周春玲等

摘要：以金葉女貞（Ligustrum vicaryi）為試驗(yàn)材料，模擬自然揚(yáng)塵，探討其在3種不同粉塵（水泥粉塵、道路粉塵、燃煤粉塵）處理下滯塵量差異及蒙塵后的生理響應(yīng)。結(jié)果表明，金葉女貞對(duì)燃煤粉塵和水泥粉塵的滯留量明顯大于道路粉塵，燃煤粉塵處理下達(dá)到飽和的時(shí)間最長(zhǎng)。3種不同粉塵處理后，相對(duì)含水量出現(xiàn)先降低后上升的趨勢(shì)，比葉重呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)，細(xì)胞膜透性和脯氨酸含量則有增加的趨勢(shì)，同時(shí)季節(jié)對(duì)于生理指標(biāo)有影響。

關(guān)鍵詞：金葉女貞（Ligustrum vicaryi）；粉塵；滯塵量；生理響應(yīng)

中圖分類號(hào)：S687.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2014）02-0369-04

Physiological Response of Ligustrum vicaryi to Three Types of Dust Retention and Dust

ZHOU Chun-ling1，WANG Yuan-sen1，ZOU Zhu-xiong2，LI Hai-mei1

（1.College of Landscape Architecture and Forest， Qingdao Agricultural University， Qingdao 266109， Shandong， China；

2.Agriculture and Forestry Bureau of Laoshan District in Qingdao， Qingdao 266061， Shandong， China）

Abstract：Taking Ligustrum vicaryi as experimental materials， the simulation of natural dust was carried out to explore the physiological response of dust retention and dust under the treatment of three different dust（cement dust，road dust，coal-fired dust） was studied. The results showed that the dust-retention capability of Ligustrum vicaryi on coal-fired dust and cement dust retention was significantly greater than that of the road dust. The saturated time of coal-fired dust treatment was the longest. After the treatment of three different dust， the relative water content decreased firstly and then increased. The specific leaf weight changed dynamically. There was an increasing trend in the permeability of cell membrane and proline content. Seasons had some influence on the physiological response.

Key words： Ligustrum vicaryi； dust； dust rentention； physiological response

大氣污染是影響城市環(huán)境質(zhì)量和人類健康的主要危害因素之一，而大氣顆粒物則一直是影響城市環(huán)境質(zhì)量的首要污染物。植物綠化是城市生態(tài)系統(tǒng)中具有重要自凈功能的組成部分，在改善環(huán)境質(zhì)量、維護(hù)城市生態(tài)平衡和美化景觀方面的作用十分突出。植物滯塵能力已經(jīng)作為城市綠化樹種選擇的一個(gè)重要生態(tài)指標(biāo)，對(duì)城市生態(tài)園林的建設(shè)有一定的指導(dǎo)意義[1]。灌木類植物是城市生態(tài)建設(shè)中不可缺少的重要綠化植物，對(duì)降低空氣顆粒污染物有明顯的作用。本試驗(yàn)以園林綠化中常用的綠籬樹種金葉女貞（Ligustrum vicaryi）為研究對(duì)象，采用3種不同粉塵（水泥粉塵、道路粉塵、燃煤粉塵）處理，模擬自然揚(yáng)塵，分析其滯塵差異及蒙塵后生理響應(yīng)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試驗(yàn)的植物材料為金葉女貞，試驗(yàn)于2012年6-11月在青島農(nóng)業(yè)大學(xué)園林與林學(xué)院實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。采用盆栽的方法進(jìn)行栽培，盆栽45 d后修剪一次，修剪一周后開始揚(yáng)塵試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

1.2.1 模擬揚(yáng)塵方法 設(shè)計(jì)人工污染均勻分布箱[2]，模擬自然揚(yáng)塵。箱體由長(zhǎng)×寬×高為50 cm×50 cm×120 cm的玻璃板組合而成，而距底部高80 cm處有1個(gè)可移動(dòng)的塑料板。每天揚(yáng)塵1次，每次3種粉塵各稱取5 g[3]，每個(gè)處理3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)3盆，對(duì)金葉女貞進(jìn)行處理。在抽移板關(guān)閉情況下先揚(yáng)塵2 min，之后關(guān)掉送風(fēng)機(jī)電源，待5 min后，即取抽移板，經(jīng)過5 min的沉降后取出植物，連續(xù)揚(yáng)塵四周，空白對(duì)照不做處理。不同粉塵的來源及物理指標(biāo)如表1所示。

1.2.2 滯塵量測(cè)定方法 葉片滯塵量采用“干洗法”稱量。采葉時(shí)選取成熟葉片，戴上聚乙烯塑料手套，分別從東、西、南、北、上、中、下均勻采集葉片12片，采后將葉片封存于裝有蒸餾水的錐形瓶中，浸泡過程中注意要不斷地?cái)嚢?，以保證灰塵充分融入水中。浸泡3 h后，用毛刷沖洗葉片，再次保證塵粒融入到水中。用鑷子將葉片小心地夾出，用已經(jīng)烘干稱重為W1的濾紙將浸洗液過濾，將濾紙置于60 ℃下烘干12 h，再以萬分之一天平稱重W2，兩次稱重之差，即采集樣品上所附著的灰塵顆粒物的重量。夾出的葉片晾干后，用YAXIN-1241型葉面積測(cè)定儀測(cè)葉面積（A），即可得出金葉女貞滯塵量為（W2-W1）/A（g/m2）。

1.2.3 葉片生理指標(biāo)的測(cè)定方法 選取植物葉片樣品進(jìn)行各生理指標(biāo)的測(cè)定，每項(xiàng)試驗(yàn)重復(fù)測(cè)定3次。葉片相對(duì)含水量、比葉重采用加熱烘干法；細(xì)胞膜透性采用電導(dǎo)儀法；脯氨酸采用酸性茚三酮測(cè)定法。

2 結(jié)果與分析

2.1 金葉女貞滯塵量分析

試驗(yàn)結(jié)果表明，金葉女貞對(duì)于道路粉塵滯塵量相對(duì)較小，對(duì)水泥粉塵和燃煤粉塵滯塵量相對(duì)較大。圖1、圖2是金葉女貞在夏季、秋季葉片滯塵量的差異，飽和時(shí)金葉女貞對(duì)水泥粉塵和道路粉塵的單位面積滯塵量都約是道路粉塵滯塵量的1.4倍。金葉女貞在道路粉塵和水泥粉塵處理下達(dá)到飽和的時(shí)間約為13 d，而在燃煤粉塵處理下達(dá)到飽和的時(shí)間約為15 d，在達(dá)到飽和后，金葉女貞滯塵量有一定的變化，但變化不顯著。在室內(nèi)條件下，夏秋季節(jié)變化對(duì)于滯塵量影響不大。

2.2 金葉女貞蒙塵后生理響應(yīng)

2.2.1 蒙塵后對(duì)相對(duì)含水量的影響 植物組織相對(duì)含水量是反映植物水分虧缺狀況的重要生理指標(biāo)[4]。由圖3可以看出，金葉女貞葉片在蒙塵后相對(duì)含水量先降低，后又有回升，可能是植物蒙塵受到脅迫后的一種生理反應(yīng)。第4周處理后，金葉女貞葉片相對(duì)含水量均接近對(duì)照處理，其中水泥粉塵處理下變化相對(duì)較大。金葉女貞相對(duì)含水量夏季變化較為明顯，而秋季變化相對(duì)較小。

2.2.2 蒙塵后對(duì)單位面積葉重的影響 單位面積葉重反映了不同生育期光合作用制造的有機(jī)物質(zhì)及其分配趨勢(shì)[5]，同時(shí)也是衡量葉片質(zhì)量的一個(gè)穩(wěn)定指標(biāo)[6]。由圖4可以看出，金葉女貞葉片在蒙塵后，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，單位面積葉重均出現(xiàn)先下降，后又有回升的現(xiàn)象，呈動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)。其中水泥粉塵變化相對(duì)較大，秋季葉片比葉重大于夏季。

2.2.3 蒙塵后對(duì)細(xì)胞膜透性的影響 當(dāng)植物處于逆境條件下，細(xì)胞膜會(huì)受到破壞，膜透性增大，從而使細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)外滲，使得細(xì)胞浸提液的電導(dǎo)率增大。因此質(zhì)膜透性的測(cè)定常作為植物抗性研究的一個(gè)生理指標(biāo)，用測(cè)定組織外滲電導(dǎo)率變化表示質(zhì)膜透性的變化和受傷害的程度。由圖5可以看出，粉塵脅迫使得金葉女貞葉片相對(duì)電導(dǎo)率升高，隨著蒙塵時(shí)間的延長(zhǎng)，相對(duì)電導(dǎo)率呈現(xiàn)出總體增加的趨勢(shì)。燃煤粉塵對(duì)金葉女貞葉片相對(duì)電導(dǎo)率影響最大，夏季葉片電導(dǎo)率明顯大于秋季。

2.2.4 蒙塵后對(duì)脯氨酸的影響 脯氨酸是植物體內(nèi)主要滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)之一，植物在脅迫條件下體內(nèi)游離脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加是對(duì)逆境的一種適應(yīng)。植物體內(nèi)脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，抗性就越強(qiáng)[7]。由圖6可以看出，金葉女貞葉片在3種不同的粉塵處理下脯氨酸含量都有不同程度的增加，其中燃煤粉塵處理下脯氨酸含量增加最多。秋季葉片脯氨酸的含量明顯大于夏季。

3 小結(jié)與結(jié)論

本試驗(yàn)在人工控制的環(huán)境中進(jìn)行，受外界因素影響較小，能夠精確地研究植物滯塵量的變化規(guī)律。研究表明，金葉女貞對(duì)于3種不同粉塵微粒均有一定的滯留作用，并且對(duì)不同的粉塵滯塵量有差異，金葉女貞對(duì)于粉塵顆粒吸附量應(yīng)與不同粉塵顆粒物自身的理化特性有關(guān)系。燃煤粉塵主要由灰白的球形粒子和不整齊且多洞的薄片組成[8]，本身帶有油性，比較容易被植物葉片吸附。水泥粉塵是很特殊的堿性顆粒，其主要成分是Ca、Mg、Si、Fe等氧化物，這些顆粒物是大氣粉塵的主要污染源之一[9]。而道路粉塵的密度相對(duì)較重，可能導(dǎo)致其滯塵量相對(duì)較少。燃煤粉塵滯留量最多，從而導(dǎo)致其達(dá)到飽和的時(shí)間最長(zhǎng)。但是顆粒物的結(jié)構(gòu)和形狀等因素是否影響以及如何影響粉塵顆粒的滯留，多種理化特性中哪種因素起主導(dǎo)作用還有待于深入研究。

大量研究指出，當(dāng)植物處于逆境條件（如高光強(qiáng)、高溫、干旱、鹽漬、冷凍及營(yíng)養(yǎng)元素缺乏）及衰老狀態(tài)等都會(huì)導(dǎo)致植物細(xì)胞內(nèi)自由基產(chǎn)生，植物體內(nèi)平衡受到破壞導(dǎo)致自由基積累，并由此引發(fā)植物生理的一系列變化。其中葉片能夠維持較高含水量是其適應(yīng)性的一種重要生理表現(xiàn)。植物蒙塵后，相對(duì)含水量均出現(xiàn)一定程度的下降，后又有回升。其中水泥粉塵相對(duì)變化較大，可能是由于水泥粉塵具有細(xì)小顆粒結(jié)構(gòu)，具有高比率的最大持水量，會(huì)影響植物正常水分代謝，由此產(chǎn)生較大的脅迫。而夏季變化較為明顯可能是由于溫度較高，氣候干燥的原因。

大量有關(guān)作物的研究都表明，單位面積葉重與光合作用和產(chǎn)量性狀密切相關(guān)。單位面積葉重與光合器官的數(shù)量和干物質(zhì)的積累及分配有關(guān)[10]。本試驗(yàn)表明金葉女貞在3種粉塵處理后，單位面積葉重出現(xiàn)先下降后又上升的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)，這可能是由于金葉女貞葉片在蒙塵后，為捕捉更多的光照，葉面積增大，而光能利用效率降低，導(dǎo)致葉片干物質(zhì)積累下降，從而表現(xiàn)出單位面積葉重小于對(duì)照[11]。隨著蒙塵時(shí)間的延長(zhǎng)，植物適應(yīng)了蒙塵的脅迫，光能利用率上升，單位面積葉重也隨之上升。

金葉女貞在不同的粉塵處理下，相對(duì)電導(dǎo)率呈現(xiàn)總體增加的趨勢(shì)。說明3種粉塵對(duì)植物細(xì)胞膜透性均有一定的破壞作用，從而引起細(xì)胞內(nèi)溶物質(zhì)滲出，使浸泡液的電導(dǎo)值增大。相對(duì)電導(dǎo)率越大，細(xì)胞膜受傷害的程度越大，膜透性的變化可以在一定程度上反映原生質(zhì)膜受損傷的程度大小，膜透性變化越小，植物的抗粉塵污染能力越強(qiáng)。夏季電導(dǎo)率較大，說明金葉女貞在夏季受到的脅迫相對(duì)較大，同時(shí)也可能與夏季相對(duì)含水量變化較大有關(guān)系。

脯氨酸被認(rèn)為是植物在逆境條件下產(chǎn)生并積累的一種小分子滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。植物遭受逆境脅迫后，體內(nèi)脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，抗逆能力越強(qiáng)。這一結(jié)論適于大多數(shù)植物[12]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，植物在受到不同粉塵處理后，產(chǎn)生大量自由基，植物體內(nèi)抗氧化酶與抗氧化物質(zhì)活性提高，脯氨酸大量積累，以阻止和減輕細(xì)胞膜質(zhì)過氧化程度，這是金葉女貞抗御粉塵脅迫的適應(yīng)和表現(xiàn)。同時(shí)據(jù)張璐[13]研究，脯氨酸對(duì)植物無毒害作用，能參與葉綠素的合成并對(duì)蛋白質(zhì)起到保護(hù)作用。

植物滯塵量的差異是由葉片的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征和粉塵的理化性質(zhì)共同決定的，試驗(yàn)結(jié)果表明，為了適應(yīng)不同的生態(tài)環(huán)境，植物的各種生理指標(biāo)都會(huì)相應(yīng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，共同作用起來保護(hù)其免受傷害。

參考文獻(xiàn)：

[1] 柴一新，祝 寧，韓煥金.城市綠化樹種的滯塵效應(yīng)—以哈爾濱為例[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2002，13（9）：1121-1126.

[2] 蔡志明，王亞男，孫巖章.人工降雨對(duì)四種微粒在植物葉表淋洗效率之比較[J].中華民國環(huán)境保護(hù)學(xué)會(huì)會(huì)刊，2005，27（2）：232-241.

[3] STRATMANN V H， DARLEY E F. Studies on the effect of cement kiln dust on vegetation[J]. Air Pollution Control Association Journal，1966，165（3）：33-39.

[4] 侯福林.植物生理學(xué)試驗(yàn)教程[M]. 第二版.北京：科學(xué)出版社，1995.35.

[5] 徐克章，王英典，徐惠風(fēng)，等.高粱葉片比葉重的變化與產(chǎn)量關(guān)系的研究[J].吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，20（2）：11-13.

[6] 張治安，徐惠鳳，丁秀英，等.高粱核質(zhì)雜種與雙親葉片比葉重的比較研究[J].吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，20（1）：24-26.

[7] 趙晶怡，郭佳佳，樊保國.三種園林灌木抗性生理指標(biāo)的測(cè)定及綜合評(píng)價(jià)[J].北方園藝，2012（16）：42-45.

[8] 孫巖章. 大氣中重油燃燒黑煙之顯微鑒定[J].中華民國環(huán)境保護(hù)學(xué)會(huì)會(huì)志，1993（16）：35-43.

[9] 劉永春，賀 泓.大氣顆粒物化學(xué)組成分析[J].化學(xué)進(jìn)展，2007， 10（19）：1626.

[10] 王曉慧，徐克章，李大勇，等.大豆品種遺傳改良過程中葉片可溶性糖含量和比葉重的變化[J].大豆科學(xué)，2007，26（6）：879-884.

[11] 包 玉，王志泰.遮蔭對(duì)兩種彩葉灌木葉形、葉色的影響[J].山地農(nóng)業(yè)生物學(xué)報(bào)，2012，31（4）：311-316.

[12] 高亦珂，趙 勃，丁國勛，等.菊花莖葉外植體再植體系的研究[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，23（1）：32-33.

[13] 張 璐.幾種冬青屬植物的光適應(yīng)性與抗逆性研究[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2006.

參考文獻(xiàn)：

[1] 柴一新，祝 寧，韓煥金.城市綠化樹種的滯塵效應(yīng)—以哈爾濱為例[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2002，13（9）：1121-1126.

[2] 蔡志明，王亞男，孫巖章.人工降雨對(duì)四種微粒在植物葉表淋洗效率之比較[J].中華民國環(huán)境保護(hù)學(xué)會(huì)會(huì)刊，2005，27（2）：232-241.

[3] STRATMANN V H， DARLEY E F. Studies on the effect of cement kiln dust on vegetation[J]. Air Pollution Control Association Journal，1966，165（3）：33-39.

[4] 侯福林.植物生理學(xué)試驗(yàn)教程[M]. 第二版.北京：科學(xué)出版社，1995.35.

[5] 徐克章，王英典，徐惠風(fēng)，等.高粱葉片比葉重的變化與產(chǎn)量關(guān)系的研究[J].吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，20（2）：11-13.

[6] 張治安，徐惠鳳，丁秀英，等.高粱核質(zhì)雜種與雙親葉片比葉重的比較研究[J].吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，20（1）：24-26.

[7] 趙晶怡，郭佳佳，樊保國.三種園林灌木抗性生理指標(biāo)的測(cè)定及綜合評(píng)價(jià)[J].北方園藝，2012（16）：42-45.

[8] 孫巖章. 大氣中重油燃燒黑煙之顯微鑒定[J].中華民國環(huán)境保護(hù)學(xué)會(huì)會(huì)志，1993（16）：35-43.

[9] 劉永春，賀 泓.大氣顆粒物化學(xué)組成分析[J].化學(xué)進(jìn)展，2007， 10（19）：1626.

[10] 王曉慧，徐克章，李大勇，等.大豆品種遺傳改良過程中葉片可溶性糖含量和比葉重的變化[J].大豆科學(xué)，2007，26（6）：879-884.

[11] 包 玉，王志泰.遮蔭對(duì)兩種彩葉灌木葉形、葉色的影響[J].山地農(nóng)業(yè)生物學(xué)報(bào)，2012，31（4）：311-316.

[12] 高亦珂，趙 勃，丁國勛，等.菊花莖葉外植體再植體系的研究[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，23（1）：32-33.

[13] 張 璐.幾種冬青屬植物的光適應(yīng)性與抗逆性研究[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2006.

參考文獻(xiàn)：

[1] 柴一新，祝 寧，韓煥金.城市綠化樹種的滯塵效應(yīng)—以哈爾濱為例[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2002，13（9）：1121-1126.

[2] 蔡志明，王亞男，孫巖章.人工降雨對(duì)四種微粒在植物葉表淋洗效率之比較[J].中華民國環(huán)境保護(hù)學(xué)會(huì)會(huì)刊，2005，27（2）：232-241.

[3] STRATMANN V H， DARLEY E F. Studies on the effect of cement kiln dust on vegetation[J]. Air Pollution Control Association Journal，1966，165（3）：33-39.

[4] 侯福林.植物生理學(xué)試驗(yàn)教程[M]. 第二版.北京：科學(xué)出版社，1995.35.

[5] 徐克章，王英典，徐惠風(fēng)，等.高粱葉片比葉重的變化與產(chǎn)量關(guān)系的研究[J].吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，20（2）：11-13.

[6] 張治安，徐惠鳳，丁秀英，等.高粱核質(zhì)雜種與雙親葉片比葉重的比較研究[J].吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，20（1）：24-26.

[7] 趙晶怡，郭佳佳，樊保國.三種園林灌木抗性生理指標(biāo)的測(cè)定及綜合評(píng)價(jià)[J].北方園藝，2012（16）：42-45.

[8] 孫巖章. 大氣中重油燃燒黑煙之顯微鑒定[J].中華民國環(huán)境保護(hù)學(xué)會(huì)會(huì)志，1993（16）：35-43.

[9] 劉永春，賀 泓.大氣顆粒物化學(xué)組成分析[J].化學(xué)進(jìn)展，2007， 10（19）：1626.

[10] 王曉慧，徐克章，李大勇，等.大豆品種遺傳改良過程中葉片可溶性糖含量和比葉重的變化[J].大豆科學(xué)，2007，26（6）：879-884.

[11] 包 玉，王志泰.遮蔭對(duì)兩種彩葉灌木葉形、葉色的影響[J].山地農(nóng)業(yè)生物學(xué)報(bào)，2012，31（4）：311-316.

[12] 高亦珂，趙 勃，丁國勛，等.菊花莖葉外植體再植體系的研究[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，23（1）：32-33.

[13] 張 璐.幾種冬青屬植物的光適應(yīng)性與抗逆性研究[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2006.