孫華

重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院市政工程系,重慶永川402160

二氧化硫脅迫對(duì)園林植物生長(zhǎng)和葉片含硫量的影響

孫華

重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院市政工程系,重慶永川402160

為了篩選出對(duì)SO2既有較強(qiáng)的吸收能力同時(shí)有較強(qiáng)抵抗力的園林植物。本文通過(guò)人工熏氣實(shí)驗(yàn)造成SO2對(duì)園林植物的脅迫，并在人工熏氣的0，2，4，6，8，10，12 h分別測(cè)定所選14種園林植物的葉片含硫量和生長(zhǎng)狀態(tài)，并判斷各園林植物的吸硫能力和SO2對(duì)其生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明加拿大楊、紅瑞木、夾竹桃、刺槐、構(gòu)樹(shù)的葉片原始含硫量較大，欒樹(shù)、刺槐、加拿大楊、桑樹(shù)和女貞葉片有較強(qiáng)的吸硫能力。同時(shí)發(fā)現(xiàn)除了構(gòu)樹(shù)和紅瑞木的葉片含硫量隨熏氣時(shí)間的增長(zhǎng)總體呈下降趨勢(shì)外，其余12種園林植物的葉片含硫量均隨熏氣時(shí)間的增長(zhǎng)總體呈上升趨勢(shì)。

二氧化硫;脅迫;葉片含硫量

隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，各種化石燃料的大量消耗，造成生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重惡化。化石燃料燃燒及各種工業(yè)廢氣中含有大量的SO2未經(jīng)處理就被直接排放進(jìn)入空氣，該氣體不僅能夠溶于水形成酸雨破壞植被，被人體吸收后還會(huì)進(jìn)入血液，引發(fā)中毒，嚴(yán)重時(shí)危及生命[1]。目前控制SO2污染的主要手段集中在燃燒前、燃燒中和燃燒后的脫硫技術(shù)方面，燃燒后的煙氣脫硫是當(dāng)前被廣泛應(yīng)用的技術(shù)，而我國(guó)目前還沒(méi)有自主設(shè)計(jì)及制造煙氣脫硫設(shè)備的技術(shù)，很多能源燃燒后的二氧化硫排放處于失控狀態(tài)，因此，尋找一種能夠較好的控制SO2污染的辦法是當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題[2]。園林植物作為城市生態(tài)環(huán)境的重要組成，不僅具有形態(tài)、色彩及象征意義等美學(xué)價(jià)值，更是對(duì)城市生態(tài)環(huán)境的優(yōu)化和改善發(fā)揮著重要的作用，主要體現(xiàn)在防風(fēng)吸塵、緩解熱島效應(yīng)、凈化空氣、保持水土和降低噪音等方面[3]。在凈化空氣方面，植物在與外界進(jìn)行氣體交換的過(guò)程中能夠吸收有害氣體，并通過(guò)體內(nèi)的生理生化作用達(dá)到積累、降解或排出有毒物質(zhì)的效果，以此實(shí)現(xiàn)凈化空氣，低成本高效率控制大氣污染的目的。因此，有必要將植物對(duì)SO2的吸收能力和抵抗能力進(jìn)行研究，以期篩選出對(duì)SO2不僅具有較強(qiáng)吸收能力強(qiáng)而且具有較高抗性的植物種，為改善大氣污染發(fā)揮作用。

1　研究方法

1.1研究材料的選取

首先根據(jù)TH-3150大氣采樣儀測(cè)定結(jié)果選擇空氣質(zhì)量良好，且人流量較小的空曠地區(qū)作為研究區(qū)域，要求該區(qū)SO2濃度值小于0.05 mg/m3(國(guó)家規(guī)定的一級(jí)限值)。然后在該區(qū)域選擇14種園林植物作為本次試驗(yàn)的研究對(duì)象，同時(shí)每種植物選擇3株作平行研究保證結(jié)果準(zhǔn)確可靠。表1為14種園林植物的基本信息。

表1　選取的14種園林植物基本信息Table 1 Basic information of selected 14 kinds of garden plants

1.2人工熏氣實(shí)驗(yàn)

對(duì)園林植物使用簡(jiǎn)易靜態(tài)熏氣裝置進(jìn)行SO2人工熏氣。該裝置采用鋼筋骨架經(jīng)人工焊接而成，可自由拆卸，室壁為有較強(qiáng)透光性的塑料薄膜，使用夾子固定在鋼筋骨架上形成密封的環(huán)境[4]。熏氣時(shí)使用濃度為4%的標(biāo)準(zhǔn)SO2氣體（N2為平衡氣體）。在出氣口安裝減壓閥和流量計(jì)，并在減壓閥前端連接理化性質(zhì)較為穩(wěn)定的橡皮管供SO2氣體通過(guò)橡皮管進(jìn)入熏氣室，在氣體入口處安裝小型的電風(fēng)扇用于快速攪勻進(jìn)入熏氣室內(nèi)的SO2氣體。在熏氣過(guò)程中利用利用氣體監(jiān)測(cè)儀對(duì)熏氣室內(nèi)的SO2濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)到的SO2濃度適時(shí)調(diào)整進(jìn)氣量將SO2濃度控制在一定范圍內(nèi)。每種植物有2 h、4 h、6 h、8 h、10 h和12 h共6個(gè)處理，熏氣前的作為空白對(duì)照(0 h)。由于大量研究表明，SO2脅迫下，絕大多數(shù)植物的葉片最先表現(xiàn)出癥狀，故設(shè)計(jì)熏氣期間每隔0.5 h左右觀察葉片1次，葉片出現(xiàn)明顯受害壞死時(shí)應(yīng)換用低濃度的進(jìn)行重新熏氣處理。

1.3園林植物生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定

實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，測(cè)定所有植株的高度、胸徑及冠幅，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前和進(jìn)行過(guò)程中對(duì)所有植株的長(zhǎng)勢(shì)，枝葉及長(zhǎng)勢(shì)和地理位置做詳細(xì)記錄，如發(fā)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中植物受損較嚴(yán)重應(yīng)降低熏氣濃度再次進(jìn)行熏氣實(shí)驗(yàn)。因此還有隨時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程中熏氣室內(nèi)的溫度、濕度和熏氣濃度以更好的分析數(shù)據(jù)。

1.4植物葉片的采集和葉片含硫量的測(cè)定

葉片采集時(shí)要求盡量采集同一方位，同一高度的葉子，每種植物每個(gè)時(shí)間間隔采集9片葉子，用3個(gè)保鮮袋分裝后放于冰箱中保鮮用于含硫量測(cè)定。對(duì)于一些葉片較小無(wú)法滿足含硫量測(cè)定的植株，可采集大小、長(zhǎng)勢(shì)和方位基本一致的葉片補(bǔ)充。含硫量的測(cè)定采用BaSO4比池法進(jìn)行[5]，測(cè)定得到每種植物在2 h、4 h、6 h、8 h、10 h和12 h共6種熏氣時(shí)間處理及空白處理下的葉片含硫量，每個(gè)間隔3個(gè)樣，共計(jì)21個(gè)樣品含硫量數(shù)據(jù)。

2　結(jié)果

2.1熏氣處理前不同園林植物原始葉片含硫量的比較

由表2及圖1所示，熏氣處理前不同植物的葉片含硫量存在較大差異。將所有試驗(yàn)園林植物原始葉片含硫量從大到小排列如圖1所示，加拿大楊、夾竹桃、桑樹(shù)、吉祥草及女貞具有相對(duì)較大的離差值，14種植物葉片含硫量的范圍在1.243 mg/g DW～12.591 mg/g DW之間，主要集中在1 mg/g DW～6 mg/g DW范圍內(nèi)，其中楊樹(shù)的葉片含硫量最高，達(dá)到12.591 mg/g DW，杜鵑的葉片含硫量最低，僅為1.243 mg/g DW。如表3所示通過(guò)對(duì)不同生活型植物原始葉片含硫量的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，落葉植物葉片含硫量＞常綠植物葉片含硫量，喬木的葉片含硫量＞灌草的葉片含硫量。

表2　熏氣前各園林植物葉片含硫量Table 2 Each garden plants leaf sulfur content of smoked before fumigation

表3　不同生活型植物原始葉片平均含硫量Table 3 The comparison of average sulfur content of primitive leaves of plants in different life style

圖1　不同植物原始葉片含硫量比較Fig.1 The comparison between sulfur contents of primitive leaves from different plants

2.2同種植物在不同熏氣處理下葉片含硫量的變化

對(duì)每種植物6個(gè)熏氣時(shí)間處理后的葉片進(jìn)行采集，到室內(nèi)進(jìn)行葉片含硫量的測(cè)定，得到14種植物在SO2脅迫下葉片含硫量隨熏氣時(shí)間的變化趨勢(shì)，如圖2所示。

圖2　不同植物葉片隨熏蒸時(shí)間變化葉片含硫量變化趨勢(shì)Fig.2 Blade sulfur content changing trends of different plants with fumigation time change

根據(jù)趨勢(shì)變化圖可看出不同植物隨著熏氣時(shí)間的變化，葉片含硫量呈現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)。其中含硫量總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)的植物有香樟、紅葉石楠、女貞、桑樹(shù)、欒樹(shù)、剌槐、加拿大楊、杜鵑、夾竹桃、法國(guó)冬青、紅楓和吉祥草共計(jì)12種植物，僅有構(gòu)樹(shù)和紅瑞木2種植物葉片含硫量總體呈下降趨勢(shì)。紅葉石楠、桑樹(shù)、欒樹(shù)、女貞、杜醇、刺槐、吉祥草等7種基本在6個(gè)熏氣時(shí)間處理下葉片含硫量保持平穩(wěn)的上升趨勢(shì)。

2.3SO2脅迫下園林植物葉片吸硫量分析

不同園林植物對(duì)SO2的吸收能力不同，然而由于SO2進(jìn)入植物體內(nèi)要經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的代謝過(guò)程，所以就使得精確計(jì)算植物吸收SO2的量成為一個(gè)比較困難的課題。參考前人的一些研究，本研究采用目前應(yīng)用較為普遍的相對(duì)吸收法來(lái)進(jìn)行植物對(duì)SO2吸收量的推算，然后通過(guò)分級(jí)，找出對(duì)SO2具有較強(qiáng)吸收凈化能力的園林植物。由于不同植物在同樣的12 h熏氣處理過(guò)程中，葉片含硫量的變化趨勢(shì)是不同的，有的持續(xù)上升，有的時(shí)而上升時(shí)而下降，本研究采取下面的方法粗略推算不同園林植物對(duì)SO2的最大相對(duì)吸收量：對(duì)于葉片含硫量隨熏氣時(shí)間的加長(zhǎng)，不管是呈上升趨勢(shì)還是時(shí)而上升時(shí)而下降趨勢(shì)的植物種，均取其葉片含硫量的最大值與熏氣前原始葉片含硫量的差值作為該種園林植物葉片對(duì)SO2的最大相對(duì)吸收量，結(jié)果如表3所示，將14種植物葉片吸硫量按從大到小的順序排列，如圖3所示，不同植物的吸硫能力差異顯著，欒樹(shù)具有最大的相對(duì)吸硫量，達(dá)到2.956 mg/g DW，表明其具有相對(duì)較強(qiáng)的吸硫能力；其余依次為刺槐、加拿大楊、桑樹(shù)、女貞、法國(guó)冬青、夾竹桃、吉祥草、香樟、構(gòu)樹(shù)、紅諷、紅瑞木、紅葉石楠，杜鵑最低，僅為0.310 mg/g DW。按常綠喬木、落葉喬木、常綠灌木、落葉灌木及草本的生活型對(duì)植物進(jìn)行分類(lèi)，計(jì)算各自的平均含硫量，從高到底排列，如圖4所示?？梢钥闯鋈~片的相對(duì)吸硫量即葉片吸硫能力為:落葉喬木(1.987 mg/g DW)＞草本(1.203 mg/g DW)＞常綠喬木(1.089 mg/g DW)＞常綠灌木(0.993 mg/g DW)＞落葉灌木(0.923 mg/g DW)。以1.0 mg/g DW和1.5 mg/g DW為分界線，對(duì)14種園林植物葉片吸硫量進(jìn)行等級(jí)劃分(表5)，得到葉片吸硫能力較強(qiáng)(葉片含硫量＞1.5 mg/g DW)的植物5種，分別是欒樹(shù)、刺槐、加拿大楊、桑樹(shù)和女貞；葉片吸硫能力中等(1.0 mg/g DW＜W片含硫量＜1.5 mg/g DW)的植物5種，分別是法國(guó)冬青、夾竹桃、吉祥草、香樟和構(gòu)樹(shù)；葉片吸硫能力較弱(葉片含硫量＜1.0 mg/g DW)的植物4種，分別是紅諷、紅瑞木、紅葉石楠和杜鵑。

表3　不同園林植物葉片的相對(duì)吸硫量對(duì)比Table 3 The comparison of different broad-leaved garden plant leaves sulfur absorption

圖3　不同園林植物吸硫量比較Fig.3 The comparison of sulfur absorption content in different garden plants

圖4　不同生活型園林植物葉片吸硫量比較Fig.4 The comparison of sulfur absorption content in different broad-leaved garden plant leaves

表5　園林植物葉片吸硫量分級(jí)表Table 5 Garden plant leaves sulfur absorption content INES

3　結(jié)論

3.1不同植物葉片原始含硫量

通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析得出14種園林植物中葉片含硫量大于3.0 mg/g DW有加拿大楊、紅瑞木、夾竹桃、刺槐、構(gòu)樹(shù)；葉片含硫量在2.0 mg/g DW和3.0 mg/g DW之間的植物有桑樹(shù)、吉祥草、女貞；葉片含硫量小于2.0 mg/g DW的植物有香樟、紅諷、欒樹(shù)、紅葉石楠、法國(guó)冬青和杜騎。同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)不同生活型植物原始葉片含硫量大小順序?yàn)槁淙~植物＞常綠植物，喬木＞灌草。

3.2不同植物吸硫量比較

通過(guò)人工熏氣實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)除了構(gòu)樹(shù)和紅瑞木兩種植物的葉片含硫量隨熏氣時(shí)間的增長(zhǎng)總體上呈下降趨勢(shì)外，其余12種園林植物的葉片含硫量隨熏氣時(shí)間的增長(zhǎng)總體上均呈上升趨勢(shì)。采用相對(duì)吸收法對(duì)14種園林植物在12 h的熏氣過(guò)程中對(duì)SO2的最大吸收量進(jìn)行計(jì)算和分級(jí)。具有較強(qiáng)吸硫能力（葉片吸硫量＞1.5 mg/g DW）的園林植物有欒樹(shù)、刺槐、加拿大楊、桑樹(shù)和女貞；中等吸硫能力（1.0 mg/g DW＜葉片吸硫量＜1.5 mg/g DW）的園林植物有法國(guó)冬青、夾竹桃、吉祥草、香樟和構(gòu)樹(shù)；吸硫能力較弱（葉片吸硫量＜1.0 mg/g DW）的園林植物有紅楓、紅瑞木、紅葉石楠和杜鵑。不同生活型園林植物葉片的吸硫能力強(qiáng)弱順序?yàn)?落葉喬木（1.987 mg/g DW）＞草本（1.203 mg/g DW）＞常綠喬木（1.089 mg/g DW）＞常綠灌木(0.993 mg/g DW)＞落葉灌木(0.923 mg/g DW)。

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[4]張家洋,朱南,李慧,等.10種常見(jiàn)綠化樹(shù)種葉片含硫量差異性分析[J].西北師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012,48(4):115-120

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The Effect of the SO2Stress on the Growth of Plants in Garden and the Sulfur Content of Leaves

SUN Hua
DepartmentofMunicipalEngineering,ChongqingWaterResourcesandElectricEngineeringCollege,Chongqing402160,China

The objective of this research is to find some plants that not only have strong resistance to SO2but also can greatly absorb SO2in air.14 kinds of common garden plants were treated by SO2fumigation test,and the sulfur content in leaves and their effects on the growth were measured at 2 h,4 h,6 h,8 h,10 h and 12 h,respectively.The results showed that the original sulfur contents in Populus canadensis Moench,Swida alba Optiz,Nerium indicum Mill,Robinia pseudoacacial L. and Broussonetia papyrifera(Linn.)L'Hér.ex Vent leaves were larger,and the abilities of Koelreuteria paniculata‘September’,R.pseudoacacial,P.canadensis,Morus alba L.and Ligustrum lucidum Ait leaves to absorb sulfur were stronger.At the same time except the sulfur contents of B.papyrifera and S.alba leaves falling with the increase of fumigation time,the sulfur contents in other 12 kinds of plants leaves showed a rising trend in general.

SO2;stress;sulfur contents in leaves

Q945.78

A

1000-2324(2015)02-0168-05

2013-05-20

2013-06-01

孫華(1983-),女,重慶市豐都縣人,講師.研究方向:園林工程，園林植物.E-mail:sunhua214@163.com