4種金色葉樹木對(duì)SO2脅迫的生理響應(yīng)

種培芳, 蘇世平

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，蘭州 730070)

4種金色葉樹木對(duì)SO2脅迫的生理響應(yīng)

種培芳*, 蘇世平

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，蘭州 730070)

近年來 SO2污染比較嚴(yán)重，它對(duì)植物有著多方面的影響。因此，越來越多的學(xué)者開始關(guān)注這方面的問題。彩葉植物在豐富園林景觀及降低環(huán)境污染方面占用重要的地位，它們也被認(rèn)為是凈化城市空氣最有效的途徑之一。 旨在闡明4種彩葉樹種耐SO2污染機(jī)制，對(duì)豐富植物耐SO2研究的理論、科學(xué)評(píng)價(jià)植物抗SO2污染能力以及指導(dǎo)園林綠化科學(xué)選擇樹種等具有重要理論和現(xiàn)實(shí)意義。研究采用人工模擬熏氣的方法對(duì)金葉女貞、金葉蕕、金葉風(fēng)箱果和金葉紅瑞木4種金色葉樹種的2年生苗木進(jìn)行不同濃度的 SO2脅迫,研究了參試樹種的外觀受害癥狀及膜脂過氧化、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、保護(hù)酶活性等生理指標(biāo)對(duì) SO2的反應(yīng)，并采用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法和灰色關(guān)聯(lián)度法對(duì)其抗SO2能力進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明: 4種金色葉植物對(duì) SO2均具有一定的凈化能力，表現(xiàn)為隨著 SO2濃度的增加膜透性增大，丙二醛、脯氨酸、可溶性糖和硫含量增加,超氧化物歧化酶、過氧化物酶以及過氧化氫酶活性上升，葉綠素含量先增后降，葉液 pH 值下降。但4種金色葉樹木對(duì) SO2的凈化能力有差別，其中金葉紅瑞木的凈化能力強(qiáng)最大，金葉女貞和金葉風(fēng)箱果的凈化能力為中等，而金葉蕕的凈化能力最差。這與其含硫量的順序一致，卻與其對(duì)SO2的抗性大小即金葉女貞> 金葉蕕> 金葉紅瑞木>金葉風(fēng)箱果完全不同，說明這四種植物對(duì) SO2的吸收能力與其對(duì)該氣體的抗性不完全一致。但這不能表明抗性差的樹種在蘭州地區(qū)不能應(yīng)用，因?yàn)?，蘭州市空氣中的SO2實(shí)際污染程度與研究所設(shè)置的最低濃度相比仍屬安全濃度。在所選的10個(gè)指標(biāo)中，丙二醛含量、細(xì)胞膜透性、超氧化物歧化酶活性、過氧化氫酶活性、脯氨酸、過氧化物酶活性、葉綠素和可溶性糖等指標(biāo)均可作為金色葉植物對(duì) SO2抗性的重要鑒定指標(biāo)，而S含量和葉液 pH 值在評(píng)價(jià)植物對(duì)SO2抗性能力時(shí)并不具有重要性。4種植物的受害程度與其SO2抗性相反，說明受害癥狀可以作為判斷其對(duì)SO2抗性大小依據(jù)。

金色葉樹種；SO2抗性；生理指標(biāo)；綜合評(píng)價(jià)

SO2是各種含硫石油和煤燃燒時(shí)的產(chǎn)物之一。隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展, SO2也已成為我國最主要的大氣污染物。在目前尚不能完全依賴污染源治理的情況下，城市街道和園林綠化將是凈化城市大氣中硫化物污染的有效途徑之一[1]。目前，許多學(xué)者已開展了大氣SO2污染物對(duì)園林植物影響的研究，包括對(duì)植物傷害癥狀[2]、對(duì)植物生理生化影響[3]、組織結(jié)構(gòu)[4]、光合作用[5]以及抗污樹種的篩選[2]。

我國地域遼闊, 各地區(qū)的氣候條件差異很大, 樹木對(duì) SO2污染的抗性也不同，比如紫花苜宿在SO2濃度達(dá)到0.13 mg/m3時(shí)就會(huì)出現(xiàn)癥狀[6]，但有些木本植物在很高的濃度50 mg/m3下才會(huì)表現(xiàn)受害癥狀[6]。因此，許多林業(yè)、環(huán)保及園林工作者的通過廣泛調(diào)查研究, 對(duì)各地區(qū)常見的園林、綠化造林樹種的抗性進(jìn)行了分級(jí), 并確定了一批抗污染的綠化樹種，這些工作為園林綠化樹種的選擇和應(yīng)用提供了主要的參考依據(jù)。蘭州是甘肅省省會(huì)，在園林綠化和美化方面對(duì)于彩葉尤其是金色葉樹種的應(yīng)用十分廣泛，但到目前為止對(duì)蘭州市這個(gè)污染大市的抗污樹種篩選的研究還很少，尤其是對(duì)一些在園林美化方面起重要作用的金色葉樹種的研究更是鮮有報(bào)道。基于此背景，本研究以蘭州市廣泛應(yīng)用的金葉女真(Ligustrumvicaryi)、正在推廣的金葉蕕(Caryopterisclandonensis)以及正在試種的金葉風(fēng)箱果 (Physocarpusopulifoliusvar.lutein)和金葉紅瑞木 (Cornusalba)這4種金色葉植物為研究對(duì)象，采用人工熏氣的方法, 借鑒前人[7]在其它彩葉樹種上SO2設(shè)定濃度，研究了不同SO2濃度處理下4種樹種的生理反應(yīng)，并通過綜合分析評(píng)價(jià)了其對(duì)SO2的抗污能力，從而為蘭州地區(qū)金色葉樹種的選擇和應(yīng)用提供科學(xué)的參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2010—2011 年在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)科研基地進(jìn)行, 試材選用蘭州紅谷苗圃提供的生長狀況相近的2年生盆栽苗金葉女真、金葉蕕、金葉紅瑞木和金葉風(fēng)箱果。盆栽苗木在露地進(jìn)入旺盛生長期后，放入熏氣室中適應(yīng)l周再用SO2氣體進(jìn)行熏氣處理。

1.2SO2對(duì)材料熏氣處理

采用簡易靜態(tài)熏氣系統(tǒng)進(jìn)行熏氣處理。熏氣裝置為密閉透明的塑料薄膜熏氣室，體積為7.3 m3。氣體濃度設(shè)定在前期預(yù)備試驗(yàn)和參照別人[7]的基礎(chǔ)上分為4個(gè)熏氣濃度梯度(5.71、11.43、17.14、22.86 mg/m3)，每個(gè)熏氣室為一個(gè)濃度處理，6株為1小區(qū)，設(shè)3個(gè)小區(qū)，3次重復(fù)，同時(shí)設(shè)置對(duì)照于相同條件下不熏氣的氣室中，處理時(shí)間為15 d。閉氣室繼續(xù)熏氣到設(shè)定要求。SO2氣體熏氣結(jié)束后，觀察記錄各樹種葉片的受害程度等反應(yīng)，并取高度相近的新梢中部功能葉片進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)測定。

1.3 生理指標(biāo)及硫含量的測定

細(xì)胞膜透性采用的電導(dǎo)法[8]，丙二醛(malondialdehyde,MAD)含量采用硫代巴比妥酸法測定[9]，脯氨酸(proline,Pro)含量采用茚三酮比色法測定[9]，可溶性糖(soluble sugur,SS)含量采用蒽酮乙酸乙酯比色法測定[9]，超氧化物歧化酶(supero xide dismutase, SOD)活性采用核黃素-NBT法測定[8]，過氧化氫酶(catalase, CAT)活性采用紫外吸收法測定[8]，過氧化物酶(peroxide enzyme,POD)活性采用愈創(chuàng)木酚比色法[8]，葉綠素(chlorophyll,Chl (a+b))含量采用乙醇法[8]，葉片硫含量用HNO3-HClO4消煮、BaSO4 比濁法測定[10]，葉液pH值的測定采用楊玉珍[11]的方法。植物凈化 SO2能力的計(jì)算參照張德強(qiáng)等的方法[12]將硫的凈化率(SO2處理下植物葉片硫含量比對(duì)照高出的百分率)在 40%以上的劃為凈化能力強(qiáng)的種類，在20%—40%的為凈化能力中等的種類，在 20%以下的為凈化能力差的種類。

1.4抗SO2性綜合評(píng)價(jià)方法

1.4.1 隸屬函數(shù)值法

用模糊隸屬函數(shù)法對(duì)四種金色葉樹種的抗SO2能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。隸屬函數(shù)法是根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的原理，利用隸屬函數(shù)進(jìn)行綜合評(píng)估。先求出各指標(biāo)在各樹種中的具體隸屬函數(shù)值[13]，然后對(duì)各樹種隸屬函數(shù)值進(jìn)行累加，求其平均值，得出綜合評(píng)估的指標(biāo)值。隸屬函數(shù)值法的計(jì)算公式如下：

(1)

(2)

式中,u(Xij)為i樹種j指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，Xij為i樹種j指標(biāo)的測定值，Ximax和Ximin分別為指標(biāo)的最大值和最小值。與抗SO2能力成正相關(guān)用(1)式；與抗SO2能力成負(fù)相關(guān)用(2)式。將每個(gè)樹種各指標(biāo)的抗SO2能力隸屬函數(shù)值累加起來，求其平均數(shù)，隸屬函數(shù)均值越大，抗SO2能力就越強(qiáng)。

1.4.2 灰色關(guān)聯(lián)度分析

灰色關(guān)聯(lián)度分析方法，是灰色系統(tǒng)理論中的一種分析方法，此方法被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)和林業(yè)研究中。設(shè)參考數(shù)列為X0，比較數(shù)列為Xi(i=1， 2，…，n)，則參考數(shù)列X0={X0(1)，X0(2)，…，X0(n)}，比較數(shù)列Xi={X1(1)，X1(2)，…，X1(n)}。利用下列公式對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行處理：

(3)

(4)

式中，εi(k)為關(guān)聯(lián)系數(shù)，ri為灰色關(guān)聯(lián)度；△i(k) =│X0(k)-Xi(k)│，表示X0數(shù)列與Xi數(shù)列在第k點(diǎn)的絕對(duì)值；minminΔi(k)為二級(jí)最小差，maxmaxΔi(k)為二級(jí)最大差；ρ為分辨系數(shù)，取值范圍為0到1，文中試驗(yàn)取值0.5[14]。

權(quán)重計(jì)算公式：

(5)

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003 和SSPS13.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1不同濃度SO2對(duì)參試樹種的危害

從表1可以看出，4 種金色葉植物在受SO2危害癥狀上的存在差異, 同時(shí)在顯癥濃度上表現(xiàn)出顯著的差異。金葉風(fēng)箱果和金葉紅瑞木的受害起始SO2濃度為11.43 mg/m3，此濃度下表現(xiàn)出新梢枯黃的受害癥狀，而在SO2濃度達(dá)22.86 mg/m3時(shí)，金葉紅瑞木的受害程度比金葉風(fēng)箱果嚴(yán)重。相比而言，金葉女貞和金葉蕕的受害起始濃度較高，在SO2濃度達(dá)17.14 mg/m3時(shí)才表現(xiàn)出新梢枯黃的受害癥狀，而在22.86 mg/m3的濃度下表現(xiàn)出頂芽變黑的相同癥狀。這表明金葉風(fēng)箱果和金葉紅瑞木對(duì)SO2的反應(yīng)較金葉女貞和金葉蕕敏感，而金葉女貞和金葉蕕抗 SO2的性能較金葉風(fēng)箱果和金葉紅瑞木強(qiáng)，金葉紅瑞木又比金葉風(fēng)箱果的抗性強(qiáng)。

表1 4個(gè)金色葉樹種的苗木在不同濃度 SO2氣體處理下的受危害狀況

2.2SO2對(duì)葉片膜脂過氧化的影響

由圖1可以看出: 4種金色葉樹木葉片的MDA 含量隨SO2濃度的增加而迅速增加, 葉片MDA含量與SO2濃度呈正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.9719、0.9682、0.997和0.9857。在SO2處理濃度為22.86 mg/m3下, 金葉女貞、金葉蕕、金葉風(fēng)箱果和金葉紅瑞木葉片MDA 含量分別比對(duì)照增加了128.57%、149.18%、235.93%和194.12%,方差結(jié)果表明,處理與對(duì)照差異均達(dá)極顯著水平(P<0.01)。隨SO2濃度增加(圖1)， 4 種金色葉樹木葉片膜透性迅速上升，當(dāng)SO2濃度高5.71 mg/m3之后，金葉女貞和金葉風(fēng)箱果葉片膜透性呈緩慢增加趨勢，而金葉紅瑞木和金葉蕕葉片膜透性呈直線增加趨勢。在SO2處理濃度為22.86 mg/m3下，金葉女貞、金葉蕕、金葉風(fēng)箱果和金葉紅瑞木各樹種葉片膜透性分別比對(duì)照增加了132.14%、141.93%、206.89%和212.50%，方差分析顯示，各處理與對(duì)照均達(dá)極顯著差異(P<0.01) 。

圖1 SO2 對(duì) 4種金色葉樹木葉片MDA含量和細(xì)胞膜透性的影響Fig.1 Effect of SO2 on MDA contents and membrane lipid peroxidation in four golden-leaf trees species

2.3SO2對(duì)葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

如圖2所示，在SO2處理濃度為11.43 mg/m3以前，4種金色葉樹種葉片脯氨酸含量隨SO2濃度的增大而迅速增加，在此之后，金葉紅瑞木表現(xiàn)出先下降后上升的趨勢，而其它3種植物葉片的脯氨酸含量均呈緩慢增加趨勢。在22.86 mg/m3SO2處理后4種金色葉脯氨酸含量分別比對(duì)照增加了157.14%、119.23%、100%和72.72%，處理與對(duì)照差異達(dá)顯著水平(P< 0.05)。4個(gè)樹種葉片可溶性糖的含量隨SO2處理濃度的增大呈先上升后下降的趨勢(圖2)，在處理濃度為17.14 mg/m3之前葉片可溶性糖含量與SO2濃度呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.937**。之后隨著SO2濃度的進(jìn)一步增加，可溶性糖含量逐漸降低。在22.86 mg/m3SO2處理下，金葉女貞、金葉蕕、金葉風(fēng)箱果和金葉紅瑞木各樹種葉片可溶性糖含量分別比對(duì)照增加了、119.23%、125%、113.63%和104.34%。

圖2 SO2 對(duì) 4種金色葉樹木葉片脯氨酸和可溶性糖含量的影響Fig.2 Effect of SO2 on proline and soluble sugar contents in four golden-leaf trees species

2.4SO2對(duì)葉片抗氧化酶活性的影響

如圖3所示, 隨SO2濃度增加, 4 個(gè)樹種SOD、CAT和POD活性總體呈上升趨勢。 當(dāng)SO2濃度達(dá)到11.43 mg/m3時(shí), 除金葉風(fēng)箱果外，其它3 樹種葉片的SOD、CAT和POD活性增加開始變緩。在22.86 mg/m3處理下, 金葉女貞、金葉蕕、金葉風(fēng)箱果和金葉紅瑞木的SOD 酶活性分別比對(duì)照增加了121.76%、115.90%、88.25%和92.88%，CAT 酶活性分別比對(duì)照增加了233.75%、228.51%、138.66%和128.57%，POD 酶活性分別比對(duì)照增加了100.00%、69.09%、40.00%和65.21%。 金葉女貞和金葉蕕紫葉片抗氧化酶活性高于金葉風(fēng)箱果和金葉紅瑞木,說明金葉女貞和金葉蕕對(duì)SO2的抗性能力強(qiáng)于金葉風(fēng)箱果和金葉紅瑞木(圖3)。

圖3 SO2 對(duì) 4 種金色葉樹木葉片 SOD、 POD 和 CAT 酶活性的影響Fig.3 Effect of SO2 on the activities of SOD, POD and CAT in four golden-leaf trees species

2.5SO2對(duì)葉片葉綠素含量和葉液pH值的影響

由圖4可知，隨著SO2濃度的升高，4 種金色葉植物的葉綠素含量變化均呈先升后降的趨勢，但每個(gè)樹種葉綠素下降對(duì)SO2的的反應(yīng)濃度不同，金葉女貞在SO2為17.14 mg/m3時(shí)，葉綠素才開始下降，而金葉蕕和金葉紅瑞木在SO2為11.43 mg/m3是開始下降，金葉風(fēng)箱果則在SO2為5.71 mg/m3時(shí)就開始下降。說明各樹種葉綠素對(duì)SO2的反應(yīng)不同。 隨 SO2處理濃度的增加， 4 個(gè)樹種葉片的 pH值均呈下降趨勢, 尤其是在達(dá)到處理濃度11.4 mg/m3時(shí)pH值急速下降，各處理pH值與SO2濃度呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(相關(guān)系數(shù)0.946以上,P<0.01)。在22.86 mg/m3處理下，金葉女貞、金葉蕕、金葉風(fēng)箱果和金葉紅瑞木的葉液pH值分別比對(duì)照下降了15.00%、16.96%、17.67和18.18%, 方差分析結(jié)果顯示, 差異達(dá)顯著水平(P<0.05)(圖4)。

圖4 SO2 對(duì) 4 種金色葉樹木葉片葉綠素含量和葉液pH值的影響Fig.4 Effect of SO2 on the content of chlorophyll(a+b) and the pH value of leaf extract fluid in four golden-leaf trees specie

2.64種金色葉樹種對(duì)SO2凈化能力的比較

如圖5所示，4種金色葉樹種葉片 S含量均表現(xiàn)出增—降—增—降的變化趨勢，表明這些樹種可以通過不間斷地感應(yīng)環(huán)境以調(diào)節(jié)其葉片的氣孔至適當(dāng)?shù)拈_度, 來適應(yīng)脅迫生境。但隨著 S02氣體濃度增加，4種樹種的生理代謝功能受阻, 故葉片中的 S含量反顯遞減。表明植物葉片中 S含量的變化與 SO2在葉內(nèi)的轉(zhuǎn)化、吸收能力有關(guān)。金葉女貞、金葉蕕、金葉風(fēng)箱果和金葉紅瑞木4 種樹木均在 17.14 mg/m3處理時(shí)出現(xiàn)硫含量最大值，各樹種的吸硫量順序?yàn)椋航鹑~紅瑞木﹥金葉風(fēng)箱果﹥金葉女貞﹥金葉蕕。

由表 2 可知，金葉紅瑞木的平均凈化能力強(qiáng)。 其中在 17.14 mg/m3SO2處理濃度下凈化率高達(dá) 154.19%，金葉女貞和金葉風(fēng)箱果的平均凈化率超過20%，凈化能力為中等；而金葉蕕的平均凈化率抵御20%，凈化能力為差。

表2 不同濃度 SO2 處理下 4 種金色葉植物的凈化能力

圖5 SO2 對(duì)4種金色葉樹木葉片硫含量的變化的影響Fig.5 Effect of SO2 on the changes of sulfur content in the leaves of four golden-leaf tree specie

2.74種金色葉樹木抗SO2能力的綜合評(píng)定

為了綜合評(píng)價(jià)各種樹木的抗污染能力的大小，對(duì)膜透性、MDA 含量、脯氨酸、可溶性糖、SOD、 POD、 CAT、pH值、硫含量和葉綠素采用隸屬函數(shù)計(jì)算。用每個(gè)樹種各項(xiàng)指標(biāo)隸屬值的平均值作為樹種抗性能力綜合鑒定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。表3結(jié)果顯示，各樹種抗污染能力為：金葉女貞>金葉蕕>金葉紅瑞木>金葉風(fēng)箱果。將各項(xiàng)指標(biāo)與平均隸屬值的關(guān)聯(lián)系數(shù)、關(guān)聯(lián)度與權(quán)重進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果表明， MDA和膜透性的關(guān)聯(lián)度都在0. 7以上，與4種金色葉樹種的抗SO2能力關(guān)聯(lián)性最強(qiáng)；SOD 、CAT、Pro、POD 、Chl(a+b) 和SS的關(guān)聯(lián)度在0.6—0.7之間，與4種金色葉樹種的抗SO2能力關(guān)聯(lián)性次之；而pH值和S含量的關(guān)聯(lián)度在0.60以下，說明它們與4種金色葉樹種的抗SO2能力關(guān)系不緊密(表4)。

表 3 4 種金色葉樹木對(duì) SO2 抗性的綜合評(píng)定

3 討論

植物是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，具有凈化空氣，改善城市環(huán)境等多種功能。在植物凈化 SO2方面已有研究認(rèn)為不同綠化樹種對(duì) SO2的凈化能力存在差異[15]。同時(shí)，植物對(duì) SO2的凈化能力與環(huán)境中的 SO2濃度有關(guān)[16]。本試驗(yàn)的研究結(jié)果與此一致，經(jīng) SO2處理后植株葉片硫含量都高于對(duì)照，說明 4種植物可以吸收 SO2氣體，從而起到凈化環(huán)境的作用。但植物對(duì)污染物的吸收和凈化作用是有限度的, 存在一閥值。不同種植物對(duì)同類型污染物的凈化能力各異。研究結(jié)果顯示，4樹種對(duì)SO2的凈化能力和硫含量大小順序均為金葉紅瑞木>金葉風(fēng)箱果>金葉女貞>金葉蕕，金葉紅瑞木對(duì)SO2的凈化能力較其他樹種強(qiáng)，吸硫量也較大，但其抗SO2危害的能力上不如其他樹種，在低SO2濃度(11.43 mg/m3)時(shí)即表現(xiàn)出明顯的受害癥狀。這與其對(duì)SO2的抗性排列順序金葉女貞﹥金葉﹥蕕金葉風(fēng)箱果﹥金葉紅瑞木不一致。說明植物對(duì) SO2的吸收能力與其對(duì)該氣體的抗性不完全一致，這是因?yàn)?，盡管植物對(duì)大氣 SO2具有一定的吸收凈化能力，但SO2同時(shí)也會(huì)影響到植物的其他生理生化等一系列過程[17- 18]。有研究表明，在SO2脅迫下，植物體膜脂過氧化、 保護(hù)酶活性和代謝物質(zhì)等方面會(huì)受到其影響[3,7]，本試驗(yàn)以下結(jié)果也證明了這一結(jié)論。

表4 4種金色葉樹種各項(xiàng)抗SO2指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度及權(quán)重

本研究發(fā)現(xiàn)，隨SO2處理濃度的增加，4 種金色葉樹種葉片細(xì)胞膜透性和膜脂過氧化產(chǎn)物MDA 含量都逐漸增加，這一結(jié)果與前人研究結(jié)論一致。4種樹種相比較而言，抗性強(qiáng)的金葉女貞在SO2脅迫下，細(xì)胞膜透性變化相對(duì)較小, MDA 含量保持穩(wěn)定；而抗性弱的金葉風(fēng)箱果則細(xì)胞膜透性變化較大，MDA 含量增加多。這2項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重值在所有指標(biāo)中排列較前，說明MDA 含量和細(xì)胞膜透性是測定這4種金色葉樹種以及其他樹種[7]對(duì)SO2抗性的重要鑒定指標(biāo)。

SOD、 POD、 CAT是細(xì)胞抵御活性氧傷害的主要保護(hù)酶類,在清除氧自由基、過氧化物以及阻止或減少自由基形成方面起重要作用。在SO2脅迫條件下，不同植物保護(hù)酶的活性變化情況不同[3,8]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在SO2脅迫下，各金色葉樹木抗氧化酶活性發(fā)生了明顯的變化，隨SO2濃度增加， POD、 CAT 和SOD活性均呈上升趨勢。這3項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重值在10指標(biāo)中位于第3、4和第6,說明這3個(gè)指標(biāo)也是測定這4種金色葉樹木對(duì)SO2抗性的重要鑒定指標(biāo)。

逆境脅迫下植物體內(nèi)的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)(如可溶性糖和及脯氨酸等)會(huì)增加[19]，以避免或減少不利因素對(duì)植物的傷害。本試驗(yàn)中4 種金色葉樹木的脯氨酸含量與可溶性糖含量在SO2脅迫后均高于對(duì)照，說明脯氨酸和可溶性糖是4種金色葉的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。從樹種差異上來看，脯氨酸和可溶性糖積累能力均為金葉女貞> 金葉蕕> 金葉紅瑞木>金葉風(fēng)箱果。這2項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重值在10項(xiàng)指標(biāo)中位于第5和第8，說明同樣是滲透調(diào)節(jié)其物質(zhì)，但脯氨酸在4種金色葉樹木抗SO2指標(biāo)中所起的作用大于可溶性糖這項(xiàng)指標(biāo)。

樹木葉片受 SO2氣體毒害后，有一個(gè)葉綠素含量的追高過程，當(dāng)危害超過一定限度時(shí)，葉綠素瓦解，含量顯著降低[20]。本研究結(jié)果表明，4 種植物的葉綠素含量都呈現(xiàn)先升后降的趨勢，隨 SO2濃度的加大葉綠素總含量下降，這是由于 S 元素的生理作用所致，葉片吸收了 S 元素，可同化為含硫氨基酸，這些氨基酸有利于色素蛋白的合成；但植物對(duì) S 的需要量和耐性是有一定限度的，隨著熏氣濃度的增加，吸收、積累的SO2超過金色葉樹木葉片的需要量和清除機(jī)制時(shí)，就會(huì)造成代謝混亂和對(duì)葉綠素產(chǎn)生漂白作用。

SO2通過氣孔進(jìn)入葉片細(xì)胞后快速溶于細(xì)胞液中，形成亞硫酸鹽和二硫化物，致使葉液pH值降低, 也就是說葉片吸硫量越多，葉片葉液pH值降低愈大。本試驗(yàn)結(jié)果表明：隨著SO2濃度的增加，4 種金色葉樹木葉液pH值均減小，但金葉女貞葉液pH值降幅最小，說明其本身的自動(dòng)調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)，所以受害較輕，表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗性。

綜上所述，可以看出許多生理生化指標(biāo)均與植物的抗SO2能力有關(guān)，因此，在評(píng)價(jià)植物抗SO2能力時(shí)必須將這些生理指標(biāo)綜合聯(lián)系在一起才能做出正確的評(píng)價(jià)。此外，從本研究結(jié)果來看，4個(gè)樹種在抗SO2能力上存在差異，但是否說明抗性差的樹種在蘭州地區(qū)就不能應(yīng)用呢？有資料顯示，蘭州市空氣中的SO2實(shí)際污染程度曾經(jīng)達(dá)到過0.277 mg/m3，這個(gè)濃度超過國家空氣質(zhì)量三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[21]，但與本研究所設(shè)置的最低濃度相比仍屬安全濃度。所以，盡管4個(gè)樹種在SO2抗性上存在差異，但其在蘭州地區(qū)均可安全應(yīng)用。

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Physiologicalresponsesoffourgolden-leaftreestoSO2stress

CHONG Peifang*, SU Shiping

CollegeofForestry,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou730070,China

Nowadays the pollution of SO2becomes more and more serious, it has a wide range of effects on plants, for example, it can affect the photosynthesis, physiological characters and tissue structure of many plants. Therefore, more and more researchers began to study these problerm. Leaf-colored plants have the impotant place to enrich the landscape and reduce the polution on environment, and they are considered one of the effective ways to purify the air of city. In order to provide seientific evaluation of SO2resistance and seientific references for selecting proper species as ornamental trees in landscape, the resistance of four golden-leaf tress species to sulfur dioxide its mechanism to adapt to sulfur dioxide stress were studied in this paper,. An artificial simulation method was employed to treat two-year-old saplings of four golden-leaf tress species, i.g.Ligustrumvicaryi,Caryopterisclandonensis,Physocarpusopulifoliusvar.luteinandCornusalbawith different concentration, such as 5.71, 11.43, 17.14, 22.86 mg/m3of sulfur dioxide. The acute injury symptoms were observed, membrane lipid peroxidation, osmose gulatory molecules and protective enzyme activity were measured, and the methods of subordination function and grey correlation analysis were used to evaluate the resistance to sulfur comprehensively. The results showed that all four tree species had purification ability to SO2, the membrane permeability, contents of malondialdehyde (MAD), proline (Pro), soluble sugur (SS), sulfur content and the activities of superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POD) and catalase (CAT) were increased, while the contents of chlorophyll (Chl a+b) and pH value were decreased with the increment of sulur dioxide concentration. The purification ability to SO2of four tree species were different, i.e.:C.albawas maximum,L.vicaryiandP.opulifoliusvar.luteinwere medium,andC.clandonensiswas minimum, it was the same as the order of the sulfur contents of the four tree species. However, the resistance of the four tree species to sulfur dioxide ranked fromL.vicaryi﹥C.clandonensis﹥C.alba﹥P.opulifoliusvar.lutein. These demonstrated that the purification ability to SO2was different with the resistance to sulfur of these plants. But these couldn′t indicate that the four golden-leaf tress species, i.g.L.vicaryi,C.clandonensis,P.opulifoliusvar.luteinandC.albacouldn′t be used in Lanzhou region. Beacause the minimum concentration of SO2(5.71 mg/m3) that was set up in this experiment was higher than the practical maximum polution concentration of SO2(0.277 mg/m3) which once appeared in Lanzhou, this means that these plants can all be used in safety in Lanzhou region. From the ten criteria tested, eight (membrane permeability, MAD, SOD, CAT, Pro, POD, chl a+b and SS) can be considered as main criteria for evaluating the resistance of these four trees to SO2, but sulfur contents and pH value were not. Injury degree of the four tree species was adverse to the resistance to sulfur dioxide, it indicated that injury symptoms also can be regarded as the basis to judge the resistance to sulfur dioxide of the four tree species.

golden-leaf trees；resistance to sulfur dioxide; physiological criteria; comprehensive evaluation

甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目(GAU-CX1013)；國際科技合作與交流專項(xiàng)項(xiàng)目(2012DFR30830)

2012- 05- 08;

2012- 10- 30

*通訊作者Corresponding author.E-mail: zhongpf@ gsau.cn

10.5846/stxb201205080669

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