河北省大氣污染對不同綠化植物生理生態(tài)特性的影響

王會京, 謝宇光, 王月惠

(邢臺學(xué)院, 河北 邢臺 054001)

河北省大氣污染對不同綠化植物生理生態(tài)特性的影響

王會京, 謝宇光, 王月惠

(邢臺學(xué)院, 河北 邢臺 054001)

以常見的4種城市綠化植物為研究對象，從葉片生理生態(tài)特性及熒光特性多個方面研究了河北省5個城市大氣監(jiān)測點的綠化植物葉片生理生態(tài)特性及葉綠素?zé)晒馓匦缘牟顒e。綜合污染指數(shù)表明：5個主要城市監(jiān)測點污染程度由大到小的順序是：石家莊>邢臺>邯鄲>唐山>張家口，并且SO2和NOx濃度均呈逐年增加的趨勢，相同年份SO2和NOx濃度基本表現(xiàn)為：石家莊>邢臺>邯鄲>唐山>張家口，局部有所波動。不同綠化植物葉片類胡蘿卜素和葉綠素含量大小排序為：榆葉梅>香樟>合歡>洋白蠟；不同綠化植物葉片細(xì)胞膜滲透率大小的排序為：洋白蠟>合歡>香樟>榆葉梅；不同綠化植物葉片可溶性蛋白和可溶性糖含量呈現(xiàn)出一致的變化規(guī)律，均表現(xiàn)為榆葉梅和合歡高于洋白蠟和香樟；游離脯氨酸和丙二醛含量呈現(xiàn)出一致的變化規(guī)律，均表現(xiàn)為榆葉梅和合歡低于洋白蠟和香樟，由此說明洋白蠟和香樟受大氣污染較為嚴(yán)重。不同綠化植物葉片F(xiàn)v/Fm，F(xiàn)v/Fo，qP和ΦPSⅡ大小基本為合歡和榆葉梅高于洋白蠟和香樟，不同綠化植物葉片qN大小基本為洋白蠟和香樟高于合歡和榆葉梅，不同綠化植物葉片qP差異不顯著(p>0.05)。外源SO3-和MV照光處理5 d，不同綠化植物葉片之間反應(yīng)的差距增大，洋白蠟和香樟的細(xì)胞膜滲透率甚為嚴(yán)重，由此表明合歡和榆葉梅對大氣污染的耐受力較強，洋白蠟和香樟則較為敏感，對大氣污染的耐受力較低。因此，控制污染源的排放是控制河北省乃至全國大氣污染加劇和改善城市綠化景觀的重要措施，需要給予極大的關(guān)注。

河北省; 大氣污染; 綠化植物; 生理生態(tài)特性

綠化植物是城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)的主體和城市—自然—景觀復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中具有重要自凈功能的組成部分，對大氣中的粉塵、顆粒物有過濾、阻擋和吸附作用，在改善生態(tài)環(huán)境、減少陽光輻射、增大空氣濕度、凈化空氣、調(diào)節(jié)氣候等方面起著“除污吐新”的作用[1-2]。為了建立良好生態(tài)循環(huán)的城市生態(tài)系統(tǒng)，需要清楚城市綠化植物與環(huán)境相互作用的關(guān)系，尤其是綠化植物葉片生理特性對環(huán)境變化的響應(yīng)[3]。近年來，大氣污染已成為影響人類健康的主要環(huán)境危害之一，城市大氣污染中的可吸入顆粒物已被公認(rèn)為是對人體健康危害最大的污染物，成分復(fù)雜且在環(huán)境空氣中持續(xù)時間長和影響范圍廣，在城市發(fā)展進程中給人類帶來了新的生存危機[4-5]。從全球范疇來看，由各種污染源排放出來的大氣污染物及其次生產(chǎn)物對生物有機體的生命活動已產(chǎn)生了不可忽視的影響，全球至少有一半以上的城市人口生活在大氣污染環(huán)境之中[6]。隨著我國大范圍灰霾天氣的增多，越來越多的公眾開始關(guān)注大氣污染，我國大、中、小城市通過交通網(wǎng)、資源網(wǎng)和社會經(jīng)濟緊密相連，各種污染相互耦合疊加，大氣環(huán)境污染問題日益突出，嚴(yán)重?fù)p害人們的身體健康，并且成為制約社會經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸[7]。

河北省作為我國的大型省份，近年來經(jīng)濟迅猛發(fā)展。隨著機動車輛的快速增長，大氣污染已經(jīng)成為城市污染的主要問題，可吸入顆粒物中細(xì)顆粒的含量不斷增加，城市空氣混濁，霧日增加，嚴(yán)重威脅著城市居民的身體健康和城市生態(tài)環(huán)境，從2013年1月開始，由國家環(huán)保部公布的74個環(huán)保重點城市空氣質(zhì)量狀況報告顯示，空氣質(zhì)量最差的10個城市中河北省每月均占一半以上。了解在大氣污染環(huán)境條件下，城市綠化植物的生理特性變化，對于闡明城市大氣污染的生物效應(yīng)具有現(xiàn)實意義，并可為深入探討大氣污染對植物的傷害和植物的抗性機理提供部分依據(jù)[8-9]。以葉綠素?zé)晒鉃樘结榿硌芯恐参飳ψ兓沫h(huán)境條件的響應(yīng)，由于其對樣品無破壞性，反應(yīng)靈敏，測定快速，已在植物環(huán)境生理研究中被廣泛應(yīng)用。這種指標(biāo)的變化出現(xiàn)于表現(xiàn)損傷癥狀和生長指標(biāo)改變之前，具有明顯的優(yōu)點和可預(yù)測性[10-11]。為此，本文選用河北省幾個不同污染程度的有代表性的城市，以常見的4種城市綠化植物為研究對象，從葉片生理生態(tài)特性及熒光特性多個方面研究大氣污染對植物的影響，為河北省乃至全國范圍內(nèi)大氣環(huán)境質(zhì)量的評價提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

河北省地處北緯36°05′—42°37′、東經(jīng)113°11′—119°45′。東臨渤海，東北部與遼寧省接壤，北部和西北部同內(nèi)蒙古自治區(qū)相連，西部與山西相鄰，南部和東南部與河南、山東兩省相接，中部與北京市、天津市毗連，全省面積190 379 km2。屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，冬季寒冷多風(fēng)干燥，夏季炎熱多雨，春季干旱風(fēng)沙盛行，秋季晴朗少風(fēng)，寒暖適中。南北緯差6°32′，太陽高度角在一年中變化很大，實際日照時數(shù)達(dá)2 500～3 100 h，為可照時數(shù)的58%～66%，年輻射總量比長江流域每1 cm2多9.21～10.89×104J，是全國光照較多的地區(qū)，春季日照總量迅速增加，溫度上升較快，夏季受太平洋副熱帶高壓控制，多刮東南風(fēng)，與冷空氣相遇時常致大雨，7—8月降水最多，占年降水量的60%，秋季各地刮西北風(fēng)的次數(shù)增多，天氣晴朗，降水減少，寒暖適中，氣候宜人，適宜綠化植物生長。河北省綠化植物種類相當(dāng)豐富，約有高等植物2 800種，分隸于204科940屬。溫帶區(qū)系成分占絕對優(yōu)勢，菊科、禾本科、豆科、薔薇科種類最多。其次是莎草科、百合科、唇形科、傘形科、毛茛科、十字花科、石竹科、殼斗科、樺木科、松科、柏科、槭樹科、楊柳科植物分布比較廣泛。

1.2 試驗材料及方法

按大氣功能區(qū)的分區(qū)和大氣污染物濃度的分布在河北省石家莊、邢臺、邯鄲、秦皇島、張家口分別選取4種綠化植物[合歡(Albizziajulibrissin)、洋白蠟(Chineseash)、榆葉梅(Floweringplum)和香樟(Cinnamomumcamphora)]，試驗于2015年9月下旬進行，取當(dāng)年生的成熟葉作各項分析測定或離體處理，每3 d同一時間(上午9—11點)采集1次樣本，采樣時帶上聚乙烯塑料手套，分別從不同方向均勻采集足夠多的成熟葉片，將葉片小心封存于錐形瓶內(nèi)，帶回實驗室處理。應(yīng)用數(shù)字圖像處理技術(shù)測定葉面積(包括葉柄)，比葉重(SLW)=單位面積葉干重/單位葉面積。固定選取有代表性的植株10株，測定絕對高度(精確到0.01 cm)和莖粗(精確到0.01 mm)(從地面至植株最高部位的高度)，不同綠化植物生長特性如表1所示。

表1 不同綠化植物生長特性

1.2.1 葉片生理指標(biāo)的測定 取數(shù)量相等的新鮮葉片用蒸餾水浸泡3 h，以電導(dǎo)儀測出浸出液在煮沸前、后的電導(dǎo)度，計算相對電導(dǎo)率(%)。植物葉片洗凈65℃烘箱烘干，粉碎后過1.5 mm篩，釩鉬黃吸光光度法測定葉片全磷含量；除去葉脈研磨混合，以80%丙酮溶液浸提比色分析測定葉綠素a，b值；茚三酮比色法測定游離脯氨酸；硫代巴比妥酸法測定丙二醛含量(MDA)；考馬斯亮藍(lán)—G250染色法測定可溶性蛋白；蒽酮比色法測定可溶性糖[12]。

1.2.2 葉綠素?zé)晒獾臏y定 采用OS5-FL脈沖調(diào)制熒光儀(Pulse Modulation Fluorometer)測定葉片的葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線，利用誘導(dǎo)曲線分析植物光化學(xué)效率。原初熒光或初始熒光產(chǎn)量(Fo)是用暗適應(yīng)15 min的葉片在弱調(diào)制測量光0.05 μmol/(m2·s)誘導(dǎo)下產(chǎn)生的，最大熒光(Fm)則是在(Fo)之后用強飽和脈沖5 000 μmol/(m2·s)激發(fā)。當(dāng)熒光從最大值降低到接近Fo水平時，用光強為200 μmol/(m2·s)的光化光誘導(dǎo)熒光動力學(xué)，根據(jù)Schreiber等[13]的方法計算不同的熒光參數(shù)：Fv/Fm，F(xiàn)v/Fo，qP，qN和ΦPSⅡ。

1.2.3 外加HSO3-和MV光氧化處理 在弱光20 μmol/(m2·s)和25℃下，以5 mmol/L NaHSO3溶液或10 μmol/L甲基紫精(MV)浸泡不同綠化植物葉片5 d，5 d后參照上述方法測定葉片葉綠素含量和細(xì)胞膜滲透率。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理 Microsoft Excel 2010進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和整理，SPSS 18.0進行方差分析和統(tǒng)計學(xué)檢驗，LSD多重比較(顯著水平設(shè)置p<0.05和p<0.01)，單因素方差分析(One-way ANOVA)比較其差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 大氣污染濃度

圖1是由河北省環(huán)境監(jiān)測中心站測定的5個主要城市監(jiān)測點1998—2015年大氣污染物SO2及NOx的變化動態(tài)。隨著城市化和區(qū)域經(jīng)濟的迅速發(fā)展，對能源的極大需求加劇了河北省的大氣污染。對5個主要城市監(jiān)測點長期定位監(jiān)測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，5個主要城市監(jiān)測點污染程度由大到小的順序是：石家莊>邢臺>邯鄲>唐山>張家口。由圖1還可知，河北省環(huán)境5個主要城市監(jiān)測點SO2和NOx濃度均呈逐年增加的趨勢，相同年份SO2和NOx濃度基本表現(xiàn)為石家莊>邢臺>邯鄲>唐山>張家口，局部有所波動。由此可知，由SO2和NOx為主形成的酸雨的下降頻率增加，NOx對植物尤其是城市綠化植物影響的研究不多，而保護自然生態(tài)環(huán)境的長期和短期的大氣SO2基準(zhǔn)值分別為50，130 μg/m3。經(jīng)計算可知，近10 a河北省5個城市監(jiān)測點的平均SO2濃度為523 μg/m3，大大超過了上述的短期基準(zhǔn)值范圍。

在該種故障下，不計諧波時熄弧角的計算結(jié)果與計及諧波時相差較大，計及交流側(cè)三次諧波和直流二次諧波時，判斷系統(tǒng)發(fā)生換相失敗，與PSCAD運行結(jié)果一致。由上述結(jié)果可見，特別是在系統(tǒng)處于發(fā)生換相失敗的邊緣時，不考慮諧波會使得判斷結(jié)果完全不同，因此考慮低次諧波能更準(zhǔn)確地判斷換相失敗與否。

圖1大氣污染濃度

2.2 綠化植物葉片光合色素含量

本研究中不同綠化植物葉片葉綠素含量和類胡蘿卜素含量也顯示出一定的差別(圖2)。類胡蘿卜素含量變化范圍在6.2～11.3 μg/cm2，不同綠化植物葉片類胡蘿卜素含量大小排序為榆葉梅>香樟>合歡>洋白蠟，其中榆葉梅和香樟葉片類胡蘿卜素含量差異不顯著(p>0.05)，二者顯著高于合歡和洋白蠟；葉綠素含量變化范圍在29.5～40.8 μg/cm2，不同綠化植物葉片葉綠素含量大小排序為榆葉梅>香樟>合歡>洋白蠟，其中榆葉梅和香樟葉片葉綠素含量差異不顯著(p>0.05)，二者顯著高于合歡和洋白蠟。

注：不同小寫字母表示差異顯著(p<0.05)，下圖同。

圖2綠化植物葉片光合色素含量

2.3 綠化植物葉片細(xì)胞膜滲透率

從圖3可知，在污染指數(shù)較高地點生長的綠化植物其膜系統(tǒng)出現(xiàn)明顯的損傷，而不同綠化植物葉片細(xì)胞膜滲透率變化范圍為21.5%～26.8%，其大小的排序為：洋白蠟>合歡>香樟>榆葉梅，洋白蠟葉片細(xì)胞膜滲透率顯著高于其他綠化植物(p<0.05)，合歡香樟葉片細(xì)胞膜滲透率差異不顯著(p>0.05)，榆葉梅葉片細(xì)胞膜滲透率顯著低于其他綠化植物(p<0.05)。

圖3綠化植物葉片細(xì)胞膜滲透率

2.4 綠化植物葉片生理生化指標(biāo)

由圖4可知，不同綠化植物可溶性蛋白變化范圍在95.2～132.5 μg/g，可溶性糖變化范圍在0.13%～0.26%，游離脯氨酸變化范圍在269～325 μg/g，丙二醛含量變化范圍在23.6～35.2 μmol/g；其中，可溶性蛋白和可溶性糖含量呈現(xiàn)出一致的變化規(guī)律，均表現(xiàn)為榆葉梅和合歡高于洋白蠟和香樟，其中榆葉梅和合歡葉片可溶性蛋白和可溶性糖含量差異不顯著(p>0.05)，洋白蠟葉片可溶性蛋白和可溶性糖含量顯著低于其他綠化植物(p<0.05)；游離脯氨酸和丙二醛含量呈現(xiàn)出一致的變化規(guī)律，均表現(xiàn)為榆葉梅和合歡低于洋白蠟和香樟，其中洋白蠟和香樟葉片游離脯氨酸含量差異不顯著(p>0.05)，二者顯著高于合歡和榆葉梅(p<0.05)，合歡和榆葉梅葉片游離脯氨酸含量差異不顯著(p>0.05)；洋白蠟和香樟葉片丙二醛含量差異不顯著(p>0.05)，二者顯著高于合歡和榆葉梅(p<0.05)。

圖4綠化植物葉片生理生化指標(biāo)

2.5 綠化植物葉綠素?zé)晒鈪?shù)

2.6 外源NaHSO3和MV對葉片葉綠素含量和細(xì)胞膜滲透率的影響

圖5綠化植物葉綠素?zé)晒鈪?shù)

對于NaHSO3處理模式下，不同綠化植物CK葉片細(xì)胞膜滲透率基本表現(xiàn)為香樟>洋白蠟>合歡>榆葉梅，其中CK洋白蠟和香樟葉片細(xì)胞膜滲透率差異不顯著(p>0.05)，CK合歡和榆葉梅葉片細(xì)胞膜滲透率差異不顯著(p>0.05)，不同綠化植物NaHSO3葉片細(xì)胞膜滲透率基本表現(xiàn)為洋白蠟>香 樟>榆葉梅>合歡，其中NaHSO3洋白蠟和香樟葉片細(xì)胞膜滲透率顯著高于其他綠化植物(p<0.05)，NaHSO3合歡和榆葉梅葉片細(xì)胞膜滲透率差異不顯著(p>0.05)，NaHSO3不同綠化植物葉片細(xì)胞膜滲透率均極顯著高于CK(p<0.01)；不同綠化植物CK葉片葉綠素含量基本表現(xiàn)為合歡>榆葉梅>香樟>洋白蠟，其中CK合歡、榆葉梅和香樟葉片綠素含量差異不顯著(p>0.05)，顯著高于洋白蠟(p<0.05)，不同綠化植物NaHSO3葉片葉綠素含量基本表現(xiàn)為榆葉梅>合歡>洋白蠟>香樟，其中NaHSO3合歡和榆葉梅葉片葉綠素含量差異不顯著(p>0.05)，洋白蠟和香樟葉片葉綠素含量差異不顯著(p>0.05)，CK香樟和合歡葉片葉綠素含量極顯著高于NaHSO3(p<0.01)，CK洋白蠟和榆葉梅葉片葉綠素含量極顯著高于NaHSO3(p<0.05)。

注：不同小寫字母表示不同綠化植物在CK水平上的差異顯著(p<0.05)，不同大寫字母表示不同綠化植物在MV或者NaHSO3水平上的差異顯著(p<0.05)，*表示CK與MV或者NaHSO3水平上差異(p<0.05)，**表示CK與MV或者NaHSO3水平上差異(p<0.01)。

圖6外源NaHSO3和MV對葉片葉綠素含量和細(xì)胞膜滲透率的影響

3 討論與結(jié)論

隨著城市化和區(qū)域經(jīng)濟的迅速發(fā)展，對能源的極大需求加劇了河北省的大氣污染。對5個主要城市監(jiān)測點長期定位監(jiān)測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，污染程度由大到小的順序是：石家莊>邢臺>邯鄲>唐山>張家口，并且SO2和NOx濃度均呈逐年增加的趨勢，相同年份SO2和NOx濃度基本表現(xiàn)為石家莊>邢臺>邯鄲>唐山>張家口，局部有所波動。由此可知，由SO2和NOx為主形成的酸雨的下降頻率增加，NOx對植物尤其是城市綠化植物影響的研究不多，然而，植物對大氣污染物的反應(yīng)及其耐受性，取決于植物種特性決定的脫毒能力，以及污染物的劑量和作用方式等因子[14-15]。不同綠化植物的生理代謝和形態(tài)建成的變化，導(dǎo)致葉面積指數(shù)和比葉重呈現(xiàn)出不同的變化規(guī)律。植物生長發(fā)育受葉片光合特性、生理代謝和光合產(chǎn)物代謝的共同影響，葉面積指數(shù)是植物冠層生長狀況的指標(biāo)，葉面積指數(shù)較大有利于捕獲更多的光能，綜合比較可知，合歡和榆葉梅通過增加葉面積指數(shù)和光合作用進而影響其自身的生長。

葉綠素作為植物光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)和光敏化劑，在光合作用過程中起著接受和轉(zhuǎn)換能量的作用；可溶性蛋白和可溶性糖包含一些代謝的酶，其含量的多少與植株體內(nèi)的代謝強度有關(guān)[16]。本研究中不同綠化植物可溶性蛋白、可溶性糖、葉綠素含量均以合歡和榆葉梅較高，并且葉綠素含量呈現(xiàn)出一致的變化規(guī)律，均表現(xiàn)為合歡和榆葉梅高于洋白蠟和香樟。相比較可知，合歡和榆葉梅更能夠利用光能和轉(zhuǎn)化光能，從而為光合補償生長提供物質(zhì)和能量基礎(chǔ)。同時也反映出合歡和榆葉梅所反映的城市空氣相對清潔，植物生長狀況好，而洋白蠟和香樟反映的城市長期處于污染環(huán)境下，不利的生境條件引起生長狀況出現(xiàn)差異，使得不同植物生理性質(zhì)變化差異較大。除此之外，大氣污染造成植物葉片細(xì)胞膜滲透性增加，大氣污染較嚴(yán)重時，各種酶和葉綠素遭到破壞，導(dǎo)致葉片中葉綠素含量下降所致，這些影響機理還缺乏生物學(xué)及生理學(xué)上的解釋[17]。不同綠化植物葉片脯氨酸和丙二醛含量則與可溶性蛋白、可溶性糖、葉綠素含量呈相反的變化趨勢，說明大氣污染下綠化植物體內(nèi)脯氨酸含量會不斷累積，支持了前人的研究結(jié)果[18]。在逆境條件下，植物體內(nèi)會產(chǎn)生大量的自由基，脯氨酸含量的增加是植物對逆境脅迫的一種生理生化反應(yīng)，具有多種生理功能，由于植株較低的光合利用效率導(dǎo)致體內(nèi)脯氨酸大量積累，最終使得洋白蠟和香樟體內(nèi)各項生理指標(biāo)均低于合歡和榆葉梅，另一方面，綠化植物在高濃度大氣污染下，能夠產(chǎn)生大量自由基，阻止和減輕植物細(xì)胞膜脂過氧化程度，緩和細(xì)胞膜透性的變化，這是植物抗御大氣污染脅迫的適應(yīng)和表現(xiàn)之一。丙二醛含量(MDA)作為膜脂氧化的最終產(chǎn)物能夠衡量植物細(xì)胞膜傷害的程度，大氣污染會影響葉片活性氧清除系統(tǒng)，致使抗氧化酶系統(tǒng)活性上升，并使植物體內(nèi)丙二醛積累增加，丙二醛積累越多說明植物受傷害越嚴(yán)重，植物所處環(huán)境越惡劣，這與前人的研究結(jié)果相一致[17]。本研究中植物丙二醛含量與脯氨酸含量表現(xiàn)一致的變化趨勢，這與細(xì)胞膜系統(tǒng)受損傷和酶活性的改變有關(guān)，在大氣污染條件下，植株體內(nèi)細(xì)胞膜透性增加，細(xì)胞內(nèi)溶物滲出導(dǎo)致活性氧積累，從而降低了各項生理功能和代謝失調(diào)，而合歡和榆葉梅較高的光合利用率對膜具有一定的保護和修復(fù)作用，這也是綠化植物對于環(huán)境的脅迫，所表現(xiàn)出來的細(xì)胞過氧化產(chǎn)物增多而啟動的一種應(yīng)激機制[18]。

大氣污染對綠化植物葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響可能是多方面的，可以直接引發(fā)光合機構(gòu)的損傷，同時影響光合電子傳遞和光合磷酸化以及暗反應(yīng)的有關(guān)酶系，同時，在大氣污染下，葉綠素的光還原活性降低，固定熒光Fo上升，F(xiàn)v/Fm明顯降低，反映出PSⅡ的潛在活性和原初光能轉(zhuǎn)換效率的減弱，它們的變化程度可以用來鑒別植物的不同抵抗或忍耐大氣污染的能力。本研究中大氣污染已對河北省綠化植物的生理生化特性產(chǎn)生不良的影響，導(dǎo)致了光合色素含量和PSⅡ功能的明顯降低，綠化植物葉片主要光合色素和輔助色素受污染物的影響而出現(xiàn)了明顯的氧化降解現(xiàn)象，在光合色素降解的同時，對環(huán)境變化較為敏感的PSⅡ功能也受到了不同程度的抑制。

葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm代表原初的光能轉(zhuǎn)換效率，F(xiàn)v/Fo代表從Chla/b蛋白復(fù)合體LHCP到PSⅡ的光能傳遞能力，兩者是近年來常用的研究植物對逆境響應(yīng)的重要生理參數(shù)[19]。圖6顯示了PSⅡ的原初光化學(xué)效率和從天線色素到PSⅡ反應(yīng)中心的傳能效率皆受大氣污染的影響，且Fv/Fo的下降大于Fv/Fm的下降。結(jié)果表明大氣污染物SO2和NOx等抑制了PSⅡ的原初光能轉(zhuǎn)化和傳能效率，以傳能效率受抑更為顯著。葉綠素?zé)晒夤饣瘜W(xué)猝滅系數(shù)qP是PSⅡ開放的反應(yīng)中心相對濃度或開放的PSⅡ反應(yīng)中心數(shù)目的量度；非光化學(xué)猝滅系數(shù)qN代表激發(fā)能被用于非光化學(xué)反應(yīng)如熱耗散等的程度，qN與葉綠體光合膜質(zhì)子梯度的建立及膜的高能態(tài)有關(guān)[20]。本研究顯示在同一環(huán)境條件下洋白蠟和香樟比合歡和榆葉梅保持更多數(shù)目的開放的PSⅡ反應(yīng)中心，而合歡和榆葉梅則較為敏感，大氣污染物引起其較高比例的PSⅡ反應(yīng)中心不能進行有效的電荷分離，qP的下降伴隨qN的增加，在不同綠化植物中，合歡和榆葉梅的qN高于洋白蠟和香樟，而qP則相反。qN的增大和qP的降低證明大氣污染使葉綠體吸收的光能用于有效的光化學(xué)轉(zhuǎn)換的比例減少，而用于非光化學(xué)反應(yīng)的耗散能量的比例增大[21]。ΦPSⅡ是PSⅡ非環(huán)式電子傳遞的量子效率，為Fv′/Fm′與qP的乘積，也是PSⅡ功能的指標(biāo)之一，ΦPSⅡ在不同綠化植物的變化規(guī)律與qP和Fv/Fm相似[21]。此外，在經(jīng)外加的HSO3-和MV照光處理5 d，4種植物之間反應(yīng)的差距增大，洋白蠟和香樟的細(xì)胞膜滲透甚為嚴(yán)重，因而，我們認(rèn)為合歡和榆葉梅對大氣污染的耐受力較強，洋白蠟和香樟則較為敏感，對大氣污染的耐受力較低。

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ImpactsofAirPollutiononPhysiologicalandEcologicalCharacteristicsofUrbanGreenPlantsinHebeiProvince

WANG Huijing, XIE Yuguang, WANG Yuehui

(XingTaiUniversity,XingTai,Hebei054001,China)

Physiological and ecological impacts on four urban green plants in differently air polluted cities in Hebei Province were compared by using the modulated chlorophyll fluorometer (PAM Fluorometer). The results were as follows. The sequence of integrate pollution index was Shijiazhuang>Xingtai>Handan>Tangshan>Zhangjiakou, and the concentrations of SO2and NOx were increasing year by year, which showed the order: Shijiazhuang>Xingtai>Handan>Tangshan>Zhangjiakou in the same year. The carotenoid and chlorophyll contents of urban green plants showed the sequence:Prunustriloba>Cinnamomumcamphora>Albiziajulibrissin>Fraxinuschinensis, and the cell membrane penetration urban green plants showed the order:Prunustriloba0.05). When the module SO2and oxidative stresses were conducted by treating the leaves of these four plants with 5 mmol/L NaHSO3or 10 μmol/L methyl viologen, the same pronounced increase in cell membrane leakage rate and degradation of chlorophyll were observed. The results indicated thatCinnamomumcamphoraandFraxinuschinensiscell membrane penetration were very serious,CinnamomumcamphoraandFraxinuschinensiswere sensitive to air pollution and had a lower tolerance to air pollution. So, controlling the sources of pollution emission was the key to control the air pollution in Hebei Province and even the whole country, and important measures must be given great attention to improve urban greening landscape.

Hebei Province; air pollution; green plants; physiological and ecological characteristics

2016-05-17

：2016-06-24

河北省高等學(xué)?？茖W(xué)研究項目“基于北方霧霾城市景觀優(yōu)化構(gòu)建下的植物群落多樣性研究”(Z2015088);邢臺市社會科學(xué)規(guī)劃項目“基于景觀規(guī)劃視角下的鄉(xiāng)村旅游發(fā)展研究—以邢臺縣白岸鄉(xiāng)為例”(XTSK1551);河北省社會科學(xué)基金項目“基于鄉(xiāng)村旅游視角下的太行山鄉(xiāng)村景觀規(guī)劃研究”(HB15YS016)

王會京(1973—),男,河北磁縣人,碩士,講師,主要從事生態(tài)環(huán)境研究與設(shè)計。E-mail:Huijing_wang73@163.com

X171；Q143

：A

：1005-3409(2017)03-0170-07