全 文 ：第 26 卷第 12 期
2006 年 12 月
生 　　态 　　学 　　报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 26 ,No. 12
Dec. ,2006
渗滤液覆盖层灌溉处理对夹竹桃的生理生态效应
王如意 ,何品晶 3 ,邵立明 ,李国建
(同济大学 污染控制与资源化研究国家重点实验室 ,上海　200092)
基金项目 :国家高技术研究发展计划 (863)资助项目 (2001AA644010 ,2003AA644020 ,2005AA644010)
收稿日期 :2005206211 ;修订日期 :2006205214
作者简介 :王如意 (1975～) ,男 ,安徽含山人 ,博士 ,主要从事固体废弃物处理及资源化研究. E2mail : wangruyi @baosteel . com3 通讯作者 Corresponding author. E-mail :solidwaste @mail . tongji . edu. cn
Foundation item : This work was financially supported by The Hi2Tech Research and Development Program of China (No. 2001AA644010 , 2003AA644020 ,
2005AA644010)
Received date :2005206211 ;Accepted date :2006205214
Biography :WANG Ru2Yi , Ph. D. , mainly engaged in waste treatment and reclamation. E2mail : wangruyi @baosteel . com
摘要 :以夹竹桃 ( Nerium indicum Mill . )作为填埋场覆盖层封场植被材料 ,历时 1a 现场研究了有无渗滤液灌溉下夹竹桃生长及其
生理生化反应。结果表明 ,10 mmΠd 渗滤液灌溉下夹竹桃持续生长 ,生长的快慢呈季节性 ,且生长较对照组略快 ;渗滤液灌溉组
和对照组夹竹桃丙二醛 (MDA) 、脯氨酸 (Pro)含量的动态变化同气温变化规律相似 ,超氧化物岐化酶 (SOD) 、过氧化物酶 (POD)活
性和抗坏血酸 (AsA) 、还原型谷胱甘肽 ( GSH)含量基本呈季节性波动 ,盛夏 (6～8 月份) 和秋冬 (10～4 月份) SOD、POD 活性明显
提高 ,AsA、GSH积累显著 ;1a 中渗滤液灌溉组各生理生化指标均较对照组变化辐度大 ,但两组间差异基本不显著 ;表明有无渗
滤液灌溉下 ,夹竹桃生理生态反应主要受气候的季节性变化调控 ,渗滤液灌溉处理不会显著加大对夹竹桃胁迫。
关键词 :渗滤液 ;生理生态 ;夹竹桃 ;灌溉
文章编号 :100020933(2006) 1224281206 　中图分类号 :Q948 ,X173 　文献标识码 :A
Ecophysiological response of Nerium indicum . Mill to irrigating treatment of landfill
leachate into landfill f inal cover
WANG Ru2Yi , HE Pin2Jing 3 , SHAO Li2Ming , LI Guo2Jian 　( State Key Laboratory of Pollution Control and Resources , Tongji University ,
Shanghai 200092 , China) . Acta Ecologica Sinica ,2006 ,26( 12) :4281～4286.
Abstract :Vegetation planted on the final cover of landfill site is essential for the safety , stabilization and ecological remediation of
closed landfill . Meanwhile , the volume and pollutants of biorefractory landfill leachate could be effectively reduced by plant2soil
ecosystem on final cover when irrigated with leachate. For this kind of process , the vegetation should be able to tolerate the stress
from leachate irrigation. The impacts of leachate irrigation on physiological and biochemical characteristics of vegetation have been
reported in the literature , but coordinated stresses of natural circumstance and leahcate irrigation on vegetation are less known. In
the present paper , the influence of leachate irrigation on vegetable growth and physiological response were studied throughout one
year , with dogbane oleander ( Nerium indicum . Mill ) as vegetable materials for final cover. The results showed that dogbane
oleander could survive when irrigated with leachate at a hydraulic loading of 10 mmΠd , grow faster than the control group (i . e. ,
irrigated with water) . The growth trend of dogbane oleander evolved seasonally. The dynamic changes of physiological parameters
such as malondialdehyde (MDA) , proline (Pro) of leachate irrigation group and control group were likewise and regulated by the
air temperature , while the parameters such as superoxide dismutase ( SOD) , peroxidase ( POD) , ascorbic acid ( AsA) and
glutathione ( GSH) fluctuated almost seasonally. For example , the activity of SOD and POD was enhanced obviously during the
period of June to August and period of October to April . At the same time , AsA and GSH accumulated greatly. Although the
seasonal evolution of the physiochemical parameters of leachate irrigation group was more sensitive and fluctuant than that of control
group , no obvious discrepancy could be observed between the temporal trends of two groups. It was noted that MDA positively
relating to stress were higher than that of control group during the period of June to August , while the activities of SOD and POD
positively relating to the stress2resistant ability were lower. The experimental results showed that ecophysiological responses of
dogbane oleander were mainly regulated by seasonal change of climate , but not influenced by leachate irrigation. Therefore , the
leachate irrigation would not impose observable stress on the growth of dogbane oleander. However , atrocious circumstance might
aggregate the coordinated stresses of environmental factor and leachate irrigation.
Key words :landfill leachate ; ecophysiology ; Nerium indicum . Mill ; irrigation
垃圾填埋场渗滤液中含有植物生长必需的养分 ,同时也含有盐分、氯离子、重金属离子等对植物有毒有害
的元素[1～3 ] ,相关实验已表明渗滤液对植物生长既有正作用也有负效应[1～6 ] ,何种效应主导取决于渗滤液本身
的性质及施加频率。渗滤液灌溉填埋场封场植被能促进植物生长 ,有利于填埋场生态恢复 ,并有一定的污染
物去除和水量蒸散减量效果[1 ,5 ] ,可实现渗滤液的处置 ;北欧和加拿大还将渗滤液作为速生树林的灌溉水 ,以
附加回收生物质能源[4 ,7 ,8 ] 。渗滤液灌溉时 ,植被的重要作用在于参与净化水质 ,降低灌溉的二次污染 ,以及提
高蒸散力 ,有效减量渗滤液 ;且植被有利于填埋场本身的安全、稳定与生态修复。因此 ,能否利用终场覆盖层
有效净化和减量渗滤液 ,关键在于覆盖层植物是否能耐受渗滤液灌溉负效应的胁迫。
渗滤液灌溉对植物生理生化的影响已有一些报道 ,Shrive S C、梁建生等研究表明[9 ,10 ] ,适当浓度渗滤液灌
溉可改善植物的光合特性、植株水分关系 ,降低叶片脱落酸含量 ,促进气孔的开放 ;王如意等研究了渗滤液灌
溉对几种禾草的胁迫及其抗氧化系统的反应 ,结果表明[11 ,12 ] ,高浓度渗滤液灌溉会造成禾草活性氧产生和抗
氧化系统清除之间的失衡 ,导致膜脂过氧化作用加剧 ,会加重对禾草的胁迫。但较长时间尺度下 ,渗滤液灌溉
和自然环境气候变化复合作用下植物生理生化反应研究甚少。
夹竹桃 ( Nerium indicum Mill . ) ,夹竹桃科常绿直立灌木 ,树势强健 ,适应性强 ,具有较强的抗逆能力 ,也是
对填埋场生境适应性较好的树种 ,已被广泛用作垃圾填埋场的封场植物。本文以种植夹竹桃的垃圾填埋场的
1 个封场单元为对象 ,对以较高水力负荷渗滤液灌溉处理及自然生长对照区 ,历时 1a 监测了夹竹桃生长、胁
迫相关生理生化指标的变化 ,探索了渗滤液灌溉处理与季节性演变复合作用下植物的反应规律 ,可为渗滤液
在填埋场覆盖层灌溉处理的可行性提供理论依据。
1 　材料与方法
111 　研究区域概况
现场试验区位于上海老港废弃物处置场已封场 10 号单元终场覆盖层 (5000m2 ) ;其中 ,渗滤液灌溉区是面
积为 150m2 的处理单元 ,以 HDPE膜与其它部分作水文分隔 ,其剖面垂直结构由下至上为 :1mm 厚 HDPE 膜 ,
300mm粘土 ,500mm 营养土 (稳定化的垃圾土) ,营养土层灌溉前后理化性质见表 1 ;灌溉设施有 : HDPE 膜上渗
滤液放集管 ,及表面下 20mm 深处的渗滤液灌溉水管。对照单元覆土结构相同 ,但不设水文分隔和灌溉设施。
试验区移栽夹竹桃 ( Nerium indicum Mill1)作为封场植物 ,移栽时各夹竹桃树苗大小相当 (3～4 分枝 ,株高 40cm
左右) ,移栽间距为 1m ,夹竹桃适应成活后从 2003 年 10 月起 ,灌溉单元按 10mmΠd 的水力负荷灌溉渗滤液 ;对
照单元不灌溉渗滤液 ,以自然降水为唯一水源 ,自然生长。
表 1 　渗滤液灌溉处理前后覆盖层土壤理化性质
Table 1 　Selected physical and chemical characteristics of soil
理化指标 Index pH 有机质
OM( %)
全氮
Total N ( %)
全磷
TotalP ( %)
全钾
Total K (mgΠkg) Na(mgΠkg) Cl -(mgΠkg)
灌溉前 Before irrigation 8130 1159 01030 0104 800914 67811 9416
灌溉 4 个月 4 moths after irrigation 8136 2180 01137 0127 1805213 996916 12813
灌溉 8 个月 8 moths after irrigation 8138 4117 01189 0131 1888212 927711 14517
灌溉 12 个月 12 moths after irrigation 8141 5132 01231 0140 1889118 1037419 15413
112 　实验方法
2824　 生 　态 　学 　报 26 卷
灌溉渗滤液来自上海老港填埋场氧化塘出水 ,水质 (如表 2 所示)类似长填龄渗滤液。每日按设计的水力
负荷 10mmΠd 将渗滤液 1 次灌溉入覆盖层 ;现场记录每日气温、光照时间 ,降雨量由邻近上海南汇区气象站提
供 ;每 3 个月人工统计夹竹桃株高和分枝数 ,分枝数以处理单元中所有株的平均分枝数计 ,株高以所有株最高
枝的平均高度计。2003 年 12 月至 2004 年 12 月间 ,每 2 个月采集夹竹桃新鲜叶片样 1 次 ,双月月初 5 日 9 :00
～11 :00 ,按 3 点采样法沿对角线方向选择渗滤液灌溉组和对照组各 3 组共 9 棵代表性的夹竹桃 ,摘取每棵夹
竹桃 3 个主枝对生叶片一侧的全部叶片 ,将每组共 3 棵新鲜叶片剪碎混匀 ,测定生理生化指标。叶绿素用
80 %丙酮提取 ,分光光度法测定 ;脯氨酸 (Pro)以茚三酮法测定 ;丙二醛 (MDA)含量以硫代巴比妥酸 ( TBA) 法测
定[13 ] ;抗坏血酸 (AsA) 、还原型谷胱甘肽 ( GSH)含量按照张宗申[14 ]的方法 ;过氧化物酶 ( POD) 活性采用愈创木
酚法测定 ,以每分钟 A470 变化 0101 为 1 个过氧化物酶活力单位 (0101ΔA470Π(gFW·min) ) [13 ] ;超氧化物歧化酶
(SOD)活性以氮蓝四唑 (NBT)还原法测定 ,以抑制 50 %NBT还原的酶用量为一个酶活单位 ,酶活力以每小时
每克鲜重的酶活单位数表示 (UΠ(gFW·h) ) [15 ] 。土壤 pH ,pH电极法 (水土比 1∶215) ;土壤有机质 ,重铬酸钾法 ;
土壤全氮 ,重铬酸钾法2硫酸消化法 ;土壤金属元素及磷含量测定采用 4 酸消解法 (HClΠHNO3ΠHFΠHClO4) ,消解
液用火焰原子吸收分光光度法测金属元素含量 ( GBΠT1190421989 ,原子吸收分光光度计型号 PE5100) ,钼锑抗
比色法测定消解液磷含量。
表 2 　渗滤液的水质特征
Table 2 　The characteristics of landfill leachate
pH COD(mgΠL) BOD(mgΠL) NH32N(mgΠL) NO32N(mgΠL) TP(mgΠL) Cl - (mgΠL) Na (mgΠL)
715～819 43913～173811 45～160 21616～121512 3181～41164 214～311 72314～167413 1100～1298
K(mgΠL) Ca (mgΠL) Mg(mgΠL) Cu(mgΠL) Zn(mgΠL) Pb(mgΠL) HAΠTOC(mgΠL) FAΠTOC(mgΠL)
512～771 8148～49134 99180～100189 010295～011966 013112～017479 010628～011518 01107 01457
2 　结果与分析
211 　试验期间现场试验区主要气象因子月变化
现场试验区属中纬度湿润的亚热带季风气候区 ,实验年分主要气象因子月变化见表 3。最高气温出现在
7、8 月份 ,主要降雨出现在 4～9 月份。
表 3 　试验期间现场试验区主要气象因子月变化
Table 3 　Monthly changes of main meteorological parameters in study area
气象因子
Meteorological index
月份 Month
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
降水量 Precipitation (mm) 9312 6413 5915 10919 13814 10117 4415 10310 13517 1012 4616 12911
日照 Sunshinning(h) 412 514 416 615 611 513 918 812 513 618 515 410
气温 Air temperature ( ℃) 7137 10119 9186 16103 22139 25163 33158 30164 25164 21113 17107 10195
212 　渗滤液灌溉处理对夹竹桃生长的影响
渗滤液灌溉下夹竹桃生长变化如图 1 所示 ,其高度和分枝数持续增加。经一年的生长平均高度由 160cm
增加为 213cm ,分枝数由 15 个增加为 42 个 ,而对照组高度由 143cm 增加为 182cm ,分枝数由 12 个增加为 33
个 ;渗滤液灌溉和对照组高度与分枝数均在春季增加明显 ,6 月份和 3 月份差异显著 ( p < 0105) ,夏秋次之 ,而
冬季基本无变化。2 个生长参数的变化表明 ,渗滤液灌溉下夹竹桃可持续生长 ,生长的快慢呈季节性 ,且生长
较对照组略快 ,但相同时间段两组夹竹桃高度和分枝数增长差异不显著 ( p > 0105) 。
213 　渗滤液灌溉处理对夹竹桃叶绿素、脯氨酸含量的影响
渗滤液灌溉组和对照组夹竹桃叶绿素含量前 6 个月变化不显著 ( p > 0105) ,但渗滤液灌溉组叶绿素含量
在 6～8 月份显著增加 ( p < 0101) ,且增加幅度较对照组大 ;8 月份后 2 组叶绿素含量依然增加 ,且灌溉组增加
幅度较大 (图 2) ,叶绿素含量 6 月份前对照组显著高于渗滤液灌溉组 ,而 6 月份后者却显著高于前者 ( p <
0105) ;叶绿素为光合色素 ,渗滤液灌溉下夹竹桃叶绿素含量增加幅度较大 ,表明灌溉有利于其生长。
382412 期 王如意 　等 :渗滤液覆盖层灌溉处理对夹竹桃的生理生态效应 　
图 1 　渗滤液灌溉处理对夹竹桃生长的影响
Fig. 1 　Effect of leachate irrigation on growth of dogbane oleander
图 2 　渗滤液灌溉处理对夹竹桃叶绿素和脯氨酸含量的影响
Fig. 2 　Effects of leachate irrigation on chlorophyll and proline content of dogbane oleander
一年中渗滤液灌溉组和对照组脯氨酸含量先增大后减小 ,变化过程与气温类似 ,在高温的 8 月份脯氨酸
激增后下降 (图 2) ;渗滤液灌溉组 8 月份时、对照组 6、8 月份时脯氨酸含量显著高于各自其它月份点 ;6 月份
时对照组脯氨酸含量显著高于渗滤液灌溉组 ( p < 0101) ,其余各对应的时间点渗滤液灌溉组脯氨酸含量均高
于对照组 ,且 4 月份时差异显著 ( p < 0105) ;脯氨酸是反映干旱、盐碱胁迫的指标 ,盛夏的 6～8 月份渗滤液灌
溉组和对照组夹竹桃脯氨酸均积累显著 ,这就表明盛夏高温蒸散量大 ,产生的水分亏缺胁迫是导致脯氨酸积
累的主要因素。
214 　渗滤液灌溉下夹竹桃 MDA 和抗氧化剂含量的动态变化
植物在逆境或衰老情况下会发生膜脂的过氧化作用 ,MDA 是膜脂过氧化产物之一 ,其含量反映了受胁迫
导致脂质过氧化的程度。由图 3 可知 ,MDA 的变化与气温类似 ,先升高后降低 ;渗滤液灌溉组 MDA6 月份时
含量最高 ,且显著高于其它月份点 ;对照组 8 月份时含量最高 ,6、8 月份时含量显著高于其它月份点 ;渗滤液
灌溉组夹竹桃 MDA 含量均较对照组高 ,且 6、10 月份时差异显著 ( p < 0105) 。
AsA 和 GSH是植物体内抗氧化系统中重要的非酶抗氧化物 ,AsA 可还原 O·-2 、清除 (OH 及 H2O2 ,而 GSH
可以防止膜脂过氧化 ,延缓细胞的衰老和增强植物的抗逆性。渗滤液灌溉组 4、8 月份时 AsA 显著高于其它月
份 ( p < 0105) ,而对照组 6、8 月份时显著高于其它月份 (图 3) ;除 6 月外 ,渗滤液灌溉组 AsA 含量均高于对照
组 ,且 4～10 月份间差异显著 ( p < 0105 或 p < 0101) 。渗滤液灌溉组和对照组 GSH 含量 4、8 月份时显著高于
4824　 生 　态 　学 　报 26 卷
图 3 　渗滤液灌溉处理对夹竹桃 MDA 和抗氧化剂含量的影响
Fig. 3 　Effects of leachate irrigation on MDA content and antioxidant content of dogbane oleander
其它月份 ( p < 0105 或 p < 0101) ,灌溉组 8 月份时 GSH含量显著高于对照组 ,其它月份时 2 组差异不显著。入
春 (4～6 月份)和入秋 (8～10 月份) 是一年中最适宜常绿植物生长的季节 ,此期间夹竹桃中 AsA 和 GSH 下降
显著 ;而秋冬 (10 月～翌年 4 月份) 、盛夏 (6～8 月份) 期间 ,气候因子对植物生长相对不利 ,而 AsA 和 GSH 积
累显著 ,体现了抗氧化剂对逆境胁迫的应答 ,起到了减缓胁迫伤害的作用。
图 4 　渗滤液灌溉处理下夹竹桃 SOD 和 POD 活性的变化
Fig. 4 　Changes of dogbane oleander SOD and POD activity under leachate irrigation
215 　渗滤液灌溉处理下夹竹桃抗氧化酶 SOD 和 POD 的反应
植物的抗性及对环境的适应与其抗氧化酶含量密切相关 ,SOD、POD 是重要的抗氧化酶。图 4 表明 ,SOD
活性呈波动性变化 ,秋冬季时升高后再降低 ,但渗滤液灌溉和对照组除起始 12 月份时 SOD 活性显著低于其
余时间点外 ,其它时间点间无显著性差异 ( p > 0105) ;6 月份时对照组 SOD 活性显著高于渗滤液灌溉组 ( p <
0105) ,其余各时间点渗滤液灌溉组 SOD 活性和对照组无显著性差异 ,但对照组 SOD 活性变化较渗滤液灌溉
组平缓。渗滤液灌溉组和对照组夹竹桃 POD 活性变化类似抗氧化剂 ,呈波动性变化 ,秋冬和盛夏期间活性提
高 ,但前者变化幅度大且其下半年 POD 活性显著高于上半年 ( p < 0105) ;而对照组 ,除 2003 年 12 月时 POD 活
性显著较低外 ,其它月份间无显著差异 ;2004 年 12 月时渗滤液灌溉组 POD 活性显著高于对照组 ,而 4、6 月份
后者显高于前者。
3 　结论
(1)一年四季中渗滤液灌溉组和对照组下夹竹桃叶片 MDA、Pro 含量变化基本类同气温变化 ;抗氧化酶
582412 期 王如意 　等 :渗滤液覆盖层灌溉处理对夹竹桃的生理生态效应 　
SOD、POD 活性和抗氧化剂 AsA、GSH含量的变化规律也基本相同 ,在植物生长相对不利的秋冬 (10 月～翌年 4
月份)和盛夏 (6～8 月份)季节 ,SOD、POD 活性明显提高 ,AsA、GSH积累显著 ;有无渗滤液灌溉下夹竹桃生理生
态反应主要受气候的季节性变化调控。
(2)反映植物生长的指标叶绿素、株高、分枝数的增加幅度 ,渗滤液灌溉组要高于对照组 ,表明渗滤液灌溉
对封场植物的生长是有利的 ;但一年中各生理生化指标渗滤液灌溉组的变化幅度较对照组大 ,且反映胁迫伤
害的指标 MDA 盛夏 (6～8 月份) 时高于对照组 ,而抗氧化酶 SOD、POD 活性低于对照组。需防范外界环境因
子较恶劣时 ,环境气候因子和渗滤液灌溉复合胁迫的风险。
(3)有无渗滤液灌溉下 ,夹竹桃生理生化指标均呈季节性变化 ,渗滤液灌溉处理不会显著加大对封场植物
夹竹桃胁迫 ,且灌溉组生长较对照组快 ;表明渗滤液在填埋场覆盖层灌溉处理是可行的 ,对最终处置长填龄类
难降解渗滤液具有重要的借鉴意义。
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