交通污染對銀川市園林樹木葉片形態(tài)與生理的影響

宋麗華 高樹榮

摘要：以銀川市10種園林樹木為試驗材料，通過測定葉片的葉面積、含水量、比葉面積和葉綠素含量（SPAD值），探討城市交通污染對園林樹木葉片形態(tài)指標與生理指標的影響。結果表明，國槐（Sophora japonica L.）、臭椿（Ailanthus altissima Swingle）、河北楊（Populus hopeiensis Hu et Chow.）的葉片形態(tài)指標和生理指標隨城市交通污染程度的加劇變化幅度較小，說明對交通污染的抗性強；金葉蕕（Caryopteris ×clandonensis cv.Worcester Gold）、黃刺玫（Rosa xanthina Lindl.）隨交通污染程度的加劇變化幅度大，說明對交通污染的抗性較差。

關鍵詞：交通污染；園林樹木；葉片；形態(tài)指標；生理指標；銀川市

中圖分類號：X734.2；X503.235；Q944.56（431） 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）10-2423-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.10.031

隨著經濟的快速發(fā)展和機動車擁有量的持續(xù)增長，交通污染已成為當代中國城市污染的主要組成部分，并嚴重威脅著城市居民的身心健康和城市綠化及生態(tài)環(huán)境的安全[1，2]。交通污染不僅僅是指機動車排放的尾氣中氮氧化合物、碳氫化合物以及硫氧化物和苯并芘等物質增多的化學污染，還有機動車移動造成的粉塵污染、光污染等，且交通污染的嚴重程度隨著機動車流量的增加還在不斷上升[3]。城市里種植的園林樹木對生態(tài)環(huán)境的改變、特別是對交通污染、空氣污染、水污染等有著非常敏感的生物學響應，其主要的感受器官之一就是葉片；不同程度污染條件下葉片的大小、含水量、干物質積累等存在一定的動態(tài)變化[4，5]。銀川市地處中國西北地區(qū)寧夏平原中部，是寧夏回族自治區(qū)的首府；隨著銀川市社會經濟的迅猛發(fā)展以及城市規(guī)模的不斷擴大，城市居民自有機動車輛也大幅攀升，同時公共交通運輸車輛也急劇增加。城市機動車數(shù)量的劇增必然會加大尾氣的排放量，大量的尾氣排放導致空氣中氮氧化合物、碳氫化合物等的含量持續(xù)增多，城市環(huán)境空氣質量的主要污染物已轉為以可吸入顆粒物（PM10）、二氧化硫（SO2）和二氧化氮（NO2）等為代表的新污染源。為了探討交通污染對城市園林綠化的消極影響，維護城市生態(tài)環(huán)境的安全，并為城市綜合治理交通污染提供依據(jù)，試驗以銀川市白天車流量的多少表述各交通污染的輕重程度，人為設置交通污染研究區(qū)域，分別采集生長在研究區(qū)交通主干道兩側及遠離交通主干道的公園里園林樹木的葉片，通過測定葉片的形態(tài)指標與生理指標，研究園林樹木葉片對城市交通污染的響應，以期促進城市生態(tài)系統(tǒng)的污染診斷體系完善以及綠化樹種的有效選擇。

1 材料與方法

1.1 材料

以銀川市常見的丁香（Syzygium oblata Lindl.）、白蠟（Fraxinus chinensis Roxb.）、國槐（Sophora japonica L.）、臭椿（Ailanthus altissima Swingle）、河北楊（Populus hopeiensis Hu et Chow.）、龍爪槐（Sophora japonica L. var. japonica f. pendula Hort.）、紫葉李[Prunus cerasifera Ehrh. f. atropurpurea（Jacq.）Rehd. cv. Pissardii]、金葉蕕（Caryopteris ×clandonensis cv.Worcester Gold）、黃刺玫（Rosa xanthina Lindl.）、連翹[Forsythia suspensa（Thunb.）Vahl ]這10種園林樹木為研究對象，所有測試樹種均為生長正常的成年樹。

1.2 方法

1.2.1 交通污染區(qū)的設定 2012年7月5日，在銀川市中山公園、同心北街、麗景街3個地點分別測定白天（6：00～17：00）的車流量，以白天車流量的多少表述各交通污染區(qū)的輕重程度，測定情況見表1。從表1可見，中山公園內因遠離城市道路，車流量為0，可以認為幾乎無交通污染，故將其視為輕度交通污染區(qū)；麗景街一直是銀川市的主要道路，車流量很大，白天車流量平均達1 267臺/h，推測此路汽車尾氣污染較嚴重，故將其視為重度交通污染區(qū)；而同心北街白天車流量平均為343臺/h，處在上述2個地點的中間水平，故將其設為中度交通污染區(qū)。

1.2.2 各污染區(qū)內園林樹木數(shù)據(jù)測定 分別在重度交通污染區(qū)麗景街、中度交通污染區(qū)同心北街、輕度交通污染區(qū)中山公園選擇參試樹種丁香、白蠟、國槐、臭椿、河北楊、龍爪槐、紫葉李、金葉蕕、黃刺玫、連翹，于2012年7月10日上午，每個污染區(qū)內的10種樹都各自選擇3株生長正常的植株，每株選取12片完全伸展、沒有病蟲害的葉片，其中成熟葉6片、幼嫩葉6片。分別用SPAD-502便攜式葉綠素儀測定葉綠素含量SPAD（Soil and plant analyzer development）值，然后將采下的葉片立即裝人已編號的采樣袋內，密封帶回實驗室，放入冰箱冷藏待用，2012年7月11日，在實驗室內用電子天平對采集的幼嫩葉和成熟葉分別稱重（FW）并記錄，然后測定每片葉片的葉面積（LA），最后將葉片放人烘箱烘干；48 h后取出再稱重（DW）。計算每片葉片的比葉面積（SLA）、葉片含水量（LWC），其中SLA=LA/DW，LWC=（FW-DW）/FW×100%，將不同污染區(qū)、同一樹種各3株的幼嫩葉和成熟葉的測定或計算結果取均值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

運用Microsft Office Excel 2003和DPS 7.0等統(tǒng)計軟件對3個交通污染區(qū)內各10種園林樹木葉片得到的試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 交通污染對園林樹木葉片含水量的影響

試驗測定的不同交通污染區(qū)對園林樹木葉片含水量的影響情況見圖1。由圖1可以看出，同一樹種在不同交通污染區(qū)隨著污染程度的遞增葉片含水量呈下降的變化趨勢；丁香、白蠟、國槐、臭椿、河北楊、龍爪槐、紫葉李、金葉蕕、黃刺玫、連翹10種園林樹木在輕度交通污染條件下，幼嫩葉含水量分別是在重度交通污染條件下的1.077、1.163、1.025、1.210、1.053、1.526、1.188、1.153、1.200、1.187倍，成熟葉含水量分別是在重度交通污染條件下的1.268、1.172、1.028、1.179、1.069、1.498、1.088、1.244、1.046、1.232倍。10種園林樹木在輕度交通污染條件下，幼嫩葉含水量分別是在中度交通污染條件下的1.044、1.059、1.013、1.091、1.043、1.198、1.141、1.112、1.116、1.049倍，成熟葉含水量分別是在中度交通污染條件下的1.075、1.156、1.021、1.037、1.019、1.230、1.021、1.085、1.036、1.094倍。由此可見，中山公園（輕度交通污染區(qū)）的10種樹其葉片含水量普遍高于同心北街（中度交通污染區(qū)），而同心北街又高于麗景街（重度交通污染區(qū)），反映出污染程度越重、葉片含水量就越低這一變化趨勢。其中國槐、河北楊的葉片含水量隨交通污染程度的遞增下降幅度較小，說明這2種樹對于交通污染的抗性較強。而龍爪槐、連翹、金葉蕕的葉片含水量隨交通污染程度的遞增下降幅度較大，說明這3種樹對交通污染的抗性差。

2.2 交通污染對園林樹木葉片葉面積的影響

試驗測定的不同交通污染區(qū)對園林樹木葉片葉面積的影響情況見圖2。由圖2可以看出，同一樹種在不同交通污染區(qū)隨著污染程度的遞增葉片葉面積呈下降的變化趨勢；丁香、白蠟、國槐、臭椿、河北楊、龍爪槐、紫葉李、金葉蕕、黃刺玫、連翹10種園林樹木在輕度交通污染條件下，幼嫩葉片葉面積分別是在重度交通污染條件下的1.897 6、2.075 3、1.687 9、1.341 7、1.510 8、1.270 4、1.588 1、1.028 1、1.995 3、1.512 0倍，成熟葉片葉面積分別是在重度交通污染條件下的1.815 8、2.873 4、1.488 3、1.291 4、1.457 9、1.212 6、1.361 9、1.197 0、1.895 5、1.194 3倍。10種園林樹木在輕度交通污染條件下，幼嫩葉片葉面積分別在是中度交通污染條件下的1.398 2、1.036 9、1.391 8、1.053 2、1.244 6、1.249 3、1.329 7、1.001 4、1.135 7、1.288 5倍，成熟葉片葉面積分別是在中度交通污染條件下的1.152 2、1.484 8、1.156 6、1.041 7、1.057 9、1.199 5、1.347 3、1.058 7、1.177 2、1.174 6倍。由此可見，中山公園（輕度交通污染區(qū)）的10種園林樹木其葉面積普遍高于同心北街（中度交通污染區(qū)），而同心北街又高于麗景街（重度交通污染區(qū)）。其中河北楊、臭椿和龍爪槐的葉面積隨交通污染程度的遞增下降幅度較小，說明這3種樹對交通污染的抗性較強。而白蠟、黃刺玫、丁香的葉面積隨污染程度的遞增下降幅度較大，表明這3種樹對交通污染的抗性比較差。

2.3 交通污染對園林樹木葉片比葉面積的影響

比葉面積是重要的葉片性狀之一，與植物的光合作用、呼吸作用等密切相關，比葉面積小的植物葉片較厚，光合能力強，易產出較高的生物量或經濟產量[6，7]，并且能較好地適應貧瘠的環(huán)境[8]；而比葉面積大的植物容易適應資源豐富的環(huán)境。

試驗測定的不同交通污染區(qū)對園林樹木葉片比葉面積的影響情況見圖3。由圖3可以看出，同一樹種在不同交通污染區(qū)隨著污染程度的遞增葉片比葉面積呈不同程度的變化。丁香、白蠟、國槐、臭椿、河北楊、龍爪槐、紫葉李、金葉蕕、黃刺玫、連翹10種園林樹木在輕度交通污染條件下，幼嫩葉片比葉面積分別是在重度交通污染條件下的0.473 7、1.521 7、1.320 4、1.012 9、0.501 7、0.951 5、1.563 3、1.092 6、2.410 9、1.014 0倍，成熟葉片比葉面積分別是在重度交通污染條件下的0.620 5、2.314 9、1.156 1、1.369 9、0.258 0、0.810 3、1.591 8、1.153 3、2.847 1、0.710 3倍。10種園林樹木在輕度交通污染條件下幼嫩葉片比葉面積分別是在中度交通污染條件下的0.572 4、1.157 7、0.785 7、1.076 2、0.432 5、0.358 5、0.845 2、1.143 6、0.799 0、0.652 8倍，成熟葉片比葉面積分別是在中度交通污染條件下的0.670 0、2.401 9、1.172 7、1.995 3、0.206 9、0.565 5、0.488 8、1.070 4、2.053 0、0.564 9倍。由此可見，中山公園（輕度交通污染區(qū)）的10種園林樹木葉片比葉面積總體上高于同心北街（中度交通污染區(qū)），而同心北街又高于麗景街（重度交通污染區(qū)），反映出污染程度越重、葉片比葉面積就越小的變化趨勢；其中河北楊和金葉蕕的葉片比葉面積隨污染程度的遞增變化幅度較小，說明這2種樹對交通污染的抗性較強。而白蠟、黃刺玫的葉片比葉面積隨污染程度的遞增變化幅度較大，說明這2種樹對交通污染的抗性較差。

2.4 交通污染對園林樹木葉片葉綠素含量的影響

葉綠素在植物光合作用過程中對光能的傳遞和轉換起著非常重要的作用[9]，并且葉綠素含量（SPAD值）是植物對環(huán)境污染反應敏感的生理指標，在受到污染的情況下，葉片的葉綠素會發(fā)生降解，使其含量降低；抗污染較強的樹種能維持較高的葉綠素含量[10]。

試驗測定的不同交通污染區(qū)對園林樹木葉片葉綠素含量（SPAD值）的影響情況見圖4。由圖4可以看出，同一樹種在不同交通污染區(qū)隨著污染程度的遞增SPAD值呈下降趨勢，丁香、白蠟、國槐、臭椿、河北楊、龍爪槐、紫葉李、金葉蕕、黃刺玫、連翹10種園林樹木在輕度交通污染條件下，SPAD值分別是在重度交通污染條件下的1.29、1.26、1.18、1.07、0.18、0.20、1.10、1.22、2.01、1.05倍；并且是在中度交通污染條件下的1.12、1.01、1.07、1.02、1.17、1.16、1.14、1.19、1.73、1.01倍。由此可見，中山公園（輕度交通污染區(qū)）的10種園林樹木其SPAD值普遍高于同心北街（中度交通污染區(qū)），而同心北街又高于麗景街（重度交通污染區(qū)）。因此，污染程度越重，SPAD值就越小。其中臭椿、河北楊、國槐的SPAD值下降幅度較小，說明這3種樹對于交通污染的抗性強。丁香、黃刺玫、龍爪槐和金葉蕕隨污染程度的遞增下降幅度較大，說明這4種樹對交通污染的抗性比較差。

3 小結與討論

試驗以白天車流量的多少表述各交通區(qū)域的污染輕重程度，結果表明，銀川市的交通污染對園林樹木丁香、白蠟、國槐、臭椿、河北楊、龍爪槐、紫葉李、金葉蕕、黃刺玫、連翹的葉片形態(tài)指標和生理指標都產生了不同程度的影響，其在中山公園（輕度交通污染區(qū)）、麗景街（重度交通污染區(qū)）和同心北街（中度交通污染區(qū)）因存在不同程度的交通污染，使道路行道樹或綠化帶內園林樹木的葉片含水量、葉面積、比葉面積和葉綠素含量在同一樹種、不同交通污染區(qū)內均呈不同程度的變化，且污染程度越重的區(qū)域變化幅度越大。其中國槐、臭椿、河北楊的葉片含水量、葉面積、比葉面積隨交通污染程度的加強變化幅度較小，說明這3種樹通過調整自身的形態(tài)結構與生理過程可抵御不良的環(huán)境，對交通污染具有較強的抗性；而金葉蕕、黃刺玫隨交通污染程度的加強變化幅度較大，表明這2種樹對交通污染的抗性較弱。

植物葉片的葉面積、含水量、比葉面積以及葉綠素含量（SPAD值）能反映出不同植物之間在葉片形態(tài)特征與生理指標方面的差異，這些差異顯示了植物的生長速率及其對環(huán)境資源的利用對策[11，12]。試驗結果反映出交通帶來的污染對10種園林樹木葉片形態(tài)指標和生理指標均產生不利影響。對于交通污染較重的區(qū)域，試驗測定的園林樹木上述4項指標相對較差；而交通污染較輕的區(qū)域，試驗測定的園林樹木上述4項指標相對不錯。另外，幼嫩葉對環(huán)境變化的敏感度較高，隨著環(huán)境的污染程度加強，試驗測定的園林樹木上述4項指標都在變差，表明園林樹木丁香、白蠟、國槐、臭椿、河北楊、龍爪槐、紫葉李、金葉蕕、黃刺玫、連翹的幼嫩葉面積、含水量、比葉面積和葉綠素含量（SPAD值）對交通污染環(huán)境的變化有明顯的指示作用，這也反映出了上述樹種對不同環(huán)境條件的適應能力。當然，植物的生長發(fā)育是受多因素影響的，交通污染對園林樹木生理特性的影響是連鎖的[13]。試驗研究結果將完善城市生態(tài)系統(tǒng)的污染診斷體系，促進綠化樹種的有效選擇，這對銀川市的城市綠化提檔升級、交通污染綜合治理、生態(tài)環(huán)境安全保障等必將產生積極的拉動效應。

參考文獻：

[1] 楊巧艷，陳尚云，王正彬.我國城市交通污染分析及其對策研究[J].四川環(huán)境，2004，23（1）：84-87.

[2] 趙曉紅，閆春生.蘭州市汽車尾氣污染狀況調查[J].干旱環(huán)境監(jiān)測，1997，11（2）：83-86.

[3] 康玲芬，李鋒瑞，張愛勝，等.交通污染對城市土壤和植物的影響[J].環(huán)境科學，2006，27（3）：1-10.

[4] 梁淑英.部分城市綠化樹種的生理特性及其對大氣污染的響應[D].南京：南京林業(yè)大學，2008.

[5] 彭長連，溫達志，孫梓健，等.城市綠化植物對大氣污染的響應[J].熱帶亞熱帶植物學報，2002，10（4）：321-327.

[6] 鄭飛翔，余春珠，溫達志，等.五種亞熱帶樹苗的生長與干物質分配格局對大氣污染脅迫的響應[J].生態(tài)環(huán)境，2006，15（3）：519-524.

[7] 李玉霖，崔建垣，蘇永中.不同沙丘生境主要植物比葉面積和葉干物質含量的比較[J].生態(tài)學報，2005，25（2）：304-311.

[8] 黎彩敏，翁殊斐，蘇志堯，等.三種園林植物葉形態(tài)生理指標及其環(huán)境指示作用[J].廣東林業(yè)科技，2007，23（2）：14-15.

[9] 朱宏光，李燕群，蘇建苗，等.不同水分條件對蜆木幼苗生長的影響[J].安徽農業(yè)科學，2011，39（11）：6395-6396.

[10] 杜敏華.大氣污染對城市綠化植物葉片葉綠素含量的影響[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2007，13（2）：24-26.

[11] 劉立強，廖 康，徐 麟，等.新疆若干杏品種葉、枝和果實品質與葉面積的相關分析[J].新疆農業(yè)大學學報，2005，28（2）：55-58.

[12] 劉鐵梅，鄒 薇，劉鐵芳，等.不同冬油菜品種比葉面積的多因子分析[J].作物學報，2006，32（7）：1083-1089.

[13] 李海亮，趙慶芳，王秀春，等.蘭州市大氣污染對綠化植物生理特性的影響[J].西北師范大學學報（自然科學版），2005，41（1）：55-60.