交通污染对银川市园林树木叶片形态与生理的影响

2015-08-06宋丽华高树荣

湖北农业科学 2015年10期

宋丽华高树荣

摘要：以银川市10种园林树木为试验材料，通过测定叶片的叶面积、含水量、比叶面积和叶绿素含量（SPAD值），探讨城市交通污染对园林树木叶片形态指标与生理指标的影响。结果表明，国槐（Sophora japonica L.）、臭椿（Ailanthus altissima Swingle）、河北杨（Populus hopeiensis Hu et Chow.）的叶片形态指标和生理指标随城市交通污染程度的加剧变化幅度较小，说明对交通污染的抗性强；金叶莸（Caryopteris ×clandonensis cv.Worcester Gold）、黄刺玫（Rosa xanthina Lindl.）随交通污染程度的加剧变化幅度大，说明对交通污染的抗性较差。

关键词：交通污染；园林树木；叶片；形态指标；生理指标；银川市

中图分类号：X734.2；X503.235；Q944.56（431）文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）10-2423-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.10.031

随着经济的快速发展和机动车拥有量的持续增长，交通污染已成为当代中国城市污染的主要组成部分，并严重威胁着城市居民的身心健康和城市绿化及生态环境的安全[1，2]。交通污染不仅仅是指机动车排放的尾气中氮氧化合物、碳氢化合物以及硫氧化物和苯并芘等物质增多的化学污染，还有机动车移动造成的粉尘污染、光污染等，且交通污染的严重程度随着机动车流量的增加还在不断上升[3]。城市里种植的园林树木对生态环境的改变、特别是对交通污染、空气污染、水污染等有着非常敏感的生物学响应，其主要的感受器官之一就是叶片；不同程度污染条件下叶片的大小、含水量、干物质积累等存在一定的动态变化[4，5]。银川市地处中国西北地区宁夏平原中部，是宁夏回族自治区的首府；随着银川市社会经济的迅猛发展以及城市规模的不断扩大，城市居民自有机动车辆也大幅攀升，同时公共交通运输车辆也急剧增加。城市机动车数量的剧增必然会加大尾气的排放量，大量的尾气排放导致空气中氮氧化合物、碳氢化合物等的含量持续增多，城市环境空气质量的主要污染物已转为以可吸入颗粒物（PM10）、二氧化硫（SO2）和二氧化氮（NO2）等为代表的新污染源。为了探讨交通污染对城市园林绿化的消极影响，维护城市生态环境的安全，并为城市综合治理交通污染提供依据，试验以银川市白天车流量的多少表述各交通污染的轻重程度，人为设置交通污染研究区域，分别采集生长在研究区交通主干道两侧及远离交通主干道的公园里园林树木的叶片，通过测定叶片的形态指标与生理指标，研究园林树木叶片对城市交通污染的响应，以期促进城市生态系统的污染诊断体系完善以及绿化树种的有效选择。

1 材料与方法

1.1 材料

以银川市常见的丁香（Syzygium oblata Lindl.）、白蜡（Fraxinus chinensis Roxb.）、国槐（Sophora japonica L.）、臭椿（Ailanthus altissima Swingle）、河北杨（Populus hopeiensis Hu et Chow.）、龙爪槐（Sophora japonica L. var. japonica f. pendula Hort.）、紫叶李[Prunus cerasifera Ehrh. f. atropurpurea（Jacq.）Rehd. cv. Pissardii]、金叶莸（Caryopteris ×clandonensis cv.Worcester Gold）、黄刺玫（Rosa xanthina Lindl.）、连翘[Forsythia suspensa（Thunb.）Vahl ]这10种园林树木为研究对象，所有测试树种均为生长正常的成年树。

1.2 方法

1.2.1 交通污染区的设定 2012年7月5日，在银川市中山公园、同心北街、丽景街3个地点分别测定白天（6：00～17：00）的车流量，以白天车流量的多少表述各交通污染区的轻重程度，测定情况见表1。从表1可见，中山公园内因远离城市道路，车流量为0，可以认为几乎无交通污染，故将其视为轻度交通污染区；丽景街一直是银川市的主要道路，车流量很大，白天车流量平均达1 267台/h，推测此路汽车尾气污染较严重，故将其视为重度交通污染区；而同心北街白天车流量平均为343台/h，处在上述2个地点的中间水平，故将其设为中度交通污染区。

1.2.2 各污染区内园林树木数据测定分别在重度交通污染区丽景街、中度交通污染区同心北街、轻度交通污染区中山公园选择参试树种丁香、白蜡、国槐、臭椿、河北杨、龙爪槐、紫叶李、金叶莸、黄刺玫、连翘，于2012年7月10日上午，每个污染区内的10种树都各自选择3株生长正常的植株，每株选取12片完全伸展、没有病虫害的叶片，其中成熟叶6片、幼嫩叶6片。分别用SPAD-502便携式叶绿素仪测定叶绿素含量SPAD（Soil and plant analyzer development）值，然后将采下的叶片立即装人已编号的采样袋内，密封带回实验室，放入冰箱冷藏待用，2012年7月11日，在实验室内用电子天平对采集的幼嫩叶和成熟叶分别称重（FW）并记录，然后测定每片叶片的叶面积（LA），最后将叶片放人烘箱烘干；48 h后取出再称重（DW）。计算每片叶片的比叶面积（SLA）、叶片含水量（LWC），其中SLA=LA/DW，LWC=（FW-DW）/FW×100%，将不同污染区、同一树种各3株的幼嫩叶和成熟叶的测定或计算结果取均值。

1.3 数据处理

运用Microsft Office Excel 2003和DPS 7.0等统计软件对3个交通污染区内各10种园林树木叶片得到的试验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 交通污染对园林树木叶片含水量的影响

试验测定的不同交通污染区对园林树木叶片含水量的影响情况见图1。由图1可以看出，同一树种在不同交通污染区随着污染程度的递增叶片含水量呈下降的变化趋势；丁香、白蜡、国槐、臭椿、河北杨、龙爪槐、紫叶李、金叶莸、黄刺玫、连翘10种园林树木在轻度交通污染条件下，幼嫩叶含水量分别是在重度交通污染条件下的1.077、1.163、1.025、1.210、1.053、1.526、1.188、1.153、1.200、1.187倍，成熟叶含水量分别是在重度交通污染条件下的1.268、1.172、1.028、1.179、1.069、1.498、1.088、1.244、1.046、1.232倍。10种园林树木在轻度交通污染条件下，幼嫩叶含水量分别是在中度交通污染条件下的1.044、1.059、1.013、1.091、1.043、1.198、1.141、1.112、1.116、1.049倍，成熟叶含水量分别是在中度交通污染条件下的1.075、1.156、1.021、1.037、1.019、1.230、1.021、1.085、1.036、1.094倍。由此可见，中山公园（轻度交通污染区）的10种树其叶片含水量普遍高于同心北街（中度交通污染区），而同心北街又高于丽景街（重度交通污染区），反映出污染程度越重、叶片含水量就越低这一变化趋势。其中国槐、河北杨的叶片含水量随交通污染程度的递增下降幅度较小，说明这2种树对于交通污染的抗性较强。而龙爪槐、连翘、金叶莸的叶片含水量随交通污染程度的递增下降幅度较大，说明这3种树对交通污染的抗性差。

2.2 交通污染对园林树木叶片叶面积的影响

试验测定的不同交通污染区对园林树木叶片叶面积的影响情况见图2。由图2可以看出，同一树种在不同交通污染区随着污染程度的递增叶片叶面积呈下降的变化趋势；丁香、白蜡、国槐、臭椿、河北杨、龙爪槐、紫叶李、金叶莸、黄刺玫、连翘10种园林树木在轻度交通污染条件下，幼嫩叶片叶面积分别是在重度交通污染条件下的1.897 6、2.075 3、1.687 9、1.341 7、1.510 8、1.270 4、1.588 1、1.028 1、1.995 3、1.512 0倍，成熟叶片叶面积分别是在重度交通污染条件下的1.815 8、2.873 4、1.488 3、1.291 4、1.457 9、1.212 6、1.361 9、1.197 0、1.895 5、1.194 3倍。10种园林树木在轻度交通污染条件下，幼嫩叶片叶面积分别在是中度交通污染条件下的1.398 2、1.036 9、1.391 8、1.053 2、1.244 6、1.249 3、1.329 7、1.001 4、1.135 7、1.288 5倍，成熟叶片叶面积分别是在中度交通污染条件下的1.152 2、1.484 8、1.156 6、1.041 7、1.057 9、1.199 5、1.347 3、1.058 7、1.177 2、1.174 6倍。由此可见，中山公园（轻度交通污染区）的10种园林树木其叶面积普遍高于同心北街（中度交通污染区），而同心北街又高于丽景街（重度交通污染区）。其中河北杨、臭椿和龙爪槐的叶面积随交通污染程度的递增下降幅度较小，说明这3种树对交通污染的抗性较强。而白蜡、黄刺玫、丁香的叶面积随污染程度的递增下降幅度较大，表明这3种树对交通污染的抗性比较差。

2.3 交通污染对园林树木叶片比叶面积的影响

比叶面积是重要的叶片性状之一，与植物的光合作用、呼吸作用等密切相关，比叶面积小的植物叶片较厚，光合能力强，易产出较高的生物量或经济产量[6，7]，并且能较好地适应贫瘠的环境[8]；而比叶面积大的植物容易适应资源丰富的环境。

试验测定的不同交通污染区对园林树木叶片比叶面积的影响情况见图3。由图3可以看出，同一树种在不同交通污染区随着污染程度的递增叶片比叶面积呈不同程度的变化。丁香、白蜡、国槐、臭椿、河北杨、龙爪槐、紫叶李、金叶莸、黄刺玫、连翘10种园林树木在轻度交通污染条件下，幼嫩叶片比叶面积分别是在重度交通污染条件下的0.473 7、1.521 7、1.320 4、1.012 9、0.501 7、0.951 5、1.563 3、1.092 6、2.410 9、1.014 0倍，成熟叶片比叶面积分别是在重度交通污染条件下的0.620 5、2.314 9、1.156 1、1.369 9、0.258 0、0.810 3、1.591 8、1.153 3、2.847 1、0.710 3倍。10种园林树木在轻度交通污染条件下幼嫩叶片比叶面积分别是在中度交通污染条件下的0.572 4、1.157 7、0.785 7、1.076 2、0.432 5、0.358 5、0.845 2、1.143 6、0.799 0、0.652 8倍，成熟叶片比叶面积分别是在中度交通污染条件下的0.670 0、2.401 9、1.172 7、1.995 3、0.206 9、0.565 5、0.488 8、1.070 4、2.053 0、0.564 9倍。由此可见，中山公园（轻度交通污染区）的10种园林树木叶片比叶面积总体上高于同心北街（中度交通污染区），而同心北街又高于丽景街（重度交通污染区），反映出污染程度越重、叶片比叶面积就越小的变化趋势；其中河北杨和金叶莸的叶片比叶面积随污染程度的递增变化幅度较小，说明这2种树对交通污染的抗性较强。而白蜡、黄刺玫的叶片比叶面积随污染程度的递增变化幅度较大，说明这2种树对交通污染的抗性较差。

2.4 交通污染对园林树木叶片叶绿素含量的影响

叶绿素在植物光合作用过程中对光能的传递和转换起着非常重要的作用[9]，并且叶绿素含量（SPAD值）是植物对环境污染反应敏感的生理指标，在受到污染的情况下，叶片的叶绿素会发生降解，使其含量降低；抗污染较强的树种能维持较高的叶绿素含量[10]。

试验测定的不同交通污染区对园林树木叶片叶绿素含量（SPAD值）的影响情况见图4。由图4可以看出，同一树种在不同交通污染区随着污染程度的递增SPAD值呈下降趋势，丁香、白蜡、国槐、臭椿、河北杨、龙爪槐、紫叶李、金叶莸、黄刺玫、连翘10种园林树木在轻度交通污染条件下，SPAD值分别是在重度交通污染条件下的1.29、1.26、1.18、1.07、0.18、0.20、1.10、1.22、2.01、1.05倍；并且是在中度交通污染条件下的1.12、1.01、1.07、1.02、1.17、1.16、1.14、1.19、1.73、1.01倍。由此可见，中山公园（轻度交通污染区）的10种园林树木其SPAD值普遍高于同心北街（中度交通污染区），而同心北街又高于丽景街（重度交通污染区）。因此，污染程度越重，SPAD值就越小。其中臭椿、河北杨、国槐的SPAD值下降幅度较小，说明这3种树对于交通污染的抗性强。丁香、黄刺玫、龙爪槐和金叶莸随污染程度的递增下降幅度较大，说明这4种树对交通污染的抗性比较差。

3 小结与讨论

试验以白天车流量的多少表述各交通区域的污染轻重程度，结果表明，银川市的交通污染对园林树木丁香、白蜡、国槐、臭椿、河北杨、龙爪槐、紫叶李、金叶莸、黄刺玫、连翘的叶片形态指标和生理指标都产生了不同程度的影响，其在中山公园（轻度交通污染区）、丽景街（重度交通污染区）和同心北街（中度交通污染区）因存在不同程度的交通污染，使道路行道树或绿化带内园林树木的叶片含水量、叶面积、比叶面积和叶绿素含量在同一树种、不同交通污染区内均呈不同程度的变化，且污染程度越重的区域变化幅度越大。其中国槐、臭椿、河北杨的叶片含水量、叶面积、比叶面积随交通污染程度的加强变化幅度较小，说明这3种树通过调整自身的形态结构与生理过程可抵御不良的环境，对交通污染具有较强的抗性；而金叶莸、黄刺玫随交通污染程度的加强变化幅度较大，表明这2种树对交通污染的抗性较弱。

植物叶片的叶面积、含水量、比叶面积以及叶绿素含量（SPAD值）能反映出不同植物之间在叶片形态特征与生理指标方面的差异，这些差异显示了植物的生长速率及其对环境资源的利用对策[11，12]。试验结果反映出交通带来的污染对10种园林树木叶片形态指标和生理指标均产生不利影响。对于交通污染较重的区域，试验测定的园林树木上述4项指标相对较差；而交通污染较轻的区域，试验测定的园林树木上述4项指标相对不错。另外，幼嫩叶对环境变化的敏感度较高，随着环境的污染程度加强，试验测定的园林树木上述4项指标都在变差，表明园林树木丁香、白蜡、国槐、臭椿、河北杨、龙爪槐、紫叶李、金叶莸、黄刺玫、连翘的幼嫩叶面积、含水量、比叶面积和叶绿素含量（SPAD值）对交通污染环境的变化有明显的指示作用，这也反映出了上述树种对不同环境条件的适应能力。当然，植物的生长发育是受多因素影响的，交通污染对园林树木生理特性的影响是连锁的[13]。试验研究结果将完善城市生态系统的污染诊断体系，促进绿化树种的有效选择，这对银川市的城市绿化提档升级、交通污染综合治理、生态环境安全保障等必将产生积极的拉动效应。

参考文献：

[1] 杨巧艳，陈尚云，王正彬.我国城市交通污染分析及其对策研究[J].四川环境，2004，23（1）：84-87.

[2] 赵晓红，闫春生.兰州市汽车尾气污染状况调查[J].干旱环境监测，1997，11（2）：83-86.

[3] 康玲芬，李锋瑞，张爱胜，等.交通污染对城市土壤和植物的影响[J].环境科学，2006，27（3）：1-10.

[4] 梁淑英.部分城市绿化树种的生理特性及其对大气污染的响应[D].南京：南京林业大学，2008.

[5] 彭长连，温达志，孙梓健，等.城市绿化植物对大气污染的响应[J].热带亚热带植物学报，2002，10（4）：321-327.

[6] 郑飞翔，余春珠，温达志，等.五种亚热带树苗的生长与干物质分配格局对大气污染胁迫的响应[J].生态环境，2006，15（3）：519-524.

[7] 李玉霖，崔建垣，苏永中.不同沙丘生境主要植物比叶面积和叶干物质含量的比较[J].生态学报，2005，25（2）：304-311.

[8] 黎彩敏，翁殊斐，苏志尧，等.三种园林植物叶形态生理指标及其环境指示作用[J].广东林业科技，2007，23（2）：14-15.

[9] 朱宏光，李燕群，苏建苗，等.不同水分条件对蚬木幼苗生长的影响[J].安徽农业科学，2011，39（11）：6395-6396.

[10] 杜敏华.大气污染对城市绿化植物叶片叶绿素含量的影响[J].中国环境监测，2007，13（2）：24-26.

[11] 刘立强，廖康，徐麟，等.新疆若干杏品种叶、枝和果实品质与叶面积的相关分析[J].新疆农业大学学报，2005，28（2）：55-58.