臭氧熏氣對13種鄉土樹種質膜透性的影響

郭成龍，姜 杰

(云南省林業調查規劃院大理分院，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、季節和天氣等因素的變化而不同，它能吸收紫外線，起到保護地球生物的作用，是地球的保護傘[1，2]。自20世紀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業生產帶來了巨大的損失。有研究表明，臭氧層的變化，會影響生物的生理生化發生變化，如阻礙生長、減弱光合、改變代謝途徑、引發防御機制、影響膜系統等[3，4]。目前有關臭氧對植物的脅迫研究較多見于農作物[5～10]，而涉及林木的較少[2,11～13]。鄉土樹種是生態系統中穩定的生物群落，其對所生長的環境有最強的適應性，經過自然的進化與演替，鄉土樹種已完全適應了本地的立地條件。隨著城市化進程的加快，人們生活水平不斷提升，鄉土植物在園林綠化中得到應用，對我國園林綠化工程的多樣化發展發揮了重要作用[14]。本試驗通過控制臭氧濃度，對各熏氣樹種質膜透性進行測定，評價13種鄉土樹種的抗臭氧污染能力，以期篩選出適合當地城市綠化樹種。

2 材料與方法

2.1 試驗地點及對象

試驗地點位于廣州市天河區華南農業大學躍進北苗圃。試驗樹種有糖膠樹(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個鄉土樹種。

2.2 試驗方法

采用模擬自然動態熏氣室進行，臭氧由中山市聰明人環保科技有限公司生產的YIDAB-8D+型號臭氧發生器產生，并采用美國ECO公司生產的Z-1200便攜式臭氧檢測儀對熏氣室中臭氧濃度進行定時監控。

設置了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3 d，1 h測定1次O3濃度，監測氣室內O3濃度是否保持穩定。第4 d上午10:30剪取新鮮葉片采樣帶回試驗室，將葉片用蒸餾水洗凈擦干后，測定葉片的質膜透性指標。應用模糊隸屬函數法[15,16]對參試樹種材料抗臭氧污染指標進行綜合評價。首先，對各指標抗逆系數進行計算：指標抗逆系數(Xi)=處理組指標平均值/對照組指標平均值，然后，通過隸屬函數計算公式對各指標抗逆系數進行定量轉換，再將各指標隸屬函數值取平均，對抗臭氧污染情況進行綜合評價。隸屬函數計算公式：

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

(1)

式(1)中，U(Xi)為隸屬函數值；Xi為某樹種某指標的抗逆系數；Xmax和Xmin為13個樹種中某一指標內抗逆系數中的最大值與最小值。如某一測定指標與綜合評判結果為負相關，則應使用反隸屬函數對其進行定量轉換。反隸屬函數計算公式：

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

(2)

3 結果與分析

3.1 臭氧熏氣對13個樹種質膜透性的影響

對13個鄉土樹種進行了臭氧脅迫試驗，由圖1可知，在200 μg/mL濃度臭氧環境中，不同鄉土樹種間質膜透性存在一定程度的差異，13個鄉土樹種質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臭氧環境下13種鄉土樹種質膜透性的變化

3.2 綜合性評價

對13個鄉土樹種的指標進行了模糊隸屬函數法分析，結果表明：大花第倫桃、坡壘、鴨腳木抗臭氧性最強；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。其結果如表1。

表1 13個鄉土樹種指標隸屬函數值

4 結論與討論

在200 μg/mL臭氧環境脅迫下，各參試樹種質膜透性值比對照組要高，但不同樹種質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胞膜結構受到傷害，選擇透性機能受損，質膜透性增大，不同樹種對臭氧的抗性和適應性不同。通過對13個鄉土樹種的指標進行模糊隸屬函數法分析，結果表明：大花第倫桃、坡壘、鴨腳木抗臭氧性最強；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。

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