早熟禾和麦冬对酸雨的抵抗能力初探

　摘要：以草地早熟禾（Ｐｏａ ｐｒａｔｅｎｓｉｓ Ｌ．）和麦冬［Ｏｐｈｉｏｐｏｇｏｎ ｊａｐｏｎｉｃｕｓ（Ｔｈｕｎｂ．）Ｋｅｒ－Ｇａｗｌ．］为材料，通过配制二氧化硫溶液，连续１５ ｄ喷洒，来模拟酸雨环境，观察试验前后绿地质量、测定叶片中叶绿素相对含量、硫含量，以比较两种草本植物对酸雨的抵抗能力。结果表明，模拟酸雨环境后，绿地质量有一定程度的下降；但草地早熟禾叶片硫含量显著增加，麦冬叶片硫含量变化不明显；草地早熟禾的叶片叶绿素相对含量变化差异不显著，而麦冬在试验前后的叶片叶绿素相对含量变化差异显著。说明草地早熟禾对酸雨的抵抗能力强于麦冬。
　　关键词：草地早熟禾；麦冬；模拟酸雨环境

　　二氧化硫是大气中分布较广泛和危害较大的污染物之一，也是酸雨的主要组成成分。随着二氧化硫污染问题越来越严重，我国的甘肃省陇南地区、山东省胶东半岛、陕西省南部以及长江流域以南大部分地区均出现过不同程度的酸雨。在１９９５年８月通过的《中华人民共和国大气污染防治法》中明确规定，在全国划定酸雨控制区和二氧化硫污染控制区，以达到在双控区内强化对酸雨和二氧化硫的污染控制目的。然而，我们要避免目前常用的治理二氧化硫的化学方法，以免造成二次污染。硫是植物正常生长发育所必需的营养元素，植物通过其叶片上的气孔和枝条上的皮孔等自然孔口，将大气中的二氧化硫等污染物吸入体内，在体内通过一系列氧化还原过程进行中和而形成无毒物质（即降解作用），或通过根系排出体外，或积累贮藏于某一器官内。因此，广泛植树种草是降低二氧化硫污染的有效措施之一。草坪植物是城市生态环境的重要组成部分，对于一定浓度范围内的二氧化硫，不仅具有一定的抵抗力，而且也具有相当程度的吸收净化能力［１］。然而不同的植物种类，因其生理功能上的差异，其吸收和净化二氧化硫的能力也明显不同。试验利用喷洒二氧化硫溶液来模拟酸雨环境，探讨了两种北方城市绿地常见草本植物草地早熟禾（Ｐｏａ ｐｒａｔｅｎｓｉｓ Ｌ．）与麦冬［Ｏｐｈｉｏｐｏｇｏｎ ｊａｐｏｎｉｃｕｓ （Ｔｈｕｎｂ．） Ｋｅｒ－Ｇａｗｌ．］对二氧化硫模拟酸雨的抵抗能力，现将结果报告如下。
　　１材料与方法
　　１．１试验区概况
　　试验区设在北京林业大学校园内，该地位于北京市海淀区，气候为典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，春、秋季短促。年平均气温为１０～１２ ℃。其中１月均温－4～
　　－7 ℃，７月均温２５～２６ ℃。全年无霜期１８０～２００ ｄ。年平均降雨量约６００ ｍｍ，降水季节分配不均匀，全年降水的８０％集中在夏季的６、７、８月，７、８月常有暴雨［２］。以在北京市城市绿化中应用较广的草地早熟禾与麦冬为材料；试验地开阔，通风性好，无遮阴，试验小区面积为２ ｍ×２ ｍ。
　　１．２试验方法
　　１．２．１酸雨模拟试验采用浓硫酸与亚硫酸钠反应，配制ｐＨ值为４的二氧化硫溶液，置于容量为０．３ Ｌ的容器中，于２０１０年７月２８日至８月１１日，连续１５ ｄ对试验小区进行均匀喷洒，以创造模拟酸雨的环境。
　　１．２．２绿地质量观察在模拟酸雨环境前后，对试验小区绿地的综合质量进行评定，包括叶片色泽、长势、盖度等，以考查模拟酸雨环境对绿地质量的影响。
　　１．２．３叶片硫含量的测定模拟酸雨环境前后，每小区分别采集约２００ ｇ的叶片样品，烘干后采用硫酸钡溶胶比浊法［３－５］测定叶片中的硫含量，植物吸硫能力Ｗ＝（Ｃ２-Ｃ１）／Ｃ１×１００％。式中，Ｃ１为试验前硫含量，Ｃ２为试验后硫含量。
　　１．２．４叶片叶绿素相对含量的测定采用手持式ＳＰＡＤ－５０２型叶绿素仪测定叶片叶绿素的相对含量。每个小区选取６株能反映小区整体颜色的植株（即剔除个别枯黄植株的影响），用叶绿素仪测其顶端向下第三片成熟叶的ＳＰＡＤ值［６］，每一叶片测３个位点，取平均值作为该叶片的ＳＰＡＤ数值［７］。
　　２结果与分析
　　２．１绿地质量观察
　　模拟酸雨环境前，麦冬和草地早熟禾均表现为色泽浓绿，长势良好，盖度达到９０％以上。在连续１５ ｄ喷洒二氧化硫溶液后，小区内的绿地质量有所下降，植物叶片色泽由深绿色变为深绿中略带发黄，并有５％～１０％的叶片呈现枯黄色，叶片较喷洒二氧化硫溶液前更易折断，盖度也下降到７５％。另外，绿地中还含有微弱的刺激性气味，分析原因是喷洒的二氧化硫溶液挥发形成的。两种植物长势也受到一定的影响，表现为长势变缓。

２．２叶片硫含量变化
　　两种植物在模拟酸雨环境前后叶片硫含量的变化如图１所示。由图１可以看出，在模拟酸雨环境前，两种植物叶片的硫含量相近，草地早熟禾为０．４２％，麦冬为０．４１％，均在草本植物硫元素含量的正常范围内［８］。而在模拟酸雨环境后，二者叶片硫含量出现了较大的分化，其中草地早熟禾叶片硫含量显著增加，由之前的０．４２％增加到０．５６％，高出了植物体内正常微量元素硫的含量范围；而麦冬叶片硫含量变化则较小，由０．４１％增加到０．４４％。方差分析结果表明，模拟酸雨环境前后，草地早熟禾叶片硫含量变化差异显著（Ｐ＜０．０５），而麦冬叶片硫含量变化差异不显著（Ｐ＞０．０５）。
　　根据前述公式计算植物的吸硫能力，草地早熟禾叶片的吸硫能力为３３.3３%，麦冬叶片的吸硫能力为7.32%，即草地早熟禾的吸硫能力远远高于麦冬，达到麦冬的４．５倍以上。前人研究表明，一般代谢强度大、生长速度快的植物吸硫量都较高［９］。相比于麦冬而言，草地早熟禾生长速度较快，即使在试验期间炎热的夏季，非试验小区每周仍需修剪一次，以保证草坪外观整齐平整；而麦冬因生长缓慢，其非试验小区则极少修剪。
　　２．３叶片叶绿素含量变化
　　在模拟酸雨环境前后对试验小区植物的观察可以看出，两种植物叶片色泽有一定程度的变化。相应的叶片叶绿素相对含量也发生了变化，采用SPAD-502型叶绿素仪测定两种植物的叶片叶绿素相对含量结果见图２。由图２可以看出，模拟酸雨环境前后，两种植物叶片叶绿素相对含量均有所下降，其中，草地早熟禾叶片叶绿素相对含量ＳＰＡＤ值由３４．６下降到３２．２，麦冬由５３．３下降到４５．７。分别对二者叶片叶绿素相对含量变化进行方差分析，结果表明，草地早熟禾叶片叶绿素相对含量变化差异不显著（Ｐ＞０．０５），麦冬叶片叶绿素相对含量变化差异显著（Ｐ＜０．０５）。说明模拟酸雨环境对草地早熟禾叶片叶绿素含量影响较小，而对麦冬叶片叶绿素含量影响较大。前人研究表明，硫在植物光合作用中具有重要作用，硫的供应水平对叶绿体的形成和功能的发挥有着重要的影响［１０］，分析认为，二氧化硫对草本植物的影响可能会涉及叶绿素的合成［１１－１３］。
　　３讨论
　　１）二氧化硫对草本植物的生长发育有消极的影响，试验模拟酸雨环境之后，绿地质量明显下降。但是对不同植物叶片叶绿素相对含量的影响不同，对草地早熟禾叶片叶绿素相对含量的影响小，而对麦冬的影响大。
　　２）不同植物对酸雨的抵抗能力有所不同。试验中从叶片硫含量来看，草地早熟禾的叶片吸硫能力明显高于麦冬叶片，说明其对模拟酸雨环境的抵抗力要强于麦冬，这对净化空气具有重要意义。但是对于草地早熟禾的吸硫机制、吸入体内的硫的去向等问题尚有待进一步研究。
　　参考文献：
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