金叶女贞对3种粉尘滞留及蒙尘后生理响应

周春玲等

摘要：以金叶女贞（Ligustrum vicaryi）为试验材料，模拟自然扬尘，探讨其在3种不同粉尘（水泥粉尘、道路粉尘、燃煤粉尘）处理下滞尘量差异及蒙尘后的生理响应。结果表明，金叶女贞对燃煤粉尘和水泥粉尘的滞留量明显大于道路粉尘，燃煤粉尘处理下达到饱和的时间最长。3种不同粉尘处理后，相对含水量出现先降低后上升的趋势，比叶重呈现出动态变化趋势，细胞膜透性和脯氨酸含量则有增加的趋势，同时季节对于生理指标有影响。

关键词：金叶女贞（Ligustrum vicaryi）；粉尘；滞尘量；生理响应

中图分类号：S687.1 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）02-0369-04

Physiological Response of Ligustrum vicaryi to Three Types of Dust Retention and Dust

ZHOU Chun-ling1，WANG Yuan-sen1，ZOU Zhu-xiong2，LI Hai-mei1

（1.College of Landscape Architecture and Forest， Qingdao Agricultural University， Qingdao 266109， Shandong， China；

2.Agriculture and Forestry Bureau of Laoshan District in Qingdao， Qingdao 266061， Shandong， China）

Abstract：Taking Ligustrum vicaryi as experimental materials， the simulation of natural dust was carried out to explore the physiological response of dust retention and dust under the treatment of three different dust（cement dust，road dust，coal-fired dust） was studied. The results showed that the dust-retention capability of Ligustrum vicaryi on coal-fired dust and cement dust retention was significantly greater than that of the road dust. The saturated time of coal-fired dust treatment was the longest. After the treatment of three different dust， the relative water content decreased firstly and then increased. The specific leaf weight changed dynamically. There was an increasing trend in the permeability of cell membrane and proline content. Seasons had some influence on the physiological response.

Key words： Ligustrum vicaryi； dust； dust rentention； physiological response

大气污染是影响城市环境质量和人类健康的主要危害因素之一，而大气颗粒物则一直是影响城市环境质量的首要污染物。植物绿化是城市生态系统中具有重要自净功能的组成部分，在改善环境质量、维护城市生态平衡和美化景观方面的作用十分突出。植物滞尘能力已经作为城市绿化树种选择的一个重要生态指标，对城市生态园林的建设有一定的指导意义[1]。灌木类植物是城市生态建设中不可缺少的重要绿化植物，对降低空气颗粒污染物有明显的作用。本试验以园林绿化中常用的绿篱树种金叶女贞（Ligustrum vicaryi）为研究对象，采用3种不同粉尘（水泥粉尘、道路粉尘、燃煤粉尘）处理，模拟自然扬尘，分析其滞尘差异及蒙尘后生理响应。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试验的植物材料为金叶女贞，试验于2012年6-11月在青岛农业大学园林与林学院实验室进行。采用盆栽的方法进行栽培，盆栽45 d后修剪一次，修剪一周后开始扬尘试验。

1.2 试验设计与方法

1.2.1 模拟扬尘方法 设计人工污染均匀分布箱[2]，模拟自然扬尘。箱体由长×宽×高为50 cm×50 cm×120 cm的玻璃板组合而成，而距底部高80 cm处有1个可移动的塑料板。每天扬尘1次，每次3种粉尘各称取5 g[3]，每个处理3次重复，每个重复3盆，对金叶女贞进行处理。在抽移板关闭情况下先扬尘2 min，之后关掉送风机电源，待5 min后，即取抽移板，经过5 min的沉降后取出植物，连续扬尘四周，空白对照不做处理。不同粉尘的来源及物理指标如表1所示。

1.2.2 滞尘量测定方法 叶片滞尘量采用“干洗法”称量。采叶时选取成熟叶片，戴上聚乙烯塑料手套，分别从东、西、南、北、上、中、下均匀采集叶片12片，采后将叶片封存于装有蒸馏水的锥形瓶中，浸泡过程中注意要不断地搅拌，以保证灰尘充分融入水中。浸泡3 h后，用毛刷冲洗叶片，再次保证尘粒融入到水中。用镊子将叶片小心地夹出，用已经烘干称重为W1的滤纸将浸洗液过滤，将滤纸置于60 ℃下烘干12 h，再以万分之一天平称重W2，两次称重之差，即采集样品上所附着的灰尘颗粒物的重量。夹出的叶片晾干后，用YAXIN-1241型叶面积测定仪测叶面积（A），即可得出金叶女贞滞尘量为（W2-W1）/A（g/m2）。

1.2.3 叶片生理指标的测定方法 选取植物叶片样品进行各生理指标的测定，每项试验重复测定3次。叶片相对含水量、比叶重采用加热烘干法；细胞膜透性采用电导仪法；脯氨酸采用酸性茚三酮测定法。

2 结果与分析

2.1 金叶女贞滞尘量分析

试验结果表明，金叶女贞对于道路粉尘滞尘量相对较小，对水泥粉尘和燃煤粉尘滞尘量相对较大。图1、图2是金叶女贞在夏季、秋季叶片滞尘量的差异，饱和时金叶女贞对水泥粉尘和道路粉尘的单位面积滞尘量都约是道路粉尘滞尘量的1.4倍。金叶女贞在道路粉尘和水泥粉尘处理下达到饱和的时间约为13 d，而在燃煤粉尘处理下达到饱和的时间约为15 d，在达到饱和后，金叶女贞滞尘量有一定的变化，但变化不显著。在室内条件下，夏秋季节变化对于滞尘量影响不大。

2.2 金叶女贞蒙尘后生理响应

2.2.1 蒙尘后对相对含水量的影响 植物组织相对含水量是反映植物水分亏缺状况的重要生理指标[4]。由图3可以看出，金叶女贞叶片在蒙尘后相对含水量先降低，后又有回升，可能是植物蒙尘受到胁迫后的一种生理反应。第4周处理后，金叶女贞叶片相对含水量均接近对照处理，其中水泥粉尘处理下变化相对较大。金叶女贞相对含水量夏季变化较为明显，而秋季变化相对较小。

2.2.2 蒙尘后对单位面积叶重的影响 单位面积叶重反映了不同生育期光合作用制造的有机物质及其分配趋势[5]，同时也是衡量叶片质量的一个稳定指标[6]。由图4可以看出，金叶女贞叶片在蒙尘后，随着处理时间的延长，单位面积叶重均出现先下降，后又有回升的现象，呈动态变化趋势。其中水泥粉尘变化相对较大，秋季叶片比叶重大于夏季。

2.2.3 蒙尘后对细胞膜透性的影响 当植物处于逆境条件下，细胞膜会受到破坏，膜透性增大，从而使细胞内电解质外渗，使得细胞浸提液的电导率增大。因此质膜透性的测定常作为植物抗性研究的一个生理指标，用测定组织外渗电导率变化表示质膜透性的变化和受伤害的程度。由图5可以看出，粉尘胁迫使得金叶女贞叶片相对电导率升高，随着蒙尘时间的延长，相对电导率呈现出总体增加的趋势。燃煤粉尘对金叶女贞叶片相对电导率影响最大，夏季叶片电导率明显大于秋季。

2.2.4 蒙尘后对脯氨酸的影响 脯氨酸是植物体内主要渗透调节物质之一，植物在胁迫条件下体内游离脯氨酸质量分数增加是对逆境的一种适应。植物体内脯氨酸质量分数越高，抗性就越强[7]。由图6可以看出，金叶女贞叶片在3种不同的粉尘处理下脯氨酸含量都有不同程度的增加，其中燃煤粉尘处理下脯氨酸含量增加最多。秋季叶片脯氨酸的含量明显大于夏季。

3 小结与结论

本试验在人工控制的环境中进行，受外界因素影响较小，能够精确地研究植物滞尘量的变化规律。研究表明，金叶女贞对于3种不同粉尘微粒均有一定的滞留作用，并且对不同的粉尘滞尘量有差异，金叶女贞对于粉尘颗粒吸附量应与不同粉尘颗粒物自身的理化特性有关系。燃煤粉尘主要由灰白的球形粒子和不整齐且多洞的薄片组成[8]，本身带有油性，比较容易被植物叶片吸附。水泥粉尘是很特殊的碱性颗粒，其主要成分是Ca、Mg、Si、Fe等氧化物，这些颗粒物是大气粉尘的主要污染源之一[9]。而道路粉尘的密度相对较重，可能导致其滞尘量相对较少。燃煤粉尘滞留量最多，从而导致其达到饱和的时间最长。但是颗粒物的结构和形状等因素是否影响以及如何影响粉尘颗粒的滞留，多种理化特性中哪种因素起主导作用还有待于深入研究。

大量研究指出，当植物处于逆境条件（如高光强、高温、干旱、盐渍、冷冻及营养元素缺乏）及衰老状态等都会导致植物细胞内自由基产生，植物体内平衡受到破坏导致自由基积累，并由此引发植物生理的一系列变化。其中叶片能够维持较高含水量是其适应性的一种重要生理表现。植物蒙尘后，相对含水量均出现一定程度的下降，后又有回升。其中水泥粉尘相对变化较大，可能是由于水泥粉尘具有细小颗粒结构，具有高比率的最大持水量，会影响植物正常水分代谢，由此产生较大的胁迫。而夏季变化较为明显可能是由于温度较高，气候干燥的原因。

大量有关作物的研究都表明，单位面积叶重与光合作用和产量性状密切相关。单位面积叶重与光合器官的数量和干物质的积累及分配有关[10]。本试验表明金叶女贞在3种粉尘处理后，单位面积叶重出现先下降后又上升的动态变化趋势，这可能是由于金叶女贞叶片在蒙尘后，为捕捉更多的光照，叶面积增大，而光能利用效率降低，导致叶片干物质积累下降，从而表现出单位面积叶重小于对照[11]。随着蒙尘时间的延长，植物适应了蒙尘的胁迫，光能利用率上升，单位面积叶重也随之上升。

金叶女贞在不同的粉尘处理下，相对电导率呈现总体增加的趋势。说明3种粉尘对植物细胞膜透性均有一定的破坏作用，从而引起细胞内溶物质渗出，使浸泡液的电导值增大。相对电导率越大，细胞膜受伤害的程度越大，膜透性的变化可以在一定程度上反映原生质膜受损伤的程度大小，膜透性变化越小，植物的抗粉尘污染能力越强。夏季电导率较大，说明金叶女贞在夏季受到的胁迫相对较大，同时也可能与夏季相对含水量变化较大有关系。

脯氨酸被认为是植物在逆境条件下产生并积累的一种小分子渗透调节物质。植物遭受逆境胁迫后，体内脯氨酸质量分数越高，抗逆能力越强。这一结论适于大多数植物[12]。本试验结果表明，植物在受到不同粉尘处理后，产生大量自由基，植物体内抗氧化酶与抗氧化物质活性提高，脯氨酸大量积累，以阻止和减轻细胞膜质过氧化程度，这是金叶女贞抗御粉尘胁迫的适应和表现。同时据张璐[13]研究，脯氨酸对植物无毒害作用，能参与叶绿素的合成并对蛋白质起到保护作用。

植物滞尘量的差异是由叶片的形态结构特征和粉尘的理化性质共同决定的，试验结果表明，为了适应不同的生态环境，植物的各种生理指标都会相应进行调节，共同作用起来保护其免受伤害。

参考文献：

[1] 柴一新，祝 宁，韩焕金.城市绿化树种的滞尘效应—以哈尔滨为例[J].应用生态学报，2002，13（9）：1121-1126.

[2] 蔡志明，王亚男，孙岩章.人工降雨对四种微粒在植物叶表淋洗效率之比较[J].中华民国环境保护学会会刊，2005，27（2）：232-241.

[3] STRATMANN V H， DARLEY E F. Studies on the effect of cement kiln dust on vegetation[J]. Air Pollution Control Association Journal，1966，165（3）：33-39.

[4] 侯福林.植物生理学试验教程[M]. 第二版.北京：科学出版社，1995.35.

[5] 徐克章，王英典，徐惠风，等.高粱叶片比叶重的变化与产量关系的研究[J].吉林农业大学学报，1998，20（2）：11-13.

[6] 张治安，徐惠凤，丁秀英，等.高粱核质杂种与双亲叶片比叶重的比较研究[J].吉林农业大学学报，1998，20（1）：24-26.

[7] 赵晶怡，郭佳佳，樊保国.三种园林灌木抗性生理指标的测定及综合评价[J].北方园艺，2012（16）：42-45.

[8] 孙岩章. 大气中重油燃烧黑烟之显微鉴定[J].中华民国环境保护学会会志，1993（16）：35-43.

[9] 刘永春，贺 泓.大气颗粒物化学组成分析[J].化学进展，2007， 10（19）：1626.

[10] 王晓慧，徐克章，李大勇，等.大豆品种遗传改良过程中叶片可溶性糖含量和比叶重的变化[J].大豆科学，2007，26（6）：879-884.

[11] 包 玉，王志泰.遮荫对两种彩叶灌木叶形、叶色的影响[J].山地农业生物学报，2012，31（4）：311-316.

[12] 高亦珂，赵 勃，丁国勋，等.菊花茎叶外植体再植体系的研究[J].北京林业大学学报，2001，23（1）：32-33.

[13] 张 璐.几种冬青属植物的光适应性与抗逆性研究[D].南京：南京农业大学，2006.

参考文献：

[1] 柴一新，祝 宁，韩焕金.城市绿化树种的滞尘效应—以哈尔滨为例[J].应用生态学报，2002，13（9）：1121-1126.

[2] 蔡志明，王亚男，孙岩章.人工降雨对四种微粒在植物叶表淋洗效率之比较[J].中华民国环境保护学会会刊，2005，27（2）：232-241.

[3] STRATMANN V H， DARLEY E F. Studies on the effect of cement kiln dust on vegetation[J]. Air Pollution Control Association Journal，1966，165（3）：33-39.

[4] 侯福林.植物生理学试验教程[M]. 第二版.北京：科学出版社，1995.35.

[5] 徐克章，王英典，徐惠风，等.高粱叶片比叶重的变化与产量关系的研究[J].吉林农业大学学报，1998，20（2）：11-13.

[6] 张治安，徐惠凤，丁秀英，等.高粱核质杂种与双亲叶片比叶重的比较研究[J].吉林农业大学学报，1998，20（1）：24-26.

[7] 赵晶怡，郭佳佳，樊保国.三种园林灌木抗性生理指标的测定及综合评价[J].北方园艺，2012（16）：42-45.

[8] 孙岩章. 大气中重油燃烧黑烟之显微鉴定[J].中华民国环境保护学会会志，1993（16）：35-43.

[9] 刘永春，贺 泓.大气颗粒物化学组成分析[J].化学进展，2007， 10（19）：1626.

[10] 王晓慧，徐克章，李大勇，等.大豆品种遗传改良过程中叶片可溶性糖含量和比叶重的变化[J].大豆科学，2007，26（6）：879-884.

[11] 包 玉，王志泰.遮荫对两种彩叶灌木叶形、叶色的影响[J].山地农业生物学报，2012，31（4）：311-316.

[12] 高亦珂，赵 勃，丁国勋，等.菊花茎叶外植体再植体系的研究[J].北京林业大学学报，2001，23（1）：32-33.

[13] 张 璐.几种冬青属植物的光适应性与抗逆性研究[D].南京：南京农业大学，2006.

参考文献：

[1] 柴一新，祝 宁，韩焕金.城市绿化树种的滞尘效应—以哈尔滨为例[J].应用生态学报，2002，13（9）：1121-1126.

[2] 蔡志明，王亚男，孙岩章.人工降雨对四种微粒在植物叶表淋洗效率之比较[J].中华民国环境保护学会会刊，2005，27（2）：232-241.

[3] STRATMANN V H， DARLEY E F. Studies on the effect of cement kiln dust on vegetation[J]. Air Pollution Control Association Journal，1966，165（3）：33-39.

[4] 侯福林.植物生理学试验教程[M]. 第二版.北京：科学出版社，1995.35.

[5] 徐克章，王英典，徐惠风，等.高粱叶片比叶重的变化与产量关系的研究[J].吉林农业大学学报，1998，20（2）：11-13.

[6] 张治安，徐惠凤，丁秀英，等.高粱核质杂种与双亲叶片比叶重的比较研究[J].吉林农业大学学报，1998，20（1）：24-26.

[7] 赵晶怡，郭佳佳，樊保国.三种园林灌木抗性生理指标的测定及综合评价[J].北方园艺，2012（16）：42-45.

[8] 孙岩章. 大气中重油燃烧黑烟之显微鉴定[J].中华民国环境保护学会会志，1993（16）：35-43.

[9] 刘永春，贺 泓.大气颗粒物化学组成分析[J].化学进展，2007， 10（19）：1626.

[10] 王晓慧，徐克章，李大勇，等.大豆品种遗传改良过程中叶片可溶性糖含量和比叶重的变化[J].大豆科学，2007，26（6）：879-884.

[11] 包 玉，王志泰.遮荫对两种彩叶灌木叶形、叶色的影响[J].山地农业生物学报，2012，31（4）：311-316.

[12] 高亦珂，赵 勃，丁国勋，等.菊花茎叶外植体再植体系的研究[J].北京林业大学学报，2001，23（1）：32-33.

[13] 张 璐.几种冬青属植物的光适应性与抗逆性研究[D].南京：南京农业大学，2006.