徑流污染對(duì)兩種地被植物丙二醛含量和過(guò)氧化物酶活性的影響

王 雪，劉海榮，李冰冰，姚艷麗

（天津農(nóng)學(xué)院，天津 300384）

2013年8月天津市政府發(fā)布美麗天津建設(shè)綱要，指出要不斷加大生態(tài)環(huán)境保護(hù)力度，繼續(xù)實(shí)施生態(tài)環(huán)境治理，繼續(xù)實(shí)施綠化工程，這其中涉及到天津市的雨洪管理問(wèn)題。生物滯留池是雨洪管理的有效措施，得到國(guó)內(nèi)外的普遍推廣和廣泛認(rèn)可。生物滯留池常位于道路兩側(cè)，用于消納地表徑流。生物滯留池中栽植的植物具有生態(tài)效益、景觀效益和經(jīng)濟(jì)效益，但生物滯留池的特殊作用要求植物具有一定的耐旱性、耐澇性、耐污性，同時(shí)天津地區(qū)要求植物具有耐鹽性、耐寒性等。本研究選用天津地區(qū)常見(jiàn)的地被植物鳶尾（Iris tectorum Maxim.）和馬藺（Iris lactea Pall.var.chinensis）為研究對(duì)象，采用生物滯留柱模擬實(shí)驗(yàn)方法，研究不同水質(zhì)澆灌條件下，兩種植物葉片的丙二醛含量和過(guò)氧化物酶活性的變化，進(jìn)而比較兩種植物的抗逆性，為科學(xué)選擇適宜生物滯留池生長(zhǎng)的植物提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

生物滯留柱：選用直徑25 cm、高75 cm的塑料容器，底部留4個(gè)直徑0.5 cm的排水孔，將該塑料容器置于直徑40 cm，高15 cm的集水盤中，集水盤距上沿2 cm處，設(shè)溢水孔一個(gè)，直徑0.5 cm，上接有溢水管，溢水管的水由燒杯進(jìn)行收集。塑料容器從下至上依次為礫石層（粒徑＜3 cm）5 cm、土工布層、沙層5 cm、填料層（填料層為園土、蛭石、草炭，體積比為1∶1∶1混合而成）55 cm、覆蓋層（樹(shù)皮）5 cm、蓄水層5 cm。該試驗(yàn)裝置于2017年3月在天津農(nóng)學(xué)院植物實(shí)驗(yàn)室制作完成。

植物準(zhǔn)備：2017年4月于天津市曹莊花卉市場(chǎng)選擇生長(zhǎng)健壯，株高10～15 cm的馬藺和鳶尾同期土培苗（育苗缽高10 cm，直徑10 cm）作為試驗(yàn)材料。取5個(gè)生物滯留柱，每個(gè)土柱以相等間距栽植7小缽鳶尾，另取5個(gè)生物滯留柱，每個(gè)土柱以相等間距栽植7小缽馬藺，以上土柱均澆灌地表徑流水，另每種植物各設(shè)5個(gè)對(duì)照（澆灌自來(lái)水）。試驗(yàn)在具有均勻光照的條件下進(jìn)行，防止雨淋。

澆灌水源：地表徑流水取自天津市西青區(qū)津靜路上，分別在徑流的起漲段、峰頂段、退水段各取樣 3次。試驗(yàn)前將所取的徑流水混合均勻，自來(lái)水取自天津農(nóng)學(xué)院植物實(shí)驗(yàn)室。

試驗(yàn)于2017年6月—8月進(jìn)行，按設(shè)計(jì)進(jìn)行澆灌，在無(wú)雨的落干期采用蒸餾水進(jìn)行日常養(yǎng)護(hù)工作。

1.2 指標(biāo)測(cè)定與數(shù)據(jù)分析

丙二醛含量采用硫代巴比妥酸法測(cè)定，過(guò)氧化物酶活性采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定。

采用SPSS18.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉片丙二醛含量比較分析

地表徑流水澆灌的馬藺和鳶尾葉片的丙二醛含量大于自來(lái)水澆灌，其中兩種水質(zhì)對(duì)馬藺葉片的丙二醛含量沒(méi)有明顯影響，但對(duì)鳶尾影響較大，用地表徑流水澆灌的鳶尾葉片丙二醛含量明顯高于自來(lái)水。不論是地表徑流水還是自來(lái)水澆灌，葉片丙二醛含量均表現(xiàn)為鳶尾＞馬藺(圖1)。丙二醛是膜脂過(guò)氧化的最終分解產(chǎn)物，是植物細(xì)胞膜質(zhì)過(guò)氧化程度的體現(xiàn)，馬藺和鳶尾葉片丙二醛含量均為地表徑流水大于自來(lái)水澆灌，說(shuō)明地表徑流水使兩種植物細(xì)胞不同程度受到傷害，地表徑流水中的污染物對(duì)兩種植物產(chǎn)生了脅迫。試驗(yàn)表明，兩種水質(zhì)澆灌下，鳶尾遭受逆境傷害的程度較大，細(xì)胞膜質(zhì)過(guò)氧化程度較高，細(xì)胞膜受到的傷害比較嚴(yán)重，也說(shuō)明鳶尾對(duì)環(huán)境變化比較敏感，更易受到不良環(huán)境的影響。

圖1 葉片丙二醛含量

2.2 葉片過(guò)氧化物酶活性比較分析

地表徑流水澆灌的馬藺和鳶尾的葉片過(guò)氧化物酶活性小于自來(lái)水澆灌，其中地表徑流水澆灌的馬藺過(guò)氧化物活性略低于自來(lái)水澆灌，二者差異不顯著；而地表徑流水澆灌的鳶尾過(guò)氧化物酶活性明顯低于自來(lái)水澆灌，二者差異達(dá)到極顯著水平。分析表明，用地表徑流水澆灌，兩種植物均在不同程度受到逆境脅迫，這是因?yàn)榕c自來(lái)水相比，雨水經(jīng)過(guò)地表徑流后會(huì)含有更多的污染物質(zhì)，包括大氣污染物沉降，車輛燃料泄漏和尾氣排放、輪胎磨損、下墊面材料的污染、動(dòng)植物殘?bào)w、城市生活垃圾等，這些污染物均對(duì)馬藺和鳶尾產(chǎn)生一定的影響。

兩種水質(zhì)澆灌下，過(guò)氧化物酶活性均表現(xiàn)為馬藺＞鳶尾（圖2）。由此說(shuō)明，鳶尾葉片過(guò)氧化物酶活性更易受到外界環(huán)境的影響，而馬藺對(duì)環(huán)境變化反應(yīng)不敏感，說(shuō)明馬藺葉片過(guò)氧化物酶作為其體內(nèi)酶促防御系統(tǒng)的一種保護(hù)酶，能有效地催化過(guò)氧化氫分解成水，從而有效阻止過(guò)氧化氫在體內(nèi)的積累，排除其對(duì)葉片細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的潛在傷害，這也進(jìn)一步說(shuō)明馬藺的抗性比鳶尾強(qiáng)，馬藺更能適應(yīng)惡劣的環(huán)境。

圖2 葉片過(guò)氧化物酶活性

將過(guò)氧化物酶活性與丙二醛含量進(jìn)行相關(guān)分析，表明二者為負(fù)相關(guān)關(guān)系。說(shuō)明過(guò)氧化物酶作為催化劑可加速H2O2的分解，降低H2O2對(duì)細(xì)胞的傷害，從而抑制丙二醛的產(chǎn)生，減少對(duì)細(xì)胞膜的傷害。說(shuō)明過(guò)氧化物酶的催化調(diào)節(jié)作用對(duì)植物葉片起到了一定的保護(hù)作用。

3 結(jié)論與討論

馬藺和鳶尾是天津地區(qū)常見(jiàn)的地被植物，本研究采用生物滯留柱模擬實(shí)驗(yàn)的方法，顯示出與自來(lái)水澆灌比較，地表徑流水提高了兩種植物葉片的丙二醛含量，其中鳶尾丙二醛含量顯著提高，而馬藺提高不明顯；與自來(lái)水澆灌相比，地表徑流水降低了兩種植物葉片的過(guò)氧化物酶活性，尤其對(duì)鳶尾過(guò)氧化物酶含量影響極其明顯。說(shuō)明鳶尾對(duì)環(huán)境變化比較敏感，更易受到不良環(huán)境的影響，而馬藺的抗性比鳶尾強(qiáng)，馬藺更能適應(yīng)惡劣的環(huán)境。

本研究?jī)H僅從葉片丙二醛含量、過(guò)氧化物酶活性兩個(gè)指標(biāo)初步比較了馬藺和鳶尾的抗逆性，在生物滯留池的植物選擇中，還需要對(duì)植物的抗旱性、耐水淹能力、固碳釋氧能力、觀賞特性等進(jìn)行深入研究，才能給出科學(xué)合理的選擇參考，這也是今后努力研究的方向。