全 文 ：第 27卷　第 6期 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报 Vol. 27　 No. 6
　 2007年 12月 Journal o f Central South Univ er sity o f Fo rest ry& Techno log y Dec. 2007　
⒇
文章编号: 1673- 923X ( 2007) 06- 0063- 05
棱角山矾抗大气中 SO2和 HF的能力
邓小梅 1 ,奚如春 1 ,李　静 2 ,符树根 3
( 1.华南农业大学林学院 ,广东 广州 510642; 2.江西农业大学 ,江西南昌 330045; 3.江西省林业科学院 ,江西 南昌 330032)
摘　要: 　棱角山矾受大气污染物 SO2和 HF污染后 ,测定了其叶片中超氧化物歧化酶 ( SOD)活性、细胞膜透性、 S及 F的含量以及
酸碱缓冲能力等生理指标 ,并结合棱角山矾树体生长情况 ,综合评价其对大气中 SO2和 HF的抗性 .结果表明:棱角山矾在以 SO2和
HF为主的混合大气污染物中均表现出较强的抗性 ,尤其对 S污染物具有良好的吸收净化功能 ,其吸 S能力达到 11. 98 g /kg.
关键词: 　棱角山矾 ; SOD酶活性 ;细胞膜透性 ;吸污能力 ;抗污能力
中图分类号: 　 Q945-11　　　　文献标志码:　 A
Resistance Eff iciency of Symplocos tetragona Chen SO2 and HF Pollutants
DENG Xiao-mei
1 , XI Ru-chun
1 , L I Jing
2 , FU Shu-gen
3
( 1. College of Forest ry, South China Agricul tural Universi ty, Guangzhou 510642, Guang dong, China;
2. Jiangxi Ag ricul tu ral Univ ersi ty, Nanchang 330045, Jiangxi, China; 3. Jiangxi Academy of Fores t ry, Nanchang 330032, Jiang xi , China)
Abstract: The resis tance ef fi ciency of S . tet ragona t o SO2 and HF pollu tants were studied by determining th e enzym es activi ty of SOD
in th e leav es, the cel l membrane penetrabili ty, the pollu tant contents of S, F and the ob servation of plan ts ou tw ard appearance in
di f feren t g row th condit ions. Th e result s how s th at S. tet ragona , growing in a mixed ai r polluted by SO2 and H F, has a s trong
resi stance to them; and th at it has particularly good abso rp tion and pu ri fication m erit s against s ulfur pollutan ts , w i th i ts abili t y to
abs orb SO2 reaching 11. 98 g /kg.
Key words: Symp locos tetragona Chen. ; SOD enzymes activi ty; cell membrane penetrabili ty; pollutant resi stance; pollutan t
abs orption
棱角山矾 S. tetragona Chenet. Y. F. Wu属山矾科山矾属常绿阔叶乔木 ,又名留春树、山桂花 .其枝叶繁茂 ,
树型优美 ,具有良好的隔音效果 ,可用作隔离噪音的林带 .同时 ,该树种对 SO2和 HF等污染物具有良好的抗性 ,
适生范围广 ,是城市绿化的优良树种 ,已引起人们的广泛关注 [ 1] .但目前对棱角山矾的研究主要在植物形态和
种苗繁育方面 [1, 2 ] ,对棱角山矾抗污染性能的认识 ,还仅仅是凭借直观的生长表现和应用经验的总结 ,至今缺乏
科学的试验分析数据 .因此 ,本试验采用植物生理生化等技术手段 ,探讨棱角山矾对大气污染物 SO2和 HF的抗
性 ,为该树种在城市绿化中的推广应用提供理论依据 .
1　材料和方法
1. 1　采样地点
( 1)污染区 1( W H)位于宁波市北仑区柴桥街道后所村实验点 ,该实验点在一不锈钢厂内 ,污染源主要为 HF
和 NOX .相对洁净区 1( QD)位于宁波市北仑区大镇杜家村苗圃 ,该实验点周围无污染性工厂 ,空气质量较好 .
( 2)污染区 2(WZ)位于江西省万载县康乐镇实验点 ,该实验点靠近大型砖瓦厂 ,污染源主要为 SO2及粉尘
⒇　收稿日期: 2007-03-09
基金项目: 浙江省宁波市重点攻关项目 ( 2004C1000016) .
作者简介: 邓小梅 ( 1966- ) ,女 ,江西临川人 .研究员 ,博士研究生 ,主要从事林木遗传育种和生物技术研究 . E-mai l: dx mei2006@ scau.
ed u. cn　　　　　　
DOI : 10. 14067 /j . cnki . 1673 -923x . 2007. 06. 030
等 .相对洁净区 2( QZ)位于江西省万载县康乐镇郭村棱角山矾自然分布区 ,该实验点周围无污染性工厂 ,人类
活动较少 ,空气质量好 .
1. 2　试验材料
实验分别于 2005年和 2006年的 10月进行 .在W H和 QD试验点的棱角山矾 ,胸径约 3 cm ,定植时间为 2 a,
选择树龄基本一致的桂花O. f ragrans和杜英 E . sylv estris作对照 ;在WZ和 QZ试验点的棱角山矾为 10～ 12年
生大树 ,选择树龄基本一致的杨树 Populus. spp作对照 .外加 HSO3-处理的棱角山矾为定植 2 a、胸径约 3 cm的
盆栽苗 ,选择树龄基本一致的樟树 C. camphora、桂花和杜英作对照 .采集当年生成熟叶片进行各项生理指标测
定 .
1. 3　试验方法
超氧化物歧化酶 ( SOD)活性的测定: 酶液活性测定根据 Giannopli tis和 Ries方法 ,利用 SOD抑制氮蓝四唑
( NBT)在荧光下的还原作用 ,用抑制 NBT光化还原 50%为一个酶活性单位 ,具体方法参照文献 [3 ].细胞膜透
性的测定:参照文献 [3 ]的方法进行 .硫含量的测定: 用 HNO3-HClO4法消解样品 ,采用 BaSO4比浊法测定 ,参照
文献 [4]的方法进行 .氟含量的测定:样品先用 0. 05 mo l /L HNO3浸提 ,然后再加 0. 1 mol /L KOH继续浸提 ,使
样品中的氟转入溶液 ,以柠檬酸钠作离子强度缓冲调节剂 ,用氟离子选择电极在 pH值约 5～ 6时直接进行测
定 ,具体测定方法参照文献 [4 ].植物叶片酸碱缓冲能力的测定及外加 HSO3的处理参照文献 [5].
2　结果与分析
2. 1　大气污染物对 SOD酶活性的影响
在以 HF和 NOX 为主要污染源的 WH试验点 ,受大气污染后 ,棱角山矾、桂花和杜英 3树种叶片的 SOD酶
活性与相对清洁区比较均有所升高 ,升高值受树种和测定时间影响 (见表 1) .由表 1可知 ,棱角山矾 SOD酶活性
升高值最大 , 2年平均值达 144% ,杜英 SO D酶活性变化最小 ,桂花居中 .
表 1　W H污染区不同树种叶片 SOD酶活性的变化†
Table 1　 Ef fects of pollut ion on SOD activity of diff erent trees in WH
树种 试验点 2005年
SOD酶活性 /( U· g- 1 ) 升高值 /%
2006年
SOD酶活性 /( U· g- 1 ) 升高值 /% 生长情况
棱角山矾 污染区清洁区
146. 7
58. 0
152. 9
180. 96
76. 67
136. 0
生长正常
生长正常
桂花 污染区清洁区
217. 7
127. 4
71. 4
682. 19
527. 38
29. 4
明显受害
生长正常
杜英 污染区清洁区
234. 4
220. 5
6. 3
524. 65
524. 91
- 0. 05
轻微受害
生长正常
　　　　† 升高值= [(污染区 SOD酶活性 -清洁区 SOD酶活性 ) /清洁区 SOD酶活性 ]× 100% .
　　在以 SO2为主要污染源的WZ试验点 ,棱角山矾生长旺盛 ,杨树生长一般 .由表 2可知 , 2005年和 2006年分
别测定两树种的 SOD酶活性均有升高 ,升高的幅度均为棱角山矾> 杨树 .
表 2　WZ污染区不同树种叶片 SOD酶活性的变化†
Table 2　 Ef fects of pollution on SOD activity of dif ferent trees in WZ
树种 试验点 2005年
SOD酶活性 /( U· g- 1 ) 升高值 /%
2006年
SOD酶活性 /( U· g- 1 ) 升高值 /% 生长情况
棱角山矾 污染区清洁区
230. 3
202. 0
63. 5
546. 55
389. 73
40. 3
生长正常
生长正常
杨树 污染区清洁区
294. 7
246. 8
19. 4
573. 86
498. 39
15. 1
生长一般
生长正常
　　　　† 升高值= [(污染区 SOD酶活性 -清洁区 SOD酶活性 ) /清洁区 SOD酶活性 ]× 100% .
　　从以上 2个试验点的不同树种 SOD酶活性变化可以看到 ,棱角山矾在逆境条件下 ,其 SOD酶活性的升高
值最大 . McCo rd和 Fridovich( 1969)认为 , SO D是活性氧清除反应过程中第一个发挥作用的抗氧化酶 ,它对于
清除氧自由基 ,防止氧自由基破坏细胞的组成、结构和功能 ,保护细胞免受氧化损伤具有十分重要的作用 [6 ] .植
物体内超氧化物歧化酶 SOD活性的提高能增强植物对逆境的抗性 ,以上 2个实验点的参试树种的生长情况也
64 中　南　林　业　科　技　大　学　学　报 第 27卷
说明了这一点 .
2. 2　大气污染物对细胞膜透性的影响
当植物处于逆境条件时 ,细胞内自由基产生和清除的平衡会遭到破坏 .首先易于受到攻击的便是细胞膜系
统 ,膜脂中含有的不饱和脂肪酸易被过氧化分解而造成整体膜的破坏 ,质膜的过氧化反应会导致膜透性的加
大、内含物的泄漏和细胞脱水等一系列生理生化变化 (包括对光合作用、呼吸作用、蒸腾作用、代谢产物浓度
等 ) ,细胞代谢失调 ,使细胞受害 ,继而影响植株的正常生长 [ 7, 8] .膜相对电导率可以反映细胞膜透性 ,进而体现
细胞膜的伤害程度 .
表 3　WH试验点不同树种叶片细胞膜透性的变化†
Table 3　 Effects of pollution on cell membrane penetrability of dif ferent trees in WZ
树种 试验点 2005年膜相对电导率 /% 升高值 /%
2006年
膜相对电导率 /% 升高值 /%
棱角山矾 污染区清洁区
50. 27
43. 62
15. 2
52. 66
46. 76
12. 6
桂花 污染区清洁区
50. 38
41. 14
22. 5
63. 64
48. 77
30. 5
杜英 污染区清洁区
55. 70
52. 96
5. 2
44. 81
42. 86
4. 5
　　　† 升高值= { [膜相对电导率 (污染区 ) -膜相对电导率 (清洁区 ) ] /膜相对电导率 (清洁区 ) }×100% .
表 4　W Z试验点不同树种叶片细胞膜透性的变化†
Table 4　 Effects of pollution on cell membrane penetrability of dif ferent trees in WZ
树种 试验点 2005年膜相对电导率 /% 升高值 /%
2006年
膜相对电导率 /% 升高值 /%
棱角山矾 污染区清洁区
39. 02
36. 69
6. 4
38. 45
36. 78
4. 5
杨树 污染区清洁区
43. 92
40. 10
9. 5
51. 42
47. 61
8. 0
　　　† 升高值= { [膜相对电导率 (污染区 ) -膜相对电导率 (清洁区 ) ] /膜相对电导率 (清洁区 ) }×100% .
　　表 3为 WH试验点 3树种
细胞膜透性的比较 .从表 3可
以看到 , 3个树种受大气污染
后 ,其细胞膜透性均有升高 ,但
棱角山矾和杜英的膜透性变化
不大 ,而桂花的膜透性则明显
增大 ,植株也出现明显伤害症
状 .
表 4的试验数据显示 ,在
以 SO2为主要污染源的 WZ试
验点 ,棱角山矾和杨树的细胞
膜透性也均有升高 ,但升高的
幅度同样不大 ,升高的幅度表
现为棱角山矾 <杨树 .
2. 3　棱角山矾的吸污染能力
不同植物对大气污染物有
不同的吸收能力 ,其大小要通
过测量和计算植物在污染区和生态条件相似的非污染区 (相对清洁区 )内对某类污染物吸收的含量差获得 .本
试验主要测定了各污染区及其相对清洁区试验树种叶片中的 S及 F的含量 .
表 5　棱角山矾和杨树叶片中 S含量比较†
Table 5　 Sulphur accumulation in leaves in WZ
树种 试验点
2005年
S含量
/( mg· kg- 1 )
吸硫能力
/ ( mg· kg- 1 )
2006年
S含量
/ (mg· kg- 1)
吸硫能力
/( mg· kg- 1 )
* 3〗
棱角山矾 W Z
QZ
22 500
11 060
11 440
23 720
11 400
12 320
杨树 W Z
QZ
22 840
17 760
5 080
23 600
18 900
4 700
　　　† 吸硫能力= S含量 (污染区 ) - S含量 (清洁区 ) .
表 6　棱角山矾、桂花和杜英叶片中 F含量比较†
Table 6 Fluorine accumulation in leaves at WH
树种 试验点
2005年
F含量
/( mg· kg- 1 )
吸氟能力
/ ( mg· kg- 1 )
2006年
F含量
/ (mg· kg- 1)
吸氟能力
/( mg· kg- 1 )
* 3〗
棱角山矾 WH
QD
未检出
未检出
未检出
未检出
桂花 WH
QD
32. 54
9. 89
22. 65
36. 35
9. 92
26. 43
杜英 WH
QD
10. 31
8. 14
2. 17
9. 48
7. 57
1. 91
　　　† 吸氟能力= F含量 (污染区 ) - F含量 (清洁区 ) .
　　表 5为 WZ试验点及其对
照区 QZ的棱角山矾和杨树叶
片中的 S含量 .由表 5可知 ,棱
角山矾叶片吸收污染物 S含量
2005年为 11 400 mg /kg, 2006
年为 12 320 mg /kg ,平均为
11 980 mg /kg;而杨树吸 S量
2005年为 5 080 mg /kg , 2006
年 为 4 700 mg /kg , 平 均 为
4 890 mg /kg;棱角山矾吸 S量
是杨树的 2. 45倍 .
从表 6可知 ,在以氟为主
的 W H试验点 ,杜英吸 F量
2005年为 2. 17 mg /kg , 2006
年为 1. 91 mg /kg;桂花吸 F量
2005年为 22. 65 mg /kg , 2006
年为 26. 43 mg /kg;棱角山矾
叶片中的 F含量均未检出 .
65第 6期 邓小梅等:棱角山矾抗大气中 SO2和 HF的能力
2. 4　外加 HSO3-处理对棱角山矾抗性生理的影响
2. 4. 1　外加 HSO3-处理对 SOD酶活性和叶绿素含量的影响
表 7　外加 HSO3-处理对 SOD酶活性和叶绿素含量的影响†
Table 7　 Ef fects of HSO3- on chlorophyll and SOD activity of diff erent trees
树种 处理 SOD酶活性
/ ( U· g- 1) 升高值/% 叶绿素含量/( mg· g- 1 ) 下降值/%
棱角山矾 NaHSO3对照
259. 40
120. 40
115. 4
0. 69
0. 70
1. 4
桂花 NaHSO3对照
607. 02
527. 38
15. 7
1. 13
1. 18
4. 4
杜英 NaHSO3对照
606. 58
500. 07
21. 3
1. 44
1. 62
12. 5
樟树 NaHSO3对照
352. 62
232. 02
52. 0
1. 48
1. 61
8. 8
　　　　† 升高值= { [ SO D酶活性 ( NaHSO3 ) - SOD酶活性 (对照 ) ] / SOD酶活性 (对照 ) }× 100% ;
下降值= { [叶绿素含量 ( NaHSO3) -叶绿素含量 (对照 ) ] /叶绿素含量 (对照 ) }× 100% .
　　本试验用 10 mmol /L NaHSO3处
理 4个试验树种离体叶片进行 SO2污
染室内模拟试验 ,并测定了处理后叶
片的 SOD酶活性、叶绿素含量和细胞
液 pH值的变化 .在避开其它综合环
境等因素的影响条件下 ,对棱角山矾
的抗 S能力进行了研究 .
由表 7可知:经 NaHSO3处理后 ,
各树种的 SOD酶活性均有升高 ,升高
幅度为棱角山矾 ( 115. 4) > 樟树 >
( 52. 0)> 杜英 ( 21. 3)> 桂花 ( 15. 7) ;
各树种叶绿素含量均有下降 ,下降的
幅度为棱角山矾 ( 1. 4) <桂花 ( 4. 4) <樟树 ( 8. 8) <杜英 ( 12. 5) .与室外污染点所测定的 2项生理指标结果比
较 ,结果基本相符 .
2. 4. 2　叶片细胞液 pH缓冲能力的比较
表 8　不同树种细胞液 p H值及其对酸碱的缓冲能力
Table 8　 Comparison of pH and buff ering capacity in cell sap of plant
leaves in dif ferent tree
树种 处理 细胞液 pH 与对照比下降值 对酸的缓冲能力/ (m mol· g- 1)
对碱的缓冲能力
/( mmol· g- 1 )
棱角山矾 Na HSO 3对照
5. 23
5. 34
0. 11 0. 046 25 0. 021 0
桂花 Na HSO 3对照
5. 28
5. 62
0. 34 0. 015 60 0. 014 5
杜英 Na HSO 3对照
4. 13
4. 18
0. 05 0. 118 75 0. 027 5
樟树 Na HSO 3对照
5. 92
6. 03
0. 11 0. 043 75 0. 020 5
　　 SO2伤害植物的一部分原因在于其
酸性作用 . Gill指出细胞的 pH值缓冲能
力对抗性起一定作用 [5 ] .从表 8可看出:
外加 HSO3-处理后 , 4个树种的 pH值均
出现下降趋势 ,下降幅度大小排序为桂
花 ( 0. 34 ) > 棱角山矾 ( 0. 11)≥樟树
( 0. 11) > 杜英 ( 0. 05) . 4个试验树种的
叶片细胞液 pH值缓冲能力曲线显示出
相同的趋势 (见图 1) .经计算 ,对酸的缓
冲能力表现为杜英 ( 0. 118 75)> 棱角山
矾 ( 0. 046 25)> 樟树 ( 0. 043 75) > 桂花
( 0. 015 60) ;对碱的缓冲能力表现为杜
英 ( 0. 027 5)> 棱角山矾 ( 0. 021 0)> 樟树 ( 0. 020 5)> 桂花 ( 0. 014 5) .
图 1　酸碱缓冲曲线
Fig. 1　 Cushion curve of acid and alkali
3　结论与讨论
3. 1　棱角山矾抗 SO2能力
在以 SO2为主要污染源的污染区 2试验点 ,杉木、
水杉和楝树等树种生长不良甚至死亡 ,棱角山矾生长
旺盛 ,杨树生长一般 .受污染后 ,棱角山矾与杨树的
SOD酶活性升高幅度为棱角山矾 (平均 59% )> 杨树
(平均 17% );细胞膜透性升高的幅度为棱角山矾 (平均
5% ) <杨树 (平均 9% ) .
在避开其它综合环境等因素的影响 ,进行 SO2污
染室内模拟试验 ,外加 NaHSO3处理 4个试验树种离
体叶片 , SOD酶活性均有升高 ,升高幅度为棱角山矾 ( 115. 4)> 樟树 ( 52)> 杜英 ( 21. 3)> 桂花 ( 15. 7) ;叶绿素
含量均有下降 ,下降的幅度为棱角山矾 ( 1. 4) <桂花 ( 4. 4) <樟树 ( 8. 8) <杜英 ( 12. 5) .
66 中　南　林　业　科　技　大　学　学　报 第 27卷
棱角山矾叶片吸收污染物 S量平均为 11 980 mg /kg.从相关研究文献报道可知 ,目前研究的吸 S量较大的
热带树种是菩提榕 [9 ] ,其吸收量为 16 985 mg /kg ,中亚热带的是红花油茶 ,其吸收量是 9 653 mg /kg.棱角山矾
的吸 S量虽比菩提榕低 ,但比红花油茶要高 ,属于对 S吸附能力较强的树种 .
外加 HSO3 -处理后 ,参试 4个树种的 pH值均出现下降 ,下降幅度表现为桂花 ( 0. 34)> 棱角山矾 ( 0. 11)≥
樟树 ( 0. 11)> 杜英 ( 0. 05) .对酸的缓冲能力表现为杜英 ( 0. 118 75)> 棱角山矾 ( 0. 046 25)> 樟树 ( 0. 043 75)
> 桂花 ( 0. 015 60) ;对碱的缓冲能力表现为杜英 ( 0. 027 5)> 棱角山矾 ( 0. 021 0)> 樟树 ( 0. 020 5) > 桂花
( 0. 014 5) .说明棱角山矾缓冲 pH的能力较强 .
综合以上多项指标 ,棱角山矾为强抗、吸 S污染树种 .作为具有良好的观赏价值和抗污染性能的新优树种 ,
在中亚热带的推广应用前景广阔 .
3. 2　棱角山矾抗 F能力
在以 HF及 NOX为主要污染源的污染区试验点 , SOD酶活性升高值大小排序为棱角山矾 (平均 144% )>
桂花 (平均 50% )> 杜英 (平均 3% ).棱角山矾、桂花和杜英 3树种的细胞膜透性均有升高 ,排列顺序为桂花 (平
均 26% )> 棱角山矾 (平均 14% )> 杜英 (平均 5% ) ,棱角山矾和杜英的膜透性变化不大 ,细胞膜系统还比较稳
定 ,树体生长也正常 ,而桂花的膜透性则明显增大 ,植株也出现明显伤害症状 .
各试验点棱角山矾叶片的 F含量均未检出 .
植物对有害气体具有抗性的原因有三:①叶子结构不利于有害气体的进入而表现抗性 ,如常绿阔叶树叶子
多半比较厚 ,革质 ,外表皮角质化或表面具有蜡质 ,有害气体不易进入植物体而表现出较强的抗性 ;某些植物叶
上多茸毛 ,对有害气体有一定阻挡作用 ;有的植物在不利条件下气孔关闭 ,停止气孔交换而表现抗性 .②植物能
吸收多量的有害气体而不受危害 ,它们在生理上具有积累、转移、消除污染物质的能力 .③植物具有较强的再生
能力 ,在受有害气体危害后易于恢复 ,如女贞和杨树等 [9, 10 ] .本试验显示 ,棱角山矾对硫污染物的抗性 ,属于第
二种情况 ;而对氟化物的抗性 ,是否属于第一种情况 ,有待进一步研究 .
棱角山矾对以 SO2和 HF为主的混合大气污染物均表现出较强的抗性 ,尤其对大气中的硫污染具有很强的
净化作用 ,适合在分布范围广泛的 SO2、 HF污染区推广应用 .
参考文献:
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[本文编校:谢荣秀 ]
67第 6期 邓小梅等:棱角山矾抗大气中 SO2和 HF的能力