假鷹爪和九節在交通尾氣污染綠地中的生理表現

歐陽勤森　袁志永　余金昌等

摘要 以在交通尾氣污染綠地中生長良好的紅葉石楠為對照，比較、分析了在交通尾氣污染綠地假鷹爪、九節和紅葉石楠的葉綠素含量、氣體交換特征和葉綠素熒光特征。結果表明，假鷹爪和九節葉綠素總含量與紅葉石楠不存在差異，它們的PSⅡ最大光化學量子產量（Fv/Fm）均低于紅葉石楠。3個試驗樹種在夏季的凈光合速率（Pn ）大小為紅葉石楠>假鷹爪>九節，在冬季的大小為九節>紅葉石楠>假鷹爪。

關鍵詞 假鷹爪；九節；葉綠素；氣體交換特征；葉綠素熒光特征

中圖分類號 S731.2 文獻標識碼

A 文章編號 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

假鷹爪（Desmos chinensis Lour.）和九節（Psychotria asiatica Linn.）是華南廣泛分布的優良鄉土植物。假鷹爪為披散或攀援灌木，葉互生，薄革質，矩圓形或矩圓狀橢圓形；花與葉對生或近對生，黃白色，香氣濃郁；果序如串珠，并會從綠色變成紅色再變成紫色，極具觀賞性。它適應性強，喜光，耐陰，開花早，且花期較集中，是理想的觀賞花卉和庭園綠化苗木[1-2]。九節為耐陰灌木，適于蔭蔽、潮濕的環境，是華南天然林、次生林和郁閉人工林下的常見灌木[3]。它葉對生，紙質，矩圓形，網脈不明顯；聚傘花序通常頂生，多花；花小，白色；核果，紅色?；ü谌辍Ｋ矞嘏酀?、陽光不強的環境，耐陰性極強，是園林綠化中良好的地被植物。

目前，這兩種鄉土植物尚未被推廣應用。為了探討這2種植物作為道路綠化植物的可行性，筆者以道路綠化中經常使用且生長良好的紅葉石楠（Photinia×fraseri）為對照，比較在道路綠地中假鷹爪、九節和紅葉石楠的葉綠素含量、氣體交換特征和葉綠素熒光特征，探討假鷹爪和九節用作帶路綠化植物的可能性，旨在為園林工作者選擇道路綠化樹種提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗樣地選在東莞市環城路的綠化帶上。東莞市環城路交通繁忙，車速較快，是交通尾氣排放最集中的區域。試驗點的大氣環境質量監測結果為道路綠地二氧化硫濃度0.097 mg/m3，總懸浮顆粒物濃度0.42 mg/m3，氮氧化物濃度0.159 mg/m3，臭氧濃度0.032 mg/m3度，氟化物濃度<0.5 μg/m3，二氧化碳濃度1 176 mg/m3。

1.2 試驗植物的種植 選擇假鷹爪、九節和紅葉石楠1～2年生健康袋苗，于2009年秋季分別植于東莞環城路綠化帶的樣地上。樣地內設3個小樣方。在每個樣方每種植物種30株。在種植后第2年夏季和冬季，分別對3種植物的葉綠素含量、葉綠素熒光和氣體交換特征進行比較。

1.3 指標的測定與方法

1.3.1 葉綠素含量的測定。在每個樣方內，每個樹種隨機選3棵單株。各取5片生長正常的葉片，用直徑為1 cm的打孔器對葉片進行打孔取樣，放入小瓶中，加入濃度80%丙酮溶液5 ml，置于黑暗條件下72 h，提取葉綠素，待其完全脫綠后用UV3802型分光光度計測定波長663、646和470 mm下的光密度值，并且根據Aron法計算葉綠素a（Ca）、葉綠素b（Cb）、葉綠素總含量（Ct）及葉綠素a/b的值。Aron 公式如下：

1.3.2 葉片氣體交換參數的測定。

分別于2010 年6月（夏季）和12月（冬季），選擇晴朗天氣，用Li6400 便攜式光合測定儀（LICOR，美國）對每種植物的氣體交換參數進行測定，設定二氧化碳濃度為350 μmol/（m2·s），光強范圍為1 800～200 μmol/（m2·s）。測定時，選擇樹冠上層向陽、生長良好的成熟連體葉片。每種植物每個樣方隨機測定8～10片葉。測定指標包括植物凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）和胞間CO2 濃度（Ci）。所有測定均在晴朗天氣的8：00～11：00完成。

1.3.3 葉綠素熒光參數的測定。

分別于2010 年6月（夏季）和12月（冬季），選擇晴朗天氣，于同一時間段（8：30～11：30）分別選擇向陽成熟葉片。在每個樣方同種植物隨機選3株，每個植株采4片葉，每種植物采36片葉。采摘后立刻放入裝有濕紙巾的密封袋中，室內黑暗2 h后使用PAM2100（WALZ，德國）測定其葉綠素熒光參數，包括初始熒光（Fo）、最大熒光（Fm）和最大光能轉換效率（Fv/Fm）。

1.4 數據分析

采用SPSS13.0統計軟件分析處理數據，計算每項數據的平均值和標準差。采用oneway anova對不同處理間的差異進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 葉綠素含量

葉綠素總含量是衡量植物光合能力的重要生理指標。葉綠素a和葉綠素b的比值（即葉綠素a/b）是衡量植物耐陰性的一個重要指標。表1表明，在夏季假鷹爪、九節和紅葉石楠3種華南鄉土植物的葉綠素總含量無顯著差異，即光合能力無差異；九節和假鷹爪的葉綠素a/b都在0.01水平顯著低于紅葉石楠，三者的耐陰性大小依次為九節>假鷹爪>紅葉石楠；假鷹爪葉綠素b含量在0.05水平顯著低于九節。在冬季，紅葉石楠的葉綠素b含量在0.05水平顯著低于假鷹爪和九節；這3種植物的其他葉綠素指標無顯著差異。

2.2 氣體交換特征

凈光合速率是衡量植物有機物質積累速率的重要指標。從表2可以看出，在夏季，假鷹爪的凈光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度和蒸騰速率都在0.01水平顯著低于紅葉石楠；九節除了胞間CO2濃度與紅葉石楠無差異外，其凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率都在0.01水平顯著低于紅葉石楠；與九節相比，假鷹爪的凈光合速率在0.01水平顯著高于九節，其氣孔導度、胞間CO2濃度和蒸騰速率都顯著或極顯著低于九節。夏季3種試驗植物有機物質積累的速率大小依次為紅葉石楠>假鷹爪>九節。

在冬季，假鷹爪的凈光合速率和蒸騰速率顯著或極顯著低于紅葉石楠，其氣孔導度和胞間CO2濃度與紅葉石楠無顯著差異；九節的凈光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度和蒸騰速率都顯著或極顯著高于紅葉石楠；與九節相比，假鷹爪的凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率都在0.01水平顯著低于九節。冬季3種試驗植物有機物質積累的速率大小依次為九節>紅葉石楠>假鷹爪。

2.3 葉綠素熒光特征

葉綠素熒光可以快速、準確、高效地反映光合系統的很多信息，其中Fo為初始熒光，Fm為最大熒光產量， Fv/Fm為PSⅡ的最大光化學量子產量，一般為0.80～0.85。當植物受到光抑制、環境脅迫或發生某些基因突變時，Fv/Fm會出現顯著變化。從表3可以看出，在夏季，假鷹爪的Fo和Fm都在0.01水平顯著高于紅葉石楠，但Fv/Fm在0.01水平顯著低于紅葉石楠；在夏季九節除了Fo在0.05水平顯著高于紅葉石楠外，其Fv/Fm和Fm與紅葉石楠無顯著差異?？v觀3個試驗樹種的Fv/Fm，可知3種植物的Fv/Fm都低于0.80，表明交通尾氣污染對3種植物都有一定影響，其中以假鷹爪對交通尾氣污染的耐受力最小，Fv/Fm最低。

在冬季，紅葉石楠的Fv/Fm在0.80～0.85之間，表明此時它對交通尾氣污染不敏感；假鷹爪的Fo與紅葉石楠無顯著差別，而其Fm和Fv/Fm都顯著或極顯著低于紅葉石楠，表明假鷹爪在冬季仍對交通尾氣污染很敏感；九節的Fo在005水平顯著高于紅葉石楠的，Fm與紅葉石楠的無顯著差異，而其Fv/Fm則在0.05水平顯著低于紅葉石楠，表明九節在冬季同樣對交通尾氣很敏感。

3 結論與討論

（1）葉綠素是綠色植物進行光合作用所必需的色素。它的總含量是衡量植物光合能力的一項重要生理指標，同時是衡量植物受空氣污染脅迫程度的一項有效指標[4]。試驗中，在道路綠地中3種鄉土植物的葉綠素總含量均無顯著差異，即三者的光合能力無顯著差異，表明假鷹爪、九節和紅葉石楠3個樹種對道路交通污染的耐受力無顯著差異。當植物受到環境脅迫時，Fv/Fm會出現顯著變化。由3個樹種的Fv/Fm檢測結果得知，不論是在夏季還是在冬季，假鷹爪和九節的Fv/Fm都低于正常值0.80～0.85，且在0.05水平顯著低于紅葉石楠，表明前二者對交通尾氣污染的耐受力低于紅葉石楠。該結論與葉綠素總含量檢測結果得出的結論相悖。這是因為植物對環境脅迫的抗性是一個復合性狀，不同的檢測指標會得出不同的結論[5]。3個試驗樹種對交通尾氣污染的耐受力尚需其他抗性指標來佐證。

（2）葉綠素a與葉綠素b含量的比值（葉綠素a/b）是衡量植物耐陰性的一個指標。葉綠素b對藍紫光的吸收力大于葉綠素a。植物體內葉綠素b含量的相對提高能使植物更有效地利用漫射光中較多的藍紫光，以適應蔭蔽的生長環境[6]。一般來說，陽性植物的葉綠素a/b 的比值為3，陰生植物的葉綠素a/b 的比值小于3[7]。研究表明，在植物生長旺盛的夏季，九節的葉綠素a/b小于3且在0.05水平顯著低于紅葉石楠，表明九節的耐陰性較強，可嘗試用作林下地被。

（3）CO2是植物進行光合作用的必需物質。植物通過改變氣孔的開度等方式來控制與外界CO2和水汽的交換，調節植物的光合作用和蒸騰作用，以適應不同的環境條件。理論上，植物葉片氣孔導度的變化是植物凈光合速率變化的決定性因素。植物葉片氣孔導度增大，有利于提高植物的凈光合速率[8]，兩者呈正相關關系，即凈光合速率受氣孔因素的限制。該研究結果顯示，在夏季，假鷹爪和九節的氣孔導度都在0.05水平顯著低于紅葉石楠，其凈光合速率也在0.05水平顯著低于紅葉石楠，兩者的光合速率與氣孔導度呈正相關關系，表明此時假鷹爪和九節的凈光合速率主要受氣孔因素的限制；在冬季，九節的氣孔導度和凈光合速率都在0.05水平顯著高于紅葉石楠，其凈光合速率仍主要受氣孔因素限制；此時，假鷹爪的氣孔導度與紅葉石楠無顯著差異，但其凈光合速率在0.05水平顯著低于紅葉石楠，表明假鷹爪在冬季的凈光合速率主要受非氣孔因素的限制，其原因是否是由交通尾氣中高濃度的二氧化硫或顆粒物引起的有待進一步研究。

參考文獻

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