宮 偉， 楊軼華， 佟 斌， 孫 波 (黑龍江省科學院自然與生態(tài)研究所濕地與生態(tài)保育國家地方聯(lián)合工程實驗室,黑龍江省特色動植物利用工程技術(shù)研究中心，黑龍江哈爾濱 150040)

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6種針葉樹種熏氣后生理指標的變化

宮 偉， 楊軼華， 佟 斌， 孫 波 (黑龍江省科學院自然與生態(tài)研究所濕地與生態(tài)保育國家地方聯(lián)合工程實驗室,黑龍江省特色動植物利用工程技術(shù)研究中心，黑龍江哈爾濱 150040)

[目的]研究6種針葉樹種熏氣后的生理指標變化，為綠化樹種選擇提供參考依據(jù)。[方法]選擇哈爾濱市常見的樟子松、黑皮油松、長白落葉松、紅皮云杉、杜松和爬地柏共6種針葉樹種，模擬汽車尾氣進行熏氣試驗，通過測定這6種針葉樹種的相對電導率、葉綠素、游離脯氨酸、丙二醛含量的變化，分析它們對熏氣的抗性。[結(jié)果]樟子松、黑皮油松、杜松、長白落葉松對熏氣的抗性較強，紅皮云杉和爬地柏對熏氣的抗性較弱。[結(jié)論]樟子松、黑皮油松、杜松、長白落葉松更適合作為城市園林綠化的行道樹，紅皮云杉和爬地柏適宜作為公園、學校和居民區(qū)的景觀綠化樹。

熏氣；針葉樹種；生理指標

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，空氣污染越來越嚴重，對人體健康造成極大的威脅。園林植物是城市生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，對于一定濃度范圍內(nèi)的大氣污染物，不僅具有一定的抵抗力，而且具有吸收能力，不同種類植物凈化空氣污染功能不盡相同。選擇一些吸收凈化能力較高并有較強抗性的園林綠化樹種，是防治大氣污染的重要途徑[1-3]。

黑龍江省屬于高緯度區(qū)域，由于特殊的氣候環(huán)境，秋冬季節(jié)大部分綠色植物葉都進入休眠狀態(tài)，這段長達6個月之久的時間恰是空氣污染最為嚴重的時期。針葉樹種(除落葉松外)是非常重要的一類常綠樹種，研究針葉樹種的凈化空氣功能對黑龍江省的空氣污染治理具有重要的意義。

大氣污染對植物的影響極為嚴重，生長在污染環(huán)境條件下的植物，其生理生化指標會發(fā)生相應的變化[4- 7]。植物生理指標是體現(xiàn)其空氣污染抗性的重要標志，研究植物生理指標的變化，可以分析出它們對空氣污染的抗性強弱。選擇哈爾濱市常見的6種針葉樹種，對其熏氣后的生理指標變化進行研究，為綠化樹種選擇提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料2013年5月份將哈爾濱市典型的6種針葉樹種黑皮油松、紅皮云杉、長白落葉松、樟子松、 杜松、爬地柏4～5年生健壯苗木盆栽，選擇同一園土(為東北地區(qū)典型的暗棕壤腐殖層、淀積層土壤,pH 6.5，有機質(zhì)含量<10%)作為栽培基質(zhì)，將苗木栽植到相同規(guī)格的容器中緩苗約60 d，常規(guī)管理。

1.2 試驗設計7月將待處理的苗木放到搭建好的半開放式熏氣室內(nèi)適應環(huán)境3～6 d，處理前1 d，每盆苗木均勻澆水。試驗選在晴朗無風的天氣進行，室內(nèi)溫度為25～30 ℃，濕度為60%～75%。

在熏氣室內(nèi)利用5.5HP汽油發(fā)動機(力帆)模擬汽車尾氣進行熏氣，熏氣濃度分別為二氧化硫(1.860±0.020)mg/m3、氮氧化物(29.650±0.350)mg/m3，熏氣試驗持續(xù)時間為18 d，每天3次，每次30 min，同時選擇室外無污染區(qū)域放置相同大小的盆栽植物，作為對照(CK)。

1.3 測定指標與方法試驗開始后每3 d取1次葉片，在樹種的上、中、下各部分隨機采樣, 將樹葉小心封存于塑料袋中, 帶回實驗室處理。經(jīng)相應處理后進行相對電導率、葉綠素、游離脯氨酸和丙二醛含量的測定，觀察其變化并分析比較。

植物葉片細胞質(zhì)膜透性測定采用相對電導率法，葉綠素含量測定采用95%丙酮-乙醇混合液法，游離脯氨酸含量測定采用酸性茚三酮方法[8]，丙二醛含量測定采用硫代巴比妥酸法。

2 結(jié)果與分析

2.1 熏氣脅迫對6種針葉樹種葉片細胞質(zhì)膜透性的影響從表1可知，脅迫3 d時，樟子松、黑皮油松、長白落葉松、紅皮云杉、杜松、爬地柏的相對電導率分別較CK增加了14.80%、18.75%、37.34%、35.11%、18.04%和34.78%，其中長白落葉松、紅皮云杉、爬地柏的相對電導率上升較快。隨著處理時間的增加，樟子松、長白落葉松、紅皮云杉、杜松相對電導率的增幅變緩，黑皮油松、爬地柏的相對電導率都是持續(xù)上升。當處理時間達18 d時，樟子松、黑皮油松、長白落葉松、紅皮云杉、杜松、爬地柏的相對電導率分別較CK增加了78.16%、143.48%、120.89%、149.62%、84.71%和135.94%，其中黑皮油松、長白落葉松、紅皮云杉、爬地柏的相對電導率上升較快。

表1 6種針葉樹種葉片的相對電導率

2.2 熏氣脅迫對6種針葉樹種葉片葉綠素含量的影響由表2可知，脅迫3 d時，樟子松、黑皮油松、長白落葉松、紅皮云杉、杜松、爬地柏的葉綠素含量分別較CK下降了6.88%、5.76%、3.93%、9.07%、4.16%和6.10%，其中樟子松、紅皮云杉、爬地柏的葉綠素含量下降較快。當處理時間達18 d時，樟子松、黑皮油松、長白落葉松、紅皮云杉、杜松、爬地柏的葉綠素含量分別較CK下降了38.34%、29.31%、26.92%、42.03%、27.63%和31.82%，其中樟子松、紅皮云杉、爬地柏的葉綠素總量下降幅度較大。

表2 6種針葉樹種葉片的葉綠素含量

2.3 熏氣脅迫對6種針葉樹種葉片游離脯氨酸含量的影響由表3可知，脅迫3 d時，樟子松、黑皮油松、長白落葉松、紅皮云杉、杜松、爬地柏的游離脯氨酸含量分別較CK上升了8.27%、7.69%、8.74%、7.76%、14.92%和10.45%，其中長白落葉松、杜松、爬地柏的游離脯氨酸含量上升較快。當處理時間達18 d時，樟子松、黑皮油松、長白落葉松、紅皮云杉、杜松、爬地柏的游離脯氨酸含量分別較CK上升了33.64%、32.97%、56.74%、23.24%、34.19%和27.37%，其中樟子松、長白落葉松、杜松的游離脯氨酸含量上升幅度較大。

表3 6種針葉樹種葉片的游離脯氨酸含量

2.4 熏氣脅迫對6種針葉樹種葉片丙二醛含量的影響由表4可知，脅迫3 d時，樟子松、黑皮油松、長白落葉松、紅皮云杉、杜松、爬地柏的丙二醛含量分別較CK增加了7.25%、2.61%、5.73%、19.92%、2.76%和4.55%，其中樟子松、紅皮云杉的丙二醛含量上升較快，說明它們受熏氣影響出現(xiàn)受害情況的時間比較快，黑皮油松和杜松的丙二醛含量上升較慢，說明它們受熏氣影響出現(xiàn)受害情況的時間比較慢，表現(xiàn)出較強的抗性。當處理時間達18 d時，樟子松、黑皮油松、長白落葉松、紅皮云杉、杜松、爬地柏的丙二醛含量分別較CK增加了38.07%、26.33%、61.71%、112.58%、23.19%和56.75%，其中長白落葉松、紅皮云杉和爬地柏的丙二醛含量增加幅度較大；黑皮油松和杜松的丙二醛含量增加幅度較小。

表4 6種針葉樹種葉片的丙二醛含量

3 討論與結(jié)論

(1)各種不良環(huán)境因素對細胞的影響往往首先作用于類脂和蛋白質(zhì)所構(gòu)成的生物膜，表現(xiàn)為細胞膜透性增大，細胞內(nèi)部分電解質(zhì)外滲。電解質(zhì)外滲量的多少與葉片外部受害有一定的相關(guān)性，在一定的劑量范圍內(nèi)成正比。通過試驗可以分析出在熏氣過程中黑皮油松、長白落葉松、紅皮云杉、爬地柏的細胞膜較容易受到傷害，樟子松、杜松的細胞膜受到的傷害較輕，說明樟子松、杜松對熏氣的抗性較強。

(2)葉綠素是植物進行光合作用的基礎物質(zhì)，葉綠素含量的變化可以反映植物葉片光合作用功能的強弱以及表征逆境脅迫下植物組織、器官的衰老狀況。汽車尾氣中的SO2、NO2等有害氣體會破壞葉綠素，從而影響植物光合作用和植株的生長狀況。SO2會首先破壞植物體內(nèi)的葉綠素b，再破壞葉綠素a，所以葉綠素總量是衡量葉片受損的重要指標。在長時間的熏氣脅迫下，紅皮云杉、樟子松、爬地柏的葉綠素總量下降幅度較大，這說明紅皮云杉、樟子松、爬地柏的光合作用系統(tǒng)較容易受到破壞，其對熏氣的抗性較弱。

(3)脯氨酸是水溶性最大的氨基酸，它具有較強的水合能力，在正常情況下，植物游離脯氨酸含量很少，而在干旱、鹽堿等逆境脅迫下，游離脯氨酸會大量積累，超出正常值，積累指數(shù)與植物抗逆性相關(guān)。游離脯氨酸增加有助于細胞或組織持水，減少脫水，維持各器官較強的滲透調(diào)節(jié)能力，從而提高植株對不良環(huán)境的適應能力。樟子松、長白落葉松、杜松的游離脯氨酸含量上升幅度較大，這說明在長時間的熏氣脅迫下，它們的適應性較強。紅皮云杉游離脯氨酸含量上升幅度最小，說明熏氣對它傷害較大。

(4)植物在逆境脅迫過程中，細胞內(nèi)產(chǎn)生的過量自由基會引發(fā)或加劇脂膜過氧化作用，造成細胞膜系統(tǒng)損傷，嚴重時會導致細胞死亡，而積累脂膜過氧化物的最終分解產(chǎn)物即是丙二醛。丙二醛是細胞中有毒性的物質(zhì)，能夠引起細胞膜功能紊亂。丙二醛含量的變化反映著尾氣脅迫下細胞內(nèi)氧自由基積累導致的脂膜過氧化程度，而脂膜過氧化程度的改變可反映植物細胞受損傷的程度。試驗中長白落葉松、紅皮云杉和爬地柏的丙二醛含量增加幅度較大，這說明在長時間的熏氣脅迫下，它們的細胞膜受破壞程度較大；黑皮油松和杜松的丙二醛含量增加幅度較小，可以看出它們在熏氣脅迫過程中，抵抗脂膜過氧化的能力比較強，可以推測其細胞膜受破壞的程度比較輕。

通過對樟子松、黑皮油松、長白落葉松、紅皮云杉、杜松和爬地柏這6種針葉樹熏氣試驗后4種生理指標變化分析，可以發(fā)現(xiàn)樟子松、黑皮油松、杜松、長白落葉松對熏氣的抗性較強，紅皮云杉和爬地柏對熏氣的抗性較弱，其中樟子松、黑皮油松、杜松、長白落葉松更適合作為城市園林綠化的行道樹，紅皮云杉和爬地柏適宜作為公園、學校和居民區(qū)的景觀綠化樹。

[1] 溫達志，孔國輝，張德強，等．30種園林植物對短期大氣污染的生理生態(tài)反應[J]．植物生態(tài)學報，2003,27(3):311-317．

[2] 溫達志，陸耀東，曠遠文，等．39種木本植物對大氣污染的生理生態(tài)反應與敏感性[J]．熱帶亞熱帶植物學報，2003,11(4):341-347．

[3] 周速，石泉花．植物與大氣污染[J]．新鄉(xiāng)教育學院學報，2003,16(4)：77-78．

[4] 楊志剛.大氣污染對香樟葉片幾種生理生化指標的影響[J].常熟高專學報,2003,17(2):73-75.

[5] 陶玲,任珺,杜忠.二氧化硫?qū)G化樹種生理指標的影響[J].環(huán)境化學,2007,26(5):710-711.

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[8] 李合生. 植物生理生化實驗原理和技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2000：195-197.

Variation of Physiological Indexes of Six Kinds of Coniferous Trees after Fumigation

GONG Wei, YANG Yi-hua, TONG Bin et al (Institute of Natural Resource and Ecology, Heilongjiang Academy of Sciences, National and Provincial Joint Engineering Laboratory of Wetlands and Ecological Conservation, Characteristic Animal and Plant Utilization Engineering Technology Research Center of Heilongjiang Province, Harbin, Heilongjiang 150040)

[Objective] To research the physiological indexes changes of six kinds of coniferous trees after fumigation, and to provide references for the selection of greening tree species. [Method] Six coniferous trees commonly seen in Harbin were selected, which werePinussylvestris,Pinustabuliformisvar.mukdensis,Larixolgensis,Piceakoraiensis,JuniperusrigidaandSabinaprocumbens. Automobile exhaust was simulated by fumigation test. Changes of relative electric conductivity, chlorophyll, free proline and malondialdehyde content were detected. And their resistance to fumigation was analyzed. [Result]Pinussylvestris,Pinustabuliformisvar.mukdensis,JuniperusrigidaandLarixolgensishad relatively strong resistance to fumigation; whilePiceakoraiensisandSabinaprocumbenshad relatively weak resistance. [Conclusion]Pinussylvestris,Pinustabuliformisvar.mukdensis,JuniperusrigidaandLarixolgensisare relatively suitable to be used as forestation trees in city; whilePiceakoraiensisandSabinaprocumbensare suitable to be used as the greening trees in garden, school and residential area.

Fumigation; Coniferous tree species; Physiological index

宮偉(1977- )，男，黑龍江哈爾濱人，副研究員，碩士，從事園林植物資源研究。

2016-08-31

S 718.43

A

0517-6611(2016)30-0133-03