楊慧玲, 魏玲玲, 葉學(xué)華, 劉國方, 楊學(xué)軍, 黃振英,*

1 中國科學(xué)院植物研究所植被與環(huán)境變化國家重點實驗室，北京　100093 2 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，鄭州　450002

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煤粉塵沉降對鄂爾多斯高原優(yōu)勢植物羊柴幼苗生長的影響

楊慧玲1,2, 魏玲玲2, 葉學(xué)華1, 劉國方1, 楊學(xué)軍1, 黃振英1,*

1 中國科學(xué)院植物研究所植被與環(huán)境變化國家重點實驗室，北京100093 2 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，鄭州450002

摘要:隨著鄂爾多斯煤礦開采的日益加劇，開采和運輸過程中產(chǎn)生的煤粉塵沉降已成為影響當?shù)刂参锷L的一個重要影響因子。通過近自然生境條件下的控制實驗，以鄂爾多斯高原優(yōu)勢植物羊柴(Hedysarum laeve)為研究對象，探究不同梯度煤粉塵沉降量(0—3.5 mg/cm2)對其幼苗的光合生理特性和生長的影響。研究結(jié)果表明，隨著煤粉塵沉降量的增加，羊柴葉片的氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間二氧化碳濃度(Ci)、葉片水分飽和水汽壓虧缺(Vpdl)等因子發(fā)生了不同程度的改變，導(dǎo)致凈光合速率(Pn)和蒸騰速率(Tr)降低，使得幼苗的植株高度、葉片數(shù)、地上和地下生物量降低。因而，積累到一定程度的煤粉塵顆粒通過影響葉片氣孔的水汽交換過程和降低葉片表面的光照強度，影響了葉片的光合生理過程，從而抑制了羊柴幼苗的生長。

關(guān)鍵詞：生物量；煤粉塵沉降；羊柴；凈光合速率；鄂爾多斯高原；蒸騰速率

粉塵污染是大氣污染的一種重要形式，它不僅會破壞環(huán)境，影響人體健康[1- 4]，還會對植物個體的新陳代謝和生長發(fā)育，乃至于整個植被系統(tǒng)造成不可估量的影響或破壞[5]。植物葉面覆塵后往往造成葉片部分氣孔被阻塞，從而使CO2氣體交換受阻，蒸騰作用和散熱作用減慢。如：Krajickova 和 Mejstrik用實驗證實了粉塵對植物氣孔的阻塞作用[6]；黃峰對高速路塵的研究發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)植物的覆塵葉片氣孔導(dǎo)度降低[7]；而王宏煒等研究表明，灰塵連續(xù)處理40d后，大多數(shù)種類植物的氣孔導(dǎo)度明顯下降，抑制程度接近50%[8]。光合作用是植物代謝過程中非常重要的部分，它對周圍環(huán)境的變化十分敏感，環(huán)境條件的微小改變會引起植物葉片凈光合速率的變化。粉塵在水分存在(霧或小雨)時，易在植株葉片、枝條和花朵上形成外殼，在阻礙光合作用所需的光線的同時，也限制了葉片外界層的氣體交換，能夠降低覆塵葉片的凈光合速率和蒸騰速率[7]，從而使植物的光合能力下降[9- 10]。Darley等研究發(fā)現(xiàn)水泥粉塵能夠在植物葉片上形成一層水泥結(jié)殼，影響植物的光合作用[11]。香梨(Pyrusbretschneuderi)受降塵影響后，各個生育期的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和胞間二氧化碳濃度都出現(xiàn)了降低[12]。劉俊嶺等研究證明了水泥粉塵沉降能夠?qū)е滤竞陀筒水a(chǎn)量下降[13]。葉面粉塵沉積的越多對植物的生理生態(tài)影響越大[14]。有研究表明，過量Mg2+與鎂粉塵對玉米幼苗生長發(fā)育有顯著影響，極大地降低了葉片中的葉綠素含量[15]。

內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市地處黃土高原西北部，是一個生態(tài)脆弱區(qū)，植被恢復(fù)困難，環(huán)境生態(tài)惡劣，是我國生態(tài)修復(fù)與生態(tài)退化的難點和重點區(qū)域[16- 17]。同時鄂爾多斯煤炭資源極其豐富，近年成為我國煤炭重點開發(fā)區(qū)。全市8.7萬km2的土地上，含煤面積約占70%，現(xiàn)已探明儲量為1496億t[18]。全市除了卓子山煤田、東勝煤田、準格爾煤田三大主要煤礦，其它小煤礦在1998年有1900多座，在2004—2010年陸續(xù)關(guān)掉一些小煤礦后截至2011年年底，全市仍有生產(chǎn)和在建的煤礦321座[19]。煤礦開采的影響主要包括采礦沉陷及其退化的修復(fù)漏失、占用和破壞大面積土地(特別是露天開采)、污染地表水和地下水，以及在煤炭開采和運輸過程中產(chǎn)生的煤粉塵污染[20]。尤為值得注意的是煤粉塵污染，它屬大氣粉塵污染的一種類型，影響巨大且難以控制[21]。煤粉塵污染可歸因于采礦(特別是露天采礦)和路面運輸[22]。由于我國目前還沒有強制對煤炭進行密封運輸，路面運輸產(chǎn)生的煤粉塵污染非常嚴重。有研究表明，路面行車揚塵是煤礦最大的粉塵污染源，揚塵量占全礦總產(chǎn)塵量的70%—90%；而在運輸過程中，由于路基、道岔等設(shè)施造成的顛簸及風(fēng)力作用，表面的煤顆粒灑落到路面，再經(jīng)過后續(xù)車輛的碾壓，形成粒徑更小密度更高的二次揚塵[23]。在距運輸干線路邊5 m處，空氣含塵濃度高達750—800 mg/m3，超過國家衛(wèi)生標準400倍左右，空氣污染相當嚴重[23]。

與一般大氣粉塵污染相比較，煤粉塵污染具有以下特點：1)煤粉塵污染以礦區(qū)、堆煤場和運輸干線為中心，呈點-網(wǎng)狀分布，污染源明確且常年不間斷產(chǎn)生污染[20- 21]；2)煤粉塵擴散距離相對較短，且受風(fēng)力和風(fēng)向的影響明顯[24-25]，意味著煤粉塵的沉降相對集中；3)大部分煤粉塵是粒度大于10 μm的顆粒，很容易在大氣中自然沉降，造成植物葉片表面的煤粉塵大量聚集[26]；4)煤粉塵呈黑色，對植物葉片的獲取光的能力影響顯著。煤粉塵易沉降、不易擴散、污染時間持續(xù)和遮光能力強等特點，使其對植物的光合能力等生理生態(tài)特性產(chǎn)生重要影響，最終影響植物的生長和存活。

羊柴(Hedysarumlaeve)是內(nèi)蒙古鄂爾多斯高原廣泛分布的優(yōu)勢種半灌木，主要生長在典型草原和荒漠草原區(qū)及丘陵沙地草場[27]，常與沙柳(Salixpsammophila)、檸條(CaraganaKorshinskii)、草木樨(Melilotusofficinalis)、油蒿(Artemisiaordosica)和白沙蒿(Artemisiasphaerocephala)等植物種組成穩(wěn)定的復(fù)合群落，是我國北方旱區(qū)的優(yōu)良牧草和防風(fēng)固沙植物。本文以鄂爾多斯高原優(yōu)勢植物種羊柴為研究對象，研究煤粉塵沉降對羊柴生長的影響，旨在探討煤粉塵沉降對植物光合生理特性和生長的影響機理，為礦區(qū)的生態(tài)修復(fù)和干旱半干旱區(qū)植被保護提供理論基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1實驗地生境概況

本實驗在內(nèi)蒙古鄂爾多斯草地生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站(OSES, 39°29.147′ N, 110°08.761′ E; 1296 m a.s.l.)開展。當?shù)啬昃鶜鉁?—9 ℃；年均降水345 mm，降水分布不均，80%的降水主要集中在5—9月(基于1959—2009的氣象數(shù)據(jù))；年平均日照時間為3011 h，太陽輻射140.7×4.18 J/cm2；全年≥10℃積溫2754 ℃；無霜期137—154 d。該站位于鄂爾多斯高原毛烏素沙地的東北部，屬于干旱和半干旱的過渡地帶。地形地貌比較復(fù)雜，梁地、塊狀沙地與低濕灘地相間，以沙地為主，有流動沙丘、固定及半固定沙丘。油蒿、羊柴、沙柳和沙地柏(Sabinavulgaris)是固定沙丘上的優(yōu)勢種，白沙蒿、沙蓬(Agriophyllumsquarrosum)和繩蟲實(Corispermumdeclinatum)是流動沙丘上的優(yōu)勢種[16]。

實驗站四周分布有煤礦數(shù)十座，包括烏蘭煤炭集團、武家梁煤礦、賽蒙特爾煤礦、淖爾壕煤礦、特拉不拉煤礦、朝陽煤礦等；實驗站東邊的包府路和南邊的阿新線均是當?shù)孛禾窟\輸?shù)闹鞲删€。公路兩邊植物和土壤因受煤粉塵沉降影響，明顯地被蒙上一層很厚的黑色煤粉塵層，煤粉塵嚴重污染了植物的生長及其生境。

1.2實驗材料

實驗材料為羊柴(Hedysarumlaeve)，又稱塔落巖黃芪，為豆科多年生落葉根莖半灌木。實驗包括野外調(diào)查和控制實驗兩個部分。野外調(diào)查對象為自然生境中生長的羊柴，調(diào)查其單位葉面積的煤粉塵沉降量，為后面的室內(nèi)控制實驗處理提供依據(jù)；室內(nèi)控制實驗的實驗材料為羊柴幼苗，研究不同程度煤粉塵沉降對羊柴幼苗光合能力及生長的影響。為保證實驗植被的整齊性，于2013年6月18日將羊柴種子置于培養(yǎng)皿中在25 ℃的光照培養(yǎng)箱，待大量萌發(fā)后，將苗齡一致的幼苗移栽到裝有沙質(zhì)生境土的盆缽(高20 cm，直徑為12 cm)內(nèi)；而為了避免降水對煤粉塵處理的沖洗干擾，控制實驗在鄂爾多斯生態(tài)站的透明遮雨棚內(nèi)進行，保持棚內(nèi)的溫度和光照與外界的自然生境相同；同時為保證幼苗正常生長，每隔3—5天施加1次水分，保證植物生長不受水分的限制。

1.3野外調(diào)查羊柴單位葉面積煤粉塵沉降量

選擇包府路55 km處路邊(距離馬路5 m)的羊柴植物自然群落進行煤粉塵沉降量調(diào)查。隨機選擇10株羊柴植株，在每株植株靠近路面和背對路面的兩個方向各從植株上部到下部摘取完整、成熟的羊柴葉片5片，分別裝入自封袋中備測，共采集羊柴葉片100片。將葉片帶回實驗室用蒸餾水進行浸泡2 h，除去葉片上黏附的煤粉塵附著物，浸洗液用已稱重(W1)的濾紙過濾，濾后將濾紙置于60 ℃烘箱中烘12 h，再次稱重(W2)，2次重量差(W2-W1)即為采集樣品上所附著的降塵重量。新鮮葉片晾干附著在表面的水分后用Li- 3000c便攜式葉面積儀(Li-COR公司，美國)測定葉片面積(S)，單位葉面積滯塵量(mg/cm2)=(W2-W1)/S。

1.4室內(nèi)控制實驗?zāi)M不同程度煤粉塵沉降

本實驗用不同濃度的煤粉塵懸浮液來模擬自然條件下不同程度大氣粉塵的煤粉塵沉降量。將煤顆粒用研缽磨碎過100目篩后備用。分別稱取30, 60, 120 g和180 g過篩后的煤粉分別與固定容量300 mL的純凈水攪拌均勻制備成煤粉塵懸浮液，濃度分別為0.1、0.2、0.4、0.6 g/mL，同時以純凈水作為對照。實驗共5個處理，每個處理12個重復(fù)，共60盆。其中6個重復(fù)用于光合特性的測定，而另外6個重復(fù)用于生長相關(guān)指標的測定。

2013年8月7日，羊柴幼苗生長至10葉期，對羊柴幼苗進行涂煤粉塵液處理：先將煤粉塵液攪勻，用毛筆蘸上不同濃度的煤粉塵液，在羊柴每個葉片上均勻地涂一層，待其自然晾干。

1.5葉片光合指標的測定

分別于8月18日、9月15日和10月5日(選擇晴朗無風(fēng)的天氣)對每種濃度的煤粉塵液處理其中的6盆羊柴幼苗進行了光合指標測定：對每株幼苗，挑選1片健康、向陽、節(jié)位一致的葉片，于12:00使用Li- 6400便攜式光合儀(標準葉室2×3 cm，Li-COR公司，美國)測定其光合速率及相關(guān)參數(shù)的測定。測量的指標主要包括葉片凈光合速率(Pn, μmolCO2m-2s-1)、蒸騰速率(Tr, mmol m-2s-1)、氣孔導(dǎo)度(Gs, mmol m-2s-1)、胞間CO2濃度(Ci, μmol/mol)、葉片飽和水汽壓虧缺(Vpdl, kPa)等光合生理指標。每次讀取記錄3次瞬時值取平均值。

測定后將被測葉片剪下，裝入之前備好的自封袋中，帶回實驗室通過Li- 3000c便攜式葉面積儀(Li-COR公司，美國)測定其葉面積。

1.6羊柴幼苗生長指標的測定

室內(nèi)模擬實驗結(jié)束于2013年10月6日，對不同煤粉塵液處理的6個重復(fù)盆羊柴幼苗進行了收獲。測量并記錄植株高度、葉片數(shù)和分枝數(shù)；收獲后在75 ℃的烘箱中烘48 h后，用萬分之一天平稱量地上生物量和地下生物量并計算根冠比(地下生物量/地上生物量)。

1.7 數(shù)據(jù)分析

采用單因素方差分析比較各處理之間地上生物量、地下生物量、總生物量和根冠比的差異(5%水平)以及采用LSD方法進行多重比較。對莖生物量、根生物量和總生物量進行了對數(shù)轉(zhuǎn)換以保證方差齊性。采用相關(guān)分析比較煤粉塵沉降與葉片光合生理指標的相關(guān)關(guān)系。所有數(shù)據(jù)分析采用統(tǒng)計軟件 SPSS13.0(SPSS Inc., Chicago, USA)進行。

2結(jié)果

2.1野外煤粉塵沉降量

野外羊柴葉片單位葉面積的煤粉塵沉降量范圍為0.7—2.3 mg/cm2。根據(jù)煤粉塵沉降量，制備相應(yīng)的不同濃度煤粉塵懸浮液用于室內(nèi)模擬實驗(表1)。其中0.4 g/mL濃度對應(yīng)于野外測定的最大沉降量2.3 mg/cm2?？紤]到野外煤粉塵沉降量受污染時間、風(fēng)、雨水等因素的影響，室內(nèi)模擬實驗設(shè)定了0.6 g/mL濃度對應(yīng)于3.5 mg/cm2，超出野外測定的最大沉降量，以研究野外可能發(fā)生的更強的煤灰塵沉降量對植物生長的影響。

表1　自然生境下羊柴葉片單位葉面積的煤粉塵沉降量及相應(yīng)的煤粉塵懸浮液不同濃度

*表示野外實測煤粉塵最大沉降量(n=100)

2.2煤粉塵對羊柴幼苗光合生理指標的影響

隨著煤粉塵液濃度的增加，羊柴幼苗葉片的凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)降低，而胞間CO2濃度(Ci)、飽和水汽壓虧缺(Vpdl)增加(表2)。葉溫(Tl)對煤粉塵液濃度的響應(yīng)不一致，9月中旬前表現(xiàn)出負相關(guān)關(guān)系，而生長季后期，呈正相關(guān)關(guān)系(表2)。10月5日煤粉塵沉降與羊柴幼苗光合生理指標相關(guān)性不顯著(表2)，這可能是因為10月份已是接近生長季末，植物各項生理機能逐漸下降，煤粉塵沉降不再是影響植物生理生態(tài)的關(guān)鍵因素。

隨著Tl、Gs、Tr、Vpdl增加，葉片Pn顯著增加(表3)，而Ci是主要影響因素，與Pn呈顯著地負相關(guān)(R2=0.55，P<0.01)；隨著Gs、Tl、Vpdl增加，Tr顯著增加，其中Gs是影響葉片Tr的主要因子(R2=0.76，P<0.01)。Vpdl通過影響Tl而間接影響Tr(表3)。這意味著煤粉塵沉降通過影響Ci和Gs，從而改變?nèi)~片的Pn和Tr，對植物生長產(chǎn)生影響。

表2　煤粉塵沉降與羊柴幼苗光合生理的相關(guān)系數(shù)

*P<0. 05，**P<0.01;Pn：凈光合速率 net photosynthetic rate；Tr：蒸騰速率 transpiration rate；Gs：氣孔導(dǎo)度 stomatal conductance；Tl：葉溫 leaf temperature；Ci：胞間CO2濃度 intercellular CO2concentration；Vpdl：葉片飽和水汽壓虧缺 vapor pressure deficit of leaf

表3　羊柴幼苗光合生理指標的相關(guān)矩陣

*P<0. 05，**P<0.01

2.3 煤粉塵對羊柴生長特性的影響

煤粉塵對羊柴的生長特性有顯著影響。隨著煤粉塵濃度的增加，羊柴幼苗植株高度和葉片數(shù)均顯著降低(圖1)。和對照相比，0.6 g/mL煤粉塵濃度處理顯著降低了植株高度(P=0.025)和葉片數(shù)(P=0.011)，而其他處理之間沒有顯著差異(圖1)。其中對照的葉片數(shù)是0.6 g/mL煤粉塵濃度處理的2.5倍。羊柴分枝數(shù)在對照條件下高于各濃度煤粉塵處理的分枝數(shù)多，但差異不顯著(P>0.05)。

圖1　不同煤粉塵液處理對羊柴植株高度、葉片數(shù)和分枝數(shù)的影響(平均值±標準誤差)Fig.1　Effect of coal ash water treatment on plant morphological characteristics including plant height, leaves number, and branch number (mean±SE)不同字母表示不同煤粉塵液濃度處理間差異顯著(P<0.05)

和對照相比，羊柴總生物量隨著煤粉塵液濃度的增加而逐漸減少，對照的生物量為(0.82±0.26) g，而0.6 g/mL處理的生物量僅為(0.20±0.02) g(圖2)。羊柴植株的地上生物量隨著煤粉塵濃度增加而降低，對照和0.1 g/mL處理都與0.6 g/mL處理差異顯著，其他處理間差異不顯著。煤粉塵處理降低了羊柴地下生物量，0.6 g/mL處理條件下的地下生物量顯著低于對照。羊柴植株的根冠比在對照植株與各煤粉塵濃度處理的植株間差異不顯著(圖2)。

圖2　不同煤粉塵液處理對羊柴地上生物量 、地下生物量、總生物量和根冠比的影響(平均值±標準誤差)Fig.2　Effect of coal ash water treatment on aboveground biomass, root biomass, total biomass and ratio of root to shoot masses (mean±SE)不同字母表示不同濃度煤粉塵液處理下差異顯著(P<0.05)

3討論與結(jié)論

植物葉片蒙塵對光合作用的影響是一個對各環(huán)境參數(shù)敏感的復(fù)雜生理過程[28-29]。生態(tài)因子不僅直接影響光合作用而且還通過影響植物的生理因子進而影響光合作用，各因子之間有著錯綜復(fù)雜的關(guān)系[30]。

在自然環(huán)境下，植物被認為是可以通過不間斷地感應(yīng)外界環(huán)境和調(diào)節(jié)氣孔至合適的開度以維持光合作用與水分散失之間的平衡[31]。粉塵污染對植物生長造成的影響主要是對光能的遮蔽作用[32]、對氣孔的阻塞作用[33]、葉表溫度的改變[34]，從而降低植物的光合作用[22]，進而影響植物生長以及生物量的累積[35]。隨著葉面粉塵的沉積，堵塞氣孔，導(dǎo)致葉片氣孔導(dǎo)度下降；葉片通過飽和水汽壓差來調(diào)整氣孔的閉合，進而影響葉片胞間CO2濃度。Naidoo和Chirkoot表明，被煤炭粉塵覆蓋的葉子，二氧化碳交換量減少，而CO2是光合作用的重要原料之一，其濃度會顯著影響植物葉片的光合速率[36]。這與本實驗結(jié)果一致。對毛烏素沙地羊柴進行煤粉塵液處理的結(jié)果表明，煤粉塵沉降改變了與光合生理密切相關(guān)的指標如胞間CO2濃度，從而降低了葉片的凈光合速率。

葉面覆塵后，葉片氣孔被阻塞，氣孔擴散阻力增大，散熱作用減慢，導(dǎo)致蒸騰速率降低。相關(guān)分析表明，Gs和Tl對蒸騰速率影響較大，解釋度分別為76%和46%。氣孔對外來刺激有很強的敏感性，植物葉面塵經(jīng)過長期積累，阻塞植物葉片氣孔，影響氣體交換，而H2O的氣孔擴散速率是CO2的1.56倍[37]，因此氣孔導(dǎo)度的變化對Tr的影響比Pn大。研究結(jié)果表明，煤粉塵沉降降低了羊柴葉片的氣孔導(dǎo)度，從而降低了葉片蒸騰速率。

植物的光合能力和蒸騰速率等光合生理指標的改變，最終會影響植物生理過程，減緩植物生長[38]。對城市綠化樹種對粉塵污染響應(yīng)的研究發(fā)現(xiàn)，植物生理生化指標發(fā)生明顯改變，光合效率受到抑制、總?cè)~綠素、蛋白質(zhì)含量下降、脯氨酸、丙二醛、可溶性糖含量和相對電導(dǎo)率上升[39]。這主要是由于煤粉塵沉降改變了植物葉片的微環(huán)境，影響葉綠素合成等各種生理生化指標，從而使得植物光合作用積累受影響，形態(tài)、生長狀況和生理生態(tài)響應(yīng)發(fā)生明顯異常。在實驗中，煤粉塵對羊柴植株的生長產(chǎn)生了顯著的影響，使羊柴植株高度降低，葉片數(shù)和分枝數(shù)減少，并進一步影響到了羊柴地上和地下的生物量，使其生物量顯著降低。

毛烏素沙地是我國典型的荒漠化地區(qū)，生態(tài)環(huán)境非常脆弱，而羊柴能夠較好地適應(yīng)沙地環(huán)境，是當?shù)胤里L(fēng)固沙的優(yōu)良物種之一，在維持毛烏素沙地植被穩(wěn)定性方面發(fā)揮著重要的作用。煤粉塵沉降會對羊柴的生長和存活產(chǎn)生顯著影響，進而影響到當?shù)毓躺持脖坏姆€(wěn)定性。本文僅研究了煤粉塵沉降對羊柴幼苗階段的光合生理以及生長的影響，而沒有考慮其它的生活史階段，進一步研究需要關(guān)注煤粉塵沉降對羊柴整個生活史階段(比如繁殖階段)的影響，從而全面認識植物個體對煤粉塵沉降的響應(yīng)方式及其機制。此外，煤粉塵沉降對植物生長和存活的影響是多方面的，還有待于進一步研究煤粉塵中重金屬含量對植物生長的影響以及煤粉塵重金屬對土壤特性和土壤微生物的影響等。

致謝：感謝中國科學(xué)院植物研究所高瑞如、楊帆、何青山同學(xué)在實驗中提供的幫助。

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Effects of coal dust deposition on seedling growth ofHedysarumlaeveMaxim., a dominant plant species on Ordos Plateau

YANG Huiling1,2, WEI Lingling2, YE Xuehua1, LIU Guofang1, YANG Xuejun1, HUANG Zhenying1,*

1StateKeyLaboratoryofVegetationandEnvironmentalChange,InstituteofBotany,ChineseAcademyofSciences,Beijing100093,China2HenanAgriculturalUniversity,Zhengzhou450002,China

Abstract：With the increase in coal mining on Ordos Plateau, North China, pollution due to coal dust deposition has become an important factor that affects the growth and survival of local plant species. Hedysarum laeve Maxim. (Fabaceae), a dominant plant species on Ordos Plateau, was used to examine the effects of coal dust deposition on some photosynthetic and other physiological parameters during seedling growth. By conducting near-natural controlled experiments, we investigated the photosynthetic characteristics and seedling growth of H. laeve in response to different coal dust concentrations (0, 0.7, 1.6, 2.3, and 3.5 mg/cm2). The Li- 6400XT Portable Photosynthesis System was used to measure the photosynthetic parameters of H. laeve leaves at different dates during the growing season of 2013. Simple correlation analyses were used to understand the relationships between coal dust concentration, photosynthetic parameters, and seedling growth characteristics of H. laeve. The results showed that: (1) stomatal conductance, internal CO2 concentration, and leaf-to-air vapor presser deficit were significantly affected by increasing concentrations of coal dust, resulting in the decrease of net photosynthetic rate and transpiration rate, and (2) height, number of leaves, number of branches, and biomass of H. leave seedlings were negatively affected. Our study indicated that coal dust deposition negatively influences the seedling growth of H. laeve by blocking stomata and adversely affecting water and gas exchange processes and reducing light intensity on the surface of leaves, because of which the rate of photosynthesis in the leaves and physiological growth processes are reduced.

Key Words:biomass; coal dust; Hedysarum laeve; net photosynthetic rate; Ordos Plateau; transpiration rate

基金項目:國家“十二五”科技支撐計劃課題(2012BAD16B03)

收稿日期:2014- 12- 19; 網(wǎng)絡(luò)出版日期:2015- 09- 28

*通訊作者

Corresponding author.E-mail: zhenying@ibcas.ac.cn

DOI:10.5846/stxb201412192528

楊慧玲, 魏玲玲, 葉學(xué)華, 劉國方, 楊學(xué)軍, 黃振英.煤粉塵沉降對鄂爾多斯高原優(yōu)勢植物羊柴幼苗生長的影響.生態(tài)學(xué)報,2016,36(10):2858- 2865.

Yang H L, Wei L L, Ye X H, Liu G F, Yang X J, Huang Z Y.Effects of coal dust deposition on seedling growth ofHedysarumlaeveMaxim., a dominant plant species on Ordos Plateau.Acta Ecologica Sinica,2016,36(10):2858- 2865.