4种金色叶树木对SO2胁迫的生理响应

种培芳, 苏世平

(甘肃农业大学林学院，兰州 730070)

4种金色叶树木对SO2胁迫的生理响应

种培芳*, 苏世平

(甘肃农业大学林学院，兰州 730070)

近年来 SO2污染比较严重，它对植物有着多方面的影响。因此，越来越多的学者开始关注这方面的问题。彩叶植物在丰富园林景观及降低环境污染方面占用重要的地位，它们也被认为是净化城市空气最有效的途径之一。 旨在阐明4种彩叶树种耐SO2污染机制，对丰富植物耐SO2研究的理论、科学评价植物抗SO2污染能力以及指导园林绿化科学选择树种等具有重要理论和现实意义。研究采用人工模拟熏气的方法对金叶女贞、金叶莸、金叶风箱果和金叶红瑞木4种金色叶树种的2年生苗木进行不同浓度的 SO2胁迫,研究了参试树种的外观受害症状及膜脂过氧化、渗透调节物质、保护酶活性等生理指标对 SO2的反应，并采用模糊数学隶属函数法和灰色关联度法对其抗SO2能力进行了综合评价。结果表明: 4种金色叶植物对 SO2均具有一定的净化能力，表现为随着 SO2浓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、过氧化物酶以及过氧化氢酶活性上升，叶绿素含量先增后降，叶液 pH 值下降。但4种金色叶树木对 SO2的净化能力有差别，其中金叶红瑞木的净化能力强最大，金叶女贞和金叶风箱果的净化能力为中等，而金叶莸的净化能力最差。这与其含硫量的顺序一致，却与其对SO2的抗性大小即金叶女贞> 金叶莸> 金叶红瑞木>金叶风箱果完全不同，说明这四种植物对 SO2的吸收能力与其对该气体的抗性不完全一致。但这不能表明抗性差的树种在兰州地区不能应用，因为，兰州市空气中的SO2实际污染程度与研究所设置的最低浓度相比仍属安全浓度。在所选的10个指标中，丙二醛含量、细胞膜透性、超氧化物歧化酶活性、过氧化氢酶活性、脯氨酸、过氧化物酶活性、叶绿素和可溶性糖等指标均可作为金色叶植物对 SO2抗性的重要鉴定指标，而S含量和叶液 pH 值在评价植物对SO2抗性能力时并不具有重要性。4种植物的受害程度与其SO2抗性相反，说明受害症状可以作为判断其对SO2抗性大小依据。

金色叶树种；SO2抗性；生理指标；综合评价

SO2是各种含硫石油和煤燃烧时的产物之一。随着经济和社会发展, SO2也已成为我国最主要的大气污染物。在目前尚不能完全依赖污染源治理的情况下，城市街道和园林绿化将是净化城市大气中硫化物污染的有效途径之一[1]。目前，许多学者已开展了大气SO2污染物对园林植物影响的研究，包括对植物伤害症状[2]、对植物生理生化影响[3]、组织结构[4]、光合作用[5]以及抗污树种的筛选[2]。

我国地域辽阔, 各地区的气候条件差异很大, 树木对 SO2污染的抗性也不同，比如紫花苜宿在SO2浓度达到0.13 mg/m3时就会出现症状[6]，但有些木本植物在很高的浓度50 mg/m3下才会表现受害症状[6]。因此，许多林业、环保及园林工作者的通过广泛调查研究, 对各地区常见的园林、绿化造林树种的抗性进行了分级, 并确定了一批抗污染的绿化树种，这些工作为园林绿化树种的选择和应用提供了主要的参考依据。兰州是甘肃省省会，在园林绿化和美化方面对于彩叶尤其是金色叶树种的应用十分广泛，但到目前为止对兰州市这个污染大市的抗污树种筛选的研究还很少，尤其是对一些在园林美化方面起重要作用的金色叶树种的研究更是鲜有报道。基于此背景，本研究以兰州市广泛应用的金叶女真(Ligustrumvicaryi)、正在推广的金叶莸(Caryopterisclandonensis)以及正在试种的金叶风箱果 (Physocarpusopulifoliusvar.lutein)和金叶红瑞木 (Cornusalba)这4种金色叶植物为研究对象，采用人工熏气的方法, 借鉴前人[7]在其它彩叶树种上SO2设定浓度，研究了不同SO2浓度处理下4种树种的生理反应，并通过综合分析评价了其对SO2的抗污能力，从而为兰州地区金色叶树种的选择和应用提供科学的参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2010—2011 年在甘肃农业大学科研基地进行, 试材选用兰州红谷苗圃提供的生长状况相近的2年生盆栽苗金叶女真、金叶莸、金叶红瑞木和金叶风箱果。盆栽苗木在露地进入旺盛生长期后，放入熏气室中适应l周再用SO2气体进行熏气处理。

1.2SO2对材料熏气处理

采用简易静态熏气系统进行熏气处理。熏气装置为密闭透明的塑料薄膜熏气室，体积为7.3 m3。气体浓度设定在前期预备试验和参照别人[7]的基础上分为4个熏气浓度梯度(5.71、11.43、17.14、22.86 mg/m3)，每个熏气室为一个浓度处理，6株为1小区，设3个小区，3次重复，同时设置对照于相同条件下不熏气的气室中，处理时间为15 d。闭气室继续熏气到设定要求。SO2气体熏气结束后，观察记录各树种叶片的受害程度等反应，并取高度相近的新梢中部功能叶片进行各项指标测定。

1.3 生理指标及硫含量的测定

细胞膜透性采用的电导法[8]，丙二醛(malondialdehyde,MAD)含量采用硫代巴比妥酸法测定[9]，脯氨酸(proline,Pro)含量采用茚三酮比色法测定[9]，可溶性糖(soluble sugur,SS)含量采用蒽酮乙酸乙酯比色法测定[9]，超氧化物歧化酶(supero xide dismutase, SOD)活性采用核黄素-NBT法测定[8]，过氧化氢酶(catalase, CAT)活性采用紫外吸收法测定[8]，过氧化物酶(peroxide enzyme,POD)活性采用愈创木酚比色法[8]，叶绿素(chlorophyll,Chl (a+b))含量采用乙醇法[8]，叶片硫含量用HNO3-HClO4消煮、BaSO4 比浊法测定[10]，叶液pH值的测定采用杨玉珍[11]的方法。植物净化 SO2能力的计算参照张德强等的方法[12]将硫的净化率(SO2处理下植物叶片硫含量比对照高出的百分率)在 40%以上的划为净化能力强的种类，在20%—40%的为净化能力中等的种类，在 20%以下的为净化能力差的种类。

1.4抗SO2性综合评价方法

1.4.1 隶属函数值法

用模糊隶属函数法对四种金色叶树种的抗SO2能力进行综合评价。隶属函数法是根据模糊数学的原理，利用隶属函数进行综合评估。先求出各指标在各树种中的具体隶属函数值[13]，然后对各树种隶属函数值进行累加，求其平均值，得出综合评估的指标值。隶属函数值法的计算公式如下：

(1)

(2)

式中,u(Xij)为i树种j指标的隶属函数值，Xij为i树种j指标的测定值，Ximax和Ximin分别为指标的最大值和最小值。与抗SO2能力成正相关用(1)式；与抗SO2能力成负相关用(2)式。将每个树种各指标的抗SO2能力隶属函数值累加起来，求其平均数，隶属函数均值越大，抗SO2能力就越强。

1.4.2 灰色关联度分析

灰色关联度分析方法，是灰色系统理论中的一种分析方法，此方法被广泛应用于农业和林业研究中。设参考数列为X0，比较数列为Xi(i=1， 2，…，n)，则参考数列X0={X0(1)，X0(2)，…，X0(n)}，比较数列Xi={X1(1)，X1(2)，…，X1(n)}。利用下列公式对各指标进行处理：

(3)

(4)

式中，εi(k)为关联系数，ri为灰色关联度；△i(k) =│X0(k)-Xi(k)│，表示X0数列与Xi数列在第k点的绝对值；minminΔi(k)为二级最小差，maxmaxΔi(k)为二级最大差；ρ为分辨系数，取值范围为0到1，文中试验取值0.5[14]。

权重计算公式：

(5)

1.5 数据处理

采用Excel 2003 和SSPS13.0 进行数据处理。

2 结果与分析

2.1不同浓度SO2对参试树种的危害

从表1可以看出，4 种金色叶植物在受SO2危害症状上的存在差异, 同时在显症浓度上表现出显著的差异。金叶风箱果和金叶红瑞木的受害起始SO2浓度为11.43 mg/m3，此浓度下表现出新梢枯黄的受害症状，而在SO2浓度达22.86 mg/m3时，金叶红瑞木的受害程度比金叶风箱果严重。相比而言，金叶女贞和金叶莸的受害起始浓度较高，在SO2浓度达17.14 mg/m3时才表现出新梢枯黄的受害症状，而在22.86 mg/m3的浓度下表现出顶芽变黑的相同症状。这表明金叶风箱果和金叶红瑞木对SO2的反应较金叶女贞和金叶莸敏感，而金叶女贞和金叶莸抗 SO2的性能较金叶风箱果和金叶红瑞木强，金叶红瑞木又比金叶风箱果的抗性强。

表1 4个金色叶树种的苗木在不同浓度 SO2气体处理下的受危害状况

2.2SO2对叶片膜脂过氧化的影响

由图1可以看出: 4种金色叶树木叶片的MDA 含量随SO2浓度的增加而迅速增加, 叶片MDA含量与SO2浓度呈正相关关系，相关系数分别为0.9719、0.9682、0.997和0.9857。在SO2处理浓度为22.86 mg/m3下, 金叶女贞、金叶莸、金叶风箱果和金叶红瑞木叶片MDA 含量分别比对照增加了128.57%、149.18%、235.93%和194.12%,方差结果表明,处理与对照差异均达极显著水平(P<0.01)。随SO2浓度增加(图1)， 4 种金色叶树木叶片膜透性迅速上升，当SO2浓度高5.71 mg/m3之后，金叶女贞和金叶风箱果叶片膜透性呈缓慢增加趋势，而金叶红瑞木和金叶莸叶片膜透性呈直线增加趋势。在SO2处理浓度为22.86 mg/m3下，金叶女贞、金叶莸、金叶风箱果和金叶红瑞木各树种叶片膜透性分别比对照增加了132.14%、141.93%、206.89%和212.50%，方差分析显示，各处理与对照均达极显著差异(P<0.01) 。

图1 SO2 对 4种金色叶树木叶片MDA含量和细胞膜透性的影响Fig.1 Effect of SO2 on MDA contents and membrane lipid peroxidation in four golden-leaf trees species

2.3SO2对叶片渗透调节物质的影响

如图2所示，在SO2处理浓度为11.43 mg/m3以前，4种金色叶树种叶片脯氨酸含量随SO2浓度的增大而迅速增加，在此之后，金叶红瑞木表现出先下降后上升的趋势，而其它3种植物叶片的脯氨酸含量均呈缓慢增加趋势。在22.86 mg/m3SO2处理后4种金色叶脯氨酸含量分别比对照增加了157.14%、119.23%、100%和72.72%，处理与对照差异达显著水平(P< 0.05)。4个树种叶片可溶性糖的含量随SO2处理浓度的增大呈先上升后下降的趋势(图2)，在处理浓度为17.14 mg/m3之前叶片可溶性糖含量与SO2浓度呈极显著正相关关系，相关系数为0.937**。之后随着SO2浓度的进一步增加，可溶性糖含量逐渐降低。在22.86 mg/m3SO2处理下，金叶女贞、金叶莸、金叶风箱果和金叶红瑞木各树种叶片可溶性糖含量分别比对照增加了、119.23%、125%、113.63%和104.34%。

图2 SO2 对 4种金色叶树木叶片脯氨酸和可溶性糖含量的影响Fig.2 Effect of SO2 on proline and soluble sugar contents in four golden-leaf trees species

2.4SO2对叶片抗氧化酶活性的影响

如图3所示, 随SO2浓度增加, 4 个树种SOD、CAT和POD活性总体呈上升趋势。 当SO2浓度达到11.43 mg/m3时, 除金叶风箱果外，其它3 树种叶片的SOD、CAT和POD活性增加开始变缓。在22.86 mg/m3处理下, 金叶女贞、金叶莸、金叶风箱果和金叶红瑞木的SOD 酶活性分别比对照增加了121.76%、115.90%、88.25%和92.88%，CAT 酶活性分别比对照增加了233.75%、228.51%、138.66%和128.57%，POD 酶活性分别比对照增加了100.00%、69.09%、40.00%和65.21%。 金叶女贞和金叶莸紫叶片抗氧化酶活性高于金叶风箱果和金叶红瑞木,说明金叶女贞和金叶莸对SO2的抗性能力强于金叶风箱果和金叶红瑞木(图3)。

图3 SO2 对 4 种金色叶树木叶片 SOD、 POD 和 CAT 酶活性的影响Fig.3 Effect of SO2 on the activities of SOD, POD and CAT in four golden-leaf trees species

2.5SO2对叶片叶绿素含量和叶液pH值的影响

由图4可知，随着SO2浓度的升高，4 种金色叶植物的叶绿素含量变化均呈先升后降的趋势，但每个树种叶绿素下降对SO2的的反应浓度不同，金叶女贞在SO2为17.14 mg/m3时，叶绿素才开始下降，而金叶莸和金叶红瑞木在SO2为11.43 mg/m3是开始下降，金叶风箱果则在SO2为5.71 mg/m3时就开始下降。说明各树种叶绿素对SO2的反应不同。 随 SO2处理浓度的增加， 4 个树种叶片的 pH值均呈下降趋势, 尤其是在达到处理浓度11.4 mg/m3时pH值急速下降，各处理pH值与SO2浓度呈极显著负相关关系(相关系数0.946以上,P<0.01)。在22.86 mg/m3处理下，金叶女贞、金叶莸、金叶风箱果和金叶红瑞木的叶液pH值分别比对照下降了15.00%、16.96%、17.67和18.18%, 方差分析结果显示, 差异达显著水平(P<0.05)(图4)。

图4 SO2 对 4 种金色叶树木叶片叶绿素含量和叶液pH值的影响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种金色叶树种对SO2净化能力的比较

如图5所示，4种金色叶树种叶片 S含量均表现出增—降—增—降的变化趋势，表明这些树种可以通过不间断地感应环境以调节其叶片的气孔至适当的开度, 来适应胁迫生境。但随着 S02气体浓度增加，4种树种的生理代谢功能受阻, 故叶片中的 S含量反显递减。表明植物叶片中 S含量的变化与 SO2在叶内的转化、吸收能力有关。金叶女贞、金叶莸、金叶风箱果和金叶红瑞木4 种树木均在 17.14 mg/m3处理时出现硫含量最大值，各树种的吸硫量顺序为：金叶红瑞木﹥金叶风箱果﹥金叶女贞﹥金叶莸。

由表 2 可知，金叶红瑞木的平均净化能力强。 其中在 17.14 mg/m3SO2处理浓度下净化率高达 154.19%，金叶女贞和金叶风箱果的平均净化率超过20%，净化能力为中等；而金叶莸的平均净化率抵御20%，净化能力为差。

表2 不同浓度 SO2 处理下 4 种金色叶植物的净化能力

图5 SO2 对4种金色叶树木叶片硫含量的变化的影响Fig.5 Effect of SO2 on the changes of sulfur content in the leaves of four golden-leaf tree specie

2.74种金色叶树木抗SO2能力的综合评定

为了综合评价各种树木的抗污染能力的大小，对膜透性、MDA 含量、脯氨酸、可溶性糖、SOD、 POD、 CAT、pH值、硫含量和叶绿素采用隶属函数计算。用每个树种各项指标隶属值的平均值作为树种抗性能力综合鉴定标准进行比较。表3结果显示，各树种抗污染能力为：金叶女贞>金叶莸>金叶红瑞木>金叶风箱果。将各项指标与平均隶属值的关联系数、关联度与权重进行计算，结果表明， MDA和膜透性的关联度都在0. 7以上，与4种金色叶树种的抗SO2能力关联性最强；SOD 、CAT、Pro、POD 、Chl(a+b) 和SS的关联度在0.6—0.7之间，与4种金色叶树种的抗SO2能力关联性次之；而pH值和S含量的关联度在0.60以下，说明它们与4种金色叶树种的抗SO2能力关系不紧密(表4)。

表 3 4 种金色叶树木对 SO2 抗性的综合评定

3 讨论

植物是城市生态系统的重要组成部分，具有净化空气，改善城市环境等多种功能。在植物净化 SO2方面已有研究认为不同绿化树种对 SO2的净化能力存在差异[15]。同时，植物对 SO2的净化能力与环境中的 SO2浓度有关[16]。本试验的研究结果与此一致，经 SO2处理后植株叶片硫含量都高于对照，说明 4种植物可以吸收 SO2气体，从而起到净化环境的作用。但植物对污染物的吸收和净化作用是有限度的, 存在一阀值。不同种植物对同类型污染物的净化能力各异。研究结果显示，4树种对SO2的净化能力和硫含量大小顺序均为金叶红瑞木>金叶风箱果>金叶女贞>金叶莸，金叶红瑞木对SO2的净化能力较其他树种强，吸硫量也较大，但其抗SO2危害的能力上不如其他树种，在低SO2浓度(11.43 mg/m3)时即表现出明显的受害症状。这与其对SO2的抗性排列顺序金叶女贞﹥金叶﹥莸金叶风箱果﹥金叶红瑞木不一致。说明植物对 SO2的吸收能力与其对该气体的抗性不完全一致，这是因为，尽管植物对大气 SO2具有一定的吸收净化能力，但SO2同时也会影响到植物的其他生理生化等一系列过程[17- 18]。有研究表明，在SO2胁迫下，植物体膜脂过氧化、 保护酶活性和代谢物质等方面会受到其影响[3,7]，本试验以下结果也证明了这一结论。

表4 4种金色叶树种各项抗SO2指标的关联度及权重

本研究发现，随SO2处理浓度的增加，4 种金色叶树种叶片细胞膜透性和膜脂过氧化产物MDA 含量都逐渐增加，这一结果与前人研究结论一致。4种树种相比较而言，抗性强的金叶女贞在SO2胁迫下，细胞膜透性变化相对较小, MDA 含量保持稳定；而抗性弱的金叶风箱果则细胞膜透性变化较大，MDA 含量增加多。这2项指标的权重值在所有指标中排列较前，说明MDA 含量和细胞膜透性是测定这4种金色叶树种以及其他树种[7]对SO2抗性的重要鉴定指标。

SOD、 POD、 CAT是细胞抵御活性氧伤害的主要保护酶类,在清除氧自由基、过氧化物以及阻止或减少自由基形成方面起重要作用。在SO2胁迫条件下，不同植物保护酶的活性变化情况不同[3,8]。本试验结果表明，在SO2胁迫下，各金色叶树木抗氧化酶活性发生了明显的变化，随SO2浓度增加， POD、 CAT 和SOD活性均呈上升趋势。这3项指标的权重值在10指标中位于第3、4和第6,说明这3个指标也是测定这4种金色叶树木对SO2抗性的重要鉴定指标。

逆境胁迫下植物体内的渗透调节物质(如可溶性糖和及脯氨酸等)会增加[19]，以避免或减少不利因素对植物的伤害。本试验中4 种金色叶树木的脯氨酸含量与可溶性糖含量在SO2胁迫后均高于对照，说明脯氨酸和可溶性糖是4种金色叶的渗透调节物质。从树种差异上来看，脯氨酸和可溶性糖积累能力均为金叶女贞> 金叶莸> 金叶红瑞木>金叶风箱果。这2项指标的权重值在10项指标中位于第5和第8，说明同样是渗透调节其物质，但脯氨酸在4种金色叶树木抗SO2指标中所起的作用大于可溶性糖这项指标。

树木叶片受 SO2气体毒害后，有一个叶绿素含量的追高过程，当危害超过一定限度时，叶绿素瓦解，含量显著降低[20]。本研究结果表明，4 种植物的叶绿素含量都呈现先升后降的趋势，随 SO2浓度的加大叶绿素总含量下降，这是由于 S 元素的生理作用所致，叶片吸收了 S 元素，可同化为含硫氨基酸，这些氨基酸有利于色素蛋白的合成；但植物对 S 的需要量和耐性是有一定限度的，随着熏气浓度的增加，吸收、积累的SO2超过金色叶树木叶片的需要量和清除机制时，就会造成代谢混乱和对叶绿素产生漂白作用。

SO2通过气孔进入叶片细胞后快速溶于细胞液中，形成亚硫酸盐和二硫化物，致使叶液pH值降低, 也就是说叶片吸硫量越多，叶片叶液pH值降低愈大。本试验结果表明：随着SO2浓度的增加，4 种金色叶树木叶液pH值均减小，但金叶女贞叶液pH值降幅最小，说明其本身的自动调节能力较强，所以受害较轻，表现出较强的抗性。

综上所述，可以看出许多生理生化指标均与植物的抗SO2能力有关，因此，在评价植物抗SO2能力时必须将这些生理指标综合联系在一起才能做出正确的评价。此外，从本研究结果来看，4个树种在抗SO2能力上存在差异，但是否说明抗性差的树种在兰州地区就不能应用呢？有资料显示，兰州市空气中的SO2实际污染程度曾经达到过0.277 mg/m3，这个浓度超过国家空气质量三级标准[21]，但与本研究所设置的最低浓度相比仍属安全浓度。所以，尽管4个树种在SO2抗性上存在差异，但其在兰州地区均可安全应用。

[1] Zhang D Q, Chu G W, Yu F Q, Liu S Z, Lu Y D, Hu X C, Xue K N, Kong G H. Decontamination ability of garden plants to absorb sulfur dioxide and fluoride. Journal of Tropical and Subtropical Botany, 2003, 11(4): 336- 340.

[2] Xu Y M, Wang J M, Gao J M, Cui K Y. Studies on sensitivity and symptom types of 42 species garden trees fumigated with sulfurdioxide. Journal of Shanxi Agricultural University: Natural Science Edition, 2006, 26(1): 32- 35.

[3] Hu D M, Sun M G, Wang T M, Li X F, Li C. Effect of sulfur dioxide stress on membrane lipid peroxidation and protective enzymes of three ornamental tree seedlings. Journal of Shandong Agricultural University: Natural Science Edition, 2005, 36(2): 175- 180.

[4] Yi H L, Meng Z Q. Cytogenetic damage of A. sativum root cells induced by sulfur dioxide. Acta Ecologica Sinica, 2002, 22(5): 709- 714.

[5] Li C, Hu D M. Responses of ten landscaping tree species to sulfur dioxide. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica, 2006, 26(2): 407- 411.

[6] Zheng S Y. The evolution of the effects of SO2pollution on vegetation. Ecologic Science, 2002, 19(1): 59- 64.

[7] Li Y H, Li X Y, Bai R Q, Wang W F, Han Y Q, Yang J M. Resistance to sulfur Dioxide of Four colored-leaf species inPrunus. Scientia Silvae Sinicae, 2008, 4(2): 28- 33.

[8] Chen J X,Wang X F. Plant Physiology Experimental Direction. Guangzhou: South China University of Technology Press, 2006.

[9] Li H S. Plants Physiology and Biochemistry Experimental Theory and Technology. Beijing: Higher Education Press, 2006.

[10] Wu M J, Sun X J, L Q F, Li H, Leng H L. Determination of sulfur in tobacco with barium sulphate turbidimetry. Tobacco Science and Technology, 2005, (1): 24- 26.

[11] Yang Y Z. Changes of plants′sugar metabolism and pH value of leaf extract fluid after fluoride pollution. Acta Agriculturae Universitatis Henanensis, 1995, 29(1): 95- 97.

[12] Zhang D Q, Kong G H, Wen D Z, Yu M D, Zhang R F, Li X. Analysis of the resistance on air pollution and purification on sulfur dioxide (SO2) and Lead (Pb) of gardens plants. Guangzhou Environmental Sciences, 2003, 18(1) 22- 25.

[13] Xue H Q, Sun L Z, Gan X M. Study on comprehensive assessment and mechanism of drought resistance in peanut cultivars. Agricultural Research in the Arid Areas, 1999, (1): 83- 87.

[14] Peng X M, Wang H R, Dong Y Y, Zhang K G. Evaluation model of water resources value under the condition of water shortage and its application. Journal of Natural Resources, 2006, 21(4): 670- 675.

[15] Lu M, Li Y J. Research on absorption and purgation ability to atmospheric pollutants of some garden plants. Journal of Shandong Institute of Architecture and Engineering, 2002, 17(2): 45- 49.

[16] Zhang D Q, Chu Q W, Yu Q F, Liu S Z, Lu Y D, Hu X C, Xue K N, Kong G H. Decontamination ability of garden plants to absorb sulfur dioxide and fluoride. Journal of Tropical and Subtropical Botany, 2003, 11(4): 336- 340.

[17] Zhang X X, He R, Shi Y, Shao J P, Zhou Z. Study on the reaction of 13 indigenous tree species for greening in Yunnan to SO2and NO2. Journal of West China Forestry Science, 2005, 34(4): 41- 46.

[18] Liu H T, Zhang W P, Shen Y W, Du X M, Xing G H, Liu J A. A study on elimination capacity of plants to sulphur dioxide from atmosphere. Research of Environmental Sciences, 1988, 1(1): 45- 51.

[19] Zhang Y X, Du X Y, Zhang Y Q, Fan A Y. Effect of PEG stress on charateristics of osmoregulation of carexiuriuscula. Journal of Inner Mongolia University for Nationalities: Natural Sciences, 2008, 23(3): 289- 292.

[20] Su D M, Liao F Y. The Effect of low concentration of SO2on the content of chlorophyll and carotenoid and chlorophyll fluorescence in chrysanthemum sp. leaves. Journal of Central South Forestry University, 2005, 25(6): 70- 73.

[21] Huang Y J, Zhang C J, Yin S P, Guo F Q. Effects of atmospheric SO2on carbon isotope composition of plants in Lanzhou city. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2008, 36(34): 15170- 15171.

参考文献:

[1] 张德强, 褚国伟, 余清发, 刘世忠, 陆耀东, 胡羡聪, 薛克娜, 孔国辉. 园林绿化植物对大气二氧化硫和氟化物污染的净化能力及修复功能. 热带亚热带植物学报, 2003, 11(4): 336- 340.

[2] 徐玉梅, 王建明, 高俊明, 崔克勇. 42 种园林植物对 SO2伤害的敏感性研究. 山西农业大学学报: 自然科学版, 2006, 26(1): 32- 35.

[3] 胡丁猛, 孙明高, 王太明, 李秀芬, 李成. SO2对三种园林绿化苗木叶片膜脂过氧化和保护酶的影响. 山东农业大学学报: 自然科学版, 2005, 36(2): 175- 180.

[4] 仪慧兰, 孟紫强. SO2对大蒜根尖细胞遗传损伤作用的研究. 生态学报, 2002, 22(5): 70- 714.

[5] 李成, 胡丁猛. 10个园林绿化树苗对SO2的反应特性. 西北植物学报, 2006, 26(2): 407- 411.

[6] 郑淑颖. 二氧化硫污染对植物影响的研究进展. 生态科学, 2002, 19(1): 59- 64.

[7] 李彦慧, 李向应, 白瑞琴, 王文凤, 韩亚琦, 杨建民. 4种李属彩叶树木对SO2的抗性. 林业科学, 2008, 44(2): 28- 33.

[8] 陈建勋 王晓峰. 植物生理学实验指导. 广州: 华南理工大学出版社, 2006.

[9] 李合生. 植物生理生化实验原理与技术. 北京: 高等教育出版社, 2006.

[10] 吴名剑, 孙贤军, 雷启福, 李辉, 冷海兰. 硫酸钡溶胶比浊法测定烟草中的硫. 烟草科技, 2005, (1): 24- 26.

[11] 杨玉珍. 植物受氟化物污染后糖代谢及叶汁PH值的变化研究. 河南农业大学学报, 1995, 29(1): 95- 97.

[12] 张德强, 孔国辉, 温达志, 周国逸, 张瑞凤, 黎旭. 园林绿化植物的抗性及其对 SO2和Pb净化能力分析. 广州环境科学, 2003, 18(1) 22- 25.

[13] 薛慧勤, 孙兰珍, 甘信民. 花生品种抗旱性综合评价及其抗旱机理的数量分析. 干旱地区农业研究, 1999, (1): 83- 87.

[14] 彭晓明, 王红瑞, 董艳艳, 张可刚. 水资源稀缺条件下的水资源价值评价模型及其应用. 自然资源学报, 2006, 21(4): 670- 675.

[15] 鲁敏, 李英杰. 部分园林植物对大气污染物吸收净化能力的研究. 山东建筑工程学院学报, 2002, 17(2): 45- 49.

[16] 张德强, 褚国伟, 余清发, 刘世忠, 陆耀东, 胡羡聪, 薛克娜, 孔国辉. 园林绿化植物对大气二氧化硫和氟化物污染的净化能力及修复功能. 热带亚热带植物学报, 2003, 11(4): 336- 340.

[17] 张学星, 何蓉, 施莹, 邵金平, 周筑. 云南 13种乡土绿化树种对 SO2、NO2气体反应的研究. 西部林业科学, 2005, 34(4): 41- 46.

[18] 刘厚田, 张维平, 沈英娃, 杜晓明, 邢冠华, 柳君安. 植物对二氧化硫的净化能力的研究. 中国环境科学, 1988, 1(1): 45- 51.

[19] 张玉霞, 杜晓艳, 张玉芹, 范爱英. PEG 胁迫对苔草渗透调节特性的影响. 内蒙古农业大学学报: 自然科学版, 2008, 23(3): 289- 292.

[20] 苏冬梅, 廖飞勇. SO2对菊花光合色素含量和叶绿素荧光特性的影响. 中南林学院学报, 2005, 25(6): 70- 73.

[21] 黄雅娟, 张成君, 殷树鹏, 郭方琴. 兰州市大气中SO2对植物碳同位素组成的影响. 安徽农业科学, 2008, 36(34): 15170- 15171.

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

甘肃农业大学科技创新基金项目(GAU-CX1013)；国际科技合作与交流专项项目(2012DFR30830)

2012- 05- 08;

2012- 10- 30

*通讯作者Corresponding author.E-mail: zhongpf@ gsau.cn

10.5846/stxb201205080669

种培芳, 苏世平.4种金色叶树木对SO2胁迫的生理响应.生态学报,2013,33(15):4639- 4648.

Chong P F, Su S P.Physiological responses of four golden-leaf trees to SO2stress.Acta Ecologica Sinica,2013,33(15):4639- 4648.