SO2对4 种槭树属植物叶绿素含量的影响

王俊权，包柏青，赵 阳，莫红旭，于 硕，罗广军*

（1 吉林省前郭县国有林总场，吉林前郭 138000；2 延边大学农学院；3 东北林业大学园林学院）

叶绿素包含叶绿素a、b、c、d、f、原叶绿素和细菌叶绿素。其中叶绿素a 在各植物体中普遍存在，在光合作用中能释放出O2的植物均含有叶绿素a，叶绿素b 则普遍存在于陆生植物中，叶绿素c1和c2在各种藻类中普遍存在，叶绿素d 仅仅在一些红藻中可以见到。由于结构上存在差异，叶绿素a 为蓝绿色，而叶绿素b 为黄绿色，且容易因为光的照射出现氧化和褪色。其主要特点是不溶于水，但易溶于乙醇、丙酮、醚、氯仿等有机溶剂。

叶绿素中的叶绿素a 和叶绿素b，可以将光能转变成化学能，是植物光合作用能力、植物本身生长发育状况、衰老各阶段的良好指示剂。叶绿素含量的降低会导致植物光合作用减弱，合成生长发育所需的有机质减少，植物对不利环境的抵抗力降低，从而增加植物受破坏程度。

SO2是一种常见的大气污染物，当SO2的含量超过一定阈值时，会引起植物自身的生理特性指标升高，如超氧化物歧化酶（SOD）活性、可溶性糖、游离脯氨酸等物质都将会增多，从而造成植株枝叶甚至整个植株死亡。SO2对叶绿素具有漂白作用，能够将叶绿素分子降解为无镁色素，促进细胞凋亡，抑制植物体的光合作用和生长发育。研究指出，低浓度SO2长期暴露降低了小麦叶片光合色素含量，随着暴露时间的延长和浓度升高，色素含量降低的比例相应增大。本试验在SO2不同浓度和不同处理时间条件下，对4 种槭树植物叶片叶绿素a 和叶绿素b 含量的变化情况进行测定。

1 试验材料

本试验材料4 种槭树属取样地点为延边大学校园，选取生长势良好、景观效果较好、无病虫害的植株为试验材料。

2 试验方法

2.1 SO2熏气处理

熏气前选择长势相同的同时期不同种的槭树叶片进行编号，同时放入自制的开顶式熏气装置中，由购置的罐装SO2提供SO2气体（60mg/m3）。

2.1.1 控制熏蒸时间相同。分别用浓度为0、20、40、80mg/m3的SO2气体对植物叶片进行熏蒸，分别取每个试验组叶片对其叶绿素含量进行测定。

2.1.2 控制在固定的质量浓度。熏气0、30、60、90、120min 后，分别取每个试验组中叶片，标好标签进行检测。

2.2 叶绿素含量测定

叶绿素a、叶绿素b 含量的测定采用通用的测定方式。采用研磨提取法：称取0.1g 新鲜叶片，剪碎，放在研钵中，加入少量碳酸钙和石英砂，加80%丙酮10mL，充分将材料研磨细碎，直至变白，然后将其过滤，得到叶绿素的提取液。将过滤后的提取液用80%丙酮定容到25mL，充分摇匀，静置数分钟。用721-2A型分光光度计测定定容后提取液的光密度D663、D645。每组3 个重复试验，取其平均值。

3 结果与分析

3.1 SO2浓度对植物叶片的影响

分别用浓度为0、20、40、80mg/m3的SO2气体对植物叶片进行熏蒸，时间为1h，分别取每个试验组叶片对其叶绿素含量进行测定计算。

图1 不同浓度SO2对叶片叶绿素a 含量的影响

图2 不同浓度SO2对叶片叶绿素b 含量的影响

图3 不同浓度SO2对叶片叶绿素a/b 的影响

由图1、2 可以看出，在一定的SO2熏气浓度范围内，4 种槭树属叶片的叶绿素a 和叶绿素b 的含量均升高。在20mg/m3时，五角枫、鸡爪槭、紫花槭的叶绿素含量达到最大值，在40mg/m3时，茶条槭的叶绿素含量达到最大值。当SO2熏气浓度为80mg/m3时，4 种植物叶片的叶绿素含量均明显降低。这是植物自身感受到外界环境刺激后，迅速调节自身能量物质的动态调节。但这种调节是有限的，超过一定限度后叶绿素分解占优势，导致含量显著降低。上述数据表明，低浓度（20mg/m3和40mg/m3）条件下的SO2熏气对4 种叶片叶绿素的合成过程具有促进作用，植物叶片叶绿素含量增加，而高浓度（80mg/m3）条件下，SO2熏气导致植物叶片叶绿素含量降低。随熏气浓度的升高，茶条槭的叶绿素含量变化幅度小于另外3 种植物叶片，紫花槭叶绿素含量变化幅度最为明显。由图3 可以看出，在此浓度范围内植物叶片的叶绿素a/b 比值降低。

由此可见，植物叶片对SO2具有一定的吸收和积累能力，但当SO2浓度超过一定阈值时，会导致植物叶绿素含量降低。

3.2 SO2处理时间对植物叶片的影响

图4 不同时间处理对叶片叶绿素a 含量的影响

图5 不同时间处理对叶片叶绿素b 含量的影响

图6 不同时间处理对叶片叶绿素a/b 值的影响

在20mg/m3浓度下，4 种植物叶片均能正常生长，因此将浓度控制在20mg/m3以下，对植物叶片进行不同时长的熏蒸处理，分别取每个试验组叶片对其叶绿素含量进行测定计算。

由图4、5 可知，长期处于低浓度SO2环境中，植物叶片的叶绿素含量降低，0～60min 植物叶片的叶绿素含量降低幅度略大，60～90min 降低幅度增强，而90～120min 叶绿素含量降低幅度大为减小。出现此结果的原因可能是由于60～90min 植物叶片的细胞膜遭到破坏，导致其离子交换能力减弱，进而使得叶绿素含量出现降幅减弱的现象。

4 种植物从熏气前到试验全过程结束，植物叶片中叶绿素a 的含量始终大于叶绿素b 的含量。由图6可知，随着SO2熏气时间的延长，叶绿素a 与b 的比值不断缩小。茶条槭、五角枫和鸡爪槭减少缓慢，而紫花槭则减少幅度较大。

4 讨论与结论

叶绿素的含量变化和植物的生长环境、发育情况密切相关，其含量和比值也会随植物种类、试验仪器、试剂等不同而产生较大差异。但本试验研究的4 种植物在大气受到污染的生境中，其叶片叶绿素a、叶绿素b 均遭到不同程度的破坏，叶绿素含量减少。

初步证明，空气污染物SO2是通过植物叶片的气孔进入到植物体内的。进入植物体内的SO2不但改变了植物的化学成分，而且参与了植物机体内的各种生理生化反应，使植物体的正常代谢受到一定程度的干扰破坏，降低了植物净化空气的能力，从而使生态环境受到严重破坏。

由上述试验可知，长期暴露在低浓度SO2环境中和SO2浓度相对较高的环境均对植物体内叶绿素有降解作用，使植物体内叶绿素含量降低，从而影响植物的光合作用。

本次试验选取的4 种槭树属植物中，茶条槭和五角枫的抗大气污染物SO2能力相对较强，鸡爪槭和紫花槭抗污染能力较弱。因此，在绿化建设选择树木时，可以考虑在污染相对较弱地段种植鸡爪槭和紫花槭，而茶条槭和五角枫适应种植范围更广。

由于本次试验选取进行熏气的植物种类较少，只能对SO2大气污染对植物叶绿素含量造成的影响和植物抗污染能力进行初步测定，此问题还有待进一步的研究。