吴洪丽　郝瑜　刘岚　许淑琼　叶楚华　孙波　周洪英　叶建美

摘要：对在大气污染程度不同环境里生长的农桑14（Morus alba L. cv. Nongsang 14）、紫薇（Lagerstroemia indica L.）、银薇[Lagerstroemia indica L. f. alba （Nichols.） Rehd.]、栎树（Quercus acutissima Carruth.）、丹桂[Osmanthus fragrans （Thunb.）Lour. var. aurantiacus Makino]5种植物叶片中的亚硫酸盐和氟化物含量进行了测定与分析，发现农桑14对二氧化硫的吸收与其他4种对照植物相比没有明显优势，但对氟化物的吸收能力极显著高于其他4种对照植物，且随着空气中氟化物浓度的升高，吸收量也明显增高。通过电子显微镜扫描观察发现，与其他4种对照植物相比，桑叶表面的皱褶深凹，集聚了较多的颗粒状物，表明农桑14对空气中粉尘等污染物具有较强的吸附能力。

关键词：桑树；大气污染；抗性；吸收

中图分类号：S888 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）24-6290-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.24.049

Abstract：Sulfite and Fluoride content in leaves of Morus alba L. cv. Nongsang 14， Lagerstroemia indica L， L. indica L. f. alba （Nichols.） Rehd.， Quercus acutissima Carruth.， and Osmanthus fragrans（Thunb.）Lour. var. aurantiacus Makino in the test point of different pollution level were tested. The result showed that fluoride in M. alba cv. Nongsang 14 is significantly higher than in others； and with the increasing of atmospheric fluoride pollution， more fluoride was fixed. While the absorption of M. alba cv. Nongsang 14 to SO2 is similar to other plants. SEM result shows leaf surface of M. alba cv. Nongsang 14 is rich of deep wrinkles where particles gathered together， indicating strong adsorptivity to pollution such as dust in atmosphere.

Key words：mulberry； air pollution； resistant； absorption

随着工业化、城镇化的快速发展，大气污染已成为人类无法回避的现实问题，利用植物对大气污染进行修复具有经济、高效、持久、环境友好等优势，所以越来越受到普遍关注。不同植物对大气污染物的抗性和吸收能力有较大的差异，只有具有很强的抗性，在高污染地区能正常生长，并对空气中的污染物具有极强吸收能力的植物，才能达到对大气污染的最佳修复效果。桑树（Morus L.）是一种多年生的木本阔叶植物，其光合作用强，生长茂盛， 生物量和储碳量大[1]；桑叶还具有很好的滞尘作用，对大气中粉尘的滞留量达5.39 g/m2[2]。根据园林绿化植物对大气污染抗性及吸收能力的筛选研究结果，桑树对HF污染的抗性强[3]，并具有很强的吸收净化能力[4]，对氯和二氧化硫污染的抗性较强，且对二氧化硫、氯、铅均有较强的吸收能力[5，6]，二氧化硫人工熏气试验表明，桑树属于吸硫能力较强的植物种类[7]，

但过高浓度的二氧化硫胁迫会抑制桑树的保护酶活性，导致植株逆境伤害加剧，叶片产生坏死，降低光合能力，从而对桑树生长产生不利影响[8]。为了探明桑树与常见绿化植物对大气污染抗性与吸收能力的差异，试验在2个大气污染程度不同的试验点进行了桑树、紫薇（Lagerstroemia indica L.）、银薇[Lagerstroemia indica L. f. alba （Nichols.） Rehd.]、栎树（Quercus acutissima Carruth.）、丹桂[Osmanthus fragrans （Thunb.） Lour. var. aurantiacus Makino]5种植物对大气中二氧化硫及氟化物污染的抗性及吸收能力的对比试验，并对上述各植物叶片进行电子显微镜扫描观察，现将结果报告如下。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验选择2个大气污染程度不同的试验点，试验点1位于湖北省远安县花林寺镇木瓜铺村，附近无大型工厂，桑叶可正常养蚕。试验点2位于湖北省远安县蚕种场，该试验点处在污染地区，附近有陶瓷厂及玻璃厂，桑叶已不能养蚕。

1.2 材料

供试植物为桑树农桑14（Morus alba L. cv. Nongsang 14），树龄15年，中杆栽培。对照植物有紫薇、银薇、栎树、丹桂，树龄在15 a左右。每个试验点所调查的试验植物栽植的地理位置和周围的生态环境相近。

1.3 方法

1.3.1 大气中二氧化硫及氟化物的测定 2014年6-11月，在每月的5-8日上午9：00～11：00，分别在2个试验点用TH-150C型智能型中流量空气总悬浮微粒采样器进行空气采样，采样时间为1 h。采集的样本送农业部农业环境质量监督检验测试中心（武汉）进行检测。样本中二氧化硫含量采用文献[9]的方法检测，氟化物含量采用文献[10]的方法检测。

1.3.2 供试植株生长状态调查 2014年6-11月，在每月的5-8日对2个试验点生长的5种试验植物进行生长状态调查，调查受试植物的叶片伤斑、嫩叶卷曲程度、落叶情况及植株整体生长状况。

1.3.3 供试植株叶片中亚硫酸盐及氟化物含量的测定 2014年11月上旬分别在2个试验点采样，采集试验植物植株中部的叶片，每种植物选择5个植株采样。样本由湖北省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所检测亚硫酸盐含量和氟化物含量。亚硫酸盐含量采用文献[11]的方法测定、氟化物含量采用文献[12]的方法测定。

1.3.4 供试植株叶片的电镜观察 2014年11月上旬，将2个试验点采集的植物叶片样品在中国科学院武汉病毒研究所公共技术服务中心进行叶片的正、反面的电子显微镜扫描观察。

1.4 数据分析

试验所得数据应用Microsoft Office Excel 2007软件进行处理并作图，采用SPSS Statistics19.0数据分析软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 空气中污染物浓度

2014年6-11月在2个试验点取得的空气样本其二氧化硫含量测定结果见图1、氟化物含量测定结果见图2。从图1可见，二氧化硫含量试验点1为0.007～0.027 mg/m3，试验点2为0.017-0.080 mg/m3；从图2可见，氟化物含量试验点1为0.199～0.905 mg/m3，试验点2为0.251-1.719 mg/m3，反映出远安县蚕种场环境空气中的二氧化硫和氟化物含量始终高于远安县花林寺镇木瓜铺村环境空气中的二氧化硫和氟化物含量。

2.2 植株生长状态调查

连续6个月的试验点田间5种参试植物农桑14、紫薇、银薇、栎树、丹桂生长状态调查结果表明，参试植物的叶片伤斑、嫩叶卷曲、落叶情况及植株整体生长状况基本在正常范围内，植株生长良好，没有发现异常现象，说明当地环境中的二氧化硫及氟化物在试验测定的浓度范围内对参试植物的生长状况无不良影响。

2.3 植株叶片中亚硫酸盐的含量

参试植物叶片中亚硫酸盐含量测定结果见图3。从图3看出，2个试验点里参试5种植物叶片中的亚硫酸盐含量在15.58～22.26 mg/kg。其中在试验点1，农桑14的亚硫酸盐含量显著低于银薇和丹桂（P<0.05）；在试验点2，农桑14的亚硫酸盐含量显著低于银薇、栎树（P<0.05），但极显著高于丹桂（P<0.01）；2个试验点之间的农桑14叶片亚硫酸盐含量无显著差异（P>0.05）。表明在试验范围内，农桑14对二氧化硫的吸收与其他4种对照植物相比没有明显特点，随着大气中二氧化硫含量的增加，对二氧化硫吸收的变化不明显。

2.4 植株叶片中氟化物的含量

参试植物叶片中氟化物含量在试验点1的测定结果见图4。从图4可见，试验点1的农桑14叶片中的氟化物含量为27.87 mg/kg，极显著高于紫薇、银薇、栎树、丹桂4种对照植物（P<0.01）。

参试植物叶片中氟化物含量在试验点2的测定结果见图5。从图5可见，试验点2的农桑14叶片中氟化物含量为483.56 mg/kg，极显著高于紫薇、银薇、栎树、丹桂4种对照植物（P<0.01）。

将2个试验点测定出的植物叶片中氟化物含量进行增长量对比，结果见图6，从图6可见，农桑14的叶片氟化物含量在试验点2的测定值远高于试验点1，2个点的差值为455.69 mg/kg；并且农桑14的叶片氟化物含量增长量极显著高于紫薇、银薇、栎树、丹桂4种对照植物（P<0.01）。表明在试验条件范围内，农桑14对空气中氟化物的吸收能力大大高于紫薇、银薇、栎树、丹桂，且随着空气中氟化物浓度的升高，吸收量也极显著增高（P<0.01）。

2.5 植物叶片电镜扫描观察

从植物叶片电子显微镜扫描结果（图7）来看，与紫薇、银薇、栎树、丹桂4种对照植物相比，农桑14的叶片表面特别是背面的皱褶丰富深凹，并聚集了较多的颗粒状物，数量明显多于紫薇、银薇、栎树、丹桂，表明农桑14对空气中粉尘等污染物具有较强的吸附能力。

3 讨论

空气中二氧化硫、氟化物污染均会对环境及生物造成危害；氟化物毒性比二氧化硫要强，有研究认为，氟化氢对人体的危害比二氧化硫大20倍，对植物的危害比二氧化硫大10～1 000倍[13]。二氧化硫主要以气体（SO2）的形式存在，氟化物则以气态氟化物（HF、SIF4）及尘态氟化物的形式存在[14]。桑树属于吸滞粉尘能力强的树种之一[2，15]，这在试验的叶片扫描电镜照片中得到证实，桑叶表面特别是背面的皱褶丰富深凹，聚集了较多的颗粒状物，这种特殊结构可能是桑树对空气中粉尘具有较强吸附能力的重要原因。桑树叶片亚硫酸盐含量与紫薇、银薇、栎树、丹桂4种对照植物相当，但氟化物的含量显著超过其他4种对照植物，并随空气中氟化物污染程度的增加而大幅度增加，推测是因为桑叶对低浓度的气态二氧化硫吸收优势不明显，但对空气中大量的尘态氟化物具有极显著的吸附优势所致。关于桑叶吸附空气中的氟化物后进一步的转化、同化等途经有待于下一步研究。

桑树在园林绿化植物中属于叶量大的植物之一，年产叶量最高可达2 000 kg/667 m2以上，桑树对氟化物污染既有很强的抗性又有很强的吸附能力，这对开发桑树的生态修复功能、治理空气氟污染具有重要意义。

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