園藝植物育種學(xué)實(shí)驗(yàn)：模擬酸雨對園林植物及影響.doc

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實(shí)驗(yàn)四 模擬酸雨對園林植物的影響 仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院 園藝園林學(xué)院 李西貝陽 （與賴旭森、陳志明合作完成） 摘要：酸雨已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)、林業(yè)及水環(huán)境的嚴(yán)重環(huán)境問題。酸雨對森林、水體和農(nóng)田等生態(tài)系統(tǒng)造成的危害受到許多研究者的重視，并已取得一些成果，但關(guān)于木本園林植物的傷害機(jī)理及抗性機(jī)制沒有得到澄清。本實(shí)驗(yàn)以希茉莉，含笑，灰莉，紅果仔，簕杜鵑，海桐，米蘭，狗牙花8種園林植物為試材,通過測定在不同pH值（pH 2.0,pH 3.0 ,pH4.0 ,pH5.6）的模擬酸雨下,不同植物新梢增長率和葉片損傷程度,研究酸雨對園林植物生長及傷害的影響和園林植物葉片可見傷害的閥值和敏感度分級,并評價(jià)園林植物對酸雨反應(yīng)的敏感性。在所試的8種園林植物中，以含笑，灰莉?qū)λ嵊甑目剐宰顝?qiáng)，簕杜鵑對酸雨的抗性最弱，而希茉莉，紅果仔，海桐，米蘭也不同程度受到酸雨的影響。 關(guān)鍵詞：園林植物; 模擬酸雨; 受害葉面積指數(shù); 敏感性 Abstract: Acid rain is a serious environmental problem with impact on agriculture, forest and water ecosystem. Many researchers have devoted much attention to forests exposed to acid rain, but mechanism of resistance of woody landscape plants to acid rain hasnt clearfied, especially the research for antioxidant system has been relatively limited. The experiment with eight kinds of garden plant as test materials, through the determination in different pH value under the simulation of the acid rain, different plant growth rate and new shoots leaf damage degree, the acid rain of garden plant growth and damage the influence and the garden plant leaf visible damage threshold classification and sensitivity, and to evaluate garden plants to acid rain the sensitivity of the reaction. Keywords: garden plants; Acid rain; Suffer leaf area index; sensitivity 酸雨是指大氣中的硫化物和氮化物等酸性氣體與大氣中的水分結(jié)合后，重新降落到地面并造成種種危害，國際規(guī)定酸雨為pH〈5.6的降水。酸雨已成為目前全世界環(huán)境問題之一，也是我國的重要環(huán)境問題。大量的環(huán)境監(jiān)測資料明，由于大氣層中的酸性物質(zhì)增加，地球大部分地區(qū)上空的云水正在變酸，給人類帶來的危害也將與日俱增。大氣中的S化物和N化物主要來源于煤和石油等化石燃料的使用，它們在空氣中氧化劑的作用下形成溶解于雨水的酸。目前，我國已形成了覆蓋四川、貴州、廣東、廣西、湖南、湖北、江西、浙江、江蘇和青島等省市部分地區(qū)的酸雨區(qū)，該酸雨區(qū)是世界三大酸雨區(qū)之一。廣東省大部分地區(qū)，特別是珠三角地區(qū)的降水pH值小于4.0，甚至已達(dá)到pH2.0。 酸雨會(huì)對環(huán)境帶來廣泛的危害，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，如:腐蝕建筑物和工業(yè)設(shè)備；破壞露天的文物古跡；損壞植物葉面；破壞土壤成分等后果。 關(guān)于酸雨對植物的生長發(fā)育的影響，國內(nèi)外研究結(jié)果表明，酸雨對植物造成明顯的傷害，引起生理代謝凌亂，甚至死亡，不同種類的植物對酸雨的反應(yīng)敏感性表現(xiàn)不一。而園林植物對于生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展及城市環(huán)境的改善起著重要作用 ,因此篩選抗性強(qiáng)、耐污染的園林植物是城市綠化和生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)的重要課題之一。 1 材料與方法 1.1試驗(yàn)材料：模擬酸雨母液（硫酸：硝酸：鹽酸=5：1：0.36）；材料為希茉莉，含笑，灰莉，紅果仔，簕杜鵑，海桐，米蘭，狗牙花等八種廣州地區(qū)常見園林植物。 1.2試驗(yàn)步驟 1.2.1 模擬酸雨的母液配制：參照廣州地區(qū)降水中主要酸根離子均值的比例配制，即硫酸根離子：硝酸根離子：氯離子=5：1：0.36。先加入200ml水，再將20ml硫酸、4ml硝酸以及1.44ml鹽酸，最后加水調(diào)整至300ml。 1.2.2選擇材料掛牌 選擇材料原則：木本、草本兼顧；觀葉、觀花、陰生、陽生等各植物類型盡量做到面面俱到；各種植物器官敏感度比較；正在生長與停止生長的植物器官敏感度比較。選到的試材為：希茉莉，含笑，灰莉，紅果仔，簕杜鵑，海桐，米蘭，狗牙花。8種園林植物。每個(gè)處理有3次重復(fù)。 1.2.3配制工作液：母液加水稀釋至4個(gè)pH濃度，分別為pH5.6（由于條件限制很難在附近收集其pH5.6的雨水）、pH2、pH3與pH4。 1.2.4噴霧處理：以pH5.6作為參照雨水酸度（CK），pH4、pH3與pH2為處理，隔3天噴一次工作液，連續(xù)噴三次,每次噴至葉面滴水為度。 1.2.5觀測：觀測項(xiàng)目如下： （1）可見性傷害（主要表現(xiàn)在葉片與枝條上） 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，用透明塑料薄膜測定葉面積和受害面積并分析葉片的傷害程度。 受害葉面積指數(shù)（％）=受害葉面積/總處理葉片面積100 （2）新梢生長量 在實(shí)驗(yàn)實(shí)施前和實(shí)驗(yàn)結(jié)束后用游標(biāo)卡尺測量新梢長度，計(jì)算其新梢增長率。 新梢生長量=處理后的梢長-處理前的梢長 新梢增長率（%）=新梢增長量/處理前的梢長 （3）對酸雨敏感度分級標(biāo)準(zhǔn) 酸雨敏感度，分級標(biāo)準(zhǔn),以受害葉面積指數(shù)（r）作為指標(biāo),分成5個(gè)等級,分別是:最敏感級Ⅰ(r≥40％)；次敏感級Ⅱ(20％≤r<40％)；中等敏感級Ⅲ(10％≤r<20％)；次抗系 抗性級Ⅳ(5％≤r<10％)；最抗性級Ⅴ(r<5％). 2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 2.1模擬酸雨對園林植物的傷害及影響：經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，噴施酸雨后，植物葉片并未立刻有所反應(yīng)，通常都是在噴施24小時(shí)后才發(fā)現(xiàn)輕微傷害，經(jīng)噴施次數(shù)的增加，植物葉片的受害反應(yīng)也越來越明顯，花葉、萎蔫的癥狀也逐步擴(kuò)大。萎蔫的葉片形狀多樣,有全葉萎蔫、半葉蜷卷；傷斑種類也多樣，有圓斑、不規(guī)則斑點(diǎn)等。 如表1所示，各種植物由于pH值酸雨的不同以及本身種類的不同，受害程度也不相同。pH2.0模擬酸雨對園林植物葉片的傷害是最明顯的。在pH2.0模擬酸雨下，以簕杜鵑的葉片所受的危害較嚴(yán)重.而希茉莉，紅果仔，海桐，米蘭的葉片受害程度較小。含笑，灰莉甚至沒什么影響。說明它們對不同pH模擬酸雨的抗性都較強(qiáng)，這與模擬酸雨對園林植物新梢生長影響的結(jié)果基本一致。 表1 模擬酸雨對園林植物受傷害葉面積指數(shù)的影響 樹種 PH 2.0 PH 3.0 PH 4.0 PH 5.6 希茉莉 0.24% 0.15% 0 0 含笑 0.30% 0.04% 0 0 紅果仔 1.25% 0.30% 0.11% 0 灰莉 0.20% 0 0 0 簕杜鵑 7.03% 3.23% 1.33% 0.23% 海桐 2.30% 0.73% 0.12% 0 米蘭 1.34% 0.45% 0.03% 0 狗牙花 1.90% 0.80% 0.09% 0 各植物受不同pH人工酸雨危害狀照片 植物種類 pH=2 pH=3 狗牙花 海桐 含笑 紅果仔 灰莉 金葉假連翹 簕杜鵑 米蘭 希茉莉 植物種類 pH=4 pH=5.5 狗牙花 海桐 含笑 紅果仔 灰莉 金葉假連翹 簕杜鵑 米蘭 希茉莉 2.2酸雨對園林植物新梢（株高）增長量的影響 表2中明顯表示出，簕杜鵑在pH5．6處理時(shí)，新梢增長是比較快的，但在pH4.0和pH3.0速度已經(jīng)受到明顯的影響,而在pH2.0時(shí),速度下降的最厲害。而含笑和灰莉新梢增長率雖有變化，但幅度不是很大，說明這幾種園林植物對酸雨不同pH的反應(yīng)不敏感，具有較強(qiáng)的抗性。從中也可以看出，隨著模擬酸雨的pH值減小，大部分園林植物的新梢增率均逐漸降低，其中經(jīng)pH5．6處理后的增長率最大，經(jīng)pH2．0處理后的增長率最小。說明酸雨對絕大部分園林植物新梢增長產(chǎn)一抑制作用．而且抑制的程度隨模擬酸雨的pH值減小而增加。且酸雨對同林植物新梢增長的抑制作用因植物種類而異。 表2模擬酸雨對園林植物新梢(株高)增長率(%)的影響 PH 2.0 PH 3.0 PH 4.0 PH 5.6 希茉莉 9.03% 10.45% 12.56% 13.12% 含笑 1.12% 1.31% 1.35% 1.40% 紅果仔 70.23% 73.67% 74.12% 76.89% 灰莉 11.23% 12.34% 13.01% 13.57% 簕杜鵑 48.34% 53.34% 57.89% 60.78% 海桐 3.09% 3.00% 3.50% 3.78% 米蘭 29.45% 30.45% 30.89% 31.67% 狗牙花 34.89% 37.79% 39.08% 40.90% 2.3園林植物對酸雨傷害的敏感性分級評價(jià) 基于酸雨對8種園林植物受害葉面積指數(shù)，按照園林植物對酸雨傷害敏感度分級標(biāo)準(zhǔn)，以在pH=2.0處理結(jié)果為依據(jù)，本實(shí)驗(yàn)用植物受害葉面積指數(shù)作指標(biāo)。 表3 模擬酸雨對10種園林植物葉片傷害敏感性等級 種類 受害葉面積指數(shù)（％） 傷害等級 簕杜鵑 灰莉 含笑 紅果仔 狗牙花 海桐 希茉莉 米蘭 7 0.18 0.32 1.35 2.14 2.33 1.18 1.28 Ⅱ Ⅴ Ⅴ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅳ 3 討論 由上三表可以看出模擬的酸雨傷害了8種園林植物，其葉片表現(xiàn)了非常明顯的受害癥狀，且不同綠化植物受害的癥狀不同，有些植物受害輕，表現(xiàn)出極大的抗性，如灰莉和含笑。 相關(guān)研究結(jié)果表明，酸雨對園林植物的傷害首先出現(xiàn)在葉子上．損害了植物葉片的表皮結(jié)構(gòu)，模擬酸雨對園林植物的葉片產(chǎn)生不同程度的危害，受害癥狀表現(xiàn)為葉緣和葉脈間產(chǎn)生黃棕色和黑褐色的不規(guī)則斑塊、衰老斑，頂端幼葉卷曲、皺縮，難以展開．模擬酸雨的pH越低，對園林植物葉片的傷害越大，尤以pH 2．0的模擬酸雨對園林植物葉片的傷害最為嚴(yán)重.本試驗(yàn)也觀察到類似結(jié)果．模擬酸雨對園林植物新梢增長產(chǎn)生抑制．新梢增長率隨模擬酸雨pH值下降而下降．受害葉片嚴(yán)重受損．形成壞死斑塊，或焦化．或穿孔變硬．變脆等。酸雨對園林植物生長產(chǎn)生危害的原兇可能是因?yàn)榈蚿H值的酸雨水附著于葉面時(shí)．隨蒸發(fā)而濃縮．從而導(dǎo)致pH進(jìn)一步下降．最初只是損壞葉表皮，進(jìn)一步進(jìn)入柵欄組織和深入海綿組織．使細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)與功能的操作，造成細(xì)胞透性的改變．細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)大量外滲，最終形成小的壞死斑。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，酸雨的pH值越低，噴灑的次數(shù)越多，對植物造成的傷害就越重，植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生物學(xué)特性決定其對酸雨所造成的傷害的自身恢復(fù)功能和抗性，葉面光滑、臘質(zhì)層厚、葉革質(zhì)、堅(jiān)韌的植物較葉面粗糙、凹陷薄質(zhì)的植物抗酸雨能力強(qiáng)，葉面多毛，能分泌粘性物質(zhì)的植物不易受害．從本試驗(yàn)結(jié)果來看灰莉和含笑的抗酸雨能力是最強(qiáng)的。 參考文獻(xiàn) [1] 黃益宗, 李志先, 黎向東, 等. 模擬酸雨對華南典型樹種生長及營養(yǎng)元素含量的影響[J]. 生態(tài)環(huán)境, 2006, 15(2):331-336. 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