魏爱丽,郝爱娟,张珊珊,王　婷,孙亚文,房丽娟,武文萍,张小冰

(太原师范学院 生物系,山西 太原 030031)



*1不同园林地被植物对SO2的反应和抗性研究

魏爱丽,郝爱娟,张珊珊,王婷,孙亚文,房丽娟,武文萍,张小冰

(太原师范学院 生物系,山西 太原 030031)

〔摘要〕园林地被植物在改善大气环境中起着举足轻重的作用．为了探明不同种园林地被植物在二氧化硫(SO2)污染地区的应用价值,采用急性静态熏气法,研究了12种山西省常见的园林地被植物对SO2的敏感性差异．结果表明:实验所测12种植物中,高抗型的有沙地柏、侧柏、条桧、大叶黄杨、小叶黄杨和胶东卫矛,水腊为中度敏感．紫丁香为敏感型，其余为中抗.所测植物中没有高度敏感型,基本上可以在轻度污染的地方种植.

〔关键词〕园林地被植物;二氧化硫;抗性

SO2是主要的大气污染物,主要来源于煤和石油的燃烧、含硫矿物的冶炼、含硫工业的废气等[1,2],素有“大气污染的元凶”之称．SO2不仅对动植物和人类健康造成严重影响,还可形成酸雨, 对农作物、森林、湖泊、建筑物以及生态系统都有危害作用[3,4].

山西省是我国的主要煤炭生产基地,也是煤炭消耗大省,在提供丰富的煤炭资源的同时,空气质量严重降低．SO2污染造成环境恶化,而园林地被植物在美化生态环境和净化空气中具有重要的作用[5,6]．研究表明,不同园林绿化植物对SO2的反应和抗性存在差异[7-9],但采用盆栽方法对山西省抗污园林地被植物筛选的研究报道很少．本研究应用熏气实验对12种盆栽园林地被植物对SO2敏感性进行研究,从而为构建美丽山西,筛选适合山西减少大气污染的地被植物树种提供科学依据．

1材料与方法

1.1试验材料

本实验于2014年9月在山西省太原师范学院植物生理实验室进行．供试材料为砂地柏(Sabinavulgaris)、桧柏(Sabinachinensis)、侧柏(Platycladusorientalis)、水蜡(Ligustrumobtusifolium)、紫丁香(Syringaoblata)、大叶黄杨(Euonymusjaponicus)、小叶黄杨(Buxussinica)、金叶女贞(Ligustrum×Vicaryi)、胶东卫矛(Euonymuskiautschovicus)、月季(Rosachinensis)、金银木(Loniceramaackii)、红叶小檗(BBerberisthunbergii)．

1.2处理及调查方法

选择健康、生长一致、苗龄为2-3年植物材料,于实验室环境下培养适应2天．然后将材料放入准备好的自行设计的带有风扇的静态熏气箱(1 m×1 m×0.7 m)中,参照魏爱丽等[7](2014)的方法进行熏气8 h,并用加拿大BW-GAXT-S型二氧化硫检测仪不断检测熏气箱内气体的浓度,同时记录植物的伤害症状,以及出现症状的时间,并在熏气结束后,继续观察20 h．SO2处理浓度为0,0.05,0.1,0.2,0.3和0.4 g m-3．参照徐玉梅等[8](2006)、胡丁猛等[9](2005)的方法方法,进行受害及抗性类型分级,以出现可见伤害时的SO2剂量作为临界剂量,以产生≤10%的受害叶面积的SO2浓度和时间的总值(g m-3×8 h)作为受害阈值．受害阈值(T≤0.05 g m-3×8 h)为高度敏感型,受害阈值(0.05 g m-3×8 h0.4 g m-3×8 h)为高抗型．

2结果与分析

2.1种园林地被植物受不同浓度SO2处理后的受害情况

表1　不同浓度SO2对不同种园林地被植物处理的伤害症状

从表1可以看出:从受害程度来看,叶肉组织较叶脉组织容易受伤,而且叶缘最先受伤进而向基部逐渐扩散．随着SO2浓度的增加,有的材料表现为原有症状程度加深,有的出现新的症状．比如:侧柏当浓度为0.4 g m-3时比0.3 g m-3时症状加深,由叶尖向基部逐渐褪色变黄,金银木浓度为0.1 g m-3时出现低浓度没有的黑色斑点症状,金叶女贞浓度为0.3 g m-3时出现低浓度没有的洞和条纹症状,当浓度为0.4 g m-3时胶东卫矛在低浓度褐色基础上出现下垂卷曲症状．

熏气完成后,继续观察20 h,观察植物的恢复情况,发现多数植物表现出比原有症状加重,如水蜡、丁香、金叶女贞、月季和金银木;而条桧、沙地柏、侧柏、大叶黄杨和小叶黄杨无明显变化;还有的植物向正常方向恢复,如红叶小檗在0.1 g m-3的浓度下恢复4 h后顶叶卷曲程度明显减小．

2.2不同浓度SO2对植物的伤害及植物抗性

从表2可以看出:随着SO2浓度的增大,不同植物受害面积逐渐增加,除水蜡和丁香外,所有植物在低中浓度(0.05-0.2 g m-3)下受害面积不超过20%;达到初始受害浓度即临界浓度时,受害面积小于10%;当高浓度处理后,除水蜡和丁香外达35%以上外,其余植物受害面积虽显著增大,但基本不超过20%;临界浓度和阈值浓度分析表明,沙地柏、条桧、侧柏、大叶黄杨和小叶黄杨的阈值浓度在0.4以上,属于高抗型,结

表2　不同植物的受害程度及植物对SO2的抗性级别

合受害面积分析,当浓度小于0.4时,均可以在污染区使用,红叶小檗和月季阈值浓度在0.2>T>0.1,属于中抗,微抗的有金银木,中度敏感是水蜡,其次是丁香,敏感型的有金叶女贞和胶东卫矛,所选材料没有高度敏感的．基本上可以在轻度污染不严重的地方种植．

3讨论

SO2对植物的伤害症状与SO2的浓度、污染时间及植物种类有关[9-11]．魏爱丽等[7](2014)的研究表明,即使同一种植物萱草,不同品种之间,差异也很大．本研究结果表明,不同植物受不同浓度SO2处理后,均为叶尖和叶缘先受伤害,表现为叶尖叶缘卷曲皱缩,而且叶肉组织较叶脉组织更易受伤,症状为叶片褪色或出现不规则病斑,并随着浓度的增加和时间的延长不但原有症状程度加深,而且还会引发新的症状,可能因为SO2通过植物气孔进入细胞间隙,再进入叶肉细胞,在细胞中溶于水形成亚硫酸,同时产生大量的自由基等,造成叶绿素含量下降,细胞膜透性下降等[4],所以对植物的伤害表现在叶上．试验中针叶类症状比其他树种更轻微,或许是由于针叶类植物叶表面积小,气孔不多且易被油脂物质堵塞,二氧化硫不能畅快地进入叶内,因此症状表现不明显．

熏气完成后,继续观察20 h,观察植物的恢复情况,发现多数植物表现出在原有症状的基础上有加重的趋势,可能是植物吸收的SO2没有通过其他器官排出体外,转化成有害物质对植物造成了受伤．有的植物继续观察20 h症状无变化,如条桧,沙地柏,侧柏;造成这种情况是由于低浓度下只能引起轻微受伤,而没有达到阈值浓度．还有的植物向正常方向恢复,胶东卫矛在0.3g/m3的浓度下恢复7 h后褐色水渍斑消失,红叶小檗在0.1 g m-3的浓度下恢复4 h后顶叶卷曲程度明显减小．可能这些植物能够自行解毒,将吸入体内的SO2转化为毒性很小的亚硫酸根离子．

本试验结合显症时间、伤害症状、临界浓度和阈值浓度分析得出:实验所测12种植物中高抗型植物有沙地柏、侧柏、条桧、大叶黄杨、小叶黄杨和胶东卫矛,中度敏感型的有水蜡,敏感型的有紫丁香，其余均为中抗．所选材料没有高度敏感的．基本上可以在轻度污染不严重的地方种植．

参考文献：

[1]SHA C,WANG T,LU J.Relative sensitivity of wet land plants to SO2pollution[J].Wetlands，2010,30:1023-1030

[2]AGRAWAL M,DEEPAK S S.Physiological and biochemical responses of two cultivars of two wheat to elevated levels of CO2and SO2,singly and in combination[J].Environmental Pollution,2003,121:189-197

[3]高吉喜,潘凤云,周兴宝.二氧化硫对植物新陈代谢的影响(Ⅱ)[J].环境科学研究,1997,10(6):5-9

[4]郑淑颖.二氧化硫污染对植物影响的研究进展[J].生物科学,2000,1(1):59-64

[5]吴耀兴,康文星,郭清和,等.广州市城市森林对大气污染物吸收净化的功能价值[J].农林科学,2009,5(5):42-47

[6]张德强,褚国伟,余清发.园林绿化植物对大气二氧化硫和氟化物污染的净化能力及修复功能[J].热带亚热带植物学报,2003,11(4):336-340

[7]魏爱丽,聂菁,王云山,等.不同萱草对SO2的抗性差异研究[J].太原师范学院学报,2014,13(3):91-95

[8]徐玉梅,王建明,高俊明,等.42种园林植物对SO2伤害的敏感性研究[J].山西农业大学学报(自然科学版),2006,26(1):32-35

[9]胡丁猛,李成,王太明,等.11种园林绿化苗木的SO2急性伤害症状及其抗性分级[J].山东林业科技,2005(2):28-29

[10]刘燕云,曹洪法,舒俭民,等.五种农作物对SO2的剂量反应及其急性伤害阈值[J].中国环境科学,1989,9(3):183-190

[11]刘凯,陈兴帮,商宏莉,等.13种花卉植物受硫氧化物混合气体污染的伤害症状及其抗性表现[J].四川环境,2009,8(6):45-49

Studies on the Response and Resistance Levels of Different Landscape Ground Cover Plants to Sulfur Dioxide

WEI Aili, HAO Aijuan, ZHANG Shanshan, WANG Ting,SUN Yawen, FANG Lijuan,WU Wenping, ZHANG Xiaobing

(Department of Biology, Taiyuan Normal University, Taiyuan 030031, China)

〔Abstract〕Landscape ground cover plants play key roles in improving atmospheric environment quality. In order to prove the application value of those plants in SO2 pollution areas, actue artificial fumigation protocol was carried out to study the sensibility difference of 12 kinds common ground cover plants in Shanxi Province. The results showed that Sabina vulgaris, Sabina chinensis,Platycladus orientalis, Euonymus japonicus, and Buxus sinica showed higher resistance level, and can be used in serious pollution areas. BBerberis thunbergii and Rosa chinensis showed intermediate resistance level. Lonicera maackii showed tiny resistance level. Ligustrum Vicaryi and Euonymus kiautschovicus showed sensitivity pattern. Ligustrum obtusifolium and Syringa oblata showed intermediate sensitivity pattern. No plants showed serious sensitivity to SO2. All the plants can be used in mild pollution areas.

〔Key words〕landscape ground cover plants;sulfur dioxide; resistance levels

*收稿日期：2015-11-10

基金项目：山西省科技基础条件平台项目(2014091003-0108),山西省科技攻关项目(20140311014-1)Supported by Science and technology base platform program of Shanxi Province(2014091003-0108)and Science and technology program of Shanxi Province(20140311014-1).

作者简介：魏爱丽(1969-),女,山西太谷人，博士,太原师范学院生物系教授,主要从事生态与环境毒理研究．

〔文章编号〕1672-2027(2016)01-0093-04〔中图分类号〕X173

〔文献标识码〕A