二氧化硫胁迫对园林植物生长和叶片含硫量的影响

孙华

重庆水利电力职业技术学院市政工程系,重庆永川402160

二氧化硫胁迫对园林植物生长和叶片含硫量的影响

孙华

重庆水利电力职业技术学院市政工程系,重庆永川402160

为了筛选出对SO2既有较强的吸收能力同时有较强抵抗力的园林植物。本文通过人工熏气实验造成SO2对园林植物的胁迫，并在人工熏气的0，2，4，6，8，10，12 h分别测定所选14种园林植物的叶片含硫量和生长状态，并判断各园林植物的吸硫能力和SO2对其生长的影响。结果表明加拿大杨、红瑞木、夹竹桃、刺槐、构树的叶片原始含硫量较大，栾树、刺槐、加拿大杨、桑树和女贞叶片有较强的吸硫能力。同时发现除了构树和红瑞木的叶片含硫量随熏气时间的增长总体呈下降趋势外，其余12种园林植物的叶片含硫量均随熏气时间的增长总体呈上升趋势。

二氧化硫;胁迫;叶片含硫量

随着工业的迅速发展，各种化石燃料的大量消耗，造成生态环境的严重恶化。化石燃料燃烧及各种工业废气中含有大量的SO2未经处理就被直接排放进入空气，该气体不仅能够溶于水形成酸雨破坏植被，被人体吸收后还会进入血液，引发中毒，严重时危及生命[1]。目前控制SO2污染的主要手段集中在燃烧前、燃烧中和燃烧后的脱硫技术方面，燃烧后的烟气脱硫是当前被广泛应用的技术，而我国目前还没有自主设计及制造烟气脱硫设备的技术，很多能源燃烧后的二氧化硫排放处于失控状态，因此，寻找一种能够较好的控制SO2污染的办法是当前亟待解决的问题[2]。园林植物作为城市生态环境的重要组成，不仅具有形态、色彩及象征意义等美学价值，更是对城市生态环境的优化和改善发挥着重要的作用，主要体现在防风吸尘、缓解热岛效应、净化空气、保持水土和降低噪音等方面[3]。在净化空气方面，植物在与外界进行气体交换的过程中能够吸收有害气体，并通过体内的生理生化作用达到积累、降解或排出有毒物质的效果，以此实现净化空气，低成本高效率控制大气污染的目的。因此，有必要将植物对SO2的吸收能力和抵抗能力进行研究，以期筛选出对SO2不仅具有较强吸收能力强而且具有较高抗性的植物种，为改善大气污染发挥作用。

1　研究方法

1.1研究材料的选取

首先根据TH-3150大气采样仪测定结果选择空气质量良好，且人流量较小的空旷地区作为研究区域，要求该区SO2浓度值小于0.05 mg/m3(国家规定的一级限值)。然后在该区域选择14种园林植物作为本次试验的研究对象，同时每种植物选择3株作平行研究保证结果准确可靠。表1为14种园林植物的基本信息。

表1　选取的14种园林植物基本信息Table 1 Basic information of selected 14 kinds of garden plants

1.2人工熏气实验

对园林植物使用简易静态熏气装置进行SO2人工熏气。该装置采用钢筋骨架经人工焊接而成，可自由拆卸，室壁为有较强透光性的塑料薄膜，使用夹子固定在钢筋骨架上形成密封的环境[4]。熏气时使用浓度为4%的标准SO2气体（N2为平衡气体）。在出气口安装减压阀和流量计，并在减压阀前端连接理化性质较为稳定的橡皮管供SO2气体通过橡皮管进入熏气室，在气体入口处安装小型的电风扇用于快速搅匀进入熏气室内的SO2气体。在熏气过程中利用利用气体监测仪对熏气室内的SO2浓度进行实时监测，根据监测到的SO2浓度适时调整进气量将SO2浓度控制在一定范围内。每种植物有2 h、4 h、6 h、8 h、10 h和12 h共6个处理，熏气前的作为空白对照(0 h)。由于大量研究表明，SO2胁迫下，绝大多数植物的叶片最先表现出症状，故设计熏气期间每隔0.5 h左右观察叶片1次，叶片出现明显受害坏死时应换用低浓度的进行重新熏气处理。

1.3园林植物生长指标测定

实验开始前，测定所有植株的高度、胸径及冠幅，同时在实验开始前和进行过程中对所有植株的长势，枝叶及长势和地理位置做详细记录，如发现在实验过程中植物受损较严重应降低熏气浓度再次进行熏气实验。因此还有随时记录实验过程中熏气室内的温度、湿度和熏气浓度以更好的分析数据。

1.4植物叶片的采集和叶片含硫量的测定

叶片采集时要求尽量采集同一方位，同一高度的叶子，每种植物每个时间间隔采集9片叶子，用3个保鲜袋分装后放于冰箱中保鲜用于含硫量测定。对于一些叶片较小无法满足含硫量测定的植株，可采集大小、长势和方位基本一致的叶片补充。含硫量的测定采用BaSO4比池法进行[5]，测定得到每种植物在2 h、4 h、6 h、8 h、10 h和12 h共6种熏气时间处理及空白处理下的叶片含硫量，每个间隔3个样，共计21个样品含硫量数据。

2　结果

2.1熏气处理前不同园林植物原始叶片含硫量的比较

由表2及图1所示，熏气处理前不同植物的叶片含硫量存在较大差异。将所有试验园林植物原始叶片含硫量从大到小排列如图1所示，加拿大杨、夹竹桃、桑树、吉祥草及女贞具有相对较大的离差值，14种植物叶片含硫量的范围在1.243 mg/g DW～12.591 mg/g DW之间，主要集中在1 mg/g DW～6 mg/g DW范围内，其中杨树的叶片含硫量最高，达到12.591 mg/g DW，杜鹃的叶片含硫量最低，仅为1.243 mg/g DW。如表3所示通过对不同生活型植物原始叶片含硫量的对比发现，落叶植物叶片含硫量＞常绿植物叶片含硫量，乔木的叶片含硫量＞灌草的叶片含硫量。

表2　熏气前各园林植物叶片含硫量Table 2 Each garden plants leaf sulfur content of smoked before fumigation

表3　不同生活型植物原始叶片平均含硫量Table 3 The comparison of average sulfur content of primitive leaves of plants in different life style

图1　不同植物原始叶片含硫量比较Fig.1 The comparison between sulfur contents of primitive leaves from different plants

2.2同种植物在不同熏气处理下叶片含硫量的变化

对每种植物6个熏气时间处理后的叶片进行采集，到室内进行叶片含硫量的测定，得到14种植物在SO2胁迫下叶片含硫量随熏气时间的变化趋势，如图2所示。

图2　不同植物叶片随熏蒸时间变化叶片含硫量变化趋势Fig.2 Blade sulfur content changing trends of different plants with fumigation time change

根据趋势变化图可看出不同植物随着熏气时间的变化，叶片含硫量呈现出不同的变化趋势。其中含硫量总体呈现上升趋势的植物有香樟、红叶石楠、女贞、桑树、栾树、剌槐、加拿大杨、杜鹃、夹竹桃、法国冬青、红枫和吉祥草共计12种植物，仅有构树和红瑞木2种植物叶片含硫量总体呈下降趋势。红叶石楠、桑树、栾树、女贞、杜醇、刺槐、吉祥草等7种基本在6个熏气时间处理下叶片含硫量保持平稳的上升趋势。

2.3SO2胁迫下园林植物叶片吸硫量分析

不同园林植物对SO2的吸收能力不同，然而由于SO2进入植物体内要经过一系列复杂的代谢过程，所以就使得精确计算植物吸收SO2的量成为一个比较困难的课题。参考前人的一些研究，本研究采用目前应用较为普遍的相对吸收法来进行植物对SO2吸收量的推算，然后通过分级，找出对SO2具有较强吸收净化能力的园林植物。由于不同植物在同样的12 h熏气处理过程中，叶片含硫量的变化趋势是不同的，有的持续上升，有的时而上升时而下降，本研究采取下面的方法粗略推算不同园林植物对SO2的最大相对吸收量：对于叶片含硫量随熏气时间的加长，不管是呈上升趋势还是时而上升时而下降趋势的植物种，均取其叶片含硫量的最大值与熏气前原始叶片含硫量的差值作为该种园林植物叶片对SO2的最大相对吸收量，结果如表3所示，将14种植物叶片吸硫量按从大到小的顺序排列，如图3所示，不同植物的吸硫能力差异显著，栾树具有最大的相对吸硫量，达到2.956 mg/g DW，表明其具有相对较强的吸硫能力；其余依次为刺槐、加拿大杨、桑树、女贞、法国冬青、夹竹桃、吉祥草、香樟、构树、红讽、红瑞木、红叶石楠，杜鹃最低，仅为0.310 mg/g DW。按常绿乔木、落叶乔木、常绿灌木、落叶灌木及草本的生活型对植物进行分类，计算各自的平均含硫量，从高到底排列，如图4所示。可以看出叶片的相对吸硫量即叶片吸硫能力为:落叶乔木(1.987 mg/g DW)＞草本(1.203 mg/g DW)＞常绿乔木(1.089 mg/g DW)＞常绿灌木(0.993 mg/g DW)＞落叶灌木(0.923 mg/g DW)。以1.0 mg/g DW和1.5 mg/g DW为分界线，对14种园林植物叶片吸硫量进行等级划分(表5)，得到叶片吸硫能力较强(叶片含硫量＞1.5 mg/g DW)的植物5种，分别是栾树、刺槐、加拿大杨、桑树和女贞；叶片吸硫能力中等(1.0 mg/g DW＜W片含硫量＜1.5 mg/g DW)的植物5种，分别是法国冬青、夹竹桃、吉祥草、香樟和构树；叶片吸硫能力较弱(叶片含硫量＜1.0 mg/g DW)的植物4种，分别是红讽、红瑞木、红叶石楠和杜鹃。

表3　不同园林植物叶片的相对吸硫量对比Table 3 The comparison of different broad-leaved garden plant leaves sulfur absorption

图3　不同园林植物吸硫量比较Fig.3 The comparison of sulfur absorption content in different garden plants

图4　不同生活型园林植物叶片吸硫量比较Fig.4 The comparison of sulfur absorption content in different broad-leaved garden plant leaves

表5　园林植物叶片吸硫量分级表Table 5 Garden plant leaves sulfur absorption content INES

3　结论

3.1不同植物叶片原始含硫量

通过对实验结果分析得出14种园林植物中叶片含硫量大于3.0 mg/g DW有加拿大杨、红瑞木、夹竹桃、刺槐、构树；叶片含硫量在2.0 mg/g DW和3.0 mg/g DW之间的植物有桑树、吉祥草、女贞；叶片含硫量小于2.0 mg/g DW的植物有香樟、红讽、栾树、红叶石楠、法国冬青和杜騎。同时可以发现不同生活型植物原始叶片含硫量大小顺序为落叶植物＞常绿植物，乔木＞灌草。

3.2不同植物吸硫量比较

通过人工熏气实验发现除了构树和红瑞木两种植物的叶片含硫量随熏气时间的增长总体上呈下降趋势外，其余12种园林植物的叶片含硫量随熏气时间的增长总体上均呈上升趋势。采用相对吸收法对14种园林植物在12 h的熏气过程中对SO2的最大吸收量进行计算和分级。具有较强吸硫能力（叶片吸硫量＞1.5 mg/g DW）的园林植物有栾树、刺槐、加拿大杨、桑树和女贞；中等吸硫能力（1.0 mg/g DW＜叶片吸硫量＜1.5 mg/g DW）的园林植物有法国冬青、夹竹桃、吉祥草、香樟和构树；吸硫能力较弱（叶片吸硫量＜1.0 mg/g DW）的园林植物有红枫、红瑞木、红叶石楠和杜鹃。不同生活型园林植物叶片的吸硫能力强弱顺序为:落叶乔木（1.987 mg/g DW）＞草本（1.203 mg/g DW）＞常绿乔木（1.089 mg/g DW）＞常绿灌木(0.993 mg/g DW)＞落叶灌木(0.923 mg/g DW)。

[1]曹东梅.我国SO2污染、危害及控制技术[J].环境科学导刊,2013,32(2):73-74

[2]黄晓猫.浅谈大气污染的危害及防治措施[J].环境科技,2010,23(2):136-137

[3]梁淑英.部分城市绿化树种的生理特性及其对大气污染的响应[D].南京:南京林业大学,2008

[4]张家洋,朱南,李慧,等.10种常见绿化树种叶片含硫量差异性分析[J].西北师范大学学报(自然科学版),2012,48(4):115-120

[5]朱凤荣,朱南.几种绿化树种叶片含硫量分析[J].北方园艺,2012(24):61-63

The Effect of the SO2Stress on the Growth of Plants in Garden and the Sulfur Content of Leaves

SUN Hua
DepartmentofMunicipalEngineering,ChongqingWaterResourcesandElectricEngineeringCollege,Chongqing402160,China

The objective of this research is to find some plants that not only have strong resistance to SO2but also can greatly absorb SO2in air.14 kinds of common garden plants were treated by SO2fumigation test,and the sulfur content in leaves and their effects on the growth were measured at 2 h,4 h,6 h,8 h,10 h and 12 h,respectively.The results showed that the original sulfur contents in Populus canadensis Moench,Swida alba Optiz,Nerium indicum Mill,Robinia pseudoacacial L. and Broussonetia papyrifera(Linn.)L'Hér.ex Vent leaves were larger,and the abilities of Koelreuteria paniculata‘September’,R.pseudoacacial,P.canadensis,Morus alba L.and Ligustrum lucidum Ait leaves to absorb sulfur were stronger.At the same time except the sulfur contents of B.papyrifera and S.alba leaves falling with the increase of fumigation time,the sulfur contents in other 12 kinds of plants leaves showed a rising trend in general.

SO2;stress;sulfur contents in leaves

Q945.78

A

1000-2324(2015)02-0168-05

2013-05-20

2013-06-01

孙华(1983-),女,重庆市丰都县人,讲师.研究方向:园林工程，园林植物.E-mail:sunhua214@163.com