郭成龍，姜 杰

(云南省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院大理分院，云南 大理 671000)

1 引言

臭氧(O3)是一種具有特殊臭味的微量無色氣體，主要存在距地球表面 20 km 的同溫層下部，臭氧濃度往往隨緯度、季節(jié)和天氣等因素的變化而不同，它能吸收紫外線，起到保護(hù)地球生物的作用，是地球的保護(hù)傘[1，2]。自20世紀(jì)30年代以來，氟氯昂制冷劑的廣泛使用，化石燃料大量燃燒和含氮化肥的大量使用，造成地表臭氧濃度迅速上升，然而大氣中過量的臭氧則會對人們的生活造成一定危害，對植物生理活動、新陳代謝的抑制也給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了巨大的損失。有研究表明，臭氧層的變化，會影響生物的生理生化發(fā)生變化，如阻礙生長、減弱光合、改變代謝途徑、引發(fā)防御機(jī)制、影響膜系統(tǒng)等[3，4]。目前有關(guān)臭氧對植物的脅迫研究較多見于農(nóng)作物[5～10]，而涉及林木的較少[2,11～13]。鄉(xiāng)土樹種是生態(tài)系統(tǒng)中穩(wěn)定的生物群落，其對所生長的環(huán)境有最強(qiáng)的適應(yīng)性，經(jīng)過自然的進(jìn)化與演替，鄉(xiāng)土樹種已完全適應(yīng)了本地的立地條件。隨著城市化進(jìn)程的加快，人們生活水平不斷提升，鄉(xiāng)土植物在園林綠化中得到應(yīng)用，對我國園林綠化工程的多樣化發(fā)展發(fā)揮了重要作用[14]。本試驗(yàn)通過控制臭氧濃度，對各熏氣樹種質(zhì)膜透性進(jìn)行測定，評價13種鄉(xiāng)土樹種的抗臭氧污染能力，以期篩選出適合當(dāng)?shù)爻鞘芯G化樹種。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及對象

試驗(yàn)地點(diǎn)位于廣州市天河區(qū)華南農(nóng)業(yè)大學(xué)躍進(jìn)北苗圃。試驗(yàn)樹種有糖膠樹(Alstoniascholaris)、麻楝(Chukrasiatabularis)、鴨腳木(Scheffleraoctophylla)、幌傘楓(Heteropanaxfragrans)、楊梅(Myricarubra)、坡壘(Hopeahainanensis)、竹柏(Podocarpusnagi)、嶺南山竹子(Garciniaoblongifolia)、芒果(MangiferaindicaLinn)、魚尾葵(Caryotamaxima)、降香黃檀(Dalbergiaodorifera)、桂花(Osmanthusfragrans)、大花第倫桃(Dilleniaturbinata)等13個鄉(xiāng)土樹種。

2.2 試驗(yàn)方法

采用模擬自然動態(tài)熏氣室進(jìn)行，臭氧由中山市聰明人環(huán)?？萍加邢薰旧a(chǎn)的YIDAB-8D+型號臭氧發(fā)生器產(chǎn)生，并采用美國ECO公司生產(chǎn)的Z-1200便攜式臭氧檢測儀對熏氣室中臭氧濃度進(jìn)行定時監(jiān)控。

設(shè)置了2個臭氧濃度梯度：E200和對照(CK)。每個樹種各放置3盆，每天熏氣7 h，連續(xù)3 d，1 h測定1次O3濃度，監(jiān)測氣室內(nèi)O3濃度是否保持穩(wěn)定。第4 d上午10:30剪取新鮮葉片采樣帶回試驗(yàn)室，將葉片用蒸餾水洗凈擦干后，測定葉片的質(zhì)膜透性指標(biāo)。應(yīng)用模糊隸屬函數(shù)法[15,16]對參試樹種材料抗臭氧污染指標(biāo)進(jìn)行綜合評價。首先，對各指標(biāo)抗逆系數(shù)進(jìn)行計算：指標(biāo)抗逆系數(shù)(Xi)=處理組指標(biāo)平均值/對照組指標(biāo)平均值，然后，通過隸屬函數(shù)計算公式對各指標(biāo)抗逆系數(shù)進(jìn)行定量轉(zhuǎn)換，再將各指標(biāo)隸屬函數(shù)值取平均，對抗臭氧污染情況進(jìn)行綜合評價。隸屬函數(shù)計算公式：

U(Xi)=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)

(1)

式(1)中，U(Xi)為隸屬函數(shù)值；Xi為某樹種某指標(biāo)的抗逆系數(shù)；Xmax和Xmin為13個樹種中某一指標(biāo)內(nèi)抗逆系數(shù)中的最大值與最小值。如某一測定指標(biāo)與綜合評判結(jié)果為負(fù)相關(guān)，則應(yīng)使用反隸屬函數(shù)對其進(jìn)行定量轉(zhuǎn)換。反隸屬函數(shù)計算公式：

U(Xi)=1-(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)

(2)

3 結(jié)果與分析

3.1 臭氧熏氣對13個樹種質(zhì)膜透性的影響

對13個鄉(xiāng)土樹種進(jìn)行了臭氧脅迫試驗(yàn)，由圖1可知，在200 μg/mL濃度臭氧環(huán)境中，不同鄉(xiāng)土樹種間質(zhì)膜透性存在一定程度的差異，13個鄉(xiāng)土樹種質(zhì)膜透性從大到小順序依次為：芒果、坡壘、嶺南山竹子、幌傘楓、竹柏、麻楝、糖膠樹、桂花、降香黃檀、魚尾葵、鴨腳木、大花第倫桃、楊梅。其質(zhì)膜透性值均比對照組高，糖膠樹、麻楝、幌傘楓、坡壘、芒果、魚尾葵、大花第倫桃等樹種兩個處理之間質(zhì)膜透性值變化較大，其中麻楝、幌傘楓和大花第倫桃的升幅最大，分別為42%、30%和37%；而鴨腳木、嶺南山竹子、降香黃檀等樹種不同處理之間的質(zhì)膜透性值變化較小，其變幅分別為16%、16%、18%；楊梅、竹柏和桂花3個樹種處理之間的差值最小，升幅為7%、9%和1%。

圖1 200 μg/mL臭氧環(huán)境下13種鄉(xiāng)土樹種質(zhì)膜透性的變化

3.2 綜合性評價

對13個鄉(xiāng)土樹種的指標(biāo)進(jìn)行了模糊隸屬函數(shù)法分析，結(jié)果表明：大花第倫桃、坡壘、鴨腳木抗臭氧性最強(qiáng)；楊梅、麻楝、魚尾葵、幌傘楓、糖膠樹、桂花，竹柏、嶺南山竹子的抗臭氧性中等；抗臭性最弱的是降香黃檀和芒果。其結(jié)果如表1。

表1 13個鄉(xiāng)土樹種指標(biāo)隸屬函數(shù)值

4 結(jié)論與討論

在200 μg/mL臭氧環(huán)境脅迫下，各參試樹種質(zhì)膜透性值比對照組要高，但不同樹種質(zhì)膜透性值增幅變化存在個體差異，麻楝、幌傘楓和大花第倫桃的升幅最大，分別為42%、30%和37%；楊梅、竹柏和桂花3個樹種處理之間的差值最小，升幅為7%、9%和1%。這說明臭氧使植物細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)受到傷害，選擇透性機(jī)能受損，質(zhì)膜透性增大，不同樹種對臭氧的抗性和適應(yīng)性不同。通過對13個鄉(xiāng)土樹種的指標(biāo)進(jìn)行模糊隸屬函數(shù)法分析，結(jié)果表明：大花第倫桃、坡壘、鴨腳木抗臭氧性最強(qiáng)；楊梅、麻楝、魚尾葵、幌傘楓、糖膠樹、桂花，竹柏、嶺南山竹子的抗臭氧性中等；抗臭性最弱的是降香黃檀和芒果。

植物質(zhì)膜透性的大小能反映植物細(xì)胞膜受傷害的程度，其數(shù)值越大則表示質(zhì)膜受傷害程度越大，因此，外滲電導(dǎo)率的變化情況可反映質(zhì)膜的傷害程度與試驗(yàn)材料抗逆性的大小。臭氧對植物脅迫的機(jī)理主要表現(xiàn)在臭氧在植物體內(nèi)積累，并經(jīng)反應(yīng)形成一系列的活性氧自由基，從而達(dá)到對植物細(xì)胞的氧毒破壞，對植物生理生化的影響主要表現(xiàn)在影響了細(xì)胞質(zhì)膜選擇透過性，使其內(nèi)活性物質(zhì)流失，并抑制植物的光合及呼吸作用，破壞或抑制生長調(diào)節(jié)物吲哚乙酸活性。