茹 豪 張建軍 徐佳佳 王清玉 黃 明

(北京林業(yè)大學，北京，100083)

近年來，隨著北京市向國際化大都市發(fā)展，道路綠化、美化成為城市建設的主要內容之一。但是北京地處典型的暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候帶，冬季降雪經常造成交通事故頻發(fā)、擁堵、甚至交通癱瘓，為減輕降雪對城市交通影響，融雪劑的使用成為必然。

融雪劑別名“化冰鹽”，有含氯型融雪劑和非含氯型融雪劑兩種［1］。國內外使用最早、用量最大的化冰鹽是氯化鈉，因其資源豐富、價格低廉、化冰雪效果好，已成為城市市政、公路交通部門不可缺少的融雪化冰材料。融雪劑隨著融雪水進入土壤后形成鹽脅迫，直接影響綠化植物的發(fā)芽率［2－3］，破壞植物細胞膜結構和葉綠體結構，導致植物光合作用的降低［4－5］，這給北京市帶來的景觀破壞和經濟損失也越發(fā)明顯。

隨著融雪劑對城市綠化植物的影響日益嚴重，如何降低融雪劑對行道樹、綠籬，以及其他綠化植物的影響已成為我國大部分北方城市面臨的亟待解決的重要研究課題之一。目前，對融雪劑脅迫下植物的研究大多集中在綠化植物受害情況調查［6］與環(huán)境危害［7］等方面，而對植物生長以及光合特性研究較少。叢日晨等［8］認為融雪劑的過多使用造成了北京市大量行道樹和灌木死亡。李芳等［9］認為植物種子的發(fā)芽率隨融雪劑施用量的升高而降低。另外，許多學者僅從普通鹽類對植物的影響去推斷融雪劑對植物的影響也是非常不客觀、不準確的。為了探討融雪劑對北京地區(qū)常用綠化美化植物生長和光合特性的影響，以常用綠化植物月季為研究對象，選用北京市冬季常用的融雪劑路邦LBR－4 和京安吉JLR－01 進行對比試驗。目前，國內外關于融雪劑對月季的光合生理影響和月季耐融雪劑的研究尚屬空白，為此，文中以月季1年生苗為試驗材料，研究融雪劑脅迫對月季的生長及光合生理特性的影響，以期為合理使用融雪劑提供依據(jù)。

1 材料與方法

本試驗于2011年2月21日至2011年3月13日在北京林業(yè)大學試驗溫室(116°20'26.9″ ～116°20'26.11″E，40°00'30. 63″ ～40°00'30. 64″N)內進行。溫室的平均溫度為20 ℃，平均濕度65%，花盆規(guī)格為35 cm(上口徑)×25 cm(高)×30 cm(底徑)。選取長勢相同、無病蟲害、生長良好的1年生苗作為研究材料，平均苗高0.85 m，平均地徑0.6 cm。試驗植株分為兩組，每組15 盆，分別施用路邦融雪劑LBR－4 和京安吉牌融雪劑(顆粒)JLR－01，2 種融雪劑均符合《北京市地方標準——融雪劑》(DB11/T161－2002)。參照北京市公路養(yǎng)護中心融雪劑施用標準，將每小組試驗植株融雪劑的施用量分別設計為:CK(0)、T1(20 g·m－2)、T2(50 g·m－2)、T3(80 g·m－2)、T4(120 g·m－2)。試驗期間對試驗苗木進行正常的澆水管理，并在花盆底部放置托盤，將滲出液倒回花盆內，以防止鹽分的流失。融雪劑的主要成分見表1。

表1 融雪劑主要成分

生理指標測定:采用Licor－6400 便攜式光合作用測定系統(tǒng)(USA，LI－COR)測定凈光合速率和蒸騰速率，從脅迫處理后1 周開始測定，每隔1 周測定1 次，直到經T4處理的月季落葉，共測定3 次。采用紅藍光源，設置光強Pa，r=300 μmol·m－2·s－1，選取不同處理植株上部葉片測定，重復3 次，測定時間為09:00—11:00。測定光合生理指標分別有:凈光合速率(Pn，μmol·m－2·s－1)、氣孔導度(Gs，mol·m－2·s－1)、胞間二氧化碳摩爾分數(shù)(Ci，μmol·mol－1)和蒸騰速率(Tr，mol ·m－2·s－1)。

葉片水分利用效率(WU，E，umol·mmol－1)計算公式為:

氣孔限制值(Ls)計算公式為:

生長指標測定:生長指標主要采用苗高和葉片長度，分別在脅迫試驗前和試驗結束時用卷尺和游標卡尺各測定1 次。測定試驗植株所有葉片的長度，用每次測定的所有葉片的平均值作為葉片長度，苗高直接采用試驗前后測定的植株高度。

2 結果與分析

2.1 融雪劑對月季葉片光合速率及其相關因子的影響

由表2可知，用融雪劑LBR－4 脅迫月季1 周后，T2～T4的凈光合速率(Pn)與CK 的Pn相比變化極其明顯，經T1～T4葉片脅迫后的Pn與CK 相比分別變化了2.33%、－97.96%、－95.12%、－93.78%(負號表示降低了);脅迫2 周后，經T1～T4葉片脅迫后 的Pn與CK 相 比 分 別 變 化 了－2 0. 6 6% 、－105.28%、－105.35%、－100.41%;脅迫2 周與脅迫1 周相比，T1～T4的Pn分別變化了－23.27%、22.73%、7.41%、－94.20%。用融雪劑JLR－01 脅迫月季1 周后，T2～T4的Pn與CK 的Pn相比變化也極其明顯，經T1～T4葉片脅迫后的Pn與CK 相比分別變化了18. 48%、－95. 15%、－93. 90%、－70.45% ;脅迫2 周后，經T1～T4葉片脅迫后的Pn與CK 相比分別變化了－15. 60% 、－94. 16% 、－96.69%、－93.98%;脅迫2 周與脅迫1 周相比，T1～T4的Pn分別變化了－21.95%、31.71%、－40.38%、－87.60%。使用融雪劑脅迫月季1 周后，LBR－4 中經T1～T4處理的Pn比JLR－01 中經T1～T4處理的Pn分別變化了1 2. 3 8% 、－4 6. 3 4% 、3. 8 5% 、－72.40%;脅迫2 周后，LBR－4 中經T1～T4處理的Pn比JLR－01 中經T1～T4處理的Pn分別變化了10.49%、－50.00%、87.10%、－87.10%。

從以上分析可以看出，不論是融雪劑LBR－4，還是融雪劑JLR－01，月季受到脅迫1 周后Pn均急劇下降，脅迫2 周后，Pn較脅迫1 周時變化不大，說明月季Pn不耐受短時間的融雪劑脅迫;月季可以忍受低于20 g·m－2(T1)施用量的短時間脅迫，但隨著時間的延長，融雪劑對月季的危害逐漸加深;超過50 g·m－2(T2)的施用量，月季Pn急劇下降，T4試驗的下降程度尤其明顯;融雪劑LBR－4 對月季Pn的危害大于融雪劑JLR－01。

用融雪劑LBR－4 脅迫月季1 周后，月季葉片胞間二氧化碳摩爾分數(shù)(Ci)變化幅度不大，經T1～T4葉片脅迫后的Ci與CK相比分別變化了－9.57%、－11.70%、－8.51%、－1.18% ;脅迫2 周后，經T1～T4葉片脅迫后的Ci與CK 相比分別變化了－0.79%、－18.50%、－16.93%、－36.92%;脅迫2 周與 脅 迫1 周 相 比，T1～T4的Ci分 別 變 化 了－1.18%、－16.87%、－18.22%、－0.40%。用融雪劑JLR－01 脅迫月季1 周后，T2～T4的Ci與CK 的Ci相比變化相對明顯，T1～T4葉片脅迫后的Ci與CK相比分別變化了－17.85%、3.69%、－37.23%、－36.92% ;脅迫2 周后，T1～T4葉片脅迫后的Ci與CK 相比分別變化了0.36%、11.83%、20.43%、51.97%;脅迫2 周與脅迫1 周相比，T1－T4的Ci分別變化了4.87%、－7.42%、64.71、106.83%。使用融雪劑脅迫月季1 周后，LBR－4 中經T1～T4處理的Ci比JLR－0 1 中經T1～T4處理的分別變化了－4. 49%、－26. 11%、26. 47%、22. 93%;脅迫2 周后，LBR－4 中經T1～T4處理的Ci比JLR－01 中經T1～T4處理的Ci分別變化了－10.00%、－33.65%、－37.20%、－40.80%。

表2 不同施用量的融雪劑對月季各生理因子的影響

從以上分析可以看出，融雪劑LBR－4 與JLR－01 脅迫月季2 周后出現(xiàn)了截然不同的結果，融雪劑LBR－4 脅迫下Ci較第1 周明顯下降，但是Ci較空氣中CO2摩爾分數(shù)低，仍然可以進行光合作用;融雪劑JLR－01 脅迫下Ci出現(xiàn)了完全不同的情況，月季幼苗Ci呈現(xiàn)增大的趨勢，且Ci較空氣中CO2摩爾分數(shù)高，不易進行光合作用。

根據(jù)Farquhar et al.［10］的觀點，只有凈光合速率和胞間二氧化碳摩爾分數(shù)變化方向相同，且氣孔限制值增大，才可認為凈光合速率的下降主要由氣孔因素引起;如果凈光合速率和胞間二氧化碳摩爾分數(shù)變化方向相反，氣孔限制值減小，則凈光合速率下降歸因于葉肉細胞同化能力降低，即非氣孔因素引起。融雪劑LBR－4 與JLR－01 脅迫1 周時，均不能判斷光合作用下降是否是由氣孔因素還是非氣孔因素引起的，當脅迫2 周時，融雪劑LBR－4 處理下的月季幼苗隨著施用量的增加，Pn下降、Ci下降、Ls增大，說明此時Pn下降原因是因為氣孔關閉而導致的;而融雪劑JLR－01 處理下的月季幼苗隨著施用量的增加，Pn下降、Ci上升、Ls減小，則是因為月季幼苗葉片葉肉細胞同化能力降低引起的。

2.2 融雪劑對月季葉片蒸騰速率及其相關因子的影響

由表2可知，用不同施用量融雪劑LBR－4 脅迫月季1 周后，T1～T4葉片脅迫后的蒸騰速率(Tr)與CK 相比分別變化了－8.25%、－97.42%、－92.73%、－98.45% ;脅迫2 周后，經T1～T4葉片脅迫后的Tr與CK 相比分別變化了2.34%、－94.15%、－96.49%、－99.42%;脅迫2 周與脅迫1 周相比，經T1～T4處理的葉片的Tr分別變化了－1.68%、40.00%、－57.14%、－66.67%。用不同施用量融雪劑JLR－01 脅迫月季1 周后，經T1～T4葉片脅迫后的Tr與CK 相比分別變化了－17.54%、－85.10%、－96.25%、－82.50%;脅迫2 周后，經T1～T4葉片脅迫后的Tr與CK 相比分別變化了11.82%、－87.68%、－98.03%、－99.51%;脅迫2 周與脅迫1 周相比，經T1～T4處理的Tr分別變化了14.65%、－30.56%、－55.56%、－97.62%。使用融雪劑脅迫月季1 周后，LBR－4 中經T1～T4處理后的Tr比JLR－01 中經T1～T4處理后Tr分別變化了－10.10%、－86.11%、55.56%、－92.86%;脅迫2 周后，LBR－4 處理中經T1～T4處理后的Tr比JLR－01 中經T1～T4處理后的Tr分別變化了－22.91%、－88.00%、－50.00%、0。

從以上分析可以看出，超過50 g·m－2(T2)施用量后，脅迫程度加深，月季體內水分喪失嚴重，Tr急劇下降。受融雪劑LBR－4 脅迫后的月季葉片氣孔的保衛(wèi)細胞失水極度萎縮，Tr下降程度遠遠大于融雪劑JLR－01 的，因此，可以說明融雪劑LBR－4 對月季Tr的影響大于融雪劑JLR－01 的。

隨著融雪劑施用量的增加和脅迫時間的延長，月季葉片氣孔導度(Gs)也呈明顯下降趨勢。用融雪劑LBR－4 脅迫月季1 周后，經T1～T4葉片脅迫后的Gs與CK相比分別變化了－13. 99%、－98. 55% 、－96. 11% 、－99. 26% ;脅迫2 周后，CK 的Gs為0.188 5 mol·m－2·s－1，經T1～T4葉片脅迫后的Gs與CK 相比分別變化了－17. 51% 、－96. 92% 、－98.14%、－99.68%;脅迫2 周與脅迫1 周相比，經T1～T4處理的Gs分別變化了－8. 08%、1. 42%、－2.10%、－0.20%。使用融雪劑JLR－01 處理月季1 周后，經T1～T4葉片脅迫后的Gs與CK 相比分別變化了－40.97%、－92.85%、－98.38%、－92.17%;脅迫2 周后，CK 的Gs為0.205 2 mol·m－2·s－1，經T1～T4葉片脅迫后的Gs與CK 相比分別變化了－1.07%、－92.15%、－93.13%、－99.81%;脅迫2 周與脅迫1 周相比，經T1～T4處理的的Gs分別變化了7.78%、－1.95%、2.90%、－7.62%。

2 種融雪劑處理下Gs的變化趨勢與Pn、Tr表現(xiàn)出高度的一致性，說明月季葉片Tr的下降是由于氣孔導度的降低導致的;用融雪劑LBR－4 脅迫月季后，Gs的降幅遠大于融雪劑JLR－01，說明融雪劑LBR－4 對月季葉片Gs的危害大于融雪劑JLR－01。

用融雪劑LBR－4 脅迫月季1 周后的水分利用效率(WU，E)隨著施用量的增加先上升后下降，脅迫2 周后WU，E呈上下波動、總體下降的趨勢。用融雪劑JLR－01 脅迫月季后，出現(xiàn)了完全不同的結果，脅迫1 周后，WU，E隨著融雪劑施用量的增加呈明顯上升趨勢，但是脅迫2 周后，WU，E卻隨著融雪劑施用量的增加而出現(xiàn)明顯下降趨勢。出現(xiàn)這一情況是由于月季幼苗在受到融雪劑脅迫時，第1 周Pn隨著融雪劑施用量的增加而減小的幅度大于Tr減小的幅度，而第2 周Pn隨融雪劑施用量的增加而減小的幅度小于Tr減小的幅度，即受高施用量融雪劑的脅迫，月季幼苗在脅迫初期還能勉強進行光合作用，還有較高的水分利用效率，但是在后期由于受害程度加深，光合作用減弱，幼苗則采用降低蒸騰作用的機制來維持生長。由以上分析可以看出，融雪劑LBR－4 對月季W(wǎng)U，E的影響大于融雪劑JLR－01 的。

綜上所述，融雪劑LBR－4 對月季幼苗Pn、Tr的影響遠大于融雪劑JLR－01 的，與Pn、Tr相關的Ci、Ls、Gs、WU，E均受到較大程度的影響。

2.3 融雪劑對月季生長量的影響

由表3可知，2 種融雪劑對月季的葉長、高生長都有不同程度的影響。

在施用LBR－4 的情況下，經T1～T4處理的葉長相對生長量與對照植株相比分別增加了90.35%、89.91%、93.42%、26.31%;其株高相對生長量與對照植株相比經T1、T2處理的分別增加了245.82%、5 2. 56% ，經T3、T4處理的分別減少了8. 03% 、23.75%。隨著LBR－4 施用量的增大，月季的葉片生長量受到限制，其中經T4脅迫后的月季葉片受影響最大;經T1、T2脅迫后的月季高度反而增加，受T3、T4脅迫后的月季出現(xiàn)萎縮現(xiàn)象。

表3 2 種融雪劑不同施用量對月季生長量的影響

在施用JLR－01 的情況下，經T1～T4處理的葉長相對生長量與對照植株相比分別增加了62. 02%、53.55%、19.40%、28.96%;其株高相對生長量與對照植株相比，經T1處理的增加了38.08%，經T2、T3、T4處理的分別減少了1.65%、2.70%、3.90%。隨著JLR－01 施用量的增加，月季葉生長量越來越小，經T2～T4脅迫后月季出現(xiàn)萎縮現(xiàn)象。

由以上分析可以看出，經融雪劑LBR－4 處理下的月季幼苗葉片相對生長量要明顯大于經融雪劑JLR－01 處理的，而株高相對生長量卻低于經融雪劑JLR－01 處理的，然而，從月季幼苗整個生長過程來看，葉片的光合作用對植物營養(yǎng)器官的生長起著極其重要的作用，經融雪劑LBR－4 處理下的月季葉片生長量要大于經融雪劑JLR－01 處理的，但是株高卻受到抑制，月季葉片的光合作用已經不能保證植株的正常生長，由此可以得出融雪劑LBR－4 對月季的危害要遠大于融雪劑JLR－01 的。

3 結論與討論

同等脅迫條件下，LBR－4 對月季幼苗光合特性的影響大于JLR－01。受到融雪劑脅迫后，植物葉片氣孔收縮，氣孔導度下降，從而限制了葉綠體從空氣中獲得CO2和葉片表面水分的蒸發(fā)，最終抑制了光合與蒸騰作用。在本試驗中，隨著融雪劑施用量的增加和脅迫時間的延長，月季葉片Pn、Tr和Gs均呈明顯下降趨勢，這與秦景等［11］研究NaCl 對沙棘和銀水牛果的脅迫試驗結果一致。月季能夠忍受低施用量(20 g·m－2)融雪劑的脅迫，且在去除脅迫條件后能夠恢復正常生長，當月季在大施用量融雪劑(＞50 g·m－2)脅迫下，在較短時間內就表現(xiàn)出受害癥狀，且去除脅迫條件后不能恢復正常生長，這是由于高施用量的融雪劑對月季幼苗的生理結構造成了不可逆轉的破壞。

在高施用量融雪劑處理后期，由于葉片細胞受到嚴重的離子毒害和滲透脅迫，葉片光合色素降解，葉綠體固定CO2的能力急劇下降，本試驗通過胞間二氧化碳摩爾分數(shù)(Ci)和氣孔限制值(Ls)的結果也證明了非氣孔限制是影響植物光合作用的主要因素，這與Farquhar et al.［10］等的觀點相同。

月季對2 種融雪劑在低施用量(20 g·m－2)下都表現(xiàn)出受害癥狀，在融雪劑JLR－01 處理下的鹽害反應大于融雪劑LBR－4 的;在融雪劑施用量為50 g·m－2時，月季開始表現(xiàn)出極強的鹽害反應，出現(xiàn)葉片枯落、枝干枯萎、花瓣萎蔫、花蕾干癟等癥狀，隨著融雪劑施用量的增加，受害程度越嚴重。

融雪劑脅迫與NaCl 脅迫的機理相同，目前大多數(shù)學者認為融雪劑對植物的影響來自于氯化物質量分數(shù)的多少，并且認為不含有氯化物的融雪劑就是環(huán)保型融雪劑。綜合本試驗的研究結果，融雪劑JLR－01 脅迫對月季幼苗的影響小于融雪劑LBR－4脅迫的。然而，從表2可以看到，融雪劑JLR－01 的氯化物、鎘質量分數(shù)均大于融雪劑LBR－4 的，但是，融雪劑JLR－01 的亞硝酸鹽、鉻和鉛質量分數(shù)明顯小于融雪劑LBR－4 的。由此可以得出結論，融雪劑影響植物的因素不僅來自于氯化物，而且其他元素質量分數(shù)多少也直接影響融雪劑的“環(huán)?！背潭?。因此，在研制新型環(huán)保融雪劑的同時，不能單純從減少融雪劑的氯化物質量分數(shù)方面來考慮，而且還要從減少融雪劑的其他元素的質量分數(shù)，尤其是要降低融雪劑中的鎘、鉻、鉛等對環(huán)境及植物造成威脅的元素質量分數(shù)等方面綜合考慮融雪劑的研制及其發(fā)展問題。

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