種園林植物7盆，共42盆，常規(guī)管理。經(jīng)4個(gè)月的恢復(fù)生長(zhǎng)，于2014年7月開(kāi)始進(jìn)行模擬酸雨的噴淋試驗(yàn)，酸雨噴灑采用小型噴霧器噴霧法，每隔10 d噴1次，每次均噴至葉片滴液為度，連續(xù)噴6次，時(shí)間持續(xù)2個(gè)月，噴淋統(tǒng)一在早上晚上7：00進(jìn)行(以便于酸雨更好的作用)，在噴施酸雨后，根據(jù)揚(yáng)州市多年的月均降水量，平均每株植物噴淋的酸雨量約為100 ml(與當(dāng)?shù)乜偟慕涤炅炕境制?，酸雨處理期間適當(dāng)補(bǔ)水，試驗(yàn)進(jìn)行至2015年6月時(shí)，進(jìn)行各項(xiàng)相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定。

1.3 測(cè)定方法

在模擬酸雨處理后的第10 d(酸雨處理前的指標(biāo))，用游標(biāo)卡尺測(cè)量新梢的長(zhǎng)度，計(jì)算增長(zhǎng)量，用葉面積測(cè)定儀測(cè)定葉面積和受害葉面積并分析葉片的傷害程度[9]。新梢增長(zhǎng)量=處理后的梢長(zhǎng)—處理前的梢長(zhǎng);新梢增長(zhǎng)率(%)=新梢增長(zhǎng)量/處理前的梢長(zhǎng);受害葉面積指數(shù)(%)=受害葉面積/總處理葉片面積×100%

2015年6月中旬均勻采取園林植物植株中上部、同向、同節(jié)位枝條的1 a生葉片(酸雨處理后生長(zhǎng)半年的指標(biāo))，其中，每個(gè)植株分別采取5片葉，每盆剪取25片葉剪碎后進(jìn)行充分混勻，對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行3次重復(fù)測(cè)定，取其平均值。

硫代巴比妥酸(TBA)法測(cè)定丙二醛(MDA)含量；電導(dǎo)儀法測(cè)定細(xì)胞膜透性；混合液浸提法以80%丙酮溶液浸提比色分析測(cè)定葉綠素a，b值；洗凈烘干后粉碎后過(guò)0.5 mm篩，凱氏定氮法測(cè)定葉片全氮含量，釩鉬黃吸光光度法測(cè)定葉片全磷含量[10]。

采用Excel 2003和SPSS 18.0數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和單因素方差分析(One-way ANOVA)，t檢驗(yàn)比較各處理間差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 模擬酸雨對(duì)園林植物葉片的傷害

模擬酸雨對(duì)園林植物的葉片產(chǎn)生不同程度的危害，受害癥狀表現(xiàn)為葉緣和葉脈間產(chǎn)生黃棕色和黑褐色的不規(guī)則斑塊、衰老斑，頂端幼葉卷曲、皺縮，難以展開(kāi).模擬酸雨的pH值越低，對(duì)園林植物葉片的傷害越大，尤以pH值1.7的模擬酸雨對(duì)園林植物葉片的傷害最為嚴(yán)重(表1)，在試驗(yàn)中，我們觀(guān)察到，開(kāi)始時(shí)酸雨使園林植物的新枝嫩葉產(chǎn)生局部的、散生的斑點(diǎn)和壞死斑點(diǎn)，繼而葉片退綠、黃化、慢慢枯萎，且葉片的寬度和展開(kāi)度都受到不同程度的抑制，斑點(diǎn)直徑<1.1 mm。隨后，傷斑直徑不斷增大，達(dá)到2.0 mm以上，最后導(dǎo)致整片葉片枯萎死亡。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，葉片接觸酸雨后，當(dāng)天很少出現(xiàn)癥狀，多數(shù)植物在第2 d才有傷斑出現(xiàn)，3～4 d后癥狀穩(wěn)定下來(lái)并充分顯現(xiàn)；傷斑種類(lèi)有圓斑、條斑、無(wú)規(guī)則斑點(diǎn)等，受害植物葉片可見(jiàn)傷斑的形狀、大小因植株的種類(lèi)而異。從表1中可以看出，在同一條件下，隨著酸雨pH值的降低，植物葉面?zhèn)χ笖?shù)不斷增大，由此可知酸雨對(duì)園林植物葉片傷害的程度與酸雨的pH值大小直接相關(guān)，pH值越小，葉片傷害程度越大，其中以pH值1.7的處理受害最嚴(yán)重，pH值為5.6與對(duì)照差異不顯著(p>0.05)，pH值低于5.6均顯著高于對(duì)照(p<0.05)，并且他們之間差異均顯著(p<0.05)。不同園林植物受傷害的程度不同(受害葉面積指數(shù)大，則對(duì)酸雨的抗性較弱)，其中以梔子花和南天竹對(duì)酸雨的抗性較強(qiáng)，火棘和海桐對(duì)酸雨的抗性較弱。

表1 模擬酸雨對(duì)園林植物受害葉面積指數(shù)的影響 %

注：相同字母表示在0.05水平差異不顯著，下同。

2.2 模擬酸雨對(duì)園林植物新梢生長(zhǎng)量的影響

由表2可知，在同一條件下，隨著酸雨pH值的降低，不同園林植物新梢增長(zhǎng)率均不斷降低，其中pH值為1.7時(shí)，不同園林植物新梢增長(zhǎng)率變化范圍在4.3～18.4，pH值為3.0時(shí)，不同園林植物新梢增長(zhǎng)率變化范圍在12.3～26.4，pH值為4.3時(shí)，不同園林植物新梢增長(zhǎng)率變化范圍在16.8～38.9，pH值為5.6時(shí)，不同園林植物新梢增長(zhǎng)率變化范圍在39.8～59.1，pH值為6.5(CK)時(shí)，不同園林植物新梢增長(zhǎng)率變化范圍在68.2～83.2；對(duì)于同一種園林植物而言，隨著pH值的降低，新梢增長(zhǎng)率在pH值為4.3時(shí)急劇降低，此后降低幅度趨于平緩，由此可知模擬酸雨的pH值越低，對(duì)園林植物新梢增長(zhǎng)率的影響越大；對(duì)于園林植物新梢增長(zhǎng)率的平均值而言，不同pH值條件下園林植物新梢增長(zhǎng)率差異均顯著(p<0.05)。

表2 模擬酸雨對(duì)園林植物新梢增長(zhǎng)的影響 %

2.3 模擬酸雨對(duì)園林植物葉片細(xì)胞膜透性和丙二醛(MDA)含量的影響

由表3可知，在同一條件下，隨著酸雨pH值的降低，不同園林植物葉片相對(duì)細(xì)胞膜透性均不斷增大，其中pH值為1.7時(shí)，不同園林植物葉片相對(duì)細(xì)胞膜透性變化范圍在26.7%～53.2%，pH值為3.0時(shí)，不同園林植物葉片相對(duì)細(xì)胞膜透性變化范圍在11.8%～45.2%，pH值為4.3時(shí)，不同園林植物葉片相對(duì)細(xì)胞膜透性變化范圍在9.8%～35.2%，pH值為5.6時(shí)，不同園林植物葉片相對(duì)細(xì)胞膜透性變化范圍在1.2%～2.7%，pH值為6.5(CK)時(shí)，不同園林植物葉片相對(duì)細(xì)胞膜透性變化范圍在0.3%～0.9%；對(duì)于同一種園林植物而言，隨著pH值的降低，相對(duì)細(xì)胞膜透性在pH值為4.3時(shí)急劇增加，此后增加幅度趨于平緩，由此可知模擬酸雨的pH值越低，對(duì)園林植物葉片相對(duì)細(xì)胞膜透性的影響越大；對(duì)于園林植物葉片相對(duì)細(xì)胞膜透性的平均值而言，不同pH值條件下園林植物葉片相對(duì)細(xì)胞膜透性差異均顯著(p<0.05)。

由表4可知，在同一條件下，隨著酸雨pH值的降低，不同園林植物葉片丙二醛含量均不斷增大，其中pH值為1.7時(shí)，不同園林植物葉片丙二醛含量變化范圍在11.3～19.7 μmol/g，pH值為3.0時(shí)，不同園林植物葉片丙二醛含量變化范圍在9.2～16.3 μmol/g，pH值為4.3時(shí)，不同園林植物葉片丙二醛含量變化范圍在7.2～14.1 μmol/g，pH值為5.6時(shí)，不同園林植物葉片丙二醛含量變化范圍在0.9～2.6 μmol/g，pH值為6.5(CK)時(shí)，不同園林植物葉片丙二醛含量變化范圍在0.1～0.6 μmol/g；對(duì)于同一種園林植物而言，隨著pH值的降低，葉片丙二醛含量在pH值為4.3時(shí)急劇增加，此后增加幅度趨于平緩，由此可知模擬酸雨的pH值越低，對(duì)園林植物葉片丙二醛含量的影響越大；對(duì)于園林植物葉片丙二醛含量的平均值而言，pH值為1.7和pH值為3.0園林植物葉片丙二醛含量差異不顯著(p>0.05)，pH值3.0和pH值為4.3園林植物葉片丙二醛含量差異不顯著(p>0.05)，不同pH值處理下園林植物葉片丙二醛含量均顯著高于對(duì)照(p<0.05)。

表3 模擬酸雨對(duì)園林植物葉片相對(duì)細(xì)胞質(zhì)膜透性的影響 %

表4 模擬酸雨對(duì)園林植物葉片丙二醛(MDA)含量的影響 μmol·g

2.4 模擬酸雨對(duì)園林植物葉片葉綠素含量的影響

酸雨明顯影響6種園林植物葉片葉綠素a和b含量，隨模擬酸雨的強(qiáng)度的加強(qiáng)，葉綠素的含量逐漸降低，并且6種園林植物葉片葉綠素a和b含量具相同的變化趨勢(shì)。由表5可知，在同一條件下，隨著酸雨pH值的降低，不同園林植物葉片葉綠素a含量均不斷降低，其中pH值為1.7時(shí)，不同園林植物葉片葉綠素a含量變化范圍在2.69～3.23 mg/g，pH值為3.0時(shí)，不同園林植物葉片葉綠素a含量變化范圍在3.13～3.85 mg/g，pH值為4.3時(shí)，不同園林植物葉片葉綠素a含量變化范圍在4.23～4.98 mg/g，pH值為5.6時(shí)，不同園林植物葉片葉綠素a含量變化范圍在4.72～5.04 mg/g，pH值為6.5(CK)時(shí)，不同園林植物葉片葉綠素a含量變化范圍在4.87～5.31 mg/g；對(duì)于同一種園林植物而言，隨著pH值的降低，葉綠素a含量在pH值為4.3時(shí)急劇降低，此后降低幅度趨于平緩，由此可知模擬酸雨的pH值越低，對(duì)園林植物葉片葉綠素a含量的影響越大；對(duì)于園林植物葉片葉綠素a含量的平均值而言，不同pH值條件下園林植物葉片葉綠素a含量均顯著低于對(duì)照(p>0.05)，pH值4.3和pH值為5.6園林植物葉片葉綠素a含量差異不顯著(p>0.05)。

由表6可知，在同一條件下，隨著酸雨pH值的降低，不同園林植物葉片葉綠素b含量均不斷降低，其中pH值為1.7時(shí)，不同園林植物葉片葉綠素b含量變化范圍在1.05～1.27 mg/g，pH值為3.0時(shí)，不同園林植物葉片葉綠素b含量變化范圍在1.24～1.73 mg/g，pH值為4.3時(shí)，不同園林植物葉片葉綠素b含量變化范圍在1.85～2.34 mg/g，pH值為5.6時(shí)，不同園林植物葉片葉綠素b含量變化范圍在2.14～2.71 mg/g，pH值為6.5(CK)時(shí)，不同園林植物葉片葉綠素b含量變化范圍在2.46～2.81 mg/g；對(duì)于同一種園林植物而言，隨著pH值的降低，葉綠素b含量在pH值為4.3時(shí)急劇降低，此后降低幅度趨于平緩，由此可知模擬酸雨的pH值越低，對(duì)園林植物葉片葉綠素b含量的影響越大；對(duì)于園林植物葉片葉綠素b含量的平均值而言，不同pH值條件下園林植物葉片葉綠素b含量均顯著低于對(duì)照(p>0.05)，pH值4.3和pH值為5.6園林植物葉片葉綠素b含量差異不顯著(p>0.05)。

表5 模擬酸雨對(duì)園林植物葉片葉綠素a的影響 mg/g

表6 模擬酸雨對(duì)園林植物葉片葉綠素b的影響 mg/g

2.5 模擬酸雨對(duì)園林植物葉片氮、磷含量的影響

由表7可知，在同一條件下，隨著酸雨pH值的降低，不同園林植物葉片N含量均不斷降低，其中pH值為1.7時(shí)，不同園林植物葉片N含量變化范圍在21.4～22.4 mg/kg，pH值為3.0時(shí)，不同園林植物葉片N含量變化范圍在22.1～25.2 mg/kg，pH值為4.3時(shí)，不同園林植物葉片N含量變化范圍在24.2～26.8 mg/kg，pH值為5.6時(shí)，不同園林植物葉片N含量變化范圍在24.6～27.2 mg/kg，pH值為6.5(CK)時(shí)，不同園林植物葉片N含量變化范圍在25.3～28.3 mg/kg；對(duì)于同一種園林植物而言，隨著pH值的降低，N含量在pH值為4.3時(shí)急劇降低，此后降低幅度趨于平緩，由此可知模擬酸雨的pH值越低，對(duì)園林植物葉片N含量的影響越大；對(duì)于園林植物葉片N含量的平均值而言，不同pH值條件下園林植物葉片N含量均顯著低于對(duì)照(p>0.05)，pH值4.3和pH值為5.6園林植物葉片N含量差異不顯著(p>0.05)。

由表8可知，在同一條件下，隨著酸雨pH值的降低，不同園林植物葉片P含量均不斷降低，其中pH值為1.7時(shí)，不同園林植物葉片P含量變化范圍在1.35～1.55 mg/kg，pH值為3.0時(shí)，不同園林植物葉片P含量變化范圍在1.54～1.73 mg/kg，pH值為4.3時(shí)，不同園林植物葉片P含量變化范圍在1.72～1.87 mg/kg，pH值為5.6時(shí)，不同園林植物葉片P含量變化范圍在1.75～2.01 mg/kg，pH值為6.5(CK)時(shí)，不同園林植物葉片P含量變化范圍在1.86～2.14 mg/kg；對(duì)于同一種園林植物而言，隨著pH值的降低，P含量在pH值為4.3時(shí)急劇降低，此后降低幅度趨于平緩，由此可知模擬酸雨的pH值越低，對(duì)園林植物葉片P含量的影響越大；對(duì)于園林植物葉片P含量的平均值而言，不同pH值條件下園林植物葉片P含量均顯著低于對(duì)照(p>0.05)，pH值4.3和pH值為5.6園林植物葉片P含量差異不顯著(p>0.05)。

表7 模擬酸雨對(duì)園林植物葉片氮含量的影響 mg/kg

表8 模擬酸雨對(duì)園林植物葉片氮磷含量的影響 mg/kg

2.6 模擬酸雨下園林植物葉片生理指標(biāo)相關(guān)性分析

由表9可知，在模擬酸雨條件下，不同園林植物葉片生理各指標(biāo)存在一定的相關(guān)性，由表可知，園林植物葉片上海葉面積指數(shù)與細(xì)胞膜透性和丙二醛含量呈顯著的正相關(guān)(p<0.05)，與葉綠素a含量、葉綠素b含量、葉片N含量和葉片P含量呈顯著的負(fù)相關(guān)(p<0.05)；園林植物葉片增長(zhǎng)率與細(xì)胞膜透性和丙二醛含量呈顯著的負(fù)相關(guān)(p<0.05)，與葉綠素b含量呈極顯著的正相關(guān)(p<0.01)，與葉綠素a含量和片P含量呈顯著的正相關(guān)(p<0.05)；園林植物葉片細(xì)胞膜透性與葉綠素b含量、葉片N含量和葉片P含量呈顯著的負(fù)相關(guān)(p<0.05)，與丙二醛含量呈極顯著正相關(guān)(p<0.01)；園林植物葉片丙二醛含量與葉片N含量呈極顯著負(fù)相關(guān)(p<0.01)，與葉綠素a含量、葉綠素b含量和葉片P含量呈顯著的負(fù)相關(guān)(p<0.05)；園林植物葉片葉綠素a含量與葉綠素b含量呈極顯著正相關(guān)(p<0.01)，與葉片P含量呈顯著的正相關(guān)(p<0.05)；園林植物葉片N含量與葉片P含量呈極顯著的正相關(guān)(p<0.05)。

表9 模擬酸雨下園林植物葉片生理指標(biāo)相關(guān)性分析

注：**相關(guān)性在0.01水平上顯著(雙尾)；*相關(guān)性在0.05水平上顯著(雙尾)。

3 討論與結(jié)論

大量研究結(jié)果表明[10-12]，酸雨的酸度越高(pH值越低)，對(duì)植物造成的傷害就越重，其中酸雨對(duì)植物可以造成多方面的傷害，而葉片是直接的受害器官；一些研究指出，酸雨處理可以導(dǎo)致生長(zhǎng)受抑制，葉綠素減少，細(xì)胞膜透性增大以及葉面形成可見(jiàn)性傷斑，本試驗(yàn)也得到類(lèi)似結(jié)論?；谝酝芯亢捅驹囼?yàn)結(jié)果，我們認(rèn)為酸害產(chǎn)生，一方面由于酸雨破壞了植物葉表面的臘質(zhì)和角質(zhì)層，損害了植物的表皮結(jié)構(gòu)，干擾保護(hù)原細(xì)胞的正常功能，使酸性物質(zhì)通過(guò)氣孔或表皮擴(kuò)散入植物而使植物細(xì)胞中毒。本研究中，pH值4.3～5.6處理對(duì)園林植物新梢生長(zhǎng)率沒(méi)有顯著的影響和抑制作用，而pH值小于3.0處理則嚴(yán)重抑制了園林植物新梢生長(zhǎng)，葉片根系被灼燒甚至死亡，葉片萎縮，可能是由于酸雨中過(guò)多的H+導(dǎo)致膜透性增加，離子失去平衡，自由基積累，從而呼吸收到抑制，物質(zhì)代謝發(fā)生紊亂等，從而其新梢的增長(zhǎng)產(chǎn)生抑制影響，新梢增長(zhǎng)率分別隨模擬酸雨pH值下降而下降。由此可知，酸雨對(duì)園林植物葉片生長(zhǎng)的閾值可能介于3.0～4.3，pH值3.0可以大致認(rèn)為是酸雨對(duì)園林植物造成隱形傷害的閾值，因此，建議將園林植物作為酸雨災(zāi)害地區(qū)園林綠化及植被構(gòu)建的物種之一，這可能與酸雨的配置方式、比例及品種的特性有關(guān)，同時(shí)也說(shuō)明了園林植物對(duì)酸雨具有一定的抗性。

在酸性脅環(huán)境迫下，MDA是膜脂過(guò)氧化的最終產(chǎn)物，是反映膜脂過(guò)氧化程度以及膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性最為直接的指標(biāo)，可用于衡量細(xì)胞膜傷害的程度[13]。由表3，4可知，不同園林植物葉片細(xì)胞質(zhì)膜透性和MDA含量均隨著酸性的增強(qiáng)而增加，這與酸性環(huán)境下細(xì)胞膜系統(tǒng)受損傷、酶活性發(fā)生改變有關(guān)，模擬酸雨處理后6種園林植物葉片的細(xì)胞質(zhì)膜透性都顯著上升，葉片的細(xì)胞質(zhì)膜透性越高，當(dāng)pH值小于3.0時(shí)，膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物和丙二醛(MDA)含量則急劇增加，當(dāng)pH值為1.7時(shí)，不同園林植物葉片則嚴(yán)重受損。丙二醛積累越多說(shuō)明植物受傷害越嚴(yán)重，植物所處環(huán)境越惡劣，而且酸雨pH值越低，其反應(yīng)越明顯，這與前人的研究結(jié)果相一致[8,10,13]。隨著時(shí)間加長(zhǎng)受到病菌侵染霉變，內(nèi)部毒害物質(zhì)上升所致，這也是園林植物對(duì)于環(huán)境的脅迫，所表現(xiàn)出來(lái)的細(xì)胞過(guò)氧化產(chǎn)物增多而啟動(dòng)的一種應(yīng)激機(jī)制。

模擬酸雨條件下園林植物根系周?chē)沫h(huán)境酸化，會(huì)降低葉片各項(xiàng)生理功能。葉綠素作為植物光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)和光敏化劑，在光合作用過(guò)程中起著接受和轉(zhuǎn)換能量的作用[14]。有研究指出[14]酸雨淋洗葉片中Ca2+，K+，Mg2+等陽(yáng)離子，而Mg2+是葉綠素形成不可缺少的物質(zhì)，這可能是使葉綠素含量減少的主要原因。本試驗(yàn)結(jié)果表明，模擬酸雨處理導(dǎo)致園林植物葉片葉綠素含量和葉片N，P含量降低。隨著酸性的增加，園林植物生長(zhǎng)受抑制的程度增大，葉綠素的合成也明顯被抑制，當(dāng)pH值小于3.0時(shí)，葉綠素含量則急劇降低，當(dāng)pH值為1.7時(shí)，不同園林植物葉片則嚴(yán)重受損。一方面，酸雨酸化園林植物葉片酸化后，Mg2+從葉綠素中失去而形成脫鎂葉綠素從而導(dǎo)致葉綠素的含量下降[15]；另一方面，酸雨中H+濃度達(dá)到一定值時(shí)就會(huì)使葉綠素的合成受到抑制，且強(qiáng)酸會(huì)促進(jìn)葉綠素的分解加速，從而使葉綠素含量減少，進(jìn)而抑制植物生長(zhǎng)[15]。

綜合分析可知，酸雨對(duì)園林植物生長(zhǎng)乃至整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)有著重要影響，酸雨導(dǎo)致園林植物葉片生長(zhǎng)受抑，葉綠素含量減少，光合能力下降，影響根系對(duì)氮素營(yíng)養(yǎng)的吸收和同化，使園林植物利用氮素能力下降，最終導(dǎo)致園林植物生長(zhǎng)發(fā)育受到抑制[14]。而酸雨對(duì)園林植物葉片生長(zhǎng)的作用除了受酸度的影響外，還取決于酸雨的氮硫比，使用的模擬酸雨H2SO4和HNO3的比例為8∶1，有關(guān)這兩種酸不同比例下的酸雨對(duì)園林植物葉片的影響及其作用機(jī)理還有待進(jìn)一步的研究。本試驗(yàn)僅對(duì)酸雨處理期間園林植物的生理生化特性進(jìn)行了研究，而對(duì)園林植物在酸雨處理后的恢復(fù)狀況以及對(duì)園林植物的酸雨敏感期的反應(yīng)和不同pH值條件下溶液中其他離子的差異是否對(duì)園林植物有影響等還有待于進(jìn)一步研究。

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EffectofSimulatedAcidRainonthePhysiologicalandEcologicalCharacteristicsofDifferentGardenPlants

SONG Xiaomei1, CAO Xiangyang2

(1.YangzhouCollegeofIndustrialTechnology,Yangzhou，Jiangsu225127,China;2.YangzhouConstructionDevelopment,PowerChinaRoadBridgeGroupCo.,Ltd.Yangzhou，Jiangsu225127,China)

Based on pot experiments, we studied the effects of acid rain on the physiological and ecological characteristics of different garden plants which were treated with simulated acid rain at pH 1.7, 3.0, 4.3, 5.6 and 6.5 (CK). The results showed that the acid precipitation with different pH values inhibited, to different extents, shoot growth of all the 6 species, and the harm suffered by the plants increased with the acidity of rain, the simulated rain had no inhibition to plants at pH 4.3 and 5.6, and had significant inhibition to plants under pH 3.0. As the acidity of the simulated rain increased, the MDA content and plasmalemma permeability of the leaves increased, when pH was less than 3.0, the MDA contents and plasmalemma permeability of the leaves sharply increased, and when pH was 1.7, the garden plant leaves were badly damaged. While the chlorophyll content, N and P contents had the opposite trend with the MDA content and plasmalemma permeability of the leaves. The result revealed that acid rain enhanced the sensitivity of different garden plants to environment through correlation and regression analysis, the species differed in their susceptibility to acid rain, pH 3.0 to 4.3 could be used as an invisible critical point of acid rain damage to their leaves. Therefore, these different garden plants could be considered as one of the landscaping and vegetation constructing plants in the acid rain-hit areas.

simulated acid rain; garden plants; physiological and ecological characteristics

2016-04-13

：2016-04-21

宋曉梅(1981—),女,山東臨沂人,碩士,講師,研究方向:環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)。E-mail:Xiaomei_song81@163.com

S685；X517

：A

：1005-3409(2017)02-0365-06