全 文 ：生态环境学报 2012, 21(11): 1851-1858 http://www.jeesci.com
Ecology and Environmental Sciences E-mail: editor@jeesci.com
基金项目：林业公益性行业科研专项经费项目（201104081）“红花荷新品系选育及产业关键技术研究”和广州市南沙区公共服务研究项目“广州
市抗大气污染树种筛选与配置研究”（2008）
作者简介：潘文(1970 年生), 男, 高级工程师, 硕士, 主要研究方向为林木遗传育种. E-mail: panwen407@yahoo.com.cn
*通信作者: 张卫强(1976 年生), 男, 高级工程师, 博士, 主要研究方向为森林水文与植物生理生态. E-mail: happyzwq@sina.com
收稿日期：2012-09-08
红花荷等植物对SO2和NO2的抗性
潘文，张卫强*，张方秋，甘先华，王明怀，李明帅，林雯，彭资
广东省林业科学研究院，广东 广州 510520

摘要：为探讨红花荷等24种园林植物抗SO2和NO2污染能力，以2~3年生实生苗为材料，通过人工气候室的盆栽实验，研究不
同质量浓度SO2和NO2混合气体对园林植物苗木叶片相对含水量（RWC）、叶绿素相对含量、细胞膜质透性、丙二醛（MDA）
含量、超氧化歧化酶（SOD）活性和可溶性蛋白含量的影响。结果表明，随SO2和NO2浓度的增加，园林植物叶片细胞膜质
透性和膜质过氧化产物变化规律基本一致，呈上升趋势；而SO2和NO2胁迫对叶片超氧化物歧化酶活性和可溶性蛋白质含量
的影响规律不明显。采用隶属函数值法和聚类分析法对各指标测定值进行综合评价可知，黄槐和小叶紫薇抗污染能力强；红
花荷、木棉、腊肠树、广宁红山茶、杜鹃红山茶、深山含笑、铁刀木和大花紫薇抗污染能力较强；红千层、澳洲火焰木、无
忧树和穗花棋盘抗污染能力中等；红花羊蹄甲、红花风铃木、仪花、蓝花楹和黄花风铃木抗污染能力较弱；而美丽异木棉、
复羽叶栾树、本地火焰木、宫粉羊蹄甲和樱花抗污染能力弱。
关键词：园林植物苗木；SO2和NO2胁迫；生理生化指标；抗性评价
中图分类号：X171.5 文献标志码：A 文章编号：1674-5906（2012）11-1851-08

引用格式：潘文, 张卫强, 张方秋, 甘先华, 王明怀, 李明帅, 林雯, 彭资. 红花荷等植物对 SO2 和 NO2 的抗性[J]. 生态环境学
报, 2012, 21(11): 1851-1858.
PAN Wen, ZHANG Weiqiang, ZHANG Fangqiu, GAN Xianhua, WANG Minghuai, LI Mingshuai, LIN Wen, PENG Zi. Resistance
of Rhodoleia championii and other plants to sulfur dioxide and nitrogen dioxide [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2012,
21(11): 1851-1858.
随着城市化的迅猛发展，环境污染尤其是大气
污染物成了严重的城市环境问题[1]。SO2和NO2为主
要大气污染物之一，素有“大气污染元凶”之称[2-3]。
除对人体健康产生严重影响外[4]，对森林生态系统
影响很大[5]。目前，大气污染对植物的影响研究主
要集中在植物生长分析[6-7]、伤害特征分析[8]、生理
生化[9-10]和光合作用[11-13]等方面，但采用人工模拟
熏气实验，开展不同质量浓度SO2和NO2胁迫对植物
生理生化的影响研究较少[14]。本研究以红花荷等24
种园林植物苗木为研究对象，利用人工气候室，研
究不同质量浓度SO2和NO2胁迫对叶片相对含水量、
叶绿素相对含量、细胞膜质透性、丙二醛含量、超
氧化歧化酶（SOD）活性和可溶性蛋白含量的影响，
并对红花荷等24种植物抗SO2和NO2能力进行科学
评价，研究结果拟为重度酸污染区树种选择和应用
提供基础数据和理论依据。
1 材料与方法
1.1 实验材料与设计
2012年7—8月，选择红花荷等24种园林植物
（植物种类见表1），每种植物设3株，将生长健壮和
生长状况基本相同的2~3年生实生苗放置在人工气
候室中，温度25~35 ℃，湿度35%~55%，光照强度
600 μmol·m-2·s-1 ， CO2 摩 尔 分 数 为 380~400
μmol·mol-1；设SO2和NO2混合气体，质量浓度分别
为：T1处理为2.86、2.05 mg·m-3，T2处理为5.72、4.10
mg·m-3，每个浓度环境下熏气72 h，熏气前后分别
对叶片相对含水量、叶绿素相对含量、相对电导率、
丙二醛含量、超氧化物歧化酶活性和蛋白质含量进
行测定，开展SO2和NO2胁迫对红花荷等植物生理生
化影响的研究。人工气候室为封闭式自动监测熏气
装置，能模拟自然界气候条件，温度、湿度、光照、
CO2、NO2、SO2参数的控制可按程序设定进行，可
恒定控制和渐变控制。气候室内采用红外线CO2传
感器、SO2、NO2传感器测量室内的CO2、SO2、NO2
值，由计算机将采集到的气候室内的CO2、SO2、
NO2值与设定的CO2、SO2、NO2值进行比较，通过
PID及模糊控制算法控制电子流量调节阀，调节进
入气候室的CO2、SO2、NO2流量，实现精确控制。
1852 生态环境学报 第 21 卷第 11 期（2012 年 11 月）

由于CO2、SO2、NO2气体分子质量均大于空气平均
分子质量，因此采用送回风模式（气室底侧栅板送
风，上侧栅板回风）实现气室内气体循环，同时提
高混合气体的均匀性。气候室内尺寸为2.0 m×1.2
m×1.8 m。
1.2 观测方法
1.2.1 叶片相对含水量
将新鲜叶片迅速称量，然后把叶片放到盛有蒸
馏水的烧杯中，饱和6 h后称饱和质量，接着置通风
烘箱中105 ℃杀青30 min，然后70 ℃恒温烘干24
h，称干质量。计算公式：叶片相对含水量：
WC f d t d( ) / ( ) 100%= − − ×R W W W W 。式中：RWC
为叶片相对含水量；Wf为叶片鲜质量；Wt为饱和鲜
质量；Wd为叶片干质量。
1.2.2 叶片叶绿素相对含量
采用美国 CCM—200 的手持式叶绿素计，对木
叶片叶绿素相对含量(CCI 值)进行了测定，每株测
定 6 片叶。
1.2.3 叶片细胞质膜相对透性
标准称取样品3份，每份0.5 g，用去离子水洗
净，分别置于3个烧杯中，加入20 mL无离子水，并
让 材 料 完 全 浸 在 水 中 。 室 温 浸 泡 12 h ， 用
DSSJ−308A型电导仪测定电导，最后将烧杯转入沸
水浴中煮60 min，冷却至室温后测定总的电导率。
质膜相对透性：
P=((Cl − C0)/(C2 − C0))×100%，
式中：C1为煮沸前的电导率，C2为煮沸后的电导率，
C0为去离子水的电导率。
1.2.4 叶片超氧化歧化酶（SOD）活性和可溶性蛋
白含量
SOD活性测定采用NBT光还原法[15]；可溶性蛋
白含量测定采用考马斯亮蓝比色法[16]。
1.3 数据分析
数据分析采用Excel 2007和SPSS16软件分析。
综合评价采用隶属函数值法[17]对各项指标测定值
用模糊数学隶属度公式进行定量转换，分别用模糊
数学隶属度公式求出每种植物各指标的具体隶属
函数值，U(Xij)=(Xij−Ximin)/(Ximax−Ximin)，式中U(Xij)
为测定指标的抗SO2和NO2污染隶属函数值，Xij为各
植物指标测定值，Ximin为各植物测定指标的最小值，
Ximax为各植物测定指标的最大值。用反隶属函数计
算其抗SO2和NO2污染隶属函数值，其计算公式为：
U(Xij)=1−(Xij−Ximin)/(Ximax−Ximin)。在此基础上，采用
系统聚类分析对红花荷等24种植物抗性能力进行
等级划分。
2 结果与分析
2.1 SO2 和 NO2 胁迫对叶片相对含水量和叶绿
素相对含量的影响
不同质量浓度SO2和NO2胁迫对叶片相对含水
量的影响结果见表2。从表2可知，腊肠树、黄槐、
红花羊蹄甲、宫粉羊蹄甲、红花荷、美丽异木棉、
红千层、复羽叶栾树、蓝花楹、本地火焰木、红花
风铃木、大花紫薇、穗花棋盘脚、樱花、仪花和铁
刀木叶片相对含水量随着SO2和NO2浓度的增加而
降低，而深山含笑、无忧树和杜鹃红山茶叶片相对
含水量随SO2和NO2浓度的增加先升高后降低。通过
方差分析可知，木棉和澳洲火焰木叶片相对含水量
在CK、T1和T2处理间差异不显著（P>0.05），说明
SO2和NO2胁迫对其叶片相对含水量影响不大；腊肠
树、红花羊蹄甲、宫粉羊蹄甲、红花荷、美丽异木
棉、复羽叶栾树、蓝花楹、本地火焰木、红花风铃
木、广宁红山茶、杜鹃红山茶、樱花和铁刀木叶片
相 对 含 水 量 在 CK 、 T1 和 T2 处 理 间 差 异 显 著
（P<0.05），说明不同浓度SO2和NO2胁迫对其叶片
表 1 试验植物种类
Table 1 Plant species for experiment
植物名称 拉丁名 植物名称 拉丁名
深山含笑 Michelia maudiae 澳洲火焰木 Brachychiton acerifolius
腊肠树 Cassia fistula 本地火焰木 Spathodea campanulata
黄槐 Cassia surattensis 红花风铃木 Tabebuia pentaphylla
无忧树 Saraca dives 黄花风铃木 Tabebuia chrysantha
红花羊蹄甲 Bauhinia blakeana 大花紫薇 Lagerstroemia speciosa
宫粉羊蹄甲 Bauhinia variegata 小叶紫薇 Lagerstroemia aindica
红花荷 Rhodoleia championii 穗花棋盘脚 Barringtonia racemosa
木棉 Bombax malabaricum 广宁红山茶 Camellia chekiangoleosa
美丽异木棉 Chorisia speciosa 杜鹃红山茶 Camellia azalea
红千层 Callistemon rigidus 樱花 Prunus serrulata
复羽叶栾树 Koelreuteria bipinnata 仪花 Lysidice rhodostegia
蓝花楹 Jacaranda mimosifolia 铁刀木 Cassia siamea

潘文等：红花荷等植物对 SO2 和 NO2 的抗性 1853
相对含水量影响较大。
不同质量浓度SO2和NO2胁迫对叶片叶绿素相
对含量的影响结果见表2。从表2可知，与对照相比，
无忧树、宫粉羊蹄甲、红花荷、美丽异木棉、红千
层、澳洲火焰木、本地火焰木、黄花风铃木、穗花
棋盘脚、广宁红山茶、杜鹃红山茶和仪花叶片叶绿
素相对含量随着SO2和NO2浓度的增加而降低，而深
山含笑、黄槐、红花羊蹄甲、大花紫薇、小叶紫薇
和铁刀木叶片叶绿素相对含量随着SO2和NO2浓度
的增加先升高后降低。通过方差分析可知，红花荷、
本地火焰木、红花风铃木和小叶紫薇叶片叶绿素相
对含量在CK、T1和T2处理间差异不显著（P>0.05），
而红千层、杜鹃红山茶、樱花和仪花叶片叶绿素相
对含量在CK、T1和T2处理间差异显著（P<0.05）。
2.2 SO2 和 NO2 胁迫对叶片细胞膜质透性和丙
二醛含量的影响
不同质量浓度SO2和NO2胁迫对叶片细胞膜质
透性的影响结果见表3。从表3可知，与对照相比，
深山含笑、无忧树、宫粉羊蹄甲、红花荷、美丽异
木棉、红千层、复羽叶栾树、蓝花楹、澳洲火焰木、
本地火焰木、大花紫薇、广宁红山茶、杜鹃红山茶、
樱花、仪花和铁刀木叶片细胞膜质透性随着SO2和
NO2浓度的增加呈上升趋势，这主要是由于植物在
SO2和NO2污染胁迫下，植物细胞原生质膜中的不饱
和脂肪酸发生过氧化作用，使质膜系统受到伤害，
细胞内电解质外渗量增加。在T1和T2处理下，除木
棉和小叶紫薇外，其余园林植物叶片膜质透性与对
照相比均有不同程度的升高；其中，上升幅度均值
（介于181%~223%）最高的为宫粉羊蹄甲、美丽异
木棉、黄花风铃木和樱花，而上升幅度均值（介于
5%~17%）最小的为黄槐、红花羊蹄甲、红花荷、
蓝花楹和广宁红山茶。通过方差分析可知，腊肠树、
黄槐、红花羊蹄甲、红花荷、木棉、蓝花楹、小叶
紫薇和广宁红山茶叶片细胞膜质透性在CK、T1和
T2处理间差异不显著（P>0.05）；而宫粉羊蹄甲、红
千层、红花风铃木、穗花棋盘脚和樱花叶片细胞膜
质透性在CK、T1和T2处理间差异显著（P<0.05）。
不同质量浓度SO2和NO2胁迫对叶片丙二醛含
量的影响结果见表3。从表3可知，深山含笑、黄槐、
无忧树、宫粉羊蹄甲、红花荷、美丽异木棉、红千
层、复羽叶栾树、蓝花楹、澳洲火焰木、本地火焰
木、黄花风铃木、大花紫薇、广宁红山茶、杜鹃红
山茶、樱花、仪花和铁刀木叶片丙二醛含量随着SO2
和NO2浓度的增加呈上升趋势，与其叶片细胞膜质
表 2 不同质量浓度 SO2 和 NO2 胁迫对植物相对含水量和叶绿素相对含量的影响
Table 2 Effects of SO2 and NO2 with different concentrations on relative water content and relative chlorophyll content of Plants
植物名称
叶片相对含水量/% 叶片叶绿素相对含量
对照 T1 处理 T2 处理 对照 T1 处理 T2 处理
深山含笑 93.07±0.61b 94.71±0.87b 89.05±1.19a 17.7±0.8ab 21.1±1.9b 16.2±0.7a
腊肠树 93.91±1.74c 79.67±2.04b 63.86±1.19a 13.2±0.6ab 9.6±1.3a 10.5±0.5b
黄槐 92.54±1.09b 89.19±1.66b 46.15±1.66a 14.6±0.7ab 15.6±2.3b 9.8±0.3a
无忧树 95.11±0.62b 97.01±0.10b 88.24±0.75a 13.9±0.2b 9.2±1.5a 7.4±0.9a
红花羊蹄甲 90.18±1.62c 67.44±1.44b 60.96±0.10a 8.7±0.2ab 6.8±1.0a 6.8±1.0a
宫粉羊蹄甲 89.03±1.15c 35.52±1.16b 29.46±0.34a 11.9±1.0b 9.5±0.8b 5.2±0.7a
红花荷 93.80±0.45c 89.51±0.67b 80.20±1.14a 22.5±1.7a 20.9±1.9a 16.5±1.8a
木棉 93.96±0.57a 89.94±2.30a 90.57±1.17a 10.4±0.5ab 9.3±0.3a 11.4±0.5b
美丽异木棉 90.65±1.21c 58.55±1.99b 18.18±0.65a 10.5±0.8b 5.4±0.7a 4.6±0.2a
红千层 95.52±0.24b 82.90±0.46a 81.07±0.46a 29.0±1.4c 24.8±1.0b 13.8±0.7a
复羽叶栾树 85.58±0.12c 61.44±0.03b 36.45±0.31a 14.0±0.7b 7.2±0.9a 9.2±0.1a
蓝花楹 92.59±1.28c 76.56±1.09b 51.94±0.70a − − −
澳洲火焰木 88.22±1.06a 87.04±1.14a 89.69±1.20a 18.2±1.9b 15.8±2.0ab 11.6±1.5a
本地火焰木 85.00±0.05c 41.07±0.04b 26.42±0.53a 12.0±0.9a 11.4±2.0a 9.5±1.3a
红花风铃木 93.44±0.60c 60.79±0.69b 49.67±0.06a 10.1±1.0a 7.6±0.8a 7.7±0.6a
黄花风铃木 96.89±0.58b 23.11±0.54a 35.00±0.58a 18.2±0.4b 17.1±0.8ab 13.7±1.5a
大花紫薇 92.99±0.54b 91.04±0.56b 67.06±0.66a 11.3±0.5b 12.0±1.0b 8.1±0.6a
小叶紫薇 93.40±0.36b 88.07±0.59a 88.87±1.20a 32.5±2.2a 38.7±4.3a 36.8±4.5a
穗花棋盘脚 91.67±0.74b 87.50±0.68a 85.50±0.15a 16.5±0.7b 13.9±1.2b 10.9±0.1a
广宁红山茶 94.26±0.99c 87.37±0.58a 90.58±0.64b 70.2±4.7b 64.9±2.3a 49.1±0.6a
杜鹃红山茶 89.92±0.61b 92.23±0.61c 84.64±0.45a 115.2±0.9c 100.4±2.2b 59.7±1.3a
樱花 91.61±0.69c 59.49±1.03b 28.57±0.25a 12.1±0.4c 5.3±0.7a 7.8±0.8b
仪花 94.67±0.75b 82.41±0.10a 81.43±0.72a 24.1±2.3c 18.3±0.2b 11.6±1.0a
铁刀木 96.15±0.37c 83.26±0.55b 78.26±0.49a 14.2±0.6a 19.8±1.1b 13.8±1.1a

1854 生态环境学报 第 21 卷第 11 期（2012 年 11 月）

透性率变化趋势基本一致。除小叶紫薇和穗花棋盘
脚外，其余园林植物叶片丙二醛含量与对照相比均
有不同程度的升高；其中，上升幅度均值(介于
225%~499%)最高的为美丽异木棉、复羽叶栾树、
蓝花楹和樱花，而上升幅度均值(介于7%~22%)最小
的园林植物为腊肠树、木棉、澳洲火焰木和大花紫
薇。
2.3 SO2 和 NO2 胁迫对叶片超氧化物歧化酶活
性和蛋白质含量的影响
不同质量浓度SO2和NO2胁迫对叶片超氧化物
歧化酶（SOD）活性的影响结果见表4。从表4可知，
与对照相比，深山含笑、红花羊蹄甲、木棉、红千
层、复羽叶栾树、澳洲火焰木、本地火焰木、大花
紫薇、樱花和铁刀木叶片SOD活性随着胁迫浓度的
增加呈下降的趋势，其中，下降幅度均值（介于
58%~87%）最大的园林植物为澳洲火焰木、本地火
焰木和樱花，，下降幅度均值（介于5%~15%）最小
的园林植物为蓝花楹、穗花棋盘脚和广宁红山茶；
而美丽异木棉、蓝花楹、黄花风铃木、穗花棋盘脚、
广宁红山茶、杜鹃红山茶和仪花叶片SOD活性随着
胁迫浓度的增加呈先升后降的趋势，说明在较低的
浓度胁迫下，上述园林植物叶片内的抗氧化酶系统
启动，SOD活性明显升高，以及时清除体内产生的
活性氧，避免膜脂过氧化，但随着胁迫浓度的增加，
抗氧化酶防御系统可能也遭到破坏，导致SOD活性
有所下降，低于其对照叶片SOD活性。通过方差分
析可知，腊肠树、红花荷、美丽异木棉、红千层、
复羽叶栾树、蓝花楹、本地火焰木、穗花棋盘脚、
广宁红山茶和仪花叶片SOD活性在CK、T1和T2处理
间差异显著（P<0.05），而深山含笑、无忧树、澳
洲火焰木、樱花和铁刀木叶片SOD活性在T1和T2处
理间差异不显著（P>0.05）。
不同质量浓度SO2和NO2胁迫对叶片可溶性蛋
白质含量的影响结果见表4。从表4可知，SO2和NO2
胁迫对叶片可溶性蛋白含量影响规律不一致。其
中，叶片可溶性蛋白含量随着胁迫浓度增加呈下降
趋势的园林植物有红花荷、木棉、澳洲火焰木和仪
花，叶片可溶性蛋白含量随着胁迫浓度增加呈上升
趋势的园林植物有红千层、蓝花楹、黄花风铃木和
大花紫薇，而深山含笑、腊肠树、无忧树、红花羊
蹄甲、复羽叶栾树、红花风铃木、小叶紫薇和穗花
棋盘脚叶片蛋白质含量随着胁迫浓度的增加表现
表 3 不同质量浓度 SO2 和 NO2 胁迫对植物膜质透性和丙二醛含量的影响
Table 3 Effects of SO2 and NO2 with different concentrations on cell membrane electrolyte leakage, contents of malondialdehyde of Plants
植物名称
叶片相对电导率/% 叶片丙二醛含量/（μmol·g-1）
对照 T1 处理 T2 处理 对照 T1 处理 T2 处理
深山含笑 20.02±0.71a 24.77±2.87a 35.01±2.13b 7.70±0.75a 9.70±0.90ab 11.53±0.87b
腊肠树 23.18±0.74a 33.65±5.03a 33.53±0.43a 3.21±0.35a 3.00±0.01a 3.84±0.01a
黄槐 15.39±0.29a 16.26±1.62a 16.08±0.49a 2.61±0.15a 3.60±0.49a 3.81±0.49a
无忧树 15.42±1.00a 17.15±1.33a 27.46±5.73b 11.91±1.06a 13.86±1.43ab 17.97±1.65b
红花羊蹄甲 45.93±0.10a 49.35±4.81a 46.73±5.69a 3.57±0.32a 8.25±1.22b 6.66±1.08ab
宫粉羊蹄甲 16.36±0.36a 36.84±3.84b 68.71±5.80c 4.56±0.72a 8.49±0.46b 14.29±1.18c
红花荷 14.46±1.57a 15.19±0.48a 16.66±1.97a 1.47±0.27a 2.82±0.30b 3.09±0.15b
木棉 28.56±3.11a 26.73±6.17a 29.33±1.91a 2.18±0.13a 2.69±0.16a 2.37±0.23a
美丽异木棉 17.65±2.08a 42.07±2.15b 60.94±9.60b 4.27±0.51a 12.36±0.20b 15.36±1.85b
红千层 22.58±1.00a 33.29±1.16b 47.96±4.25c 4.62±0.46a 4.69±0.54a 8.55±1.59b
复羽叶栾树 43.29±0.61a 60.24±4.83b 65.39±0.29b 4.29±0.55a 12.52±1.40b 23.88±3.16c
蓝花楹 72.01±0.92a 78.64±1.57a 89.28±9.39a 2.13±0.05a 4.35±0.42a 21.15±1.60b
澳洲火焰木 29.49±3.60ab 32.23±4.08ab 42.92±0.99b 2.88±0.15a 3.06±0.63a 3.94±0.71a
本地火焰木 24.50±3.61a 31.77±1.08a 76.37±4.91b 4.00±0.29a 6.26±0.26b 8.21±0.72c
红花风铃木 19.15±1.45a 57.68±5.29c 36.34±1.75b 3.65±0.10a 7.92±0.78c 5.49±0.10b
黄花风铃木 25.27±9.43a 73.11±1.13b 69.17±3.09b 6.12±0.66a 7.42±0.34a 8.51±1.51a
大花紫薇 18.53±0.19a 22.32±4.12ab 30.02±1.49b 3.54±0.65a 4.09±0.33a 4.41±0.36a
小叶紫薇 19.44±1.03a 16.36±0.43a 15.96±2.37a 5.96±0.29a 4.14±0.38a 6.15±0.54a
穗花棋盘脚 18.98±0.40a 31.81±1.08c 22.69±0.71b 5.63±0.48a 4.47±0.63a 5.30±0.22a
广宁红山茶 25.64±2.15a 27.35±1.65a 31.95±1.55a 14.93±2.50a 21.69±0.79b 20.83±1.15b
杜鹃红山茶 20.34±0.18a 27.62±0.94b 31.85±2.83b 10.66±0.86a 12.04±0.16a 22.21±1.29b
樱花 22.21±0.61a 59.60±1.46b 71.63±0.59c 5.14±0.27a 12.31±1.09b 28.68±0.83c
仪花 16.53±0.16a 20.73±0.73a 35.51±2.35b 10.09±0.77a 12.58±1.08a 18.36±2.18b
铁刀木 12.96±0.58a 13.71±1.56a 21.82±2.61b 1.75±0.21a 2.84±0.29a 6.48±0.60b

潘文等：红花荷等植物对 SO2 和 NO2 的抗性 1855
出先降后升的趋势。通过方差分析可知，无忧树、
红千层、红花风铃木、广宁红山茶、杜鹃红山茶和
樱花在CK、T1和T2处理间差异不显著（P>0.05）；
深山含笑、小叶紫薇和铁刀木在CK、T1和T2处理间
差异显著（P<0.05）。
2.4 园林植物抗 SO2 和 NO2 能力综合评价
植物受到逆境时其生理变化是错综复杂的，并
受到多种因素的影响，孤立地用一个指标评价植物
抗污染能力很难真实反映植物的抗性本质[14]。因
此，为综合评价各种树木抗污染能力的大小，采用
隶属函数值法，即用模糊数学隶属度公式对各项指
标测定值进行定量转换，具体计算方法是，对叶片
相对含水量、叶片叶绿素相对含量、SOD活性和可
溶性蛋白质含量采用隶属函数；对叶片相对电导率
和叶片MDA含量采用反隶属函数计算；用每个园林
植物各项指标隶属度的平均值作为植物抗性能力
综合鉴定标准进行比较，综合评定结果见表5。采
用系统聚类分析，划分园林植物抗污染能力等级，
见图1。
从表5和图1可知，黄槐和小叶紫薇隶属函数值
最高，分别为0.66和0.69，抗污染能力强；红花荷、
木棉、腊肠树、广宁红山茶、杜鹃红山茶、深山含
笑、铁刀木和大花紫薇隶属函数值介于0.57~0.62，
抗污染能力较强；红千层、澳洲火焰木、无忧树和
穗花棋盘脚隶属函数值介于0.52~0.54，抗污染能力
中等；红花羊蹄甲、红花风铃木、仪花、蓝花楹和
黄花风铃木隶属函数值介于0.42~0.47，抗污染能力
较弱；而美丽异木棉、复羽叶栾树、本地火焰木、
宫粉羊蹄甲和樱花隶属函数值介于0.23~0.35，抗污
染能力弱。
3 讨论与结论
（1）叶片相对含水量是标志植物水分状况的重
要指标，在大气污染胁迫下，其含量的变化可反映
组织的抗脱水能力[18]。除澳洲火焰木叶片相对含水
量受SO2和NO2胁迫影响小外，其余23种园林植物叶
片相对含水量随着胁迫浓度增加基本呈下降的趋
势，这与苗木叶片伤害症状基本一致，即在相对清
洁区，叶片疏展、挺健、富有弹性、叶色油绿、富
有光泽，而叶片受到SO2和NO2胁迫影响时，出现叶
片失水、萎蔫、失绿、泛黄、泛白、水渍状褐色花
斑等伤害特征。深山含笑、黄槐和铁刀木叶片叶绿
素相对含量随SO2和NO2胁迫浓度的增加呈先升后
将的趋势，这可能是由于短时间和较低浓度SO2和
NO2胁迫对叶绿素的合成有一定的促进作用，但在
表 4 不同质量浓度 SO2 和 NO2 胁迫对植物超氧化物歧化酶和蛋白质含量的影响
Table 4 Effects of SO2 and NO2 with different concentrations on superoxide dismutase and soluble proteins of Plants
植物名称
叶片超氧化物歧化酶/（U·g-1） 叶片蛋白含量/（mg·g-1）
对照 T1 处理 T2 处理 对照 T1 处理 T2 处理
深山含笑 976.18±119.90b 787.91±118.63ab 603.05±22.72a 25.03±0.65c 13.90±0.97a 18.48±1.22b
腊肠树 110.94±9.12a 919.68±45.94c 329.78±26.86b 160.30±15.23b 55.06±0.24a 58.27±4.14a
黄槐 178.56±41.56a 587.56±52.94b 180.98±13.27a 12.81±0.55a 27.34±6.60b 22.88±7.19b
无忧树 302.28±77.57a 606.09±53.91b 700.15±35.97b 65.32±10.71a 40.22±0.82a 54.51±6.59a
红花羊蹄甲 471.69±76.77b 464.32±40.63b 214.15±30.65a 113.60±5.46b 34.17±4.69a 48.41±5.02a
宫粉羊蹄甲 155.83±9.63a 146.63±3.73a 222.80±3.63b 11.73±0.94a 20.73±1.34b 18.37±0.33b
红花荷 136.63±11.37a 837.33±69.18c 564.66±51.08b 49.12±1.04b 10.70±1.21a 10.21±1.07a
木棉 716.61±65.56b 547.56±83.09b 318.51±3.65a 53.30±5.12b 46.99±3.92b 22.06±4.30a
美丽异木棉 232.42±16.06b 327.11±16.46c 169.35±1.72a 7.09±0.45a 25.26±6.37b 6.87±0.28a
红千层 1216.91±20.80c 1106.67±39.58b 565.21±32.14a 23.75±0.34a 32.09±3.30a 39.96±7.17a
复羽叶栾树 1238.55±67.21c 1060.65±25.27b 802.16±10.87a 78.72±7.26ab 66.54±5.33a 92.42±6.38b
蓝花楹 718.71±50.94b 951.42±35.03c 268.39±49.32a 7.49±1.13a 9.86±0.74ab 10.62±0.58b
澳洲火焰木 341.21±79.28b 44.70±7.61a 42.25±5.44a 65.62±1.07b 41.23±3.28a 37.90±0.92a
本地火焰木 513.56±28.64c 229.28±26.07b 85.69±4.57a 19.80±0.45b 21.68±0.73b 8.51±1.02a
红花风铃木 185.94±39.43a 930.27±98.28b 342.23±16.54a 35.76±2.76a 33.83±2.66a 35.73±4.78a
黄花风铃木 291.67±55.66a 909.09±22.71b 235.92±26.90a 22.66±0.77a 26.44±3.74a 47.35±8.63b
大花紫薇 1080.15±78.52b 931.57±63.93b 320.37±6.81a 34.48±3.94a 38.03±1.04ab 43.48±1.33b
小叶紫薇 395.33±26.78a 1135.11±13.45b 425.89±12.22a 57.83±4.53c 18.65±0.78a 43.66±5.39b
穗花棋盘脚 631.49±47.89b 863.11±51.56c 340.65±33.56a 55.57±3.29b 33.89±2.84a 51.69±4.32b
广宁红山茶 914.78±103.07b 1244.44±52.38c 464.79±7.13a 22.56±1.09a 31.26±3.01a 26.40±4.10a
杜鹃红山茶 245.62±50.77a 1069.57±34.63b 151.87±7.38a 21.58±1.93a 24.25±2.38a 21.77±2.41a
樱花 812.91±39.89b 347.02±41.21a 327.93±12.07a 12.41±2.35a 19.16±2.35a 15.55±0.16a
仪花 717.92±95.99b 1147.56±57.14c 374.64±4.77a 66.50±8.48b 44.36±4.56a 33.51±0.74a
铁刀木 543.56±64.20b 328.00±28.51a 248.49±22.47a 24.93±3.00b 39.21±2.74c 15.12±0.77a

1856 生态环境学报 第 21 卷第 11 期（2012 年 11 月）

较高浓度SO2和NO2胁迫会破坏叶片的保护层，叶绿
素合成受到抑制，使叶片叶绿素含量降低。
（2）膜脂过氧化作用增强对细胞造成的损伤主
要是由于膜系统中的蛋白质和酶分子的聚合和交
联引起的，而膜脂过氧化作用需要活化O2的摄取和
超氧阴离子自由基O2−的产生[19]。本试验研究结果
表明，随SO2和NO2浓度的增加，大多数园林植物叶
片细胞膜质透性和膜脂过氧化产物MDA含量都逐
渐增加。从园林植物差异上看，在SO2和NO2胁迫下，
细胞膜透性变化小，MDA含量保持稳定，抗污染能
力较强，如黄槐、小叶紫薇、红花荷、木棉、腊肠
树、广宁红山茶、杜鹃红山茶、深山含笑、铁刀木
和大花紫薇；而细胞膜透性变化大，MDA含量增加
多，抗污染能力较差，如美丽异木棉、复羽叶栾树、
本地火焰木、宫粉羊蹄甲和樱花；这一结果与前人
的研究结果是一致的[10,14]。
（3）SOD是生物体内清除超氧化物阴离子自由
基的重要金属酶类，维护着生物体内细胞正常的生
理代谢和生化反应，在许多逆境条件下，植物体内
活性氧代谢系统的平衡会受到影响，活性氧产生量
增加，体内活性氧含量的升高能启动膜脂过氧化作
用，从而破坏膜结构[20]。因此，植物体内的活性氧
清除剂的含量或活性水平的高低对植物的抗逆能
力具有重要的意义[21]。本试验研究结果表明，随着
SO2和NO2浓度的增加，深山含笑、红花羊蹄甲、木
棉、红千层、复羽叶栾树、澳洲火焰木、本地火焰
木、大花紫薇、樱花和铁刀木叶片SOD活性呈下降
的趋势，而美丽异木棉、蓝花楹、黄花风铃木、穗
花棋盘脚、广宁红山茶、杜鹃红山茶和仪花叶片
SOD活性随着胁迫浓度的增加呈先升后降的趋势，
说明植株体内保护酶系统的活力和平衡受到破坏，
是活性氧积累，启动并加剧膜脂过氧化而造成整体
膜的损伤[19]。
（4）可溶性蛋白质是植物体内重要的活性氧清
除剂，作为生物有机体的重要组成部分和生物催化
剂，在各种生理功能中起重要作用[22]。研究表明，
SO2和NO2胁迫对叶片可溶性蛋白含量影响规律不
一致，红花荷、木棉、澳洲火焰木和仪花叶片可溶
性蛋白含量随着胁迫浓度增加呈下降趋势，红千
层、蓝花楹、黄花风铃木和大花紫薇可溶性蛋白含
量变化趋势呈上升趋势，深山含笑、腊肠树、无忧
树、红花羊蹄甲、复羽叶栾树、红花风铃木、小叶
表 5 不同质量浓度 SO2 和 NO2 胁迫下植物各指标的隶属函数值 U（X）
Table 5 Subordinate function values of each index of plants under the stress of the different SO2 and NO2 concentration
植物名称
隶属函数值
相对含水量 叶绿素相对含量 细胞膜质透性 丙二醛含量 SOD 活性 蛋白质含量 平均值
深山含笑 0.96 0.83 0.65 0.79 0.11 0.21 0.59
腊肠树 0.66 0.41 0.66 0.84 1.00 0.07 0.61
黄槐 0.61 0.56 0.81 0.78 0.37 0.85 0.66
无忧树 0.96 0.17 0.66 0.79 0.37 0.25 0.53
红花羊蹄甲 0.59 0.60 0.81 0.66 0.11 0.07 0.47
宫粉羊蹄甲 0.09 0.20 0.00 0.59 0.19 0.71 0.30
红花荷 0.86 0.50 0.79 0.68 0.91 0.00 0.62
木棉 0.94 0.74 0.84 0.82 0.09 0.21 0.61
美丽异木棉 0.17 0.00 0.12 0.47 0.17 1.00 0.32
红千层 0.80 0.26 0.53 0.78 0.10 0.64 0.52
复羽叶栾树 0.39 0.16 0.66 0.30 0.11 0.39 0.33
蓝花楹 0.56 - 0.77 0.00 0.13 0.57 0.40
澳洲火焰木 1.00 0.40 0.73 0.81 0.00 0.19 0.52
本地火焰木 0.14 0.56 0.38 0.71 0.03 0.27 0.35
红花风铃木 0.41 0.40 0.29 0.71 0.60 0.37 0.46
黄花风铃木 0.00 0.53 0.16 0.80 0.33 0.69 0.42
大花紫薇 0.79 0.59 0.68 0.82 0.08 0.47 0.57
小叶紫薇 0.93 0.97 0.89 0.87 0.33 0.16 0.69
穗花棋盘脚 0.91 0.39 0.67 0.87 0.15 0.27 0.54
广宁红山茶 0.91 0.47 0.77 0.78 0.15 0.52 0.60
杜鹃红山茶 0.97 0.31 0.66 0.75 0.43 0.42 0.59
樱花 0.23 0.10 0.10 0.34 0.05 0.58 0.23
仪花 0.81 0.20 0.57 0.76 0.17 0.19 0.45
铁刀木 0.77 1.00 0.69 0.57 0.07 0.43 0.59

潘文等：红花荷等植物对 SO2 和 NO2 的抗性 1857
紫薇和穗花棋盘脚叶片蛋白质含量随着胁迫浓度
的增加表现出先降后升的趋势，而本地火焰木和铁
刀木叶片蛋白质含量随着胁迫浓度的增加表现出
先升后降的趋势，这主要是由于SO2和NO2胁迫打破
了植物叶内蛋白质的代谢平衡，植物做出适应性生
理调整，随着SO2和NO2浓度的增加，园林植物体内
离子的大量积累造成离子毒害破坏了体内的微环
境，扰乱了原有的蛋白质代谢平衡，甚至超过生理
调节的能力导致蛋白的分解加速，分解成各种氨基
酸，使得可溶性蛋白降低。
（5）本研究采用隶属函数和聚类分析法对红花
荷等24种园林植物抗污染能力进行综合评价，黄槐
和小叶紫薇抗污染能力强；红花荷、木棉、腊肠树、
广宁红山茶、杜鹃红山茶、深山含笑、铁刀木和大
花紫薇抗污染能力较强；红千层、澳洲火焰木、无
忧树和穗花棋盘脚抗污染能力中等；红花羊蹄甲、
红花风铃木、仪花、蓝花楹和黄花风铃木抗污染能
力较弱；而美丽异木棉、复羽叶栾树、本地火焰木、
宫粉羊蹄甲和樱花抗污染能力弱。

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图 1 不同质量浓度 SO2 和 NO2 胁迫下植物等级划分系统聚类
Fig.1 Cluster analysis of plants under the stress of the different SO2 and NO2 concentration

1858 生态环境学报 第 21 卷第 11 期（2012 年 11 月）

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Resistance of Rhodoleia championii and other plants to sulfur dioxide and
nitrogen dioxide

PAN Wen, ZHANG Weiqiang, ZHANG Fangqiu, GAN Xianhua,
WANG Minghuai, LI Mingshuai, LIN Wen, PENG Zi
Guangdong Academy of Forestry, Guangzhou 510520, China

Abstract: In order to reveal resistance to sulfur dioxide (SO2) and nitrogen dioxide (NO2) pollution capacity of Rhodoleia
championii and other landscaping plants in Guangzhou City, 2 to 3 years-old seedling of these 24 species were selected and placed in
artificial climate chamber. Effects of SO2 and NO2 stress on relative water content（RWC）, relative chlorophyll content, cell
membrane electrolyte leakage, contents of malondialdehyde（MDA）, superoxide dismutase（SOD）, soluble proteins of Rhodoleia
championii other plants were studyed under different concentrations of SO2 and NO2. The results showed that cell membrane
electrolyte leakage and MDA of 24 species increased, while variation of water use efficiency was not obvious with the increment of
SO2 and NO2 concentration. Fuzzy subordinate function and system cluster analysis showed that landscaping plants might be ranked
as follows by their resistance to SO2 and NO2 pollution: species that the strongest resistance to SO2 and NO2 pollution included
Cassia surattensis and Lagerstroemia indica; species that the stronger resistance to SO2 and NO2 pollution included Rhodoleia
championii, Bombax malabaricum, Cassia fistula, Camellia chekiangoleosa, Camellia azalea, Michelia maudiae, Cassia siamea,
Lagerstroemia speciosa; and these showing moderate resistance to SO2 and NO2 pollution included Callistemon rigidus,
Brachychiton acerifolius, Saraca dives, Barringtonia racemosa; while these species with weak resistance to SO2 and NO2
pollution were Bauhinia blakeana, Tabebuia pentaphylla, Lysidice rhodostegia, Jacaranda mimosifolia, Tabebuia chrysantha,
Chorisia speciosa, Koelreuteria bipinnata, Spathodea campanulata, Bauhinia variegate, Prunus serrulata.
Key words: young landscaping plants; SO2 and NO2 stress; physiological-biochemical index; evaluation of resistance to SO2 and
NO2