《乌鲁木齐市4种绿化树种叶片滞尘量对叶片光合气体交换参数的影响》-农学论文，农业论文-论文范文参考-科学狗论文网

标题

乌鲁木齐市4种绿化树种叶片滞尘量对叶片光合气体交换参数的影响

范文

吴天忠蔡寅潮管文轲

摘要 [目的]研究绿化树种叶面滞尘能力和蒙尘对叶片光合气体交换参数的影响，可为绿化树种的科学选择、栽培以及抗逆性品种的培育提供依据。[方法]以乌鲁木齐主要绿化树种刺槐、丁香、圆叶榆、大叶白蜡为观测对象，分别测定了4种绿化树种叶片在洁净时和蒙尘后的叶片净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）等气体交换参数，运用相关性分析和回归分析等方法，分析了不同植物的滞尘能力、蒙尘前后光合气体参数的损失率变化以及滞尘量与光合气体参数损失率之间的关系。[结果]4种植物的滞尘能力有所差异，由大到小为刺槐、丁香、圆冠榆、大叶白蜡。植物叶片在受到蒙尘时不同植物叶片光合气体参数损失率有明显区别。[结论]4种植物的滞尘量与光合气体参数损失率之间呈显著正相关（P<0.05），植物叶片光合气体交换参数损失率随着植物叶面滞尘量的增加而增加。

关键词绿化树种;滞尘量;光合气体交换参数

中图分类号 Q945.1;X173 ?文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2020）19-0128-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.19.033

Abstract [Objective]To study the effects of leaf dust retention ability and dust on the photosynthetic gas exchange parameters of greening tree species， which can provide a basis for scientific selection，cultivation and breeding of stressresistant varieties of greening tree species.[Method]Taking Robinia pseudoacacia L.，Syzygium aromaticum，Ulmus densa Litw.and Fraxinus rhynchophylla as the observation objects，the net photosynthetic rate （Pn），stomatal conductance （GS），transpiration rate （Tr） and other gas exchange parameters of the leaves of four greening trees under clean and dusty were measured.The dust retention capacity of different plants，the loss rate of photosynthetic gas parameters before and after dusting，and the loss of dust and photosynthetic gas parameters were analyzed.[Result]The dust retention ability of the four plants was different，R.pseudoacacia> S.aromaticum > U.densa Litw.> F.rhynchophylla.There was a significant difference in the loss rate of photosynthetic gas parameters between plant leaves when they were exposed to dust.[Conclusion]There was a significant positive correlation between the dust retention of 4 plants and the loss rate of photosynthetic gas parameters （P<0.05）.The loss rate of photosynthetic gas exchange parameters of plant leaves increased with the increase of plant dust surface.

Key words Greening tree species;Dust retention;Photosynthetic gas exchange parameters

基金项目新疆林业厅科技支撑专项（2017-HY）。

作者简介吴天忠（1981—），男，新疆奇台人，硕士，从事林业生态工程研究。

收稿日期 2020-03-10;修回日期 2020-04-01

自第一次工业革命以来，随着经济高速发展，城市化进程加快，隨之而来的就是生态环境恶化，尤其是城市空气中粉尘污染增多，严重危害着人们的身心健康，同时也对植被造成了不可估量的损伤。

大气粉尘作为城市大气污染物之一，危害很大，我国很多城市大气粉尘超标现象严重[1]，尤其是我国西北干旱区沙尘天气较为频发及其所产生的浮尘、粉尘附着于植物叶片，对叶片的呼吸和气体交换，即净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）产生明显的负面影响[2]，并降低城市绿地的生物多样性及生态系统服务功能，最终导致绿洲城市生态系统的失衡[3]。同时，覆盖在绿化树种叶面尘长期随风飘入空气中，增加悬浮颗粒物密度，进而影响居民身体健康[4]。植物叶片具有一定的滞尘效果[5]，但是根据其叶片结构（比如粗糙程度、有无绒毛、叶面光滑程度等）不同滞尘能力也有所差异[1，6-7]。目前，人们面临的问题是如何降低大气中粉尘的含量以及如何改善城市空气的质量。研究绿化树种叶面滞尘能力和蒙尘对叶片光合气体交换参数的影响，可为沙尘频发的西北地区绿化树种的科学选择、栽培以及抗逆性品种的培育提供依据[8-10]。

1 材料与方法

1.1 研究区概况试验在乌鲁木齐市（86°37′33″～88°58′24″E、42°45′32″～44°08′00″N）进行，乌鲁木齐属中温带大陆性干旱气候，年平均温度6.9 ℃，年平均降水286 mm。全市建成區面积368.4 km2，绿地面积121.3 km2，绿化覆盖率36.16%，绿地率33.17%，人均公园绿地9.07 m2（http：∥www.urumqi.gov.cn/fjbm/lyj/dtxx/357748.htm）。

1.2 采样及分析方法

1.2.1 所选植物特征。

试验所选植物为刺槐（Robinia pseudoacacia L.）、丁香（Syzygium aromaticum，英文名Clove）、圆冠榆（Ulmus densa Litw.）、大叶白蜡（Fraxinus rhynchophylla），均为乌鲁木齐的常见绿化树种。通过对4种植物叶片结构的观察，发现不同地被的植物表面结构存在较大差异，并且生活习性也不同（表1）。

1.2.2 降尘量的测定。

植物的滞尘能力是指单位叶面积单位时间中滞留的粉尘量[11]，首先对参与测试的4种绿化植物采集叶片，叶片样本测定设置3组重复，取平均值。

1.2.2.1 野外采样。从树冠周围及上中下各部位均匀采集叶样20～30片，在尽量不抖动的情况下将叶样当即封存于密封袋中带回实验室。

1.2.2.2 室内试验。将用密封袋带回实验室的叶样用精确到万分之一的电子天平称重为C1，然后用干净的棉纱将叶片擦拭干净后称量叶片重量，得到C2[12]。叶片含尘量（mg）为：

1.2.3 生理生态指标的测定。

气体交换参数的测定：该研究利用li-6400测定植物的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、胞间CO2 浓度（Ci）、大气CO2浓度（Ca）、气孔限制值（Ls）。Ls根据公式Ls=1-Ci/Ca得出。为得到植物叶片洁净时和蒙尘时的光合气体参数，在测量时选择3个枝条上对生的叶片进行测量，分别作为受沙尘影响和未受沙尘影响的叶片。测量洁净叶片时使用人工冲洗叶片得到。同时，为了避免外界条件对试验结果造成一定的误差，选择光合气体的损失率来判断蒙尘对植物叶片的影响。气体交换参数的损失率计算公式如下：

ΔY=[（Y1-Y0）/Y0]×100%（4）

式中，ΔY 表示植物气体交换参数（净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、气孔限制值）变化的相对百分比，即损失率;Y1表示受到沙尘覆盖影响的叶片气体交换参数;Y0表示未受到沙尘覆盖影响的叶片气体交换参数。

1.2.4 气象条件。试验期间的天气状况如图1所示，试验期间乌鲁木齐天气多为晴天。降水量变化幅度较小，分别在8月1日、8月12日和8月17日有降水，分别为1.10、5.00、2.30 mm。降水对叶面降尘的影响可忽略不计。同时风速变化幅度亦较小，多是微风，未出现扬尘、沙尘暴天气。最大风速出现在8月23日，最大风速为2.70 m/s;最小风速出现在8月15日，为1.26 m/s。风速对植物叶片的滞尘影响较小，可忽略不计。综合以上天气状况，选择在8月9日和8月16日2 d进行植物叶片滞尘量的采集工作。

2 结果与分析

2.1 不同植物的滞尘能力

由图2可知，在8月9日时，刺槐、丁香、圆冠榆、大叶白蜡4种植物的滞尘量整体较低，可能是由于天气原因导致，丁香的滞尘量最大，滞尘量从大到小依次为丁香、大叶白蜡、刺槐、圆冠榆。在8月16日4种植物的滞尘量明显要比8月9日的滞尘量大。滞尘量最大的是刺槐，滞尘量从大到小依次为刺槐、丁香、圆冠榆、大叶白蜡。总体来说，4种植物的滞尘能力由大到小依次为刺槐、丁香、圆冠榆、大叶白蜡。

由表2可知，刺槐、丁香、圆冠榆和大叶白蜡4种植物在蒙尘和洁净时的叶片气体交换参数均表现为蒙尘时比洁净时小。Pn，蒙尘时刺槐、丁香、圆冠榆和大叶白蜡分别较洁净时下降6.6%、10.9%、7.2%、13.4%，大叶白蜡的下降幅度最大，这主要是由于沙尘的覆盖减少了叶片光合有效面积，降低了光质，从而阻碍了光合作用[3]，造成了净光合速率下降。Gs，4种植物分别下降12.4%、26.9%、33.2%、34.2%，大叶白蜡下降幅度最大，这是因为树种叶片被沙尘覆盖后，随着沙尘在叶面沉积，气孔被堵塞，气孔扩散阻力增大，阻碍了CO2的进入，从而引起了Gs的下降。Tr，4种植物分别下降8.6%、26.2%、19.0%、7.3%，丁香的Tr下降幅度最大，表明沙尘、粉尘污染对不同园林树种的Tr均有不同程度的影响。刺槐、丁香、圆冠榆在受到降尘影响时，Ls均表现为增加趋势，大叶白蜡在受到降尘影响时Ls反而减小（蒙尘影响下为0.344，在未受到蒙尘影响时为0.656）。说明大叶白蜡在滞尘影响下，气孔因素为主要限制因素，在无滞尘影响下，非气孔因素为光合主要限制因素。

2.2 降尘对植物光合参数变化率的影响

由表3可知，不同树种受到沙尘污染后，叶片气体交换参数的变化率各不相同，叶片气体交换参数变化率越大说明蒙尘对其影响越小。变化率越小说明蒙尘对其影响越大。Pn、Gs、Tr均有所下降，Ls不同程度升高。各参数的变化率为-35.13%～4.86%。刺槐的ΔPn、ΔGs、ΔTr、ΔLs相较于丁香、圆冠榆、大叶白蜡均最小，说明蒙尘对刺槐影响较小。圆冠榆在受到覆尘影响时Gs变化率最大，为-35.13%。说明蒙尘堵塞叶片气孔，进而影响叶片呼吸作用，使圆冠榆叶片净光合速率下降。说明蒙尘对叶面的影响较大，而且不可忽视。Pn变化率大小为圆冠榆、大叶白蜡、丁香、刺槐。Tr变化率大小为丁香、圆冠榆、刺槐、大叶白蜡。圆冠榆叶片Pn变化率最大，为-19.78%，刺槐叶片Pn变化率最小，为-6.57%，说明蒙尘对圆冠榆的Pn影响较大。

2.3 净光合速率和蒸腾速率以及气孔导度损失率与滞尘量的相关性

由表4可知，4种植物的光合气体参数损失率和叶片滞尘量的回归分析表明，光合气体损失率与叶片滞尘量之间有一定的正相关。通过SPSS对刺槐、丁香、圆冠榆、大叶白蜡的Pn损失率、Tr损失率和Gs损失率与其叶片滞尘量之间的关系进行拟合，得出两者之间的回归方程，R2在0.835～0.985，说明拟合方程合理， 4种绿化树种的光合气体参数损失率与叶片滞尘在0.05水平上存在显著正相关。对刺槐而言，Pn与叶片滞尘量之间的相关性最高，为0.901;Gs与叶片滞尘量之间的相关性最低，为0.877。对丁香而言，Gs损失率与叶片滞尘量之间的相关性最高，为0.963;Pn损失率与植物叶片滞尘量之间的相关性最低，为0.874。圆冠榆，Pn损失率与植物叶片滞尘量的相关性最高，为0.894;Gs损失率与植物叶片滞尘量的相关性最低，为0.835。大叶白蜡，Pn损失率与植物叶片滞尘量之间的相关性最高，为0.985;Gs与植物叶片滞尘量之间的相关性最低，为0.893。说明不同树种光合气体损失率与滞尘量之间的相关性也不盡相同，叶片在蒙尘后，树种叶片的部分气孔可能被阻塞，气孔扩散阻力增大，导致光合气体参数值下降[13]。

3 讨论与结论

通过分析表明，不同的绿化植物滞尘量有所差异，4种植物的滞尘能力大小为刺槐、丁香、圆冠榆、大叶白蜡。同时植物叶片在受到降尘影响前后，Pn、Gs、Tr亦有所差异，洁净叶片的光合气体参数大于蒙尘后的光合气体参数，这与前人的研究结果一致[3，14-15]。

4种植物的Pn损失率、Gs损失率、Tr损失率、Ls损失率均有所差异。植物叶片在受到蒙尘影响时，Pn损失率和Gs损失率大小均为圆冠榆、大叶白蜡、丁香、刺槐;Tr损失率大小为丁香、圆冠榆、刺槐、大叶白蜡;Ls损失率大小为大叶白蜡、圆冠榆、丁香、刺槐。说明受到蒙尘影响时气孔因素是圆冠榆和大叶白蜡Pn下降的主要原因。非气孔因素是丁香Tr下降的主要因素。但植物在受到蒙尘时，都会堵塞植物叶片气孔，导致植物Pn和Tr下降[16]。另外，该文并未从植物叶片微观方面入手剖析滞尘对植物叶片内部结构的影响，下一步将进一步深入研究。

在相同的立地条件下，4种植物的滞尘量与光合气体参数损失率之间呈显著的正相关，即植物叶片的光合作用与植物所处的环境紧密相关，叶片蒙尘能够使植物叶片的Pn、Gs、Tr降低。植物的滞尘量大，就会减少叶片的光合有效面积，严重阻碍植物的光合作用[3]。

参考文献

[1] 高传友.南宁市典型园林植物滞尘效应及生理特性研究[J].水土保持研究，2016，23（1）：187-192.

[2] 阿丽亚·拜都热拉，玉米提·哈力克，塔依尔江·艾山，等.阿克苏市5种常见绿化树种滞尘规律[J].植物生态学报，2014，38（9）：970-977.

[3] 凯丽比努尔·努尔麦麦提，玉米提·哈力克，古丽卡玛尔·迪力木拉提，等.阿克苏市主要行道树叶面滞尘对叶片气体交换的影响[J].东北林业大学学报，2015，43（11）：28-31.

[4] 王景琦.浅析沙尘暴对北方农业生产的影响[J].吉林省教育学院学报（学科版），2010，26（6）：157-158.

[5] 乔冠皓，陈警伟，刘肖瑜，等.两种常见绿化树种对大气颗粒物的滞留与再悬浮[J].应用生态学报，2017，28（1）：266-272.

[6] 范舒欣，晏海，齐石茗月，等.北京市26种落叶阔叶绿化树种的滞尘能力[J].植物生态学报，2015，39（7）：736-745.

[7] 高金晖，王冬梅，赵亮，等.植物叶片滞尘规律研究：以北京市为例[J].北京林业大学学报，2007，29（2）：94-99.

[8] 阿衣古丽·艾力亚斯，玉米提·哈力克，阿丽亚·拜都热拉，等.阿克苏市常见园林树种叶片重金属含量分布特征[J].西北林学院学报，2014，29（1）：192-196.

[9] 阿衣古丽·艾力亚斯，玉米提·哈力克，依力哈木·艾力亚斯，等.新疆阿克苏市13种绿化树种滞尘量特征[J].中国沙漠，2014，34（6）：1475-1479.

[10] 叶超，李旭艳.新疆园林绿化树种的选择及发展对策：以乌鲁木齐市为例[J].时代农机，2015，42（8）：157-158.

[11] 李寒娥，王志云，谭家得，等.佛山市主要城市园林植物滞尘效益分析[J].生态科学，2006，25（5）：395-399.

[12] 刘光立，陈其兵.四种垂直绿化植物杀菌滞尘效应的研究[J].四川林业科技，2004，25（3）：53-55.

[13] 赵华军，王立，赵明，等.沙尘暴粉尘对不同作物气体交换特征的影响[J].水土保持学报，2011，25（3）：202-206.

[14] 马霄华，韩炜，蔡寅潮，等.沙尘对辣椒和西红柿光合特性的影响[J].环境科学与技术，2018，41（1）：47-51.

[15] 李恩宝，刘美华，吕连宏，等.临安市8种绿化植物滞尘能力及光合响应差异[J].森林与环境学报，2017，37（2）：236-240.

[16] 李超群，钟梦莹，武瑞鑫，等.常见地被植物叶片特征及滞尘效应研究[J].生态环境学报，2015，24（12）：2050-2055.

随便看

科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。