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Chlorophyll fluorescence of seven species of gardens plants and their responses to atmospheric SO2 concentration in Shenzhen

深圳7种园林植物叶绿素荧光特性及其对大气SO2浓度的响应


叶绿素荧光信号能快速灵敏地反映植物生理状态及其与环境的关系,是一种理想光系统探针。测定了深圳市7种园林植物叶片的叶绿素荧光参数和叶绿素含量,并对这些生理参数与大气污染物SO2的相关性进行了分析。结果表明,7种植物叶片的叶绿素含量具有明显的种间差别,生境的差别远小于种间差别。所测定的7种园林植物的Fv/Fm相差不大,平均为0.78,低于理想条件下的最大值,说明存在一定的生长胁迫。叶绿素荧光的光化学淬灭qP的种间差别不明显。非光化学猝灭系数qN的种类差别较大,白兰Michelia alba和短穗鱼尾葵Caryota mitis具有较高的非光化学淬灭能力,说明这两个种具有一定的光保护能力。7种植物中,白兰的ΦpsⅡ要明显地较低于其它植物。深圳大气污染对城区植物的生理生化特性尚未构成不良影响,在深圳市区的环境中,短穗鱼尾葵、勒杜鹃Bougainvillea spectabilis和阴香Cinnamomum burmanii的叶绿素荧光参数可以作为大气污染物的指示指标;大红花Hibiscus rosa-sinensis、九里香Murraga paniculata、白兰和黄叶假连翘Duranta cv Golden Leaves具有相对较高抗污染物的能力。植物的叶绿素荧光参数也在一定程度上受到叶绿素的影响,阴香、短穗鱼尾葵、大红花和九里香的部分叶绿素荧光参数与植物叶片叶绿素含量呈正相关。

In this study,sulfur content of the leaves and chlorophyll fluorescence of 9 garden plant species from Shenzhen were measured in November 2005 to evaluate effect of atmospheric SO2 in order to select bio-indicators for atmospheric SO2 monitoring. These plant species include Excoccaria cochinchinensis,Sanchezia nobilis,Codiaeum variegatum,Saruma henryi,aryota mitis,Ficus microcarpa var.pusillifolia,Ficus altissima,Pittosporum tobira and Duranta repens cv.\‘Dwarf Yellow\‘. Leaves from the 9 plant species were treated with distilled water and NaHSO3,their sulfur contents and chlorophyll fluorescence were measured under light or dark conditions at temperature of 25℃. In the natural condition,the sulfur content in leaves of Sanchezia nobilis was the highest,and that for Codiaeum variegatum was the lowest. The sulfur contents of leaves treated with distilled water from the 9 species showed small change. When treated with NaHSO3,the sulfur contents in sevenof the 9species increased,especially in the leaves of C.variegatum. The same 9 species were collected from two gardens where the atmospheric SO2 concentration is different: Small Nan Hills with high air SO2 and World Exhibition Park with low air SO2. Except for P.tobira,the other 8 species had higher sulfur contents and lower Fv/Fm in Small Nan Hills than in the World exhibition Park. This result demonstrates that Fv/Fm of the 9 plant species is a suitable parameter to indicate pollution from atmospheric SO2.


全 文 :生态科学2007年2月第26卷第l期 ECOLOGICSC ENCEFeb.,2007,26(1):27~29
两种树叶在华南地区贫
研究
营养型池塘中的分解速率
刘若思,彭 芳,童晓立+(华南农业大学资源环境学院昆虫学系,广州510642)
【摘要】在热带亚热带地区,凋落物在湖泊、湿地中的分解过程知之甚少。为了解亚热带地区树叶凋落物在静水环境
中的分解状况,利用分解网袋法对2种树叶(大叶相思和人心果)在广州长岗山自然保护小区一贫营养型池塘中进行
了为期130d的树叶分解研究。结果显示,两种树叶在池塘中的分解速度非常缓慢,130d后大叶相思和人心果树叶的干
重剩余率分别为74.3%和77.5%,经指数衰减模型拟合,两者的分解速率系数(七)分别为O.00145d_1和0.00105d-1。定
殖在两种树叶上的大型底栖动物仅5种,其中优势类群为摇蚊幼虫和钩虾。结果表明寡营养型池塘中大型底栖动物功
能摄食群中撕食者种类与数量的稀少是引起这两种树叶分解缓慢的主要因素之一。
关键词:凋落物;分解;大叶相思;人心果;大型底栖无脊椎动物;静水环境
中图分类号:Q178。1,s718.52 文献标识码:A 文章编号:1008.8873(2007)01.027.03
DecompositionratesoftwosDeciesofleafKtteratanoli20trophicpondinthesouthernChina
LIURuo.si。PENGFang,TONGXiao.1i枣(DepartmemofEn omologyCollegeofNat ralResources&Envim砌em,Soutll
ChinaA灯iculnIralUniversity,Guallgzhou5l0642,Chin曲
AbstractTheli竹erbreal(downinlakeandwetlalldispoorknownintropicaIandsub仃opicalregions.TbinvestigatetIle
decompositionofleaflitterinlemicerⅣironmentofsub仃opicalre2ion,breakdownr tesofea卜leavedacacia似c口c妇
口l矿耙zf肠P7白r脚汹ands pod订la(^缸珂ff七口r口z口口DfD)leaves、Ⅳeremeasuredovera l30.dayperiodusingcoarse.meshbagsin锄
oligo仃opllicondattlleChlggangstmNatureResen,e,Guangzhou.TheresultsshowedtllatmedecompositionmtesofⅡlese
twol∞fspeciesⅥ础quiteslow.A髓r130days,ear.1eavedac ciale vesandsapodillaleaveslo t25。7%and22。5%oftheir
initialmassonly.T}ledailybreal【downc e伍cientS(幻of4.口“廊“肠P加rm妇and^厦z印DfD、vererespectivelyO.00145dqand
O.00105d-1Whichfined、ⅣellbyanexDonentialdecaymodel.Themacroinvenebratescolonizedontvyoleafspecies、vereonly
fivesDecies,ofwhich(孺f加胛Dm埘sp.arld(’口,以埘ar螂sp.weredominambenthos.TheresultssuggeSttllatmescarcityof
shreddersisoneofmainfactorswhichmakethebreal(do、Ⅳnmtesoftlleset、ⅣosDeciesmuchslower.
Keywords:Leafli仕er:Breakdown:彳c口c缸口“,lc豁肠已幻,珑括:朋-口nf腩Hr口2(咿ofo;Macroinvertebrates:Lenticenvironment
树叶凋落物分解在淡水水域生态系统的养分循
环和能量流动中起关键作用,是生态系统功能的重
要组成部分之一,尤其是在低等级溪流(如溪流源
头)中,由于营养水平及初级生产力低下,河岸带
凋落物的输入成为次级生产的重要能量基础并为
底栖动物和微生物等分解者提供了丰富的食物资
源【lqJ。凋落物的分解作为水域生态系统的重要生态
过程之一,其分解速率已逐渐成为评估水域生态系
统功能完整性的重要指标【4~6】。国内外有关树叶凋落
物分解的研究绝大多数集中在流水环境(如河流、
小溪等)中,而对湖泊、水库和池塘等静水环境的
凋落物分解研究则关注甚少。我国在淡水水域中凋
落物分解的研究起步较晚,目前只有一些有关溪流
方面的零星报道【7qJ,在静水环境中凋落物分解的研
究则尚未见报道。本研究利用分解网袋法在亚热带
地区一贫营养型池塘中对二种植物树叶进行了为期
130d的分解研究,以了解亚热带地区静水环境中凋
落物的分解状况,为以后开展湖泊、湿地等水域的
养分循环和能量流动等相关研究提供科学依据。
l材料与方法
1.1研究地点概况
研究地点位于广州华南农业大学长岗山自然保护
小区(树木园)内一天然池塘。该池塘近长方形,岸
边长满灌木草丛,四周被高大乔木和竹林包围。沉水
植物稀疏,以狸藻科植物小狸藻(己静缸”砌妇刀叫∞幻)
和水鳖科黑藻(局砌·玎肠v∥rfcf砌砌)为主。该水塘没
有养鱼,受人为干扰较少,也没有其它水源汇入,水
位完全靠地下水和降雨来维持。旱季时,池塘水位下
收稿日期:2007.01.02,2007.02-20接受
基金项目:国家自然科学基金项目(30170121和30270279)、教育部留学
归国人员科研启动基金和教育部科学技术研究重点项目
(205111)
作者简介:刘若思(1982一),男,硕士研究生,研究方向为淡水生态学.
+通讯作者,E—mail:xtong@scau.edu.cn 万方数据
1期 黄俊华,等:深圳7种园林植物叶绿素荧光特性及其对大气s02浓度的响应 23
表l深圳园林植物叶的叶绿紊含量(mg·g’1)
Table1ChlorophynacontentofgardenhighplantsinShengzhen(mg·g’1)
样地 阴香 短穗鱼尾葵 大红花 九里香 黄叶假连翘 筋杜鹃 ^。
s嚣警 a笺嬲?研c:;:裟竺塞篡括竺僦G昌裟象。B篙淼口舰赢砌Statlon D握棚a胛zz mz力S—9腑一Sj,28黜坫芦CmZC“Z口五口 LjOldenL aVeS印PCf口DZf船
S1 . 3.306l 1.8082 . . 3.7149 .
S2 2.5534 . 1.7094 . 0.9276 1.4874 .
S3 . . 1.713l 2.5038 1.5859 1.8657 2.2056
S4 . . 2.6117 2.0516 .
S5 I.0779 3.1362 1.5200 . 1.3847
S6 0.7030 一 2.5644 2.1939 0,7270
S7 . 1.480l 一 1.7195 1.4403
S8 2.1511 1.3197 3.2228 2.5588 O.5947
S9 . 3.6116 2.0916 2.1834 1.1789
平均Meall 1.6214 2.5707 2.1552 2.2018 1.1199
3.6988
2.7804
2.9326
2.4982
2.7111
1.9770
2.2027
2.4079
2.0036
2.1594
注:-没有样品。Notes:-Nos锄pIe
qN两个参数反映了叶片对激发能利用的情况【7J。Fo是
PSII反应中心全部开放即OA全部氧化时的荧光水平。
最大荧光Fm是在暗适应状态下当PSII的所有反应中心
处于完全关闭状态并且所有的非光化学过程处于最小
时的荧光产量。卸sII反应了PSⅡ反应中心在环境胁迫
中有部分关闭情况下的实际原初光能捕获效率【I~。
本文利用叶绿素荧光技术对自然条件下的深圳7种
园林植物主要荧光参数进行了活体测定,以期了解它们
之间的荧光特性,并对这些参考与大气中污染物的关
系,为选择抗污染物、大气污染物的指示植物提供参考。
1材料与方法
2004年11月在深圳九个环境保护监测站的9个
大气监测点进行大气监测,这些监测点分别为荔枝公
园、荔香公园、龙岗幼儿园、南油小学、洪湖公园、
中山公园、文汇中学、华侨城小学和盐田中学。大气
s02浓度测定根据国家环境局规定方法测定【叭,本文
中的数据由深圳环境监测中心站提供。
叶片叶绿素a荧光的测定采用PAM.2100荧光仪
(Wralz德国),对7种常见的园林高等植物短穗鱼尾葵、
勒杜鹃、阴香、大红花、九里香、白兰、黄叶假连翘
进行了监测。选有代表性的园林植株2.3株的叶片进
行测定,重复3次。首先对要测定的叶片进行15min
的暗适应处理,然后测定叶绿素荧光参数初始荧光
Fo、最大荧光Fm、充分暗适应的光合机构潜在的psII
光化学效率(Fv佰m)、光化学猝灭系数(qP)、非光化学
猝灭系数(qN)由仪器直接给出。天线色素到psII反应
中心的传能效率(Fv/Fo)、光合电子传递量子效率
(①psII)通过计算得出。
叶绿素含量的测定:取新鲜叶片,剪去粗大的叶脉
并剪碎,称取0.5g放入研钵中加纯丙酮5lIll,加入少
许碳酸镁和石英砂,研磨成匀浆,再加80%丙酮,将匀
浆转入离心管,并用适量80%丙酮洗涤研钵,一并转入
离心管,离心后弃沉淀,上清液用80%丙酮定容至10IIll。
取上清液用紫外分光光度计于663m.和645m处测
定吸光度值,按Amon㈣法计算叶绿素含量。
2结果分析
2.1采集样品地大气S02浓度
2004年深圳s02年日平均浓度为O.024mg·m一。
本次实验样品分别采集于2004年11月,采样当月的
各采样点的sO:日平均浓度见图1。2004年11月平均
浓度为0.022mg·m一,11月份各个监测点的S02平均
浓度最高为华侨城0.032mg·m一,最低值为盐田中学,
不足0.01mg·m一。
2.2园林植物的叶片叶绿素含量
从表1可以看出,7种植物叶片的叶绿素含量具
有明显的种间差别,生境的差别远小于种间差别。有
图1深圳市9个大气监测站的s02深度(mg·m。3)
Fig.1AtmosphericS02concentration(mg·m。)iⅡ9
(s1~盐田中学,s2一荔枝公,s3一南油小学,s4一洪湖公园,s5一龙岗
小学,s6一荔香公园,S7一文汇中学(宝安),s8~中山公园(南湖),S9一
华侨城小学)
s踟蹦ngs纽ions,sl一‰danschoo】,,s2~LjtchjP戤4(,s3—Nanyou蹦ma叮
School,S4—_HonglluPark-S5—Longg孤gPrimarySchool,S6_—NishangPark,
S7一wenhuiSchooI,S8—ZhongshaIlPark,S弘—H喇iaochengPrimary
Sch001)
万方数据
24 生态科学 26卷
表2 7种植物主要的荧光参数
!垒坠!竺三里!坚壁!!!!!坠!!卫璺塑坐!!!!!壁!!g璺!堕!望卫!璺望!!卫!!!!!
种类Plant F们m qP qN 唧sII
表3深圳大气S02浓度和阴香的叶绿素含量及叶绿素荧光参
数比较
1’able3Chlo阳phyUnuonscenceparametersofC铴玎棚D肼删
6“n咐册筇andtheirI.elationshipswithchlorophyUofleaVesand
atmosphericS02concentrationinShenzhen
S2 0.7873O.839 0.596 0.4954
S5 0.72770.871 0.303 0.5436
S6 O.72071.027 0.777 0.3818
S8 0.7960 0.893 0.604 0.5370
C01 O.9557.0.7451 .0.0053O.5l10
C02 .O.1045O.52950.2046.0.0523
注:cOl一叶绿素含量与荧光参数的相关系数,c02一大气s02含量与荧光
参数的相关系数;下同
Notes:col:R-elationcoemciencyb酿Veenleave’schlomphyllcontent柚d
chlorophyllfluorescencepar锄etcrs.C02:Relationcoefficiencyb tween
咖osphericS02concen由cation锄dchlorophyllfluorescencep猢et rs.
5个种的叶绿含量超过2.0mg·g~,它们是短穗鱼尾
葵、大红花、九里香、筋杜鹃和白兰,最高的是筋杜
鹃,为2.71mg·g一。最低的是黄叶假连翘,1.12mg·g~。
2.3园林植物的叶片叶绿素荧光及其对大气S02浓度
的响应
叶绿素荧光Fv/Fm是充分暗适应的光合机构潜在
的PSII光化学效率,代表了原初的光能转化效率。
在理想条件下,高等植物的最大Fv/Fm为0.832。所
测定的7种园林植物的Fv/Fm相差不大,平均为0.78,
除大红花为0.801外,其它6种植物均少于O.8,最低
是九里得香(0.75)。qP代表可变叶绿素荧光的光化学
淬灭,7种植物有一定差别,但差别较小,平均为0.856,
最高的是短穗鱼尾葵(0.919),最低的为黄叶假连翘
(0.793)。非光化学猝灭系数qN反映了如热耗散等的
程度,7种植物的平均值00.579,白兰和短穗鱼尾葵具
有较高的非光化学淬灭能力,分别为O.713和0.732,
要明显地高于其它种类,最低的筋杜鹃为0.476。卸sII
反应了PSII反应中心在环境胁迫中有部分关闭情况下
的实际原初光能捕获效率,可反映实际的PSII反应中
心进行光化学反应的效率也是PSII功能的指标之一。7
种植物中除了白兰较低(0.373)外,其它种相差不大,
平均值为0.488,最高为筋杜鹃(O.556)。
从表3~9可以看出,各种植物在不同的地点其荧
光参数有变化,但是都没有和大气s02的浓度成正相
关,短穗鱼尾葵的荧光值随大气S02浓度的升高略有
降低。在所测的植物中只有勒杜鹃的qP与大气中的
S02浓度呈负相关,其余物种的相关性不大。
表4深圳大气s02浓度和短穗鱼尾葵的叶绿素含量及叶绿素
荧光参数比较
1able4ChlomphyⅡnuo心scencepa憎metersofC明阳胁州触
andtheirI.eIationshipswithchlorophyUofleaVesand
璺!坐壁!卫坠!堕!璺Q21旦旦!!坠!塑垒壁坠!翌墨垒皇坠兰塾皇望
S1 0.7950O.946 O.773 O.4218
S5
S7
S8
S9
C01
C02
0.80830.741
O.71800.892
O.74001.152
O.80400.865
0.655
0.710
O.785
0.738
0.4458
O.4140
0.4198
0.4415
0.9489.0.6125.0.21810.7350
.O.38230.1553.O.09020.1054
表5深圳大气s02浓度和大红花的叶绿素含量及叶绿素荧光
参数比较
T曲le5ChlomphynnuO scenceparametersof册括c黜
,咖咚伽删睹andtheir糟Iationshipswitc lomphyUofleaVes
a望坚璺!坐壁!卫坠!盟!璺Q21壁望!!坠!!璺堕壁望垫璺塾皇!竖塾!坠
S1 O.8187 0.824 O.570 0.5478
S2
S3
S4
S5
S6
S8
S9
C01
C02
O.7637
0.8063
0.7980
0.7913
0.8063
0.8187
O.8010
O.4665
0.791
0.801
0.948
0.777
0.861
0.756
O.807
0.378
0.385
0.518
0.678
0.430
0.492
0.535
0.5422
0.5801
0.6202
0.4561
0.6074
0.5211
0.537
0.2209.0.1520 O.3537
O.2636 .0.09380.0481.0.0304
万方数据
万方数据
万方数据
深圳7种园林植物叶绿素荧光特性及其对大气SO2浓度的响应
作者: 黄俊华, 洪渊, 张冬鹏, HUANG Jun-hua, HONG yuan, ZHANG Dong-peng
作者单位: 深圳市环境保护监测站,深圳,518001
刊名: 生态科学
英文刊名: ECOLOGIC SCIENCE
年,卷(期): 2007,26(1)
被引用次数: 4次

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