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園林養護管理論文

發布時間：2024-07-04 08:35作者：文章來源：http://www.smartlbs.net

論文推薦 - 常見園林植物對NO?脅迫的耐受性及吸收與恢復能力

原創圣倩倩等南京林業大學學報

園林養護管理論文

論文推薦

常見園林植物對NO?脅迫的耐受性及吸收與恢復能力

圣倩倩1，戴安琪1，，徐晶圓1，祝遵凌1，2*

1.南京林業大學風景園林學院，南方現代林業協同創新中心2.南京林業大學藝術設計學院。

園林養護管理論文

園林植物通過葉片氣孔和角質層吸收大氣中的多種化合物,經植物體的呼吸作用將大氣污染物由體表引進體內,通過吸附、吸收或者生理代謝等活動進行消化、吸收轉變為無毒的化合物,從而起到凈化環境的作用。而植物葉片的結構和功能隨著對環境污染物的吸收也會發生相應的變化。有研究者通過實驗室人工熏氣,研究北方主要經濟樹種對大氣SO?和NO?的抵抗能力,觀察發現,闊葉樹受到NO?的傷害后,從葉部開始出現受害癥狀,葉脈優先出現水漬狀傷斑,之后逐漸壞死,變成白色或黃白色斑塊,而后葉緣、葉脈也開始出現傷斑,最后導致葉片死亡脫落。之所以葉片出現這種癥狀,是因為NO?通過氣孔進入葉片后快速溶于細胞間的水相形成NO??,再被硝酸還原酶(NR)還原為NO??,進一步被亞硝酸還原酶還原成NH4+,參與氨基酸和蛋白質合成;部分抗性強、吸附能力強的植物可以利用NO?促進自身的生長和代謝,而抗性差、吸附能力差的植物吸收NO?后體內發生酸蝕,在葉片上表現為黃色或褐色傷斑等。

前人對NO?脅迫后植物體的氮素吸收等開展了大量研究,不同的植物在不同NO?熏氣濃度條件下對氮素的吸收能力不同:陳卓梅研究發現,1.0和0.2 mg/m3 NO?氣體處理能夠顯著提高樟樹幼苗葉片內氮素含量,當NO?用量達到8.0 mg/m3時,葉片氮素含量仍表現為持續增加;滕士元等研究認為不同體積分數的NO?脅迫下,樟樹幼苗葉片氮素含量有差異,但總體上隨著NO?體積分數增加，葉片氮素含量呈現不同程度的積累,其中0.2和1.0 mg/m3 NO?處理可顯著提高樟樹幼苗葉片氮素含量,而8.0 mg/m3 NO?的影響則因熏氣時段不同而不同;Morikawa等研究不同植物凈化大氣NO?的能力,從217種植物種類中篩選出凈化NO?能力最強的植物,并認為所篩選出的植物能與NO?共生,且植物體主要的氮源為NO?,因此植物體內的氮素含量在一定程度上可以表征植物對NO?的耐受性和吸收能力。

江蘇省地處長江三角洲,植物種類豐富,城市化進程較快。據統計,2019年江蘇城市綠化覆蓋率為40% ,綠化植物對區域經濟社會發展具有重要的意義。目前關于江蘇省常見園林植物對NO?的吸收及恢復能力的研究鮮見報道。本期論文推薦的作者所在課題組對南京市城區道路2013年1月—2018年7月近6 a的NO?等污染物進行分析,實地監測了污染物濃度排序前列的4條道路(中山北路﹑仙林大道、誠信大道和江北大道),分析NO?、氮氧化物(NOx)和NO?,的周變化與日變化,得出NO?是城市道路交通區域主要污染物的結論。在前期調研道路綠地植被種類和群落組成等基礎上,結合相關文獻與實踐,篩選出江蘇省常見的38種主要園林植物,用NO?處理不同種類園林植物,觀察植物受脅迫時其形態和生理響應的變化,比較不同植物吸收NO?污染物的差異,分析其對NO?的耐受性及吸收和恢復情況,以期能夠為城市綠化尤其是對一些氮污染較為嚴重的工礦區或者道路交通流量較大地區綠化樹種的選擇和植物配置提供一定的參考依據。

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作者簡介

第一作者

園林養護管理論文

圣倩倩，女，1989年10月生，南京林業大學，主要從事園林植物應用與生態功能研究。

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關鍵詞：園林植物；NO?耐受性；吸收能力；恢復能力；城市道路綠化

基金項目：江蘇省博士后科研資助計劃(2021K377C);中國博士后科學基金面上資助項目(2021M691602);國家自然科學青年科學基金項目(32101582);江蘇省自然科學青年基金項目(BK20210613 ) ;江蘇省高等學校自然科學研究面上項目(21KJB220008);南京市園林綠化行業科技項目(YLKJ202011ZD)。

引文格式：圣倩倩,戴安琪,張慧會,等.常見園林植物對NO,脅迫的耐受性及吸收與恢復能力[J].南京林業大學學報(自然科學版),2022,46(2);127-134.SHENG Q Q,DAI A Q,ZHANG H H,et al.Effcts of common garden plants on tolerance,absorption and recovery abilities to NO? stress[J].Journal of Nanjing Forestry University (Natural Sciences Edition),2022,46(2);127-134.DOI;10.12302/ j.issn.1000-2006.202010051.

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1目的

以城市道路綠化實際應用為依據,研究江蘇省境內常見的園林植物對NO?脅迫的耐受性及吸收能力和恢復能力。

2方法

采用實驗室人工熏氣方法,分析江蘇省常見的38種園林植物對NO?的耐受性及吸收與恢復能力,篩選耐受性強、吸收能力強和恢復能力強的植物種類。

2.1 試驗材料

供試植物材料主要為江蘇省園林綠化中應用比較廣泛的種類,包括柏科1種、樟科1種、銀杏科2種、樺木科2種、木榔科2種和衛矛科2種等共38種園林植物,選取生長健壯且來源相同的1年生容器苗、當年播種或分盆的草本植物、當年生嫩枝捍插的藤本植物苗進行熏氣試驗。采用課題組自行設計的一種定時調控和記錄NO?濃度的熏氣試驗裝置,如圖1所示,檢測植物熏氣室內NO?濃度,并實時查看氣體的動態變化,以及精確控制進入熏氣室的氣體量。

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▲圖 1 定時調控和記錄NO?濃度的熏氣試驗裝置

2.2 研究方法

2.2.1 待測植物的處理

2016年9月將供試植物盆栽于南京林業大學園林實驗中心溫室,基質為統一混合配方營養土，即泥炭土、蛭石、珍珠巖質量比為1∶1∶1 ,塑料花盆上口徑×下口徑×高為30 cm×20 cm x15 cm,每盆2株苗木,加入500 g營養土。實驗苗栽培養護條件一致,常規管理。培養期間,澆水次數為每周2~3次以保持苗木濕潤,為維持苗木礦質營養,每2周加1次1 L霍格蘭營養液。栽培2個月后,進行NO?脅迫實驗。其中實驗苗的生長條件控制在環境溫度25~28 ℃、空氣相對濕度60%~70% 、光照度26~29 klx 、大氣壓為99.3 ~ 99.5 kPa。

考慮到落葉植物的休眠性,試驗分階段進行。主要集中于2016年11月和2017年5月,2016年11月主要處理常春藤等常綠植物共計23種,2017年5月主要處理銀杏等落葉或半常綠植物共計15種,38種植物名錄見文獻[9]。

2.2.2 NO?熏氣試驗

熏氣試驗目的是從待測植物中篩選對NO?耐受性較強的植物。將待測盆栽植物的種植盒以及裸露在外的土壤使用保鮮膜進行包裹,以減少營養土和種植盒對熏氣結果的影響,盡量保證僅植物葉片和莖接觸熏氣室內的污染氣體,以此來觀察植物對污染氣體的凈化能力。植物放進熏氣室后,蓋好周邊涂有凡士林的氣室蓋,再用錫紙包裹以加強裝置的密閉性。每個熏氣室放置1種植物10株,平行重復處理3次,共計30株。

以往的NO?熏氣脅迫處理包括低濃度(NO?含量0.5 ~8.0 mg/m3)長時間(30 d或60 d)熏蒸和高濃度(NO?含量8.0 mg/m3以上)短時間(時間集中為14 h或48 h等)熏氣處理。綜合考慮以上因素,結合預試驗,本研究設置待測植物的生長條件為:光照時間13 h,環境溫度設定為[(25~20)±3]℃,空氣相對濕度(60%~50%)±4%;NO?氣體脅迫含量為12.0 mg/m3,熏氣時間為72 h,氣體流速為1 L/ min,屬于高濃度短時間處理。該濃度下,受NO?氣體脅迫植物葉片出現傷害癥狀,產生應激反應,但不致死。

1) 植物對NO?脅迫的耐受性:以葉片出現大于5%傷害率時記錄的耐持續熏氣時間, h ,表示耐受性;耐受性等級的劃分依據見表1。其中,傷害率(%)=[傷害葉數(%)+傷害面積(%)]/2。

▼表 1 園林植物對NO?耐受性等級劃分依據

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2) NO?脅迫下葉片對NO?的吸收能力(簡稱吸收能力):對比不同植物在熏氣零點和熏氣72 h后的生長變化以分析葉片的NO?吸收能力。NO?熏氣72 h后,取頂葉以下第3片起沒有明顯傷害癥狀的葉片,洗凈置于烘干箱內于70 ℃下烘干,經粉碎機粉碎并過孔徑0.18 mm(80目)篩。用奈式比色法測定全氮含量,植物吸收NO?能力強弱的劃分以葉片全氮含量的變化為主要依據。

NO?吸收能力(倍)=(熏氣后N含量－熏氣零點N含量)/熏氣零點N含量。

3) NO?脅迫下葉片恢復能力(簡稱恢復能力):NO?熏氣后,將植物從熏氣裝置中取出,不再加NO?處理,放在上述實驗苗的生長條件下培養觀察,以植物受NO?熏氣產生的葉片傷害全部恢復為標準,觀察時間持續30 d,對比分析30 d恢復后和72 h NO?熏氣后的植物葉片生長變化以研究葉片受NO?脅迫后的恢復能力。

恢復能力(倍)=（恢復后氮含量－熏氣后氮含量)/熏氣后氮含量。

3結果

對NO?耐受性強且吸收能力強或較強的植物有熊掌木(×Fatshedera lizei) 、龜甲冬青(Ⅰlex crenaa var.conexa)、木姜子(Litsea pungens)、常春藤(Hedera nepalensis)、金邊黃楊(Euonymus japonicus‘Aurea-marginatus')、小葉黃楊(Buxus sinica var.parvifolia)、大吳風草(Farfugium japonicum);對NO?耐受性強且恢復能力強或較強的植物包括普陀鵝耳櫪(Carpinus putoensis)、熊掌木、海桐(Pittosporum tobira)、龜甲冬青、瓜子黃楊(Buxus sinica)、木姜子、金葉銀杏(Ginkgo biloba‘Wamnianjin')、金邊黃楊、矮麥冬(Ophiopogon jqponicus‘Nana')和金邊玉簪(Hosta‘Green Gold’)等19個種;吸收能力和恢復能力均強或較強水平的植物有茶梅(Camellia sasanqua)、金邊黃楊、常春藤、花葉蔓長春(Vincamajor ‘Variegata')、小葉黃楊、大吳風草和鳶尾(Iris tectorum)等;對NO?耐受且吸收能力和恢復能力均強或較強的植物有金邊黃楊、常春藤、木姜子、熊掌木、龜甲冬青、小葉黃楊和大吳風草。

3.1 NO?脅迫下園林植物的傷害癥狀

植物主要通過葉片進行氣體交換，當進入葉內的NO?濃度超過植物的NO?傷害閾值時,將會出現應激傷害癥狀且優先表現在葉片上。前期通過人工熏氣試驗對熏氣植物進行形態學觀察，發現不同植物對NO?脅迫產生的應激反應不同:部分植物熏氣全程傷害癥狀不明顯,如金邊莒蒲等;部分植物葉緣出現黃斑、失綠,如金邊黃楊﹑普陀鵝耳櫪、歐洲鵝耳櫪和金邊麥冬等;少數植物葉面呈現水漬狀,如小葉黃楊和瓜子黃楊等;部分植物葉面出現黃斑,如波葉金桂等,而銀杏和金葉銀杏葉緣出現黃斑或失綠,且隨著傷害程度加劇,失綠斑進一步轉化為淺褐色乃至黑褐色傷斑,傷害區域與健康區域間有明顯的界線;部分植物嫩葉首先出現萎蔫、卷曲、失綠,隨著受害加重,如熊掌木、大吳風草、鳶尾等全株發黃，甚至葉片脫落。參試的38種植物對NO?脅迫的傷害癥狀見文獻[15]。

3.2 NO?脅迫下園林植物耐受能力比較

比較38種參試植物對NO?的耐受性見表2。

▼表 2 木本植物和草本植物的NO?耐受性等級

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由表2可知,灑金桃葉珊瑚、紅王子錦帶、花葉蔓長春、云南黃素馨、南天竹、鋪地柏和金森女貞等9種植物的耐受性等級為弱,耐熏氣時間為4~5 h,占參試物種總數的23.68%;耐受性強的植物有10種,占參試物種的26.32%。樺木科兩個物種中,普陀鵝耳櫪和歐洲鵝耳櫪的耐受性分別為較強和強;衛矛科的金邊黃楊和小葉黃楊的耐受性均為強;木榔科的金森女貞和云南黃素馨的耐受性弱，波葉金桂強;五加科的熊掌木和常春藤的耐受性分別為較強和強;銀杏科的銀杏和金葉銀杏的耐受性強;鳶尾科的鳶尾較弱;小嬖科狹葉十大功勞耐受性強,南天竹弱。分析發現,草本植物中,有50%的植物處于耐受性較強水平,其中矮麥冬耐受性強;50%的灌木耐受性水平弱,其中衛矛科植物耐受性強;喬木樹種中,83.33%的喬木耐受性強,其中銀杏科物種的耐受性強,藤本植物中常春藤耐受性強。

3.3 NO?脅迫下園林植物吸收能力和恢復能力比較

NO?脅迫下38種植物的吸收能力和恢復能力見表3。

▼表 3 38種園林植物對NO?脅迫的吸收能力和恢復能力等級

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從表3可以看出,大部分植物NO?吸收能力為中等和較強水平,其中NO?吸收能力較強的有9個種,NO?吸收能力強的有小葉黃楊和珊瑚樹2種。大部分植物的NO?恢復能力為較強水平,其中NO?恢復能力弱的僅有八仙花1種, NO?恢復能力較強的有29個種,占總參試植物的76.32%;NO?恢復能力強的有3個種,分別是矮麥冬、彩葉杞柳和紅王子錦帶。

總的來說,NO?吸收能力和恢復能力都弱的植物僅金邊麥冬。NO?吸收能力弱、恢復能力強或較強的有鋪地柏、南天竹,狹葉十大功勞、銀杏和金邊莒蒲等;NO?吸收能力和恢復能力均強或較強水平的植物有茶梅、常春藤、花葉蔓長春、金邊黃楊、大吳風草、鳶尾和矮麥冬等。分析發現,草本植物中，有25%的植物其NO?吸收能力弱或較弱,灌木和喬木植物中,吸收能力弱或較弱的比例均為16.67%。從物種分布比例看,NO?吸收能力中等和較強的占主體,分別占52.63%和23.68% ,吸收能力強的僅有小葉黃楊和珊瑚樹2個種,差異性顯著。草本植物中,有12.50%的植物NO?恢復能力弱或較弱;8.33%的灌木NO?恢復能力弱或較弱;喬木植物中,NO?恢復能力均為較強。裸子植物NO?恢復能力均為較強,如金葉銀杏、鋪地柏和銀杏等;被子植物中,植物NO?恢復能力弱和中等的比例均為8.57%;雙子葉植物NO?恢復能力弱和中等的植物比例均為6.67%,NO?恢復能力強或較強的植物比例為86.67%?？偟膩碚f,所研究的38種植物中，NO?恢復能力弱和中等的植物比例均為7.89%，NO?恢復能力強和較強的植物比例分別為7.89%和76.32% ,其中NO?恢復能力強的物種有矮麥冬、彩葉杞柳和紅王子錦帶。

采用SPSS 對38種園林植物葉片NO?吸收能力和恢復能力進行方差分析(表4)表明,植物對NO?脅迫耐受性與對NO?吸收和恢復能力的相關系數分別為0.16和0.38(表5),其中對NO?脅迫耐受性與NO?吸收能力、吸收能力與恢復能力等二者不顯著相關(P>0.05),而NO?耐受能力與恢復能力顯著相關(P<0.05)。

▼表 4 38種園林植物對NO?吸收能力和恢復能力方差分析

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