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        臭氧熏氣對13種鄉(xiāng)土樹種質(zhì)膜透性的影響

        2019-03-20 06:57郭成龍
        綠色科技 2019年4期
        關(guān)鍵詞:臭氧樹種鄉(xiāng)土

        郭成龍,姜 杰

        (云南省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院大理分院,云南 大理 671000)

        1 引言

        臭氧(O3)是一種具有特殊臭味的微量無色氣體,主要存在距地球表面 20 km 的同溫層下部,臭氧濃度往往隨緯度、季節(jié)和天氣等因素的變化而不同,它能吸收紫外線,起到保護地球生物的作用,是地球的保護傘[1,2]。自20世紀30年代以來,氟氯昂制冷劑的廣泛使用,化石燃料大量燃燒和含氮化肥的大量使用,造成地表臭氧濃度迅速上升,然而大氣中過量的臭氧則會對人們的生活造成一定危害,對植物生理活動、新陳代謝的抑制也給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了巨大的損失。有研究表明,臭氧層的變化,會影響生物的生理生化發(fā)生變化,如阻礙生長、減弱光合、改變代謝途徑、引發(fā)防御機制、影響膜系統(tǒng)等[3,4]。目前有關(guān)臭氧對植物的脅迫研究較多見于農(nóng)作物[5~10],而涉及林木的較少[2,11~13]。鄉(xiāng)土樹種是生態(tài)系統(tǒng)中穩(wěn)定的生物群落,其對所生長的環(huán)境有最強的適應(yīng)性,經(jīng)過自然的進化與演替,鄉(xiāng)土樹種已完全適應(yīng)了本地的立地條件。隨著城市化進程的加快,人們生活水平不斷提升,鄉(xiāng)土植物在園林綠化中得到應(yīng)用,對我國園林綠化工程的多樣化發(fā)展發(fā)揮了重要作用[14]。本試驗通過控制臭氧濃度,對各熏氣樹種質(zhì)膜透性進行測定,評價13種鄉(xiāng)土樹種的抗臭氧污染能力,以期篩選出適合當?shù)爻鞘芯G化樹種。

        2 材料與方法

        2.1 試驗地點及對象

        試驗地點位于廣州市天河區(qū)華南農(nóng)業(yè)大學躍進北苗圃。試驗樹種有糖膠樹(Alstoniascholaris)、麻楝(Chukrasiatabularis)、鴨腳木(Scheffleraoctophylla)、幌傘楓(Heteropanaxfragrans)、楊梅(Myricarubra)、坡壘(Hopeahainanensis)、竹柏(Podocarpusnagi)、嶺南山竹子(Garciniaoblongifolia)、芒果(MangiferaindicaLinn)、魚尾葵(Caryotamaxima)、降香黃檀(Dalbergiaodorifera)、桂花(Osmanthusfragrans)、大花第倫桃(Dilleniaturbinata)等13個鄉(xiāng)土樹種。

        2.2 試驗方法

        采用模擬自然動態(tài)熏氣室進行,臭氧由中山市聰明人環(huán)??萍加邢薰旧a(chǎn)的YIDAB-8D+型號臭氧發(fā)生器產(chǎn)生,并采用美國ECO公司生產(chǎn)的Z-1200便攜式臭氧檢測儀對熏氣室中臭氧濃度進行定時監(jiān)控。

        設(shè)置了2個臭氧濃度梯度:E200和對照(CK)。每個樹種各放置3盆,每天熏氣7 h,連續(xù)3 d,1 h測定1次O3濃度,監(jiān)測氣室內(nèi)O3濃度是否保持穩(wěn)定。第4 d上午10:30剪取新鮮葉片采樣帶回試驗室,將葉片用蒸餾水洗凈擦干后,測定葉片的質(zhì)膜透性指標。應(yīng)用模糊隸屬函數(shù)法[15,16]對參試樹種材料抗臭氧污染指標進行綜合評價。首先,對各指標抗逆系數(shù)進行計算:指標抗逆系數(shù)(Xi)=處理組指標平均值/對照組指標平均值,然后,通過隸屬函數(shù)計算公式對各指標抗逆系數(shù)進行定量轉(zhuǎn)換,再將各指標隸屬函數(shù)值取平均,對抗臭氧污染情況進行綜合評價。隸屬函數(shù)計算公式:

        U(Xi)=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)

        (1)

        式(1)中,U(Xi)為隸屬函數(shù)值;Xi為某樹種某指標的抗逆系數(shù);Xmax和Xmin為13個樹種中某一指標內(nèi)抗逆系數(shù)中的最大值與最小值。如某一測定指標與綜合評判結(jié)果為負相關(guān),則應(yīng)使用反隸屬函數(shù)對其進行定量轉(zhuǎn)換。反隸屬函數(shù)計算公式:

        U(Xi)=1-(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)

        (2)

        3 結(jié)果與分析

        3.1 臭氧熏氣對13個樹種質(zhì)膜透性的影響

        對13個鄉(xiāng)土樹種進行了臭氧脅迫試驗,由圖1可知,在200 μg/mL濃度臭氧環(huán)境中,不同鄉(xiāng)土樹種間質(zhì)膜透性存在一定程度的差異,13個鄉(xiāng)土樹種質(zhì)膜透性從大到小順序依次為:芒果、坡壘、嶺南山竹子、幌傘楓、竹柏、麻楝、糖膠樹、桂花、降香黃檀、魚尾葵、鴨腳木、大花第倫桃、楊梅。其質(zhì)膜透性值均比對照組高,糖膠樹、麻楝、幌傘楓、坡壘、芒果、魚尾葵、大花第倫桃等樹種兩個處理之間質(zhì)膜透性值變化較大,其中麻楝、幌傘楓和大花第倫桃的升幅最大,分別為42%、30%和37%;而鴨腳木、嶺南山竹子、降香黃檀等樹種不同處理之間的質(zhì)膜透性值變化較小,其變幅分別為16%、16%、18%;楊梅、竹柏和桂花3個樹種處理之間的差值最小,升幅為7%、9%和1%。

        圖1 200 μg/mL臭氧環(huán)境下13種鄉(xiāng)土樹種質(zhì)膜透性的變化

        3.2 綜合性評價

        對13個鄉(xiāng)土樹種的指標進行了模糊隸屬函數(shù)法分析,結(jié)果表明:大花第倫桃、坡壘、鴨腳木抗臭氧性最強;楊梅、麻楝、魚尾葵、幌傘楓、糖膠樹、桂花,竹柏、嶺南山竹子的抗臭氧性中等;抗臭性最弱的是降香黃檀和芒果。其結(jié)果如表1。

        表1 13個鄉(xiāng)土樹種指標隸屬函數(shù)值

        4 結(jié)論與討論

        在200 μg/mL臭氧環(huán)境脅迫下,各參試樹種質(zhì)膜透性值比對照組要高,但不同樹種質(zhì)膜透性值增幅變化存在個體差異,麻楝、幌傘楓和大花第倫桃的升幅最大,分別為42%、30%和37%;楊梅、竹柏和桂花3個樹種處理之間的差值最小,升幅為7%、9%和1%。這說明臭氧使植物細胞膜結(jié)構(gòu)受到傷害,選擇透性機能受損,質(zhì)膜透性增大,不同樹種對臭氧的抗性和適應(yīng)性不同。通過對13個鄉(xiāng)土樹種的指標進行模糊隸屬函數(shù)法分析,結(jié)果表明:大花第倫桃、坡壘、鴨腳木抗臭氧性最強;楊梅、麻楝、魚尾葵、幌傘楓、糖膠樹、桂花,竹柏、嶺南山竹子的抗臭氧性中等;抗臭性最弱的是降香黃檀和芒果。

        植物質(zhì)膜透性的大小能反映植物細胞膜受傷害的程度,其數(shù)值越大則表示質(zhì)膜受傷害程度越大,因此,外滲電導率的變化情況可反映質(zhì)膜的傷害程度與試驗材料抗逆性的大小。臭氧對植物脅迫的機理主要表現(xiàn)在臭氧在植物體內(nèi)積累,并經(jīng)反應(yīng)形成一系列的活性氧自由基,從而達到對植物細胞的氧毒破壞,對植物生理生化的影響主要表現(xiàn)在影響了細胞質(zhì)膜選擇透過性,使其內(nèi)活性物質(zhì)流失,并抑制植物的光合及呼吸作用,破壞或抑制生長調(diào)節(jié)物吲哚乙酸活性。

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