草地早熟禾和麥冬對酸雨的抵抗能力初探

摘要：以草地早熟禾（Ｐｏａ ｐｒａｔｅｎｓｉｓ Ｌ．）和麥冬［Ｏｐｈｉｏｐｏｇｏｎ ｊａｐｏｎｉｃｕｓ（Ｔｈｕｎｂ．）Ｋｅｒ－Ｇａｗｌ．］為材料，通過配制二氧化硫溶液，連續１５ ｄ噴灑，來模擬酸雨環境，觀察試驗前后綠地質量、測定葉片中葉綠素相對含量、硫含量，以比較兩種草本植物對酸雨的抵抗能力。結果表明，模擬酸雨環境后，綠地質量有一定程度的下降；但草地早熟禾葉片硫含量顯著增加，麥冬葉片硫含量變化不明顯；草地早熟禾的葉片葉綠素相對含量變化差異不顯著，而麥冬在試驗前后的葉片葉綠素相對含量變化差異顯著。說明草地早熟禾對酸雨的抵抗能力強于麥冬。

關鍵詞：草地早熟禾；麥冬；模擬酸雨環境

中圖分類號：Ｓ６８８．４；Ｑ９４５．７８文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）12－2464-03

Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｔｏ Ａｃｉｄ Ｒａｉｎ ｏｆ Ｐｏａ ｐｒａｔｅｎｓｉｓ ａｎｄ

Ｏｐｈｉｏｐｏｇｏｎ ｊａｐｏｎｉｃｕｓ

ＬＩＵ Ｒｕｉ－ｈｕａａ，ＪＩＮ Ｙｉ－ｍｉｎｇａ，ＷＡＮＧ Ｙｏｎｇ－ｙａｎｇａ，ＹＩＮ Ｓｈｕ－ｘｉａｂ

（ａ． Ｌｉａｎｇｘｉ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｃｌａｓｓ； ｂ． Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｕｒｆｇｒａｓｓ， Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｃｏｍｐａｒｅ ｔｈｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｔｏ ａｃｉｄ ｒａｉｎ ｏｆ Ｐｏａ ｐｒａｔｅｎｓｉｓ Ｌ． ａｎｄ Ｏｐｈｉｏｐｏｇｏｎ ｊａｐｏｎｉｃｕｓ（Ｔｈｕｎｂ．） Ｋｅｒ－Ｇａｗｌ．， ｔｈｅ ｔｗｏ ｐｌａｎｔｓ ｗere ｓｐｒａｙｅｄ ｗｉｔｈ ｄｉｌｕｔｅｄ ｓｕｌｐｈｕｒｉｃ ａｃｉｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｆｏｒ １５ ｄａｙｓ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ａｃｉｄ ｒａｉｎ． Ｔｈｅ ｇｒｅｅｎ ｓｐａｃｅ ｑｕａｌｉｔｙ， ｌｅａｆ ＳＰＡＤ ｖａｌｕｅ ａｎｄ ｌｅａｆ ｓｕｌｆｕｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗｏ ｐｌａｎｔｓ ｗｅｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｂｅｆｏｒｅ ａｎｄ ａｆｔｅｒ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ａｃｉｄ ｒａｉｎ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｇｒｅｅｎ ｓｐａｃｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｔｏ ｓｏｍｅ ｄｅｇｒｅｅ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ａｃｉｄ ｒａｉｎ， ｔｈｅ ｌｅａｆ ｓｕｌｆｕｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎ Ｐ． ｐｒａｔｅｎｓｉｓ； ｂｕｔ ｎｏ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ Ｏ． ｊａｐｏｎｉｃｕｓ ｂｅｆｏｒｅ ａｎｄ ａｆｔｅｒ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ａｃｉｄ ｒａｉｎ was detected． Ｈｏｗｅｖｅｒ， ｔｈｅ ｌｅａｆ ＳＰＡＤ ｖａｌｕｅ ｗａｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔly ｄｉｆｆｅｒｅｎt ｉｎ Ｏ． ｊａｐｏｎｉｃｕｓ， ｂｕｔ ｎｏt ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔly ｄｉｆｆｅｒｅｎt ｉｎ Ｐ． ｐｒａｔｅｎｓｉｓ ｂｅｆｏｒｅ ａｎｄ ａｆｔｅｒ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ａｃｉｄ ｒａｉｎ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｐｏａ ｐｒａｔｅｎｓｉｓ Ｌ．； Ｏｐｈｉｏｐｏｇｏｎ ｊａｐｏｎｉｃｕｓ（Ｔｈｕｎｂ．） Ｋｅｒ－Ｇａｗｌ．； ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ａｃｉｄ ｒａｉｎ

二氧化硫是大氣中分布較廣泛和危害較大的污染物之一，也是酸雨的主要組成成分。隨著二氧化硫污染問題越來越嚴重，我國的甘肅省隴南地區、山東省膠東半島、陜西省南部以及長江流域以南大部分地區均出現過不同程度的酸雨。在１９９５年８月通過的《中華人民共和國大氣污染防治法》中明確規定，在全國劃定酸雨控制區和二氧化硫污染控制區，以達到在雙控區內強化對酸雨和二氧化硫的污染控制目的。然而，我們要避免目前常用的治理二氧化硫的化學方法，以免造成二次污染。硫是植物正常生長發育所必需的營養元素，植物通過其葉片上的氣孔和枝條上的皮孔等自然孔口，將大氣中的二氧化硫等污染物吸入體內，在體內通過一系列氧化還原過程進行中和而形成無毒物質（即降解作用），或通過根系排出體外，或積累貯藏于某一器官內。因此，廣泛植樹種草是降低二氧化硫污染的有效措施之一。草坪植物是城市生態環境的重要組成部分，對于一定濃度范圍內的二氧化硫，不僅具有一定的抵抗力，而且也具有相當程度的吸收凈化能力［１］。然而不同的植物種類，因其生理功能上的差異，其吸收和凈化二氧化硫的能力也明顯不同。試驗利用噴灑二氧化硫溶液來模擬酸雨環境，探討了兩種北方城市綠地常見草本植物草地早熟禾（Ｐｏａ ｐｒａｔｅｎｓｉｓ Ｌ．）與麥冬［Ｏｐｈｉｏｐｏｇｏｎ ｊａｐｏｎｉｃｕｓ （Ｔｈｕｎｂ．） Ｋｅｒ－Ｇａｗｌ．］對二氧化硫模擬酸雨的抵抗能力，現將結果報告如下。

１材料與方法

１．１試驗區概況

試驗區設在北京林業大學校園內，該地位于北京市海淀區，氣候為典型的暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，夏季炎熱多雨，冬季寒冷干燥，春、秋季短促。年平均氣溫為１０～１２ ℃。其中１月均溫－4～

－7 ℃，７月均溫２５～２６ ℃。全年無霜期１８０～２００ ｄ。年平均降雨量約６００ ｍｍ，降水季節分配不均勻，全年降水的８０％集中在夏季的６、７、８月，７、８月常有暴雨［２］。以在北京市城市綠化中應用較廣的草地早熟禾與麥冬為材料；試驗地開闊，通風性好，無遮陰，試驗小區面積為２ ｍ×２ ｍ。

１．２試驗方法

１．２．１酸雨模擬試驗采用濃硫酸與亞硫酸鈉反應，配制ｐＨ值為４的二氧化硫溶液，置于容量為０．３ Ｌ的容器中，于２０１０年７月２８日至８月１１日，連續１５ ｄ對試驗小區進行均勻噴灑，以創造模擬酸雨的環境。

１．２．２綠地質量觀察在模擬酸雨環境前后，對試驗小區綠地的綜合質量進行評定，包括葉片色澤、長勢、蓋度等，以考查模擬酸雨環境對綠地質量的影響。

１．２．３葉片硫含量的測定模擬酸雨環境前后，每小區分別采集約２００ ｇ的葉片樣品，烘干后采用硫酸鋇溶膠比濁法［３－５］測定葉片中的硫含量，植物吸硫能力Ｗ＝（Ｃ２-Ｃ１）／Ｃ１×１００％。式中，Ｃ１為試驗前硫含量，Ｃ２為試驗后硫含量。

１．２．４葉片葉綠素相對含量的測定采用手持式ＳＰＡＤ－５０２型葉綠素儀測定葉片葉綠素的相對含量。每個小區選取６株能反映小區整體顏色的植株（即剔除個別枯黃植株的影響），用葉綠素儀測其頂端向下第三片成熟葉的ＳＰＡＤ值［６］，每一葉片測３個位點，取平均值作為該葉片的ＳＰＡＤ數值［７］。

２結果與分析

２．１綠地質量觀察

模擬酸雨環境前，麥冬和草地早熟禾均表現為色澤濃綠，長勢良好，蓋度達到９０％以上。在連續１５ ｄ噴灑二氧化硫溶液后，小區內的綠地質量有所下降，植物葉片色澤由深綠色變為深綠中略帶發黃，并有５％～１０％的葉片呈現枯黃色，葉片較噴灑二氧化硫溶液前更易折斷，蓋度也下降到７５％。另外，綠地中還含有微弱的刺激性氣味，分析原因是噴灑的二氧化硫溶液揮發形成的。兩種植物長勢也受到一定的影響，表現為長勢變緩。

２．２葉片硫含量變化

兩種植物在模擬酸雨環境前后葉片硫含量的變化如圖１所示。由圖１可以看出，在模擬酸雨環境前，兩種植物葉片的硫含量相近，草地早熟禾為０．４２％，麥冬為０．４１％，均在草本植物硫元素含量的正常范圍內［８］。而在模擬酸雨環境后，二者葉片硫含量出現了較大的分化，其中草地早熟禾葉片硫含量顯著增加，由之前的０．４２％增加到０．５６％，高出了植物體內正常微量元素硫的含量范圍；而麥冬葉片硫含量變化則較小，由０．４１％增加到０．４４％。方差分析結果表明，模擬酸雨環境前后，草地早熟禾葉片硫含量變化差異顯著（Ｐ＜０．０５），而麥冬葉片硫含量變化差異不顯著（Ｐ＞０．０５）。

根據前述公式計算植物的吸硫能力，草地早熟禾葉片的吸硫能力為３３.3３%，麥冬葉片的吸硫能力為7.32%，即草地早熟禾的吸硫能力遠遠高于麥冬，達到麥冬的４．５倍以上。前人研究表明，一般代謝強度大、生長速度快的植物吸硫量都較高［９］。相比于麥冬而言，草地早熟禾生長速度較快，即使在試驗期間炎熱的夏季，非試驗小區每周仍需修剪一次，以保證草坪外觀整齊平整；而麥冬因生長緩慢，其非試驗小區則極少修剪。

２．３葉片葉綠素含量變化

在模擬酸雨環境前后對試驗小區植物的觀察可以看出，兩種植物葉片色澤有一定程度的變化。相應的葉片葉綠素相對含量也發生了變化，采用SPAD-502型葉綠素儀測定兩種植物的葉片葉綠素相對含量結果見圖２。由圖２可以看出，模擬酸雨環境前后，兩種植物葉片葉綠素相對含量均有所下降，其中，草地早熟禾葉片葉綠素相對含量ＳＰＡＤ值由３４．６下降到３２．２，麥冬由５３．３下降到４５．７。分別對二者葉片葉綠素相對含量變化進行方差分析，結果表明，草地早熟禾葉片葉綠素相對含量變化差異不顯著（Ｐ＞０．０５），麥冬葉片葉綠素相對含量變化差異顯著（Ｐ＜０．０５）。說明模擬酸雨環境對草地早熟禾葉片葉綠素含量影響較小，而對麥冬葉片葉綠素含量影響較大。前人研究表明，硫在植物光合作用中具有重要作用，硫的供應水平對葉綠體的形成和功能的發揮有著重要的影響［１０］，分析認為，二氧化硫對草本植物的影響可能會涉及葉綠素的合成［１１－１３］。

３討論

１）二氧化硫對草本植物的生長發育有消極的影響，試驗模擬酸雨環境之后，綠地質量明顯下降。但是對不同植物葉片葉綠素相對含量的影響不同，對草地早熟禾葉片葉綠素相對含量的影響小，而對麥冬的影響大。

２）不同植物對酸雨的抵抗能力有所不同。試驗中從葉片硫含量來看，草地早熟禾的葉片吸硫能力明顯高于麥冬葉片，說明其對模擬酸雨環境的抵抗力要強于麥冬，這對凈化空氣具有重要意義。但是對于草地早熟禾的吸硫機制、吸入體內的硫的去向等問題尚有待進一步研究。

參考文獻：

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