5種楠屬植物的葉片形態(tài)特征及其金屬元素含量的比較*

黃承石 張 銀 費 越 胡 蝶

(長江大學(xué)楠木種質(zhì)資源評價與創(chuàng)新中心，湖北 荊州 434025)

本研究分別以5種楠屬植物白楠 (Phoebeneurantha)、紫楠 (P.sheareri)、楨楠 (P.zhennan)、浙江楠 (P.chekiangensis)、閩楠 (P.bournei) 葉片為研究對象，在涂銘等[13]的研究基礎(chǔ)上，通過觀察比較葉片外部形態(tài)特征，測量其單葉片及其單位面積的金屬元素Pb、Cr、Fe、Cu、Cd含量，并且測量了葉片上下表皮細胞的大小，多角度分析5種楠屬植物葉片的滯塵能力。以期充分挖掘楠屬植物在園林應(yīng)用中的市場價值和生態(tài)價值,對其綜合開發(fā)利用具有現(xiàn)實指導(dǎo)意義。

1 材料和方法

1.1 研究對象及采樣方法

供試的5種楠屬植物葉片均于同一時間段采自于長江大學(xué)楠木苗圃基地 (112°20′N, 30°33′E)，于晴天采取各種植物葉片30片，均采自于冠層頂部，采樣時用鑷子和枝剪輕輕將葉片剪落并放置自封袋中，設(shè)置3個重復(fù)。

1.2 觀察及測定方法

1.2.1葉片形態(tài)特征觀察及測定

將5種楠屬植物葉片樣本放于DFC550體式顯微鏡 (北京冠普佳科技有限公司，中國) 下觀察其葉片外觀形態(tài)特征，并拍照整理；用光學(xué)顯微鏡 (寧波舜宇儀器有限公司，中國) 觀察5種楠屬植物葉片表皮細胞的形狀及其排列方式，并用顯微測微尺 (株洲卡特光電儀器有限公司，中國，精度為0.1 μm) 測量其大小。

用Scanmaker i800 plus掃描儀 (中晶科技有限公司，中國，分辨率300 dpi) 對葉片進行掃描，然后用imageJ電腦軟件換算測定其葉片的長、寬和面積[14]。計算公式如下：

實際葉片長度 (cm)=測得的長度像素點數(shù) × (2.54/掃描儀分辨率)

實際葉片寬度 (cm)=測得的寬度像素點數(shù) ×(2.54/掃描儀分辨率)

實際葉片面積 (cm2)=(2.54/掃描儀分辨率)2 × 測得的像素點個數(shù)

方：您從事圖書館工作、專業(yè)教學(xué)以及科學(xué)研究幾十年，在這過程中您肯定有太多太多的感悟，其中最深的體會是什么？

1.2.2葉片滯塵液的pH值、EC值以及金屬元素含量的測定

將5組葉片樣本分別裝入5個大燒杯中，每個燒杯各倒入200 mL蒸餾水，葉片浸泡2 h后用鑷子將葉片夾出，所剩浸洗液即為滯塵待測液。首先，用pH 6.86和pH 9.18的pH標準溶液調(diào)節(jié)pHS-3e型酸度計 (武漢中核儀器有限公司，中國)，2個數(shù)值一直重復(fù)，使得數(shù)值穩(wěn)定，不會再隨意改變，然后將復(fù)合玻璃電極插入待測液測定其pH；其次，用去離子水調(diào)試儀器，使指示針指向0，溫度調(diào)為25 ℃，再將電導(dǎo)儀電極插入待測液測定其EC值；最后，用原子吸收分光光度法[15]分別對5種楠屬植物葉片滯塵液中重金屬元素Fe、Cu、Pb、Cr、Cd的含量進行測定。

1.3 分析方法

運用Excel表統(tǒng)計數(shù)據(jù)，用SAS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行方差分析，并用SSR法對5種楠屬植物葉片待測液種的pH值、EC值、重金屬元素含量、葉表皮細胞大小進行多重比較其差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 5種楠屬植物葉片形態(tài)特征比較

2.1.15種楠屬植物葉片的外部特征比較

由表1可知，5種楠屬植物的葉片形態(tài)各有差異，葉片均為革質(zhì)，葉形為披針形或倒卵形。葉尖先端漸尖，中脈均下陷，兩邊側(cè)面的條數(shù)不等。葉片上表面均無毛，下表面附著短柔毛或長柔毛。

2.1.25種楠屬植物葉片的面積大小比較

由表2可知，葉面積從大到小依次為紫楠 > 白楠 > 浙江楠 > 閩楠 > 楨楠，其中紫楠葉面積平均值為64.960 cm2，楨楠葉面積平均值為20.331 cm2；葉片長度紫楠最大，平均長14.992 cm，楨楠最小，平均長10.121 cm；葉片寬度紫楠最大，平均寬6.215 cm，閩楠最小，平均寬3.036 cm。從方差分析結(jié)果來看，紫楠、白楠、楨楠、浙江楠、閩楠之間葉片面積均存在顯著差異 (P< 0.05)。紫楠和白楠葉片長度無顯著差異，但與浙江楠、閩楠、楨楠均存在顯著差異 (P< 0.05)。白楠和浙江楠葉片寬度無顯著差異，閩楠和楨楠葉片寬度也無顯著差異，但與紫楠有顯著差異 (P< 0.05)。

表1 5種楠屬植物葉片形態(tài)比較Table 1 Comparison of leaf morphology of 5 species of Phoebe

表2 5種楠屬植物葉片面積比較Table 2 Comparison of leaf area of 5 species of Phoebe

2.1.35種楠屬植物葉片的上表皮細胞比較

由圖1可知，這5種楠屬植物葉片上表皮細胞均呈鑲嵌式結(jié)構(gòu)無序排列，形狀不一。由表3可知，浙江楠的上表皮細胞較長且較寬，楨楠較短較小。它們從大到小排列依次為浙江楠 > 白楠 > 閩楠 > 紫楠 > 楨楠。

圖15種楠屬植物上表皮細胞
Fig.1 Epidermal cells of 5 species ofPhoebe

2.2 5種楠屬植物葉片滯塵液的pH和EC值比較

由表4可知，紫楠葉片滯塵液的pH值最大，約為7.38，閩楠最小，約為7.19；楨楠葉片滯塵液的EC值最大，約為78 μS/cm，紫楠最小，約為49 μS/cm。楨楠與浙江楠的pH值無顯著差異，白楠和閩楠的pH值也無顯著差異，但紫楠、楨楠、白楠均有顯著差異 (P< 0.05)。就EC值而言，閩楠和浙江楠無顯著差異，但與白楠、紫楠、楨楠和浙江楠均有顯著差異 (P< 0.05)。

表3 5種楠屬植物葉片表皮細胞大小的比較Table 3 Comparison of leaf epidermal cell size of 5 species of Phoebe μm

表45種楠屬植物葉片滯塵液的pH、EC值
Table 4 The pH and EC value of leaves′ dust liquid of 5 species ofPhoebe

樹種pHEC值/(μS·cm-1)白楠7.20±0.721c71±0.413b紫楠7.38±0.754a49±0.647d楨楠7.26±0.812b78±0.532a閩楠7.19±0.755c55±0.573c浙江楠7.24±0.832b57±0.442c

2.3 5種楠屬植物葉片滯塵液中的重金屬元素比較

由表5可知，5種楠屬植物葉片的滯塵液中重金屬元素Pb和Cr含量均存在顯著差異 (P< 0.05)，Pb含量從大到小依次為楨楠 > 閩楠 > 浙江楠 > 白楠 > 紫楠，Cr含量從大到小依次為楨楠 > 閩楠 > 紫楠 > 白楠 > 浙江楠。楨楠葉片滯塵液的Fe含量最高，平均27.591 mg/cm2；閩楠最低，平均8.574 mg/cm2。白楠和閩楠滯塵液中Fe含量無顯著差異，但與紫楠、楨楠、浙江楠都存在顯著差異 (P< 0.05)；楨楠滯塵液的Cu含量最高，平均0.302 mg/cm2，紫楠最低，平均0.118 mg/cm2。其中白楠和紫楠滯塵液中含Cu量無顯著差異，但與楨楠、閩楠、浙江楠都存在顯著差異 (P< 0.05)；楨楠滯塵液的Cd含量最高，平均0.196 mg/cm2，紫楠最低，平均0.054 mg/cm2。其中白楠和紫楠滯塵液中含Cd量無顯著差異，但與楨楠、閩楠、浙江楠均存在顯著差異 (P< 0.05)。從總的情況來看，這5種不同楠屬植物所含的5種不同重金屬之和最多的是楨楠，其次是浙江楠和紫楠，而白楠和閩楠含量最少。

表5 5種楠屬植物葉片粉塵中各重金屬元素含量比較Table 5 Comparison of the contents of heavy metals in the dust of 5 species of Phoebe mg/cm2

3 結(jié)論與討論

滯塵能力的測定與比較研究表明，樹種間滯塵能力與其葉片的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征有一定的關(guān)系[16]，附著在上下葉面毛的形狀、疏密程度，分泌物等因素是造成滯塵能力強弱的原因。石輝等[17]的研究顯示葉面的粗糙度可以影響細小顆粒物的滯留。從這5種楠屬植物的葉片外部形態(tài)特征來看，葉均革質(zhì)，葉片上表面均少毛或無毛，白楠、紫楠、閩楠葉片下表面有短柔毛，而楨楠和浙江楠葉片下表面有較密的長柔毛，較容易附著細小顆粒物。

葉片表皮細胞排列無序，氣孔等組織突起，會增加葉表的粗糙程度，增加葉片與粉塵的接觸面積，從而提高植物葉片滯塵能力[18]。FreerSmith等[19]、李海梅等[20]和余曼等[21]研究表明顆粒物更容易深藏在凹凸不平具有溝狀組織，保衛(wèi)細胞與周圍角質(zhì)突起的連接區(qū)形成具網(wǎng)格形紋飾的植物葉片上。而從5種楠屬植物上表皮細胞的觀察來看，它們形狀大小不一，白楠和浙江楠細胞間隙較大，而閩楠、紫楠和楨楠細胞排列較密，這可作為比較其滯塵能力的參考條件。

任乃林等[22]研究發(fā)現(xiàn)重金屬在植物葉片中的含量與大氣粉塵中重金屬污染程度呈正相關(guān)關(guān)系。植物的葉片在光合作用和呼吸作用的過程中，會通過氣皮孔吸收一部分含重金屬元素的粉塵[23]。從本測試結(jié)果來看，發(fā)現(xiàn)在單位面積內(nèi)5種楠屬植物各金屬元素含量總和從大到小依次為楨楠 > 浙江楠 > 紫楠 > 白楠 > 閩楠，而這一結(jié)果也和它們?nèi)~片滯塵液的EC值是相吻合的。

在綜合了5種楠屬植物葉片的外部形態(tài)特征和葉表皮細胞的微觀結(jié)構(gòu)及其葉片滯塵液中的重金屬元素含量、EC值等指標，可初步判斷它們的滯塵能力從強到弱依次為楨楠 > 浙江楠 > 白楠 > 紫楠 > 閩楠?？傊趫@林植物滯塵效益方面進行系統(tǒng)全面的研究對改善城市空氣污染問題具有一定的現(xiàn)實意義，同時也能為楠屬植物在園林綠化中的應(yīng)用提供參考。