假鹰爪和九节在交通尾气污染绿地中的生理表现

欧阳勤森　袁志永　余金昌等

摘要 以在交通尾气污染绿地中生长良好的红叶石楠为对照，比较、分析了在交通尾氣污染绿地假鹰爪、九节和红叶石楠的叶绿素含量、气体交换特征和叶绿素荧光特征。结果表明，假鹰爪和九节叶绿素总含量与红叶石楠不存在差异，它们的PSⅡ最大光化学量子产量（Fv/Fm）均低于红叶石楠。3个试验树种在夏季的净光合速率（Pn ）大小为红叶石楠>假鹰爪>九节，在冬季的大小为九节>红叶石楠>假鹰爪。

关键词 假鹰爪；九节；叶绿素；气体交换特征；叶绿素荧光特征

中图分类号 S731.2 文献标识码

A 文章编号 0517-6611（2015）15-008-03

Physiological Performance of Desmos chinensi and Psychotria asiatica in the Environment of Autoexhaust Pollution

OUYANG Qinsen，YUAN Zhiyong，YU Jinchang，WEI Yanglian* et al

（Dongguan Botanical Garden，Dongguan，Guangdong 523086）

Abstract The chlorophyll content，leaf gas exchange and chlorophyll fluorescence parameters of Desmos chinensi and Psychotria asiatica in the environment of autoexhaust pollution were determined in this test，with Photinia × fraseri，who has adapted to autoexhaust pollution，as the control.The results show that there was no significant difference in chlorophyll content among Desmos chinensi，Psychotria asiatica and Photinia × fraseri.Both the quantum yield of PSⅡ electron transport （Fv/Fm） of Desmos chinensi and Psychotria asiatica were lower than that of Photinia × fraseri.The net photosynthetic rate （Pn） of 3 test species was Photinia × fraseri > Desmos chinensi > Psychotria asiatica in summer，but in winter it became Psychotria asiatica>Photinia × fraseri > Desmos chinensi.

Key words Desmos chinensi； Psychotria asiatica； Chlorophyll； Leaf gas exchange，Chlorophyll fluorescence parameters

假鹰爪（Desmos chinensis Lour.）和九节（Psychotria asiatica Linn.）是华南广泛分布的优良乡土植物。假鹰爪为披散或攀援灌木，叶互生，薄革质，矩圆形或矩圆状椭圆形；花与叶对生或近对生，黄白色，香气浓郁；果序如串珠，并会从绿色变成红色再变成紫色，极具观赏性。它适应性强，喜光，耐阴，开花早，且花期较集中，是理想的观赏花卉和庭园绿化苗木[1-2]。九节为耐阴灌木，适于荫蔽、潮湿的环境，是华南天然林、次生林和郁闭人工林下的常见灌木[3]。它叶对生，纸质，矩圆形，网脉不明显；聚伞花序通常顶生，多花；花小，白色；核果，红色。花果期全年。它喜温暖多湿、阳光不强的环境，耐阴性极强，是园林绿化中良好的地被植物。

目前，这两种乡土植物尚未被推广应用。为了探讨这2种植物作为道路绿化植物的可行性，笔者以道路绿化中经常使用且生长良好的红叶石楠（Photinia×fraseri）为对照，比较在道路绿地中假鹰爪、九节和红叶石楠的叶绿素含量、气体交换特征和叶绿素荧光特征，探讨假鹰爪和九节用作带路绿化植物的可能性，旨在为园林工作者选择道路绿化树种提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验样地选在东莞市环城路的绿化带上。东莞市环城路交通繁忙，车速较快，是交通尾气排放最集中的区域。试验点的大气环境质量监测结果为道路绿地二氧化硫浓度0.097 mg/m3，总悬浮颗粒物浓度0.42 mg/m3，氮氧化物浓度0.159 mg/m3，臭氧浓度0.032 mg/m3度，氟化物浓度<0.5 μg/m3，二氧化碳浓度1 176 mg/m3。

1.2 试验植物的种植 选择假鹰爪、九节和红叶石楠1～2年生健康袋苗，于2009年秋季分别植于东莞环城路绿化带的样地上。样地内设3个小样方。在每个样方每种植物种30株。在种植后第2年夏季和冬季，分别对3种植物的叶绿素含量、叶绿素荧光和气体交换特征进行比较。

1.3 指标的测定与方法

1.3.1 叶绿素含量的测定。在每个样方内，每个树种随机选3棵单株。各取5片生长正常的叶片，用直径为1 cm的打孔器对叶片进行打孔取样，放入小瓶中，加入浓度80%丙酮溶液5 ml，置于黑暗条件下72 h，提取叶绿素，待其完全脱绿后用UV3802型分光光度计测定波长663、646和470 mm下的光密度值，并且根据Aron法计算叶绿素a（Ca）、叶绿素b（Cb）、叶绿素总含量（Ct）及叶绿素a/b的值。Aron 公式如下：

1.3.2 叶片气体交换参数的测定。

分别于2010 年6月（夏季）和12月（冬季），选择晴朗天气，用Li6400 便携式光合测定仪（LICOR，美国）对每种植物的气体交换参数进行测定，设定二氧化碳浓度为350 μmol/（m2·s），光强范围为1 800～200 μmol/（m2·s）。测定时，选择树冠上层向阳、生长良好的成熟连体叶片。每种植物每个样方随机测定8～10片叶。测定指标包括植物净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和胞间CO2 浓度（Ci）。所有测定均在晴朗天气的8：00～11：00完成。

1.3.3 叶绿素荧光参数的测定。

分别于2010 年6月（夏季）和12月（冬季），选择晴朗天气，于同一时间段（8：30～11：30）分别选择向阳成熟叶片。在每个样方同种植物随机选3株，每个植株采4片叶，每种植物采36片叶。采摘后立刻放入装有湿纸巾的密封袋中，室内黑暗2 h后使用PAM2100（WALZ，德国）测定其叶绿素荧光参数，包括初始荧光（Fo）、最大荧光（Fm）和最大光能转换效率（Fv/Fm）。

1.4 数据分析

采用SPSS13.0统计软件分析处理数据，计算每项数据的平均值和标准差。采用oneway anova对不同处理间的差异进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 叶绿素含量

叶绿素总含量是衡量植物光合能力的重要生理指标。叶绿素a和叶绿素b的比值（即叶绿素a/b）是衡量植物耐阴性的一个重要指标。表1表明，在夏季假鹰爪、九节和红叶石楠3种华南乡土植物的叶绿素总含量无显著差异，即光合能力无差异；九节和假鹰爪的叶绿素a/b都在0.01水平显著低于红叶石楠，三者的耐阴性大小依次为九节>假鹰爪>红叶石楠；假鹰爪叶绿素b含量在0.05水平显著低于九节。在冬季，红叶石楠的叶绿素b含量在0.05水平显著低于假鹰爪和九节；这3种植物的其他叶绿素指标无显著差异。

2.2 气体交换特征

净光合速率是衡量植物有机物质积累速率的重要指标。从表2可以看出，在夏季，假鹰爪的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率都在0.01水平显著低于红叶石楠；九节除了胞间CO2浓度与红叶石楠无差异外，其净光合速率、气孔导度和蒸腾速率都在0.01水平显著低于红叶石楠；与九节相比，假鹰爪的净光合速率在0.01水平显著高于九节，其气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率都显著或极显著低于九节。夏季3种试验植物有机物质积累的速率大小依次为红叶石楠>假鹰爪>九节。

在冬季，假鹰爪的净光合速率和蒸腾速率显著或极显著低于红叶石楠，其气孔导度和胞间CO2浓度与红叶石楠无显著差异；九节的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率都显著或极显著高于红叶石楠；与九节相比，假鹰爪的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率都在0.01水平显著低于九节。冬季3种试验植物有机物质积累的速率大小依次为九节>红叶石楠>假鹰爪。

2.3 叶绿素荧光特征

叶绿素荧光可以快速、准确、高效地反映光合系统的很多信息，其中Fo为初始荧光，Fm为最大荧光产量， Fv/Fm为PSⅡ的最大光化学量子产量，一般为0.80～0.85。当植物受到光抑制、环境胁迫或发生某些基因突变时，Fv/Fm会出现显著变化。从表3可以看出，在夏季，假鹰爪的Fo和Fm都在0.01水平显著高于红叶石楠，但Fv/Fm在0.01水平显著低于红叶石楠；在夏季九节除了Fo在0.05水平显著高于红叶石楠外，其Fv/Fm和Fm与红叶石楠无显著差异。纵观3个试验树种的Fv/Fm，可知3种植物的Fv/Fm都低于0.80，表明交通尾气污染对3种植物都有一定影响，其中以假鹰爪对交通尾气污染的耐受力最小，Fv/Fm最低。

在冬季，红叶石楠的Fv/Fm在0.80～0.85之间，表明此时它对交通尾气污染不敏感；假鹰爪的Fo与红叶石楠无显著差别，而其Fm和Fv/Fm都显著或极显著低于红叶石楠，表明假鹰爪在冬季仍对交通尾气污染很敏感；九节的Fo在005水平显著高于红叶石楠的，Fm与红叶石楠的无显著差异，而其Fv/Fm则在0.05水平显著低于红叶石楠，表明九节在冬季同样对交通尾气很敏感。

3 结论与讨论

（1）叶绿素是绿色植物进行光合作用所必需的色素。它的总含量是衡量植物光合能力的一项重要生理指标，同时是衡量植物受空气污染胁迫程度的一项有效指标[4]。试验中，在道路绿地中3种乡土植物的叶绿素总含量均无显著差异，即三者的光合能力无显著差异，表明假鹰爪、九节和红叶石楠3个树种对道路交通污染的耐受力无显著差异。当植物受到环境胁迫时，Fv/Fm会出现显著变化。由3个树种的Fv/Fm检测结果得知，不论是在夏季还是在冬季，假鹰爪和九节的Fv/Fm都低于正常值0.80～0.85，且在0.05水平显著低于红叶石楠，表明前二者对交通尾气污染的耐受力低于红叶石楠。该结论与叶绿素总含量检测结果得出的结论相悖。这是因为植物对环境胁迫的抗性是一个复合性状，不同的检测指标会得出不同的结论[5]。3个试验树种对交通尾气污染的耐受力尚需其他抗性指标来佐证。

（2）叶绿素a与叶绿素b含量的比值（叶绿素a/b）是衡量植物耐阴性的一个指标。叶绿素b对蓝紫光的吸收力大于叶绿素a。植物体内叶绿素b含量的相对提高能使植物更有效地利用漫射光中较多的蓝紫光，以适应荫蔽的生长环境[6]。一般来说，阳性植物的叶绿素a/b 的比值为3，阴生植物的叶绿素a/b 的比值小于3[7]。研究表明，在植物生长旺盛的夏季，九节的叶绿素a/b小于3且在0.05水平显著低于红叶石楠，表明九节的耐阴性较强，可尝试用作林下地被。

（3）CO2是植物进行光合作用的必需物质。植物通过改变气孔的开度等方式来控制与外界CO2和水汽的交换，调节植物的光合作用和蒸腾作用，以适应不同的环境条件。理论上，植物叶片气孔导度的变化是植物净光合速率变化的决定性因素。植物叶片气孔导度增大，有利于提高植物的净光合速率[8]，两者呈正相关关系，即净光合速率受气孔因素的限制。该研究结果显示，在夏季，假鹰爪和九节的气孔导度都在0.05水平显著低于红叶石楠，其净光合速率也在0.05水平显著低于红叶石楠，两者的光合速率与气孔导度呈正相关关系，表明此时假鹰爪和九节的净光合速率主要受气孔因素的限制；在冬季，九节的气孔导度和净光合速率都在0.05水平显著高于红叶石楠，其净光合速率仍主要受气孔因素限制；此时，假鹰爪的气孔导度与红叶石楠无显著差异，但其净光合速率在0.05水平显著低于红叶石楠，表明假鹰爪在冬季的净光合速率主要受非气孔因素的限制，其原因是否是由交通尾气中高浓度的二氧化硫或颗粒物引起的有待进一步研究。

参考文献

[1]

庄雪影.园林树木学（华南本）[M].广州：华南理工大学出版社，2002：74.

[2] 韩宙，陈定如.优良乡土香花植物假鹰爪的生物学特性和园林应用[J].广东园林，2007（2）：49-50.

[3] 任海，彭少麟，孙谷畴，等.两种常见灌木的生态学比较[J].植物生态学报，1997，21（4）：386-392.

[4] 廖凌娟，曹洪麟，吴林芳，等.交通尾气污染对城市绿化乡土树种的影响：气孔、光合生理的响应[J].热带亚热带植物学报，2011，19（5）：446-452.

[5] 刘东焕，赵世伟，宋金艳.北京10种乡土地被植物的耐阴性评价及应用[J].中国园林，2009（12）：88-92.

[6] 伍世平，王君健，于志熙.种地被植物的耐荫性研究[J].武汉植物学研究，1994，12（4）：360-364.

[7] 李炎林，桂克印，唐前瑞，等.地被植物耐荫性研究进展[J].现代园艺，2008（5）： 4-5.

[8] 武维华.植物生理学[M].北京：科学出版社，2013：184.