鐘櫟 楊靜 卓開榮 張怡
摘要:為更好了解四川省宜賓市環(huán)境的動態(tài)變化狀況,選擇當地銀杏樹輪為材料,分別選取遠郊、近郊與城區(qū)的3組樣品,對其進行室內處理與消解,而后運用原子吸收分光光度計,對銀杏樹輪中的鉛含量進行測定,對遠郊、近郊與城區(qū)的鉛含量變化情況開展系統(tǒng)化分析。結果顯示,城區(qū)環(huán)境對銀杏樹輪鉛含量影響最大,離城區(qū)越遠影響越小。要明顯減小城市Pb等重金屬污染,除了工業(yè)合理布局和改造,進行燃料改進,新能源車輛替代傳統(tǒng)車輛,回收利用含Pb等廢品,做到污染物資源化。
關鍵詞:城市環(huán)境;銀杏樹輪;鉛含量
國家工業(yè)化不斷加快,隨之而來的社會經濟持續(xù)、高速發(fā)展,然而同時帶來的環(huán)境污染問題越發(fā)嚴重與凸顯。大量且多類污染元素進入環(huán)境,不僅對生態(tài)環(huán)境造成嚴重威脅,而且還對人類健康產生較大影響。樹輪具有時間分辨率高及定年準確等特點,在研究污染元素在環(huán)境當中的運移特征方面也得到廣泛應用,現今已然成為對環(huán)境歷史變化予以重建的重要實用工具。
1材料與方法
1.1采樣地概況
四川省宜賓市位于萬里長江第一城,具有復雜的地貌類型,整個地況呈東北低、西南高;乃屬中亞熱帶季風氣候,有明顯四季變化。宜賓全市地跨東經103°36′~105°20′,北緯27°50′~29°16′之間。東西最大橫距153.2km,南北最大縱距150.4km。具有氣候溫和、熱量豐足、雨量充沛、光照適宜、無霜期長、冬暖春早、四季分明的特點。年平均氣溫18%左右,年平均降水量1050~1618mm,5~10月為雨季,降水量占全年的81.7%,主汛期為7~9月,降雨量更集中,占全年總降雨量的51%。年平均日照數為1000~1130 h,無霜期334~360 d。本地工業(yè)較發(fā)達,近年來雖經整頓治理,環(huán)境污染情況有所好轉,但仍有大量工業(yè)廢棄物排放,車輛數量成倍增長,汽車尾氣排放量大,具有比較嚴重的環(huán)境污染狀況。
1.2樣本采集與測定方法
1.2.1采集樹輪樣本與處理。2016年8月,分別對宜賓市城區(qū)、近遠郊處的銀杏樹輪進行采集,制作成樣本。運用生長錐于所在地每株樹的北方與南方,距離地面大約1.3m處的位置上,分別采集1個樣芯,各株樹均采集2個樣芯,每個樣點4次重復,城區(qū)與近遠郊采集樣芯共24個。為減少這些樣芯間的交叉污染,每完成1個樣芯采集,便運用生長錐將其進行細致化清洗,然后放置于紙筒中,編號標記。將樣芯放置于通風陰涼處,使其自然風干,然后用白乳膠將其固定于樣槽中,運用砂紙打磨,當能見清晰年輪為止。將完成打磨的樣芯放在顯微鏡下觀察,進行初步定年,而后將其放置于年輪寬度測量儀上,進行年輪寬度的測量。依據所測結果,各采樣點均選出具有較大年輪寬度及具有清晰芯年輪界限的2株銀杏樹,當期當作本次的研究對象。因每年具有較小的樹輪寬度,因此,針對各樣芯,則依據年輪線,實施每3年切割1段為1樣品,且將同一株銀杏樹輪的北、南不同樣芯但具有相同年份樹輪切割,混合樣品,然后把經過混合之后的樣品,依據時間順序,依次進行編號。大段劃分為3段,1966~1977年(主要為文革期間)、1978~1996年(改革開放至撤地設市)、1997~2016年(成立省轄市以來)。然后再把樣品放置于恒溫箱中,對其實施烘烤,溫度控制在80%,而后運用球磨儀,磨碎樣品,將其放置在干燥器皿當中,待測。
1.2.2測定重金屬元素鉛。在分析天平上稱取0.1000±0.0003g樣品,放置在坩堝中,加入聚四氟乙烯50mL、鹽酸10mL,于電熱板上,低溫加熱,溫度為100%以下,初步分解樣品;待蒸發(fā)至3mL時,將坩堝取下,使其降溫,然后將3mL高氯酸、5mL硝酸加入,加蓋,中溫加熱(<250%),當有高氯酸白霧冒出后,繼續(xù)加熱至冒出濃濃白霧,打開一點蓋,持續(xù)5min,此時便可見清亮透明消煮液,由此表明,已完成消煮液內反應;不然,則需滴加硝酸,持續(xù)消解。同時做3份空白實驗。運用濃度為0.1mol/mL硝酸溶液,對坩堝進行沖洗,轉移至50mL容量瓶當中,實施定容,至標線,搖勻,靜置,澄清。用原子吸收分光光度計,測定鉛含量,即用公式計算單位樹輪當中的鉛含量:C=P×V/m。公式當中,C表示樹輪當中的鉛元素含量(μg/kg);V表示待測液體體積;P表示樣品檢測濃度(μg/L)。m為樣本稱取質量。
2結果與分析
2.1城區(qū)銀杏樹輪中鉛含量變化
1966~1977年城區(qū)銀杏樹輪當中的鉛含量,總體處于較高的水平,但離居民密集區(qū)越近越高,究其原因,可能因為當時經濟還比較落后,基本無環(huán)保意識,含鉛工業(yè)廢物在未經處理的情況下,便被排放到環(huán)境中,造成環(huán)境污染,另外,此階段居民在做飯燃料上主要為燃煤,因煤炭當中有大量的鉛和硫,燃燒中便會排放出來,使得環(huán)境中鉛含量增加,空氣中氧化硫則形成酸雨。至此,銀杏樹輪當中的鉛含量在此階段始終處于較高水平。之所以此段還不是最嚴重的狀態(tài),是因文化大革命影響,此階段的諸多企業(yè)均處于停產或半停產狀態(tài)。另外,受到樹輪化學元素橫向遷移的影響,鉛元素可能向以前形成的樹輪中有所遷移,使得樹輪當中的鉛含量增加。1978~1996年,鉛含量則呈現出升高趨向,究其原因,可能是此階段宜賓正處于恢復和發(fā)展工業(yè)的初級階段,在工業(yè)經濟方面比較活躍,此時的“三廢”排放增多,使得環(huán)境污染加劇,鉛含量呈現出持續(xù)增加趨勢。到了1997~2016年,分前后10年鉛含量則呈現出先增后降趨向。此段前10年,隨著經濟的持續(xù)發(fā)展,反促工業(yè)發(fā)展、城市人口增加、汽車數量隨之大大增加;汽車尾氣大量排放,而汽車尾氣乃是空氣當中鉛含量超標的主要來源,使得環(huán)境中鉛含量加劇;而后10年,人們已經建立了環(huán)保意識,政府和企業(yè)投入了大量資金治理污染,從而使環(huán)境有所改善,銀杏鉛含量下降。
2.2近郊銀杏樹輪中鉛含量變化
1966~1977年,城市近郊區(qū)不同樣本間鉛含量變化趨勢大致相同;而在1978~1996年,鉛含量呈現出顯著升高狀況,而后稍微有減小趨向。在1997~2004年時,則具有較大的波動。2005~2016年,鉛含量具有明顯的波動,但大致處于平穩(wěn)狀態(tài)。究其原因,主要受經濟的發(fā)展及橫向遷移所帶來的影響。在2007~2010年,鉛含量的變化趨向相反于城區(qū),則呈降低狀態(tài);究其原因,可能因為近郊采樣點與新建城區(qū)相近,此階段污染企業(yè)不斷外遷,使得環(huán)境污染有所緩解。而在2011~2016年時,因新城區(qū)建設,人口的大量增加,汽車量的增多,使得鉛排放量較大,導致環(huán)境中具有較大的鉛含量。
2.3遠郊銀杏樹輪中鉛含量變化
1966~1996年,遠郊銀杏樹輪當中的鉛含量變化吻合于近郊,鉛含量變化的原因相似于近郊,關鍵原因為經濟發(fā)展及橫向遷移所造成的影響,1997~2016年,鉛含量呈現出持續(xù)下降狀態(tài),究其原因,其一為鉛污染企業(yè)的不斷外遷,尤其2010年以來,化工廠、化纖廠、紙廠、火電廠均外遷,使得鉛排放大大減少,其二是城郊幾乎取消燃煤而實現電氣化,其三是人們在環(huán)保意識方面的增加,加大了對廢舊鉛蓄電池的回收力度,環(huán)境污染有所減輕。
2.4城區(qū)、近郊、遠郊土壤和銀杏樹輪中鉛含量變化比較
通過對宜賓市的63個土壤樣品進行了分析,探討城市土壤中重金屬Pb的空間分布特征和污染狀況。測定結果,城市土壤樣品中Pb含量為20.3~223.9mg/kg,平均含量為61.2mg/kg,顯著高于四川省土壤背景值,具有明顯的累積效應(p=0);與四川省土壤基線值相比,宜賓市土壤中Pb含量的超標率為31.7%。統(tǒng)計分析結果表明,宜賓市土壤中的Pb呈現中等程度的空間相關性,說明隨機性因素(人類活動,如汽車尾氣排放、工業(yè)排放等)和結構因素(指自然因素,如土壤性質、地形和氣候等)對Pb的空間分布有較大的影響。Pb污染指數的克里格插值圖可反映出Pb污染的空間格局,宜賓市土壤中Pb污染總體上接近中度污染水平(污染指數為1.98),其中,上江北、下江北地區(qū)Pb污染最為嚴重,翠屏區(qū)和南岸區(qū)表現出一定的Pb污染??傮w上,工業(yè)區(qū)、交通區(qū)和商業(yè)區(qū)的Pb污染較為突出。遠離城市,土壤Pb含量呈現下降趨勢。
樹木主要是其根系通過土壤吸收富集,通過銀杏樹年輪作參照分析Pb的富集情況,除了空間影響與土壤含量變化一致,不同時段也具有明顯差異。除了1968~1974年近郊銀杏樹輪當中的鉛含量出現高出城區(qū)狀況外,其它年份城區(qū)銀杏樹輪當中的鉛含量較之近郊,均要高出后者,而近郊均高出遠郊。城區(qū)銀杏樹輪中的平均鉛含量為2117μg/kg,近郊1618μg/kg,遠郊283μg/kg。三區(qū)域銀杏樹輪當中的鉛含量均受到橫向遷移的影響,而其中具有較大鉛含量差異的原因為人為因素。由此可知城區(qū)環(huán)境污染程度相比于近、遠郊,前者要明顯高于后者,因此,需加大或強化城區(qū)環(huán)境的保護工作。
3結論
本研究通過對宜賓市的城區(qū)與近遠郊銀杏樹輪當中的鉛含量變化情況進行分析,得出如下結論:(1)城區(qū)、近郊與遠郊銀杏樹輪當中的鉛含量雖然存有差別,但均受到橫向遷移所產生的影響;(2)三區(qū)域銀杏樹輪當中的鉛含量變化趨勢與污染企業(yè)遷移、城鄉(xiāng)燃料更替、環(huán)保事業(yè)、汽車尾氣排放及經濟社會發(fā)展相關;(3)一個城市要降低環(huán)境污染,除了工礦企業(yè)合理布局,生活燃料改進,新能源車輛代替燃油車輛,出行多乘公交車外,還要加大力度對含Pb等重金屬污染物回收利用,加大廢物資源化力度。假儉草研究進展及展望 王麗華 劉尉
摘要:假儉草(Eremochloa ophiuroides)是我國優(yōu)質的草坪草之一,我國有豐富的野生假儉草資源,本文從生物學特征、生態(tài)學特征、園藝性能等方面對我國及國外假儉草的研究現狀進行了闡述,并為合理開發(fā)利用假儉草種質資源提出了建議。
關鍵詞:假儉草;生物學特征;生態(tài)學特征;園藝性能;開發(fā)利用
假儉草(Eremoehloa ophiuroides)起源于中國南方和南亞地區(qū),1916年由植物學家Frank Meyer帶入美國,隨后由美國傳人澳大利亞,生長在澳大利北海岸區(qū),目前在世界較多地區(qū)均有分布。假儉草為禾本科假儉草屬C4結構的暖季型多年生草本植物,其耐性較強。該草植株低矮、葉形優(yōu)美,作為一種質地粗糙的暖季型綠色禾草,生長強勢,依靠其短而多葉的匍匐枝向外擴展,具有較強的侵占性,不易生長雜草,同時對貧瘠土壤的適應性較好,不易感染褐斑病和蟲害,持久性非常好,作為世界三大暖季型草坪草之一,是一種理想的坪用草。與其他暖季型草坪草相比,假儉草的生長速度較慢,不需經常修剪,養(yǎng)護管理條件較為粗放,是一種非常理想的低水平養(yǎng)護管理的草種,特別適合用于公路養(yǎng)護、水土保持及一般的綠地建植,所以也被稱作“懶人的草坪”。
1生物學特征
1.1生育期
假儉草在四川川西北各縣均有種植,一般于3月中旬開始萌芽,4月初返青,9月中旬開始抽穗開花,10月中旬種子開始成熟采收。1 1月中旬進入枯黃期。種子結實性較好,籽粒飽滿,但由于成熟期不一致,給收種帶來一定的難度??梢酝ㄟ^育種措施,篩選出結實力較好,成熟期較一致的優(yōu)良材料進行規(guī)?;x種。
1.2侵占能力
假儉草侵占能力的強弱,主要取決于其繁殖能力和生長速度。在自然情況下,多以無性繁殖為主。假儉草繁殖方式是從母株基生葉腋向四周呈輻射狀長出匍匐枝。在濕潤的土壤上,每節(jié)均能生根長出新株;而形成的新株,又像母株一樣向四周生長出新的匍匐枝,并迅速覆蓋裸地。假儉草匍匐枝的生長速度相當快,但生長速度受生態(tài)條件的制約,冬季休眠,春夏秋季生長。
1.3再生性和繁殖能力
由于假儉草莖枝的生長點均處于地表或地下,只有葉部挺立地上形成復被,故刈剪不易損傷生長點。刈剪試驗證明,每年刈割4~6次,不影響其生長發(fā)育,反而會增加繁殖速度。據莖枝繁殖試驗證明,莖節(jié)節(jié)間切斷繁殖比莖節(jié)不切斷扦插成坪速度快。假儉草還可以進行種子繁殖建坪。因此,其再生性和繁殖能力非常強,而這種高的分蘗特性源于它具有很強的占據生態(tài)位點的能力,其分蘗速度達0.01~0.15個,d,匍匐莖生長速度為0.2~1.3cm/d。
1.4遺傳多樣性
利用相對長度的方法對假儉草染色體形態(tài)加以分析認為,華東地區(qū)假儉草種質資源在染色體水平上并無明顯差異,分化很小。白史且等對來自不同居群的數份假儉草資源材料進行過氧化物同工酶分析表明,不同居群假儉草在遺傳本質上是有區(qū)別的,表明假儉草正處于分化階段[8];Weaver[9]等通過DNA指紋圖譜分析也表明,雖然假儉草品種很多,但是其親緣關系近,認為其共同的原始種為假儉草“Common”品種,它是由Meyer于1916年從中國南方引入美國的。
2生態(tài)學特征
通過對假儉草各種抗性研究來闡述其主要生態(tài)學特征。植物的抗性是指植物具有的抵抗不利環(huán)境的某些性狀;如抗旱、抗寒、抗鹽、抗病蟲害等。
2.1抗旱性
假儉草具有較好的抗旱能力和水分脅迫后恢復能力。關于其抗旱性國內外研究也有不少:Hook和Hanna對假儉草的研究實驗表明,“TC178”是最耐旱的假儉草品種;同時長達6周的干旱脅迫下假儉草仍能恢復至坪用。吳佳海[3]等研究也表明,假儉草連續(xù)干旱50d未澆水,雖葉尖出現干枯,葉片部分出現卷折,但未見植株死亡。
2.2抗寒性
假儉草是典型的暖季型草坪草,其最適的生長溫度約為25~32℃,具有一定的抗寒性。在各種抗寒性研究中,其最低耐受溫度為-13.0℃;脯氨酸對其青綠期有明顯影響,抗寒性與淀粉和蔗搪含量呈正相關。
2.3抗病蟲害性
病蟲害是植物不可逃避的“天敵”,而假儉草是最抗病蟲害的草坪草種。據報道:假儉草會感染褐斑病、幣斑病、線蟲病、仙環(huán)病、炭疽病、葉鞘腐爛和水潰斑病等,但發(fā)病率均很低。但大部分假儉草病蟲害在加強草坪管理、,改善排水、減少枯草層、清除有機殘留物、平衡施肥及噴灑相應的殺菌及殺蟲劑后,病情會基本得到控制。
2.4抗污染性和抗藥性
抗藥性方面,研究表明,假儉草具抗SO2等有害氣體和吸滯塵埃的功能,可作為抗大氣污染的優(yōu)良草坪草,假儉草還具有一定的抵抗和吸附重金屬離子的能力,在含銅量較高的土壤中仍有較高的發(fā)芽率。抗藥性方面,假儉草發(fā)芽后0~17周內,對單施阿拉特津、西瑪津等藥物的假儉草與沒有施藥的假儉草在形態(tài)和生理指標上進行比較,沒有表現出明顯的差異。
2.5耐蔭性
假儉草是一種喜光草種,但具有較強的耐蔭性,陽光充足條件下生長迅速,光照不足時分蘗速度將會變慢,但在光照有限、環(huán)境濕潤時,假儉草仍能形成葉色嫩綠、致密良好的草坪。
2.6耐踐踏性
假儉草具有較強的分枝和蔓延能力,能形成相對低矮、密度較高的草坪。其莖稈扁平、緊貼地面、韌性好,節(jié)上能長出不定根,所以踏后地面芽不易損傷,對再生性影響不大,具有一定的耐踐踏性。踐踏脅迫下,雖然假儉草草層厚度、葉片長度和寬度均比對照有顯著減少,SOD活性降低顯著,可溶性總糖含量、脯氨酸含量增加極顯著,相對電導率顯著升,但與結縷草(Zoysia japonica)相比,假儉草表現出良好的適應機制。
2.7耐貧瘠性
據觀察假儉草多生于土壤瘠簿、水肥條件有限的山腳、路邊、坡埂、沙灘、墳地等荒地邊。我國是發(fā)展中國家,經濟欠發(fā)達,適宜建植耐粗放管理的自然化草坪。這樣,一方面能減輕管理強度,另一方面又能節(jié)省開支,尤其在高等級公路生物復合護坡工程治理水土流失的地段,建植假儉草草坪具有非常重要的意義。
3園藝性能
假儉草青綠期長、繁殖能力強、成坪速度快等優(yōu)點,故而其在園藝上的應用不可忽視。
3.1草坪建植和管理
3.1.1草坪建植。假儉草可以通過營養(yǎng)體和種子進行繁殖。營養(yǎng)繁殖常采用植莖法和撒莖覆土法,成坪速度較快;而種子進行草坪建植時,需要浸種,其最佳播種時期為晚春和初夏,但種子價格昂貴。
3.1.2草坪管理。假儉草是一種低維護的草種,但其草坪建植3~6年后會出現植株低矮、復綠緩慢、急性死亡等現象,可通過合理的管理來消除。管理包括4個方面管理,具體為刈割、施肥、水分、雜草。
(1)刈割管理。雖然假儉草具有耐粗放管理的特性,基本不需修剪,但修剪能更好地控制假儉草的高度和抑制雜草的生長,使草坪平整美觀,還可以促進其基部萌發(fā)新枝,增加匍匐莖的擴展性。修剪時應注意修剪程度和頻度,一般不超過葉片的30%,以剪去2.5~3.8cm為宜。根據假儉草生長和蓋度動態(tài)變化,間隔30d將其修剪為3~4.5cm高度,年剪4~6次就能獲得平整美觀的效果。
(2)施肥管理。假儉草在肥量較低環(huán)境中就能生長,不宜生長于氮、磷含量較高地區(qū)。假儉草是一個需鉀量較高的草種,鉀在其許多生理過程中都起了重要的調節(jié)與催化作用。施與同量氮肥或更高量的鉀肥,能有效地促進其生長,增加分蘗數,提高抗寒、抗高溫和抗旱能力,尤其能明顯促進根、莖的生長發(fā)育,因此在假儉草生長旺盛期的7~8月應補充適量鉀肥。
(3)水分管理。假儉草根系主要分布在土壤的10cm內,具有一定的耐旱性,因此不必勤澆水。然而為了在夏天保持持久綠色,必要時應進行一定的灌溉。另外在年降水量少于800mm和年降水量800mm以上地區(qū)的干旱季節(jié)應加以適時灌溉。
(4)雜草管理。假儉草的匍匐生長能抑制雜草的出現,但在其草坪中也能見到一些生命力較強的雜草,如雀稗(Paspalum thtmbergii)、馬唐(digitaria sangunalis)等。甲磺嘧窿可除雀稗;拿草凈能很好地控制馬唐;對于一些量少、競爭能力強的雜草,可進行人工摘除。
3.2育種
假儉草品系分為營養(yǎng)繁殖型和種子繁殖型2個類型,前者花序密度低、結實率低、葉片較長;后者花序密度高、結實率較高、葉片較短。國內目前較好的品種翠綠1號、綠選2號、綠選3號和創(chuàng)綠4號,國外研究取得的品種較多,如Common、Oklawan、TC312、TC139、TennTurf和TifBlair等。其中國內的翠綠1號為目前推廣較成功的,優(yōu)勢在于:①平整而免修剪;②耐寒而常綠;③耐踩踏,用途廣泛;④施工簡便,成本低,效果好;⑤抗病蟲危害;⑥在生產移植上保護了耕地;而國外1995年育出的“Tifblair”品種生長快,具有極強的生命力,草坪質量表現更好。
4研究展望
4.1育種方面
雖然我國蘊藏著豐富的草坪草種質資源,但與歐美等草坪產業(yè)發(fā)達的國家相比,我國的草坪科學研究相對滯后。尤其對于假儉草的研究工作更是處于起步階段。因此建議在廣泛收集全國的野生假儉草種質資源的基礎上,應加大對假儉草野生資源的馴化與選育工作,并篩選出一批優(yōu)良的無性系用于假儉草的新品種選育工作,將優(yōu)良的品系直接用于各類草坪的建植。采用多種育種方法和手段,進行假儉草新品種的選育,培育優(yōu)良品系,擴大其適應地域,使假儉草得到充分的開發(fā)和應用。
4.2飼用和放牧方面
假儉草在飼用方面也有較好的表現,具有適口性好,營養(yǎng)物質消化率較高,耐牧性好的特點,為各類家畜所喜食,且假儉草具有極強的繁殖能力,主要通過分枝和匍匐莖伸長。莖枝受損或折斷后,營養(yǎng)生長不但不受影響,反而會增加繁殖速度,所以假儉草是比較理想的牧草草種。早在19世紀50年代假儉草就被引入日本,其牧用價值直到最近才被用于實際。近年來日本中南部地區(qū)開展了假儉草放牧利用改良研究和實際應用。而我國長江流域及以南的大片區(qū)域廣泛分布著假儉草種質資源,但還沒有開展對假儉草種質資源放牧利用的研究;而假儉草的研究主要是作為草坪利用,致使大量優(yōu)良豐富的假儉草種質資源處于閑置狀態(tài),所以我國應加強開展對假儉草的放牧利用等方面進行綜合研究分析,進一步開發(fā)研究使假儉草種質資源得到最大限度的利用。