全 文 ：植物科学学报　 ２０１６ꎬ ３４(２): ２１１~２１９
Ｐｌａｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｈｔｔｐ: / / ｗｗｗ.ｐｌａｎｔｓｃｉｅｎｃｅ.ｃｎ
ＤＯＩ:１０􀆰 １１９１３ / ＰＳＪ􀆰 ２０９５－０８３７􀆰 ２０１６􀆰 ２０２１１
程小云ꎬ 罗春旺ꎬ 刘琪璟ꎬ 孟盛旺ꎬ 周亚爽ꎬ 周华. 南昌近地层臭氧分布及其对敏感木本植物叶片的伤害[Ｊ] . 植物科学学报ꎬ ２０１６ꎬ ３４(２):
２１１－２１９
Ｃｈｅｎｇ ＸＹꎬ Ｌｕｏ ＣＷꎬ Ｌｉｕ ＱＪꎬ Ｍｅｎｇ ＳＷꎬ Ｚｈｏｕ ＹＳꎬ Ｚｈｏｕ Ｈ. Ｔｒｏｐｏｓｐｈｅｒｉｃ ｏｚｏｎｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｎｊｕｒｙ ｏｎ ｌｅａｖｅｓ ｏｆ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｗｏｏｄｙ ｐｌａｎｔｓ
ｉｎ Ｎａｎｃｈａｎｇ ｃｉｔｙꎬ Ｃｈｉｎａ[Ｊ] . Ｐｌａｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｊｏｕｒｎａｌꎬ ２０１６ꎬ ３４(２): ２１１－２１９
南昌近地层臭氧分布及其对敏感木本植物叶片的伤害
程小云ꎬ 罗春旺ꎬ 刘琪璟∗ꎬ 孟盛旺ꎬ 周亚爽ꎬ 周 华
(北京林业大学省部共建森林培育与保护重点实验室ꎬ 北京 １０００８３)
摘　 要: 近年来ꎬ 由于光化学反应引起的臭氧(Ｏ３)前体物增加ꎬ 使全球植物受近地层 Ｏ３胁迫的程度越来越严
重ꎮ 在东欧、 西欧以及美国ꎬ Ｏ３污染被认为是造成大片森林植被衰退和枯死的主要原因ꎮ 本研究通过对亚热带
城市南昌城区至郊区森林植被的实地调查ꎬ 结合 ２０１４年 ４ － ８月南昌近地层 Ｏ３浓度实时监测数据ꎬ 并参考 Ｏ３
伤害评估手册中的鉴别方法和标准ꎬ 分析了南昌市近地层 Ｏ３时空分布特征及其对木本植物叶片的伤害情况ꎮ 结
果显示: 近郊区的 Ｏ３浓度显著高于远郊区和城区ꎻ ６月份的 Ｏ３平均浓度最高ꎬ 其累计剂量(ＡＯＴ４０)达 ３５􀆰５ ｍｇ􀅰
ｍ－３􀅰ｈꎬ 远远超过了植物受 Ｏ３伤害的临界值(１９􀆰６ ｍｇ􀅰ｍ
－３􀅰ｈ)ꎬ 即已经对植物造成了危害ꎻ 在南昌市近郊区和
远郊区ꎬ 共有 １６种植物表现出典型的 Ｏ３伤害症状ꎬ 如叶缘干枯ꎬ 叶片表面出现有色斑点、 斑块、 条带状变色
等ꎬ 其中东京樱花(Ｃｅｒａｓｕｓ ｙｅｄｏｅｎｓｉｓ (Ｍａｔｓ.) Ｙü ｅｔ Ｌｉ)、 紫楠(Ｐｈｏｅｂｅ ｓｈｅａｒｅｒｉ (Ｈｅｍｓｌ.) Ｇａｍｂｌｅ)、 闽楠
(Ｐ. ｂｏｕｒｎｅｉ (Ｈｅｍｓｌ.) Ｙａｎｇ)、 山鸡椒(Ｌｉｔｓｅａ ｃｕｂｅｂａ (Ｌｏｕｒ.) Ｐｅｒｓ.)可作为南昌地区的 Ｏ３污染指示物种ꎮ
关键词: 臭氧敏感植物ꎻ 伤害症状ꎻ ＡＯＴ４０
中图分类号: Ｑ９４８　 　 　 　 　 文献标识码: Ａ　 　 　 　 　 文章编号: ２０９５￣０８３７(２０１６)０２￣０２１１￣０９
　 　 　 收稿日期: ２０１５￣０９￣１８ꎬ 退修日期: ２０１５￣１０￣１５ꎮ
　 基金项目: 国家林业公益性行业科研专项(２０１３０４３１３)ꎮ
Ｔｈｉｓ ｗｏｒｋ ｗａｓ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ ａ ｇｒａｎｔ ｆｒｏｍ ｔｈｅ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ￣ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒａｍｓ ｉｎ Ｐｕｂｌｉｃ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ (２０１３０４３１３) .
　 作者简介: 程小云(１９９１－)ꎬ 硕士研究生ꎬ 主要研究方向为森林资源监测与评价(Ｅ￣ｍａｉｌ: １３０２１２５３１２４＠１６３􀆰 ｃｏｍ)ꎮ
　 ∗通讯作者(Ａｕｔｈｏｒ ｆｏｒ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｃｅ􀆰 Ｅ￣ｍａｉｌ: ｌｉｕｑｉｊｉｎｇ＠ｂｊｆｕ􀆰 ｅｄｕ􀆰 ｃｎ)ꎮ
Ｔｒｏｐｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｏｚｏｎｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｎｊｕｒｙ ｏｎ Ｌｅａｖｅｓ ｏｆ
Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｗｏｏｄｙ Ｐｌａｎｔｓ ｉｎ Ｎａｎｃｈａｎｇ Ｃｉｔｙꎬ Ｃｈｉｎａ
ＣＨＥＮＧ Ｘｉａｏ￣Ｙｕｎꎬ ＬＵＯ Ｃｈｕｎ￣Ｗａｎｇꎬ ＬＩＵ Ｑｉ￣Ｊｉｎｇ∗ꎬ ＭＥＮＧ Ｓｈｅｎｇ￣Ｗａｎｇꎬ
ＺＨＯＵ Ｙａ￣Ｓｈｕａｎｇꎬ ＺＨＯＵ Ｈｕａ
(Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｆｏｒｅｓｔ Ｓｉｌｖｉｃｕｌｔｕｒｅ ＆ Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎꎬ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３ꎬ Ｃｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓꎬ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｏｚｏｎｅ ｐｒｅｃｕｒｓｏｒｓ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｃａｌ
ｒｅａｃｔｉｏｎｓ ｈａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｐｌａｎｔ ｓｔｒｅｓｓ ｆｒｏｍ ｔｒｏｐｏｓｐｈｅｒｉｃ ｏｚｏｎｅ. Ｏｚｏｎｅ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｉｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ
ｔｈｅ ｐｒｉｍａｒｙ ｃａｕｓｅ ｏｆ ｆｏｒｅｓｔ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｒｅｅ ｄｉｅｂａｃｋ ｉｎ Ｅａｓｔｅｒｎ ａｎｄ Ｗｅｓｔｅｒｎ Ｅｕｒｏｐｅ ａｎｄ
ｔｈｅ Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ. Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｕｒｂａｎ ｔｏ ｅｘｕｒｂａｎ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｉｎ Ｎａｎｃｈａｎｇ ｃｉｔｙꎬ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｉｎｇ
ｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌ ｕｒｂａｎ ａｒｅａｓ ｉｎ Ｃｈｉｎａꎬ ａｎｄ ｔｒｏｐｏｓｐｈｅｒｉｃ ｏｚｏｎｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｄａｔａ ｏｆ
Ｎａｎｃｈａｎｇ ｆｒｏｍ Ａｐｒｉｌ ｔｏ Ａｕｇｕｓｔ ２０１４ꎬ ｔｈｅ ｔｅｍｐｏｒａｌ ａｎｄ ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ
ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｒｏｐｏｓｐｈｅｒｉｃ ｏｚｏｎｅ ｏｎ ｐｌａｎｔｓ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｖｉａ ｏｚｏｎｅ ｉｎｊｕｒｙ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ. Ｔｈｅ
ｏｚｏｎｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｂｕｒｂａｎ ｒｅｇｉｏｎｓ ｗａｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ｕｒｂａｎ ａｎｄ
ｅｘｕｒｂａｎ ｒｅｇｉｏｎｓ. Ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ａｖｅｒａｇｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｚｏｎｅ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ｉｎ Ｊｕｎｅꎬ ｗｉｔｈ ｔｈｅ
ＡＯＴ４０ ｖａｌｕｅ ｒｅａｃｈｉｎｇ ３５􀆰５ ｍｇ􀅰ｍ－３􀅰ｈꎬ ｗｅｌｌ ｏｖｅｒ ｔｈｅ １９􀆰６ ｍｇ􀅰ｍ－３􀅰ｈ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ｔｏ
ｅｘｅｒｔ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｗｉｌｄ ｐｌａｎｔｓ. Ｓｉｘｔｅｅｎ ｐｌａｎｔ ｓｐｅｃｉｅｓ ｅｘｈｉｂｉｔｅｄ ｔｙｐｉｃａｌ
ｉｎｊｕｒｙ ｓｙｍｐｔｏｍｓ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｏｚｏｎｅ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｉｎ ｓｕｂｕｒｂａｎ ａｎｄ ｅｘｕｒｂａｎ ｒｅｇｉｏｎｓꎬ ａｎｄ ｉｎｃｌｕｄｅｄ
ｅｘｓｉｃｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｌｅａｆ ｍａｒｇｉｎꎬ ｃｏｌｏｒｅｄ ｓｐｏｔｓꎬ ｐａｔｃｈｅｓꎬ ａｎｄ ｓｔｒｉｐ ｃｏｌｏｒｉｎｇ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｖｅｉｎｓ ｏｆ
ｔｈｅ ｕｐｐｅｒ ｌｅａｆ ｓｕｒｆａｃｅ. Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅꎬ Ｃｅｒａｓｕｓ ｙｅｄｏｅｎｓｉｓ (Ｍａｔｓ.) Ｙü ｅｔ Ｌｉꎬ Ｐｈｏｅｂｅ ｓｈｅａｒｅｒｉ
(Ｈｅｍｓｌ.) Ｇａｍｂｌｅꎬ Ｐ. ｂｏｕｒｎｅｉꎬ ａｎｄ Ｌｉｔｓｅａ ｃｕｂｅｂａ) (Ｌｏｕｒ.) Ｐｅｒｓ. ｍｉｇｈｔ ｗｏｒｋ ａｓ ｂｉｏ￣ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ
ｏｆ ｏｚｏｎｅ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｉｎ Ｎａｎｃｈａｎｇ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: Ｏｚｏｎｅ￣ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｐｌａｎｔꎻ Ｉｎｊｕｒｙ ｓｙｍｐｔｏｍꎻ ＡＯＴ４０ ( ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ ｏｚｏｎｅ ｅｘｐｏｓｕｒｅ
ｏｖｅｒ ａ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｏｆ ４０ ｐｐｂ)
　 　 近地层臭氧(Ｏ３)是以氮氧化物(ＮＯｘ)和碳氢
化合物为主要前体物ꎬ 并在强光照和高温条件下经
过一系列复杂的光化学反应产生的一种次级空气污
染物[１]ꎮ 光化学反应是近地层 Ｏ３产生的主要驱动
因子ꎬ 而 ＮＯｘ和 ＶＯＣｓ(挥发性有机化合物)等 Ｏ３
前体物主要来自汽车排放的废气和化石燃料的燃
烧[２]ꎮ Ｏ３存在于平流层时ꎬ 可以保护地球上的植
物免受紫外线的伤害ꎬ 但在近地层时对植物有伤害
作用[３]ꎮ 近年来ꎬ 由于参与光化学反应的 Ｏ３前体
物不断增加ꎬ 北半球近地层 Ｏ３平均浓度高达
５０ μｇ / ｍ３ꎬ 并以每年 ０􀆰５％ ~ ２􀆰０％的增幅升高[４]ꎮ
全球植物受近地层 Ｏ３胁迫的程度越来越严重ꎬ 在
东欧、 西欧以及整个美国ꎬ Ｏ３污染被认为是造成
大片森林植被衰退和枯死的主要原因[５]ꎮ
Ｏ３与氟化物和二氧化硫等污染物对植物造成
的伤害不同ꎬ 即在 Ｏ３伤害的叶片上检测不到任何
的残留元素ꎬ 因此对于由 Ｏ３氧化胁迫所引起的一
系列植物生理和形态的不良反应ꎬ 野外唯一可观测
的只有叶片的可见伤害[６]ꎮ 欧洲、 美洲等国家已
经在野外观测到了植物大量 Ｏ３伤害的症状ꎬ 而我
国关于 Ｏ３对植物伤害的研究主要集中在农作物上ꎬ
并且以 Ｏ３浓度可控的熏气实验为主ꎮ 直到 ２０１０
年ꎬ 万五星等[７]和张红星等[８]开展了关于 Ｏ３对野
外木本植物叶片伤害的研究ꎬ 并确认了一些对空气
中 Ｏ３浓度或伤害敏感的树种ꎮ 近年来ꎬ 尽管我国
许多地区在夏季高温时ꎬ Ｏ３代替 ＰＭ２􀆰５ 成为了主
要污染物ꎬ 但对 Ｏ３高浓度地区的木本植物生长缺
乏观测ꎬ 有关 Ｏ３对野外植物的伤害症状报道更少ꎮ
虽然 Ｏ３引起的可见伤害并不能包括它对植物
造成的所有伤害(如生理变化)ꎬ 但是对野外植被
地上部分可见症状的观察ꎬ 是一种研究 Ｏ３对植物
影响的简单而直接的方法ꎮ 通过此方法不但可以判
断目前空气中 Ｏ３浓度是否达到了危害自然状况下
植物生长发育的水平ꎬ 而且可以为植物敏感性评价
提供客观依据[６]ꎮ 植物叶片吸收空气中的 Ｏ３后ꎬ
虽然会对植株自身造成伤害ꎬ 但有利于降低空气中
的 Ｏ３浓度ꎬ 例如水稻(Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ Ｌ.)田可以使
其上方的空气中 Ｏ３浓度降低 １１％左右[９]ꎮ 因此ꎬ
发掘 Ｏ３敏感植物在改善空气 Ｏ３污染方面也具有重
要的意义ꎮ
本研究通过对亚热带代表性城市南昌城区至郊
区的实地调查ꎬ 结合 ２０１４ 年 ４ － ８ 月南昌近地层
Ｏ３浓度实时监测数据ꎬ 分析南昌市 Ｏ３时空分布特
征ꎬ 观察、 鉴别野外条件下 Ｏ３对树木生长的伤害ꎬ
并分析其受害程度ꎬ 旨在为进一步的控制实验中选
择 Ｏ３敏感物种提供依据ꎬ 同时为我国亚热带植被
潜在 Ｏ３危害的风险评估奠定基础ꎮ
１　 研究区域概况
受东亚季风的影响ꎬ 南昌市形成了亚热带季风
气候ꎮ 全市热量丰富ꎬ 降雨量较多ꎬ 光照充足ꎻ 全
市年无霜期 ２５１ － ２７２ ｄꎬ 年平均气温 １７􀆰０ ~
１７􀆰 ７℃ꎬ 年降水量高达 １６００ ~ １７００ ｍｍꎬ 年降水
日多达 １４７ － １５７ ｄꎬ 年平均相对湿度 ７８􀆰５％ꎻ 年日
照时数为 １７７２ － １８４５ ｈꎬ 年日照率 ４０％ꎬ 其中以 ７
月、 ８月最多ꎬ ２ 月、 ３ 月最少ꎮ 此外ꎬ 因受西太
平洋高压的影响ꎬ 全市冬季多偏北风ꎬ 寒冷少雨ꎬ
夏季(６ － ８月)则多偏东南风ꎻ 全市年平均风速为
２􀆰３ ｍ / ｓꎬ 虽然有利于市区污染物的快速消散ꎬ 但
在夏季西北部的山区植被处于市区的下风向[１０]ꎮ
２　 研究方法
２􀆰 １　 调查区选择
为了研究 Ｏ３对南昌市植物生长的影响ꎬ 我们
从城区至远郊区分别选择植物种类较多的八一公园
(２８°４０′５８″ Ｎꎬ １１５°５３′３４″ Ｅꎬ Ａｌｔ. ２２ ｍ)、 林业
科学院(２８°４４′５８″ Ｎꎬ １１５°４８′３６″ Ｅꎬ Ａｌｔ. ５１ ｍ)、
南昌树木园 (２８° ４５′５０″ Ｎꎬ １１５° ４６′ １０″ Ｅꎬ Ａｌｔ.
３０６ ｍ)作为调查区ꎮ 八一公园位于南昌市东湖之
中ꎬ 南临中山路东滨的苏圃路ꎬ 周边交通线路较繁
２１２ 植 物 科 学 学 报 第 ３４卷　
忙ꎮ 林业科学院位于八一公园西北方向 １０􀆰５ ｋｍ
处ꎬ 距南昌市西北山脚约 ２􀆰２ ｋｍꎻ 四周被 ４ 条交
通主干道包围ꎬ 但院内面积较大ꎬ 且植被覆盖率
高ꎮ 南昌树木园位于南昌市下风向的西北群山之
中ꎬ 距市区约 １５ ｋｍꎬ 其森林覆盖率较高ꎮ
#$% Investigation sites
&% Monitoring sites
0 7 000 14 000
m
N
()"
Exurban
*)"
Suburban
!"
Urban
+,-
Prevailing wind
direction
图 １　 Ｏ３浓度监测点与调查点分布图
Ｆｉｇ􀆰 １　 Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｏｚｏｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ
ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｓｉｔｅｓ
２􀆰 ２　 Ｏ３浓度监测及分析
自 ２０１１年我国将Ｏ３浓度监测纳入空气质量监
测的范围以来ꎬ 已在全国多个城市陆续展开ꎮ 江西
省环境保护厅在南昌市城区至远郊区共设有 ９个空
气监测站ꎬ 并于 ２０１２ 年 １１ 月采用中晟泰科环境
科技 Ｄａｓｉｂｉ４０００空气质量自动监测系统开始监测ꎻ
监测频率为每 ５ ｍｉｎ 监测一次ꎬ 取小时平均浓度
值ꎮ 本研究利用靠近调查区的省林业公司站
(２８°４１′２″ Ｎꎬ １１５°５３′１９″ Ｅꎬ 位于八一公园西北
方向约 ４００ ｍ 处ꎬ 周边环境为建筑)、 林科所站
(２８°４５′０″ Ｎꎬ １１５°４８′４０″ Ｅꎬ 位于林科院内ꎬ 周
边环境与林科院一致)和武术学校站(２８°４７′５８″ Ｎꎬ
１１５°４４′３２″ Ｅꎬ 在八一公园西北方向约 ２ ｋｍ 处ꎬ
周边环境为森林与建筑)三个监测点的 Ｏ３小时平均
浓度数据ꎮ 以不同地区(城区、 近郊区、 远郊区)
为重复单元ꎬ 分析各地区之间的 Ｏ３浓度差异ꎬ 并
采用 Ｒ统计软件对组间数据进行差异显著性检验
(Ｓｔｕｄｅｎｔ􀆳ｓ ｔ￣ｔｅｓｔ)ꎮ 文中数据均为平均值 ±标准差
(Ｍ ± ＳＤ)ꎮ 为了评价 Ｏ３对植物生长盛期的影响ꎬ
本研究仅采用了 ４ － ８月的 Ｏ３浓度监测数据ꎮ
ＡＯＴ４０ 作为构成植物伤害的 Ｏ３污染严重程
度的评价指标(在欧洲ꎬ Ｏ３对所有树木能造成伤
害的临界值为: ＡＯＴ４０ ＝ １９６３２ μｇ􀅰ｍ－３􀅰ｈ
(１０ ０００ ｐｐｂ))ꎬ 通常以 ４ － ９ 月日间 Ｏ３小时浓
度值大于 ７８􀆰５ μｇ / ｍ３(４０ ｐｐｂ)的累积量计算[１１]ꎮ
本研究采用 Ｆｕｈｒｅｒ等[１２]的计算公式分别计算南昌
市城区、 近郊区和远郊区的 Ｏ３ＡＯＴ４０值:
ＡＯＴ４０ ＝ ∑([Ｏ３] ｉ－ ４０)Δｔ
式中ꎬ [Ｏ３] ｉ是指 Ｏ３浓度高于 ４０ ｐｐｂ 的小时
浓度值ꎬ Δｔ是指取平均 Ｏ３浓度的时间长度ꎮ
２􀆰 ３　 野外植物 Ｏ３伤害的鉴定评估
依据 Ｏ３伤害评估手册中的鉴别标准[６]ꎬ 我们
在 ２０１４年 ８月初对南昌市 ３ 个调查区内的所有木
本植物进行调查ꎬ 并根据植物叶片症状的表现特
征ꎬ 判断是否为 Ｏ３伤害ꎮ 与其他污染气体造成的
伤害症状不同ꎬ Ｏ３伤害一般出现在叶片上表面的
叶脉间ꎬ 只有在伤害严重或生长季后期会扩展到叶
片下表面和叶脉上ꎮ 由于 Ｏ３伤害的累积效应ꎬ 老
叶受害程度一般较新叶严重ꎬ 其症状常表现为叶表
面有变色和斑点ꎬ 且斑点处不会有分泌物或破损ꎬ
这是 Ｏ３伤害性斑点与生物性(主要指病虫害)斑点
的不同之处ꎮ 根据叶片 Ｏ３伤害症状的鉴别流程及
标准(图 ２)ꎬ 为了确定植株是否受到 Ｏ３伤害ꎬ 一
般需观察其所有叶片ꎻ 只要发现一个枝上的全部叶
片表现出 Ｏ３伤害症状ꎬ 即视为该植株受到伤害ꎮ
在调查中ꎬ 如果叶片的表现症状被认定是 Ｏ３
伤害ꎬ 则对植物种类作记录ꎬ 并对其症状发生的单
!" #">
"$%&
"(")
*+,-.
/ 01O3 O301 / 01O3
#" !">
*23%&/*23%&
4567 89:;
*+,<.
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图 ２　 叶片 Ｏ３伤害症状鉴别流程
Ｆｉｇ􀆰 ２　 Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｏｚｏｎｅ￣ｉｎｄｕｃｅｄ ｉｎｊｕｒｙ
ｓｙｍｐｔｏｍｓ ｏｎ ｔｒｅｅ ｌｅａｖｅｓ
３１２　 第 ２期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 程小云等: 南昌近地层臭氧分布及其对敏感木本植物叶片的伤害
叶严重程度等级和单枝伤害发生率等级(统称发生
率等级)进行估计ꎮ 其中: 单叶严重程度等级划分
的依据是叶片上受伤害的面积占整个叶片面积的比
例ꎻ 发生率等级划分的依据是一个枝条上有症状的
叶片数量占总叶片数量的比例ꎮ 本研究采用简单的
４级分类模式ꎬ 即: ０ 级表示没有症状ꎻ １ 级表示
百分比介于 １％ ~ ６％之间ꎻ ２ 级表示百分比为
６％ ~ ５０％ꎻ ３级表示百分比为 ５０％ ~ １００％[６]ꎮ
３　 结果与分析
３􀆰 １　 南昌市近地层 Ｏ３浓度分布特征
通过分析 ３ 个监测点 Ｏ３浓度的连续监测数据
(表 １)ꎬ 发现 ８∶ ００ － １８ ∶ ００ 期间(以下统称为白
天)的 Ｏ３平均浓度与 Ｏ３日平均浓度随月份的变化
趋势基本相同ꎬ 即先升高后降低ꎻ 近郊区和远郊区
监测点的 Ｏ３最高浓度(２３１ μｇ / ｍ３和 ２１２ μｇ / ｍ３)
出现在 ６月ꎬ 而城区 Ｏ３最高浓度(１８０ μｇ / ｍ３)出
现在 ８月ꎻ 在植物生长盛期(４ － ８月)ꎬ Ｏ３浓度较
高的近郊区其 Ｏ３小时浓度超过国家环境空气质量
一级标准(１００ μｇ / ｍ３)的天数占 ５２􀆰３％ꎬ 超过二级
标准(１６０ μｇ / ｍ３)的天数占 ７􀆰２％ꎻ ６ 月份ꎬ 近郊
区和远郊区的白天 Ｏ３平均浓度均高于植物受 Ｏ３伤
害的临界浓度(７８􀆰５ μｇ / ｍ３)ꎻ 对比同一监测点的
白天 Ｏ３平均浓度与 Ｏ３日平均浓度的变化幅度发
现ꎬ 远郊区的变化幅度远高于城区和近郊区ꎮ 从 ３
个监测点的白天 Ｏ３平均浓度来看(表 １): ５ － ８
月ꎬ 近郊区显著高于城区和远郊区ꎻ ４ － ７ 月ꎬ 远
郊区高于城区但两者间差异不显著ꎮ
３个监测点 ４ － ８月的 ＡＯＴ４０值分别为: 城区
１４􀆰７ ｍｇ􀅰ｍ－３􀅰ｈꎬ 近郊区 ３６􀆰５ ｍｇ􀅰ｍ－３􀅰ｈꎬ 远郊
区 １８􀆰４ ｍｇ􀅰ｍ－３􀅰ｈꎮ 其中ꎬ 只有近郊区的 ＡＯＴ４０
值远远超过植物 Ｏ３伤害的临界值 １９􀆰６ ｍｇ􀅰ｍ
－３􀅰ｈ
(１０ ０００ ｐｐｂ􀅰ｈ)ꎬ 而远郊区和城区的Ｏ３累计剂量
分别接近和低于临界值ꎮ
３􀆰 ２　 高Ｏ３浓度下南昌市周边木本植物的叶片伤害
特征
　 　 本研究共调查了以乔木、 灌木为主ꎬ 包括木质
藤本在内的 ７１ 科 １１５ 属 １５５ 种植物ꎬ 而表现出
Ｏ３伤害症状的有 ９ 科 １４ 属 １６ 种ꎬ 其中木兰科和
樟科植物相对较多ꎬ 包括 ６种已经在其他地区作为
植物 Ｏ３伤害的指示物种和 ８ 种(分属于 ７ 属)未被
作为对 Ｏ３伤害敏感的植物物种ꎮ 这 ８ 种植物分别
为山胡椒属乌药 ( Ｌｉｎｄｅｒａ ａｇｇｒｅｇａｔｅ ( Ｓｉｍｓ )
Ｋｏｓｔｅｒｍ.)、 润 楠 属 红 楠 ( Ｍａｃｈｉｌｕｓ ｔｈｕｎｂｅｒｇｉｉ
Ｓｉｅｂ. ｅｔ Ｚｕｃｃ.)、 木兰属玉兰(Ｍａｇｎｏｌｉａ ｄｅｎｕｄａｔｅ
Ｄｅｓｒ.)、 楠属紫楠 ( Ｐｈｏｅｂｅ ｓｈｅａｒｅｒｉ ( Ｈｅｍｓｌ.)
Ｇａｍｂｌｅ)和闽楠(Ｐ. ｂｏｕｒｎｅｉ (Ｈｅｍｓｌ.) Ｙａｎｇ)、 黄
檀属黄檀(Ｄａｌｂｅｒｇｉａ ｈｕｐｅａｎａ Ｈａｎｃｅ)、 算盘子属
算盘子(Ｇｌｏｃｈｉｄｉｏｎ ｐｕｂｅｒｕｍ (Ｌ.) Ｈｕｔｃｈ.)和木姜
子属山鸡椒(Ｌｉｔｓｅａ ｃｕｂｅｂａ (Ｌｏｕｒ.) Ｐｅｒｓ.)ꎮ
南昌市植被中出现 Ｏ３伤害症状的植物物种及
其伤害症状、 严重程度详见表 ２ꎬ 这些植物虽大多
都广泛分布于我国亚热带地区ꎬ 但此处(表 ２)仅代
表本次调查的小部分区域ꎬ 其 Ｏ３伤害症状发生率
均在 ６％以上ꎮ 其中: 远郊区表现出Ｏ３伤害症状的
植物有 １１ 种ꎬ 占该区植物调查总种数(８９ 种)的
１２􀆰４％ꎻ 近郊区 ７种ꎬ 占该区植物调查总种数(６１
种)的 １１􀆰５％ꎻ 市区共调查 ４２ 种ꎬ 没有发现 Ｏ３伤
害症状ꎮ 由表 ２ 可见ꎬ 鹅掌楸 ( Ｌｉｒｉｏｄｅｎｄｒｏｎ
ｃｈｉｎｅｎｓｅ (Ｈｅｍｓｌ.) Ｓａｒｇ.)和盐肤木(Ｒｈｕｓ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ
表 １　 南昌市 Ｏ３小时浓度统计特征(２０１４年 ４ － ８月)
Ｔａｂｌｅ １　 Ｈｏｕｒｌｙ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｏｚｏｎｅ ｉｎ Ｎａｎｃｈａｎｇ (Ａｐｒｉｌ ｔｏ Ａｕｇｕｓｔꎬ ２０１４)
月份
Ｍｏｎｔｈ
Ｏ３最高浓度(μｇ / ｍ３)
Ｍａｘｉｍｕｍ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ
ｏｚｏｎｅ
城区
Ｕｒｂａｎ
近郊区
Ｓｕｂｕｒｂａｎ
远郊区
Ｅｘｕｒｂａｎ
白天(８ ∶ ００ － １８ ∶ ００)Ｏ３平均浓度(μｇ / ｍ３)
Ｍｅａｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｚｏｎｅ ｆｒｏｍ
８ ｔｏ １８ ｏ􀆳ｃｌｏｃｋ
城区
Ｕｒｂａｎ
近郊区
Ｓｕｂｕｒｂａｎ
远郊区
Ｅｘｕｒｂａｎ
Ｏ３日平均浓度(μｇ / ｍ３)
Ｄａｉｌｙ ｍｅａｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｚｏｎｅ
城区
Ｕｒｂａｎ
近郊区
Ｓｕｂｕｒｂａｎ
远郊区
Ｅｘｕｒｂａｎ
４ １４８ １５８ １７３ ５９.５ ± ３５.３ ｂ ６７.８ ± ３５.５ ａ ６８.１ ± ４０.９ ａ ４９.３ ± ３１.６ ｂ ６１.１ ± ３１.１ ａ ４８.８ ± ３６.１ ｂ
５ １５０ １６７ １７９ ６０.６ ± ３３.５ ｂ ６９.９ ± ３２.４ ａ ６７.０ ± ３６.８ ａ ４７.６ ± ３１.６ ｂ ５９.０ ± ３１.５ ａ ４５.７ ± ３６.１ ｂ
６ １４８ ２３１ ２１２ ６５.１ ± ３４.１ ｃ ９１.９ ± ５１.４ ａ ８１.７ ± ４９.１ ｂ ５４.３ ± ３１.６ ｂ ８４.０ ± ５１.６ ａ ５２.７ ± ４５.９ ｂ
７ １３５ １５４ １４２ ５６.０ ± ２９.６ ｂ ７０.６ ± ３５.２ ａ ５８.２ ± ３２.７ ｂ ４４.０ ± ２７.３ ｂ ５７.８ ± ３３.３ ａ ３５.４ ± ３１.５ ｃ
８ １８０ ２２９ １３１ ７０.３ ± ３３.２ ｂ ８３.６ ± ３４.５ ａ ５４.９ ± ２４.６ ｃ ５７.１ ± ３１.１ ｂ ６９.１ ± ３４.７ ａ ３６.７ ± ２６.３ ｃ
　 　 注: 不同小写字母表示同月份不同监测站点间 Ｏ３浓度差异显著(Ｐ < ０.０５)ꎮ
Ｎｏｔｅ: Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｎｏｒｍａｌ ｌｅｔｔｅｒｓ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｉｎ Ｏ３ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｉｔｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｍｏｎｔｈ(Ｐ < ０.０５) .
４１２ 植 物 科 学 学 报 第 ３４卷　
表 ２　 野外植物 Ｏ３伤害症状
Ｔａｂｌｅ ２　 Ｐｌａｎｔ ｓｐｅｃｉｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｗｉｔｈ ｏｚｏｎｅ￣ｉｎｄｕｃｅｄ ｉｎｊｕｒｙ ｓｙｍｐｔｏｍｓ
种名
Ｓｐｅｃｉｅｓ
叶片伤害症状
Ｉｎｊｕｒｙ ｓｙｍｐｔｏｍ ｏｆ ｌｅａｖｅｓ
伤害程度
Ｓｅｖｅｒｉｔｙ (ｘ∗ｙ)
出现地点
Ｓａｍｐｌｅ ｓｉｔｅ
乔木
樟 Ｃｉｎｎａｍｏｍｕｍ ｃａｍｐｈｏｒａ (Ｌｉｎｎ.) Ｐｒｅｓｌ. 脉间褪绿、 萎黄 (２∗２) 近郊区
鹅掌楸 Ｌｉｒｉｏｄｅｎｄｒｏｎ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ (Ｈｅｍｓｌ.) Ｓａｒｇ. 脉间古铜色黄化ꎬ 并且有小黑色斑点、 褪绿斑 (３∗２) 远、 近郊区
盐肤木 Ｒｈｕｓ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ Ｍｉｌｌ. 脉间褪绿ꎬ 并且有红褐色变色 (２∗２) 远、 近郊区
地锦 Ｐａｒｔｈｅｎｏｃｉｓｓｕｓ ｔｒｉｃｕｓｐｉｄａｔａ (Ｓｉｅｂ. ｅｔ
　 Ｚｕｃｃ.) Ｐｌａｎｃｈ. 脉间有片状紫黑色斑ꎻ 叶缘干枯 (２∗２) 近郊区
东京樱花 Ｃｅｒａｓｕｓ ｙｅｄｏｅｎｓｉｓ (Ｍａｔｓ.) Ｙü ｅｔ Ｌｉ 侧脉间褪绿、 黄化ꎬ 症状中心区严重至出现橙红色斑块 (３∗３) 近郊区
紫楠 Ｐｈｏｅｂｅ ｓｈｅａｒｅｒｉ (Ｈｅｍｓｌ.) Ｇａｍｂｌｅ 脉间褪绿至萎黄、 干枯ꎬ 并且被黑斑ꎻ 叶缘干枯 (３∗３) 远郊区
乌药 Ｌｉｎｄｅｒａ ａｇｇｒｅｇａｔａ (Ｓｉｍｓ) Ｋｏｓｔｅｒｍ. 脉间褪绿ꎬ 并且有红褐色变色、 黑色小枯斑 (２∗３) 远郊区
红楠 Ｍａｃｈｉｌｕｓ ｔｈｕｎｂｅｒｇｉｉ Ｓｉｅｂ. ｅｔ Ｚｕｃｃ. 脉间有形状不规则的黄色小斑点 (２∗３) 远郊区
荷花木兰 Ｍａｇｎｏｌｉａ ｇｒａｎｄｉｆｌｏｒａ Ｌｉｎｎ 脉间略呈灰黄色ꎬ 并且密被红褐色小斑点 (２∗２) 近郊区
闽楠 Ｐｈｏｅｂｅ ｂｏｕｒｎｅｉ (Ｈｅｍｓｌ.) Ｙａｎｇ 脉间褪绿至萎黄ꎬ 并且有黑褐色枯斑ꎻ 叶尖、 叶缘处枯干 (３∗３) 远郊区
黄檀 Ｄａｌｂｅｒｇｉａ ｈｕｐｅａｎａ Ｈａｎｃｅ 脉间有橙红色变色 (２∗２) 远郊区
灌木
樱桃 Ｃｅｒａｓｕｓ ｐｓｅｕｄｏｃｅｒａｓｕｓ (Ｌｉｎｄｌ.) Ｇ. Ｄｏｎ 脉间有橙红色变色 (２∗２) 远郊区
构树 Ｂｒｏｕｓｓｏｎｅｔｉａ ｐａｐｙｒｉｆｅｒａ (Ｌｉｎｎ.) Ｌ􀆳Ｈéｒ. ｅｘ
　 Ｖｅｎｔ. Ｖｅｎｔｅｎａｔ 脉间褪绿至漂白 (３∗２) 远郊区
算盘子 Ｇｌｏｃｈｉｄｉｏｎ ｐｕｂｅｒｕｍ (Ｌｉｎｎ.) Ｈｕｔｃｈ. 脉间有紫色斑 (２∗３) 远郊区
山鸡椒 Ｌｉｔｓｅａ ｃｕｂｅｂａ (Ｌｏｕｒ.) Ｐｅｒｓ. 叶片表面密被黑色油污状小斑点 (３∗３) 远郊区
玉兰 Ｍａｇｎｏｌｉａ ｄｅｎｕｄａｔｅ Ｄｅｓｒ. 脉间褪绿ꎬ 并且有红褐色灼伤斑ꎬ 症状中心区严重至枯干 (２∗３) 近郊区
　 　 注: ｘ代表单枝伤害发生率等级ꎬ ｙ代表单叶伤害严重程度等级ꎮ
Ｎｏｔｅ: ｘ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｈｅ ｇｒａｄｅ ｏｆ ｉｎｊｕｒｙ ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ ｏｎ ｏｎｅ ｂｒａｎｃｈꎬ ａｎｄ ｙ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｈｅ ｓｅｖｅｒｉｔｙ ｇｒａｄｅ ｏｆ ｉｎｊｕｒｙ ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ ｏｎ ａ ｌｅａｆ.
Ｍｉｌｌ.)在远郊区和近郊区均有分布ꎬ 并且都表现出
Ｏ３ 伤害症状ꎻ 东京樱花 ( Ｃｅｒａｓｕｓ ｙｅｄｏｅｎｓｉｓ
(Ｍａｔｓ.) Ｙü ｅｔ Ｌｉ)、 紫楠、 闽楠和山鸡椒均表现出
比较严重的 Ｏ３伤害症状ꎮ
依据 Ｏ３伤害评估手册中的鉴别标准ꎬ 并综合
本次调查中 Ｏ３对木本植物叶片伤害的所有表现特
征ꎬ 可将叶片 Ｏ３伤害症状分为 ４类(图 ３):
(１)叶片上表面的叶脉间出现斑块状或条带状
褪绿、 萎黄等ꎮ 通常情况下ꎬ 这种症状所占的面积
较大ꎬ 并与周边健康组织没有明显的界限ꎻ 随着
Ｏ３伤害时间延长ꎬ 这种症状有扩大趋势ꎮ 本次调
查中出现此症状的木本植物有樟、 构树、 鹅掌楸、
盐肤木、 紫楠、 红楠、 东京樱花等ꎮ
(２)叶片上表面出现均匀分布的白色、 棕黄
色、 深棕色的斑点、 斑块ꎬ 并且直径较小(约为 １
~ ２ ｍｍ)ꎻ 斑点特性因不同物种而异ꎮ 例如: 乌
药叶片表面出现的斑点较圆ꎬ 且与周围健康组织边
界清晰ꎻ 山鸡椒叶片表面有油污状的小斑点ꎬ 且斑
点边界不明显ꎮ
(３)叶片上表面变色ꎮ 这种变色有时会以小叶
脉分隔形成斑块状的形式出现ꎬ 然后发展成片状ꎬ
如算盘子与荷花木兰ꎻ 有时会呈带状变色ꎬ 如樱
桃、 黄檀、 东京樱花等ꎮ
(４)叶片受 Ｏ３伤害到一定程度时ꎬ 叶片会出
现叶尖和叶缘处干枯的症状ꎬ 且由边缘向中间蔓
延ꎬ 边缘枯死严重ꎮ 本次调查中出现此症状的木本
植物有地锦、 闽楠、 紫楠、 玉兰、 东京樱花等ꎮ
以上植物叶片 Ｏ３伤害症状都发生在老叶上ꎬ
并且均出现在叶片上表面的叶脉间ꎬ 而叶背不受
影响ꎮ
４　 讨论
本研究选取南昌市作为调查区ꎬ 并以植物种类
较多的城市公园、 植物园等作为调查点ꎬ 发现生长
在我国亚热带地区的 １６种木本植物表现出 Ｏ３伤害
症状ꎬ 为我国开展亚热带木本植物 Ｏ３伤害研究奠
定了基础ꎻ 调查植物中包括一些非本土生长的园林
绿化树种ꎬ 但其一旦确定为 Ｏ３敏感树种ꎬ 则这些
树种在适宜生长区均可作为 Ｏ３指示植物ꎬ 为我国
大气质量检测、 Ｏ３污染防治等提供参考依据ꎮ 植
物生长季后期是观测植被是否受到 Ｏ３伤害的最佳
时机ꎬ 但由于正常衰老叶片的外观特征和叶片 Ｏ３
伤害的症状很容易混淆ꎬ 导致植物生长季晚后期的
调查可能会高估叶片 Ｏ３伤害症状的发生率[１３]ꎬ 因
５１２　 第 ２期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 程小云等: 南昌近地层臭氧分布及其对敏感木本植物叶片的伤害
1 2 3 4
5 6 7 8
9
11
10
12 1413
１. 樟 Ｃｉｎｎａｍｏｍｕｍ ｃａｍｐｈｏｒａ (Ｌｉｎｎ.) Ｐｒｅｓｌ.ꎻ ２. 构树 Ｂｒｏｕｓｓｏｎｅｔｉａ ｐａｐｙｒｉｆｅｒａ (Ｌｉｎｎ.) Ｌ􀆳Ｈéｒ ｅｘ Ｖｅｎｔ.ꎻ ３. 鹅掌楸 Ｌｉｒｉｏｄｅｎｄｒｏｎ
ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ (Ｈｅｍｓｌ.) Ｓａｒｇꎻ ４. 樱桃 Ｃｅｒａｓｕｓ ｐｓｅｕｄｏｃｅｒａｓｕｓ (Ｌｉｎｄｌ.) Ｇ. Ｄｏｎꎻ ５. 盐肤木 Ｒｈｕｓ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ Ｍｉｌｌꎻ ６. 地锦 Ｐａｒｔｈｅ￣
ｎｏｃｉｓｓｕｓ ｔｒｉｃｕｓｐｉｄａｔａ (Ｓｉｅｂ. ｅｔ Ｚｕｃｃ.) Ｐｌａｎｃｈꎻ ７. 黄檀 Ｄａｌｂｅｒｇｉａ ｈｕｐｅａｎａ Ｈａｎｃｅꎻ ８. 荷花木兰Ｍａｇｎｏｌｉａ ｇｒａｎｄｉｆｌｏｒａ Ｌｉｎｎ.ꎻ
９. 红楠 Ｍａｃｈｉｌｕｓ ｔｈｕｎｂｅｒｇｉｉ Ｓｉｅｂ. ｅｔ Ｚｕｃｃꎻ １０. 山鸡椒 Ｌｉｔｓｅａ ｃｕｂｅｂａ ( Ｌｏｕｒ.) Ｐｅｒｓ.ꎻ １１. 算盘子 Ｇｌｏｃｈｉｄｉｏｎ ｐｕｂｅｒｕｍ
(Ｌｉｎｎ.) Ｈｕｔｃｈꎻ １２. 闽楠 Ｐｈｏｅｂｅ ｂｏｕｒｎｅｉ (Ｈｅｍｓｌ.) Ｙａｎｇꎻ １３. 乌药 Ｌｉｎｄｅｒａ ａｇｇｒｅｇａｔａ (Ｓｉｍｓ) Ｋｏｓｔｅｒｍ.ꎻ １４.玉兰Ｍａｇｎｏｌｉａ
ｄｅｎｕｄａｔｅ Ｄｅｓｒ.
图 ３　 木本植物叶片的 Ｏ３伤害症状
Ｆｉｇ􀆰 ３　 Ｏｚｏｎｅ￣ｉｎｄｕｃｅｄ ｉｎｊｕｒｙ ｓｙｍｐｔｏｍｓ ｏｎ ｗｏｏｄｙ ｐｌａｎｔ ｌｅａｖｅｓ
此我们认为 ６ － ８月是观察南昌市木本植物叶片 Ｏ３
伤害症状的最佳时期ꎮ
Ｍａｕｚｅｒａｌｌ 和 Ｗａｎｇ[１１] 研究表明ꎬ Ｏ３ ＡＯＴ４０
值与植物对 Ｏ３污染的反应有良好的线性关系ꎬ 即
当 ＡＯＴ４０达到植物 Ｏ３伤害临界值 １９􀆰６ ｍｇ􀅰ｍ
－３􀅰ｈ
时ꎬ 就会对大多数植物造成显著伤害ꎬ 甚至致死ꎮ
本研究中ꎬ 南昌市区 Ｏ３浓度相对较低ꎬ 而位于下
风向西北部的近郊区 Ｏ３浓度相对较高ꎬ 说明二次
污染物 Ｏ３的高浓度中心与 Ｏ３前体物的高浓度中心
不重合ꎮ 其主要原因是受东亚季风的影响ꎬ Ｏ３前
体物一边向西北方向移动ꎬ 一边发生光化学反应ꎬ
因此在山脚下的近郊区监测点形成了 Ｏ３聚集[１４]ꎬ
而且高浓度的 Ｏ３前体物(ＮＯｘ)对 Ｏ３的滴定作用会
导致市区 Ｏ３浓度的极大降低[１５]ꎮ 只有南昌市近郊
区 ＡＯＴ４０值超过了植物受 Ｏ３伤害的临界值ꎬ 而远
郊区和城区的 ＡＯＴ４０ 值接近或低于临界值ꎬ 但在
本研究调查中ꎬ 远郊区仍然出现了大量有 Ｏ３伤害
症状的植物ꎬ 可能是 ６ 月份的高 Ｏ３浓度对植物造
成了急性伤害ꎬ 因为树木不仅在长期低浓度 Ｏ３污
染下会表现出伤害症状ꎬ 而且当树木受高浓度 Ｏ３
污染时ꎬ 短时间(数周)内也会表现出伤害症状[１]ꎬ
这些伤害症状在植物后期的生长过程中不会消失ꎻ
同时ꎬ 敏感植物对空气中 Ｏ３的吸收受立地条件的
影响ꎬ 尤其受土壤中水分可利用性和温度的影响较
大[１２]ꎬ 因此远郊区相对较好的立地条件在一定程
度上促进了 Ｏ３伤害的发生ꎮ 南昌市近郊区 Ｏ３浓度
较高ꎬ 但发现有 Ｏ３伤害症状的植物较少ꎬ 这可能
是因为: 近郊区的平均温度和日蒸发量通常都高于
远郊区ꎬ 导致其空气湿度和土壤含水量低于远郊
区[１６ꎬ１７]ꎬ 而当土壤含水量较低时ꎬ 植物生长会受
到一定程度的干旱胁迫ꎬ 如光合速率降低、 气体交
换减弱[１８]等ꎬ 从而使植物受 Ｏ３伤害的程度就会减
轻[１９]ꎻ 受人类活动的影响ꎬ 南昌市区近地层中
ＣＯ２浓度较高ꎬ 当空气中 ＣＯ２含量上升时ꎬ 植物叶
片气孔导度下降ꎬ 从而抑制植物对 Ｏ３的吸收ꎬ 即
Ｏ３对植物的伤害也会显著降低[２０ꎬ２１]ꎻ 由于城市建
设的需要ꎬ 南昌市城区和近郊区几乎都是人工植
被ꎬ 其中木本植物栽植的种类较少ꎬ 这也是导致市
６１２ 植 物 科 学 学 报 第 ３４卷　
区受 Ｏ３伤害的植物种类较少的因素之一ꎮ 说明在
野外条件下ꎬ 植物 Ｏ３伤害的发生并不完全与 Ｏ３浓
度呈正相关ꎬ 因为 Ｏ３伤害受其他环境因素的影响
也较大ꎮ
樟、 构树、 鹅掌楸、 樱桃、 盐肤木、 地锦已被
作为 Ｏ３敏感树种报道过ꎬ 但是文献中对这些物种
受 Ｏ３伤害的症状描述与本次调查中出现的症状(图
３)并不完全一致ꎮ 例如: Ｂｅｒｇｗｅｉｌｅｒ 等[２２]在野外
调查中发现ꎬ 樟树受 Ｏ３伤害后其叶片症状表现为
棕黑色斑点ꎬ 构树叶片症状表现为变色(呈紫色)ꎬ
而本次调查发现构树叶片 Ｏ３伤害症状表现为严重
褪绿至萎黄ꎬ 樟树叶片症状表现为叶脉间有条带状
褪绿ꎬ 并与 Ｚｈａｎｇ等[２３]在熏气试验下获得的结果
基本一致ꎻ Ｃｈａｐｐｅｌｋａ 和 Ｓａｍｕｅｌｓｏｎ[２４]通过控制
试验研究ꎬ 发现樱桃受 Ｏ３伤害后其叶片变红后出
现黑色斑点ꎬ 而本次调查结果为叶缘干枯、 叶脉间
出现萎黄至橙红色的变色条带ꎻ Ｍａｎｎｉｎｇ 等[２５]报
道地锦受 Ｏ３伤害后叶片上出现黑色斑点ꎬ 而本研
究调查结果为叶片上出现片状紫黑色斑块ꎬ 叶缘干
枯ꎻ 被认定为 Ｏ３敏感物种的鹅掌楸[２３] 和盐肤
木[２６]在本次调查中ꎬ 叶片症状都表现为叶脉间有
片状或斑块状褪绿或萎黄ꎮ 本研究中 Ｏ３敏感树种
表现出的褪绿、 萎黄、 变色等症状与国外曾报道的
观测结果并不完全一致ꎮ 首先ꎬ 这可能是因为同一
物种的不同个体ꎬ 甚至同一植株在不同生长状态、
不同生长环境条件下对相同 Ｏ３浓度的敏感性都存
在差异[１３]ꎻ 其次ꎬ 受 Ｏ３伤害较严重的东京樱花
(图 ４: ａ)和紫楠(图 ４: ｂ)ꎬ 其部分叶片呈现褪
绿症状ꎬ 部分叶片表现为萎黄、 变色(呈橙红色)、
黑色斑点、 叶缘干枯等症状ꎬ 而 Ｍａｎｎｉｎｇ 和
Ｇｏｄｚｉｋ[２７]研究发现黑斑、 叶缘干枯等典型的 Ｏ３伤
害症状是由长期 Ｏ３胁迫引起的ꎬ 由此我们推测褪
绿是野外植物受 Ｏ３伤害前期、 程度较轻的表现症
状ꎮ 鹅掌楸、 构树等的叶片症状为褪绿ꎬ 说明其受
Ｏ３伤害程度较轻或处于 Ｏ３伤害前期ꎬ 这与远郊区
Ｏ３浓度相对较低的结果相吻合ꎮ
本次调查中还发现ꎬ 许多植物表现出的 Ｏ３伤
害症状并不单一ꎮ 例如: 一些东京樱花叶片出现脉
间褪绿ꎬ 并且在褪绿带上又有橙红色色斑ꎬ 更严重
的则在症状中心区出现灼烧状干枯斑ꎻ 紫楠叶片表
现为脉间褪绿ꎬ 且在褪绿区上又有褐色小斑ꎬ 更严
重的则在叶前半部边缘出现干枯并向中间蔓延ꎮ 这
b3
a1 a2 a3
b1 b2
ａ１ ~ ａ３分别表示东京樱花叶脉间褪绿、 叶脉间萎黄、 萎黄处出现红橙色变色的 Ｏ３伤害症状ꎻ ｂ１ ~ ｂ３分别表示紫楠叶脉间褪
绿、 褪绿处出现深棕色斑点、 由叶缘向内干枯的 Ｏ３伤害症状ꎮ
ａ１ － ａ３ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔ ｏｚｏｎｅ￣ｉｎｄｕｃｅｄ ｉｎｊｕｒｙ ｓｙｍｐｔｏｍｓ ｉｎ Ｃｅｒａｓｕｓ ｙｅｄｏｅｎｓｉｓ (Ｍａｔｓ.) Ｙü ｅｔ Ｌｉꎬ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｍｉｌｄ ｃｈｌｏｒｏｓｉｓ ｄｅｌｉｎｅａｔｅｄ
ｂｙ ｌｅａｆ ｖｅｉｎｓꎬ ｃｈｌｏｒｏｓｉｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｌｅａｆ ｖｅｉｎｓꎬ ａｎｄ ｒｅｄｄｅｎｉｎｇ ｏｎ ｃｈｌｏｒｏｓｉｓ ａｒｅａꎬ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙꎻ ｂ１ － ｂ３ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｏｚｏｎｅ￣ｉｎｄｕｃｅｄ
ｉｎｊｕｒｙ ｓｙｍｐｔｏｍｓ ｏｆ Ｐｈｏｅｂｅ ｓｈｅａｒｅｒｉ (Ｈｅｍｓｌ.) Ｇａｍｂｌｅꎬ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｍｉｌｄ ｃｈｌｏｒｏｓｉｓ ａｍｏｎｇ ｌｅａｆ ｖｅｉｎｓꎬ ｄａｒｋ ｂｒｏｗｎ ｓｔｉｐｐｌｉｎｇ ｏｎ
ｍｉｌｄ ｃｈｌｏｒｏｓｉｓ ａｒｅａｓꎬ ａｎｄ ｌｅａｆ ｗｉｔｈｅｒｉｎｇ ｆｒｏｍ ｍａｒｇｉｎ ｔｏ ｂａｓｅꎬ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ.
图 ４　 Ｏ３不同伤害程度的症状
Ｆｉｇ􀆰 ４　 Ｏｚｏｎｅ￣ｉｎｄｕｃｅｄ ｉｎｊｕｒｙｓｙｍｐｔｏｍｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｅｖｅｒｉｔｉｅｓ
７１２　 第 ２期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 程小云等: 南昌近地层臭氧分布及其对敏感木本植物叶片的伤害
些症状特征与 Ｍａｎｎｉｎｇ 等[２７]的观察结果一致ꎬ 可
能代表着植物受 Ｏ３伤害的各个发展阶段ꎮ
与付伟等[２８]研究结果不同ꎬ 本次调查树种 Ｏ３
伤害的单叶受害程度与发生率等级之间基本呈正相
关关系ꎬ 但并不完全吻合(表 １)ꎮ 因为 Ｏ３对叶片
的伤害不仅与 Ｏ３浓度和土壤湿度等小区域内均匀
一致的条件相关ꎬ 还与太阳光照有关ꎮ Ｏ３伤害通
常只发生在受阳光直射的叶片上ꎬ 甚至在同一叶片
上伤害症状仅会出现在接受光照的部分[６]ꎮ 由于
叶片之间的遮荫作用ꎬ 导致部分树种的单叶受害程
度与发生率并不一致ꎮ 此外ꎬ 单叶受害程度与叶片
的生长发育时期关系较大ꎬ 例如同一枝条上老叶和
新叶的受害程度不同ꎬ 故仅以单叶受害程度为指标
是不能准确地评价树木的敏感性ꎬ 本研究采用单叶
受害程度等级乘以发生率等级的综合评价方法可能
会在一定程度上提高评价的准确性ꎮ
受时间、 地域等一些客观因素的局限ꎬ 野外调
查并不能涵盖研究区的所有地点ꎮ 如果将特定地区
的 Ｏ３伤害和该地区的 Ｏ３监测数据结合起来建立相
关模型ꎬ 则 Ｏ３监测数据将具有一定的生态学意义ꎮ
另外ꎬ 一些 Ｏ３敏感物种表现出来的 Ｏ３伤害症状及
程度也可用于指示无 Ｏ３监测体系和不易采样地区
的空气中 Ｏ３含量ꎮ
５　 结论
南昌市近郊区和远郊区的高浓度 Ｏ３主要集中
在 ６月ꎻ 近郊区的 Ｏ３日平均浓度和 ８∶ ００ － １８ ∶ ００
(白天)平均值均显著高于城区和远郊区ꎻ 植物生长
盛期 (４ － ８月)ꎬ 近郊区的 ＡＯＴ４０值为 ３６􀆰５ μｇ􀅰
ｍ－３􀅰ｈ ꎬ 远高于野生植物受 Ｏ３伤害的临界值
(１９􀆰 ６ ｍｇ􀅰ｍ－３􀅰ｈ)ꎮ
本次调查有 １６种植物表现出 Ｏ３伤害症状ꎬ 其
中乌药、 红楠、 紫楠等 ８ 种野生木本植物的叶片
Ｏ３伤害症状为首次报道ꎬ 而对 Ｏ３伤害反应较敏感
的东京樱花、 紫楠、 闽楠、 山鸡椒等可作为 Ｏ３污
染指示物种ꎮ
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Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔꎬ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ａｉｒ
Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｏｎ Ｆｏｒｅｓｔｓ. Ｈａｍｂｕｒｇ: ＵＮＥＣＥ ＩＣＰ Ｆｏｒｅｓｔｓ Ｐｒｏ￣
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ａｍｂｉｅｎｔ ｏｚｏｎｅ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｆｏｌｉａｒ ｉｎｊｕｒｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ
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Ｚｈａｎｇ ＨＸꎬ Ｓｕｎ Ｘꎬ Ｙａｏ ＹＨꎬ Ｗａｎ ＷＸꎬ Ｘｉａｏ Ｙꎬ Ｓｕｎ ＢＦꎬ
Ｗｉｌｌｉａｍ ＪＭꎬ Ｈａｎ ＣＭꎬ Ｇａｏ ＳＱꎬ Ｇａｏ ＦＹ. Ｇｒｏｕｎｄ￣ｌｅｖｅｌ
ｏｚｏｎｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎ ｉｎ ｓｕｍｍｅｒ ｏｆ Ｂｅｉｊｉｎｇ ａｎｄ ｉｔｓ ｆｏｌｉａｒ
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８１２ 植 物 科 学 学 报 第 ３４卷　
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ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｕｓｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ Ｔｈｕｊａ
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Ｄｉｚｅｎｇｒｅｍｅｌ Ｐ. Ｂｅｅｃｈ ｔｒｅｅｓ ｅｘｐｏｓｅｄ ｔｏ ｈｉｇｈ ＣＯ２ ａｎｄ ｔｏ
ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｓｕｍｍｅｒ ｏｚｏｎｅ ｌｅｖｅｌｓ: ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅ￣
ｓｉｓꎬ ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ ｌｅａｆ ｅｎｚｙｍｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ[Ｊ] .
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ＷＥꎬ Ｂｒｏｗｎ Ｓꎬ Ｈｅｎｒｙ ＬＥ. Ｅｌｅｖａｔｅｄ ＣＯ２ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ａｌｔｅｒ ｔｈｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ Ｐｉｎｕｓ ｐｏｎｄｅｒｏｓａ ｔｏ ｏｚｏｎｅ: Ａ ｓｉｍｕｌａ￣
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Ｂꎬ Ｏｌｃｅｓｅ Ｌꎬ Ｐｉｇｎａｔａ ＭＬ. Ｆｉｅｌｄ ｓｕｒｖｅｙｓ ｆｏｒ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｏｚｏｎｅ
ｂｉｏｉｎｄｉｃａｔｏｒ ｐｌａｎｔ ｓｐｅｃｉｅｓ ｉｎ Ａｒｇｅｎｔｉｎａ[ Ｊ] . Ｅｎｖｉｒｏｎ Ｍｏｎｉｔ
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ｎａｔｉｖｅ ｂｒｏａｄｌｅａｖｅｄ ｗｏｏｄｙ ｓｐｅｃｉｅｓ ｔｏ ｅｌｅｖａｔｅｄ ｏｚｏｎｅ ｉｎ
ｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌ Ｃｈｉｎａ [ Ｊ] . Ｅｎｖｉｒｏｎ Ｐｏｌｌｕｔꎬ ２０１２ꎬ １６３ ( ４ ):
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ｆｏｒｅｓｔ ｔｒｅｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅａｓｔｅｒｎ Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ: ａ ｒｅｖｉｅｗ [ Ｊ] .
Ｎｅｗ Ｐｈｙｔｏｌꎬ １９９８ꎬ １３９(１): ９１－１０８.
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ｃａｔｏｒ ｐｌａｎｔ ｓｐｅｃｉｅｓ ｆｏｒ ａｍｂｉｅｎｔ ｏｚｏｎｅ ｉｎ ｆｏｒｅｓｔｅｄ ｍｏｕｎｔａｉｎ
ａｒｅａｓ ｏｆ ｃｅｎｔｒａｌ Ｅｕｒｏｐｅ [ Ｊ] . Ｅｎｖｉｒｏｎ Ｐｏｌｌｕｔꎬ ２００２ꎬ １１９
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Ｐａｒｋ Ｓｅｒｖｉｃｅ ａｎｄ ＵＳ Ｆｉｓｈ ａｎｄ Ｗｉｌｄｌｉｆｅ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｌａｎｄｓ:
Ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ａ Ｊｕｎｅ ２４ － ２５ꎬ ２００３ Ｗｏｒｋｓｈｏｐꎬ Ｂａｌｔｉｍｏｒｅꎬ
Ｍａｒｙｌａｎｄ [ ＥＢ / ＯＬ ] . [ ２０１６￣０３￣２１ ] . Ｈｔｔｐｓ: / / ｗｗｗ２.
ｎａｔｕｒｅ􀆰 ｎｐｓ􀆰 ｇｏｖ / ａｒｄ / ｐｕｂｓ / ｉｎｄｅｘ. ｈｔｍꎬ ２００３.
[２７] 　 Ｍａｎｎｉｎｇ ＷＪꎬ Ｇｏｄｚｉｋ Ｂ. Ｂｉｏｉｎｄｉｃａｔｏｒ ｐｌａｎｔｓ ｆｏｒ ａｍｂｉｅｎｔ
ｏｚｏｎｅ ｉｎ Ｃｅｎｔｒａｌ ａｎｄ Ｅａｓｔｅｒｎ Ｅｕｒｏｐｅ[ Ｊ] . Ｅｎｖｉｒｏｎ Ｐｏｌｌｕｔꎬ
２００４ꎬ １３０(１): ３３－３９.
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不同浓度 Ｏ３对黄檗幼苗叶片生理特征的影响[ Ｊ] . 生态学
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Ｆｕ Ｗꎬ Ｄｅｎｇ ＬＬꎬ Ｘｕ Ｓꎬ Ｈｅ ＸＹꎬ Ｃｈｅｎｇ Ｗꎬ Ｌｉ Ｍꎬ Ｚｈａｏ Ｙꎬ
Ｓｕ ＬＬ. Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｏ３ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｏｎ ｌｅａｆ ｐｈｙｓｉ￣
ｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｐｈｅｌｌｏｄｅｎｄｒｏｎ ａｍｕｒｅｎｓｅ Ｒｕｐｒ. ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ [ Ｊ ] .
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｃｏｌｏｇｙꎬ ２００４ꎬ １３０(１): ３３－３９.
(责任编辑: 刘艳玲)
９１２　 第 ２期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 程小云等: 南昌近地层臭氧分布及其对敏感木本植物叶片的伤害