酸雨对园林植物危害的相关研究

摘要：酸雨是世界性的污染问题，它不仅会造成巨大的经济损失，而且还会导致生物生存环境的极度恶化。本文综述了我国酸雨的污染状况，分析了酸雨污染对园林植物生理生化、生长发育等方面的伤害机理以及对园林植物的间接影响，为园林植物抗酸雨污染的研究提供参考。

关键词： 酸雨 园林植物 危害机理 生理影响

为了更好地开展酸雨对园林植物及其它植物危害机理的研究工作, 现将近年来国内外一部分的研究进展综述如下：

1 酸雨对植物的危害机理

F.A 雷科得认为酸雨中的硫酸盐和硝酸盐及其他各种水溶性盐可通过植物的叶片吸收，这样酸雨就会破坏叶片表皮组织(如角质层) ,损伤植物细胞膜,影响细胞对物质的选择性吸收,抑制和干扰植物正常的代谢过程(如光合、呼吸作用和水分吸收) ,影响繁殖过程(如花粉的萌发和花粉管的形成,种子的形成和萌发)【1】 。

1. 1 侵蚀破坏叶组织结构与细胞结构

酸雨首先破坏植物叶表面的蜡质和角质层,损害植物的表皮结构,干扰保原细胞的正常功能。

酸雨胁迫引起植物细胞膜结构与功能的转变。

酸雨导致植物叶片膜透性的增加。

1.2 酸雨扰乱植物器官营养元素的正常代谢,影响生长。

Spidso (1993) [2 ]等在挪威10 个点对比了不同酸沉降水平的欧洲赤松针叶化学组成,总结出大部分来自酸化地区的针叶N、P 浓度高,次要化学物质(树脂、丹宁) 随酸度增大迅速减少。

1.3 酸雨破坏叶肉细胞结构。

酸雨会损害叶绿素的组成,减少叶绿素的含量和光合叶面积,降低光合速率,使干物质的生产和积累减少。

2 酸雨对植物形态及生理上的影响

2.1 　酸雨对植物个体水平上的影响

研究表明,当酸雨酸度超过植物叶片耐受阈限时,叶片常出现退绿、出现坏死斑、失水萎蔫、过早落叶或早衰等可见伤害症状,并随着酸雨酸度增高和淋溶时间的延长受害越严重 。不同酸度酸雨、不同类型植物叶片对酸雨的敏感性不同。

2.2 　酸雨对植物细胞水平上的影响

酸雨使细胞液质子含量上升, 通过置换作用造成膜上的Ca流失, 膜稳定性下降, 透性增加(周青等, 1997,王建华等,1993)。 这是酸雨破坏植物膜系统的完整性, 造成物质外渗和代谢紊乱的原因之一。另一原因是酸雨胁迫后植物体内的超氧阴离子自由基矛和其它形式的活性氧含量增高, 诱化细胞脂质过氧化, 致使细胞膜结构破坏, 代谢活动紊乱, 甚至植株死亡, 如果是农作物则会导致作物减产。

2.3 酸雨造成植物各种代谢活动的紊乱

酸雨对植物光合、呼吸代谢、蒸腾作用、营养代谢、矿质营养代谢等的影响随酸雨pH 值、植物种类及其发育阶段等因素变化而变化。

2. 3. 1 酸雨对光合作用的影响

2.3.1.1 酸雨对光合速率的影响

周青等(1997)、陈美华等(1995)分别报道的模拟pH 2.5酸雨明显降低蜡梅、芒果的光合速率。单运峰等(1998)报道的模拟pH 2.0的酸雨使马尾松和杉木单株的净光合速率显著降低, 而pH >3. 0的模拟酸雨对马尾松和杉木单株净光合速率没有影响。

2.3.1.2 酸雨对叶绿素含量的影响

研究发现,酸雨胁迫下光合作用的下降进程先于叶绿素含量下降。许多试验表明, 酸雨中的H+浓度达到一定值时, 就阻碍了叶绿素的合成, 叶绿素含量的减少和叶绿素a与叶绿素b的比率的变化直接影响了植物的光合作用。

2. 3. 2 　影响呼吸作用

呼吸作用是植物代谢的中心。由于膜透性增加,使细胞内含物外渗,细胞释放CCH 的速度加快,会大大提高植物呼吸速率。酸雨除影响光合作用外,还促进植物呼吸作用和蒸腾作用,减少有机营养物质积累,破坏细胞生长分裂的物质基础,最终因导致植物饥饿而死亡。酸雨胁迫使呼吸作用释放能量加快,耗能的增多可能是酸雨抑制生长的重要原因之一。

2.3.3 　降低营养代谢

酸雨降低植物矿质营养代谢的原因有两个方面:一方面,酸雨中的H+ 与叶片角质层中阳离子交换,叶片运输液中外渗量增加,另一方面, 酸雨进入土壤引起土壤内部一系列的化学变化,包括粘土矿物表面吸附的阳离子与酸雨氢离子交换,元素淋溶,粘土矿物风化,土壤酸化,结果加速土壤根植层可给性盐基离子Ca2 +、Mg2+、K +、Na +的淋溶,长期的离子淋溶势必导致土壤的养分缺乏(周国逸等,1996 ;岑慧贤等,2001),而土壤酸化和离子的淋溶又必然对土壤中重金属含量、形态、组成及生物有效性等产生负面影响。

2. 3. 4 　酸雨影响细胞活性氧代谢系统的平衡

由于H+ 大量输入细胞,液泡缓冲能力降低,细胞汁pH 值下降,进而引起酶活性降低或钝化。酸雨可破坏植物体内活性氧代谢系统的平衡。有研究报道:酸雨使植物的丙二醛(MDA) 含量增加,膜保护酶超氧化物歧化酶( S0D) 、过氧化物酶(POD) 、过氧化氢酶(CAT) 活性下降,脂质过氧化作用增强,降低活性氧淬灭剂(抗坏血酸、维生素E、谷胱甘肽、脯氨酸) 含量。

2. 4 　酸雨对植物生长的影响

酸雨首先是伤害园林植物的叶片。酸雨还能降低园林植物种子的发芽率,降低作物的蛋白质含量。pH < 2.0 的酸雨使种子发芽率显著下降。强酸性降雨和土壤高浓度Al 的复合污染可能在短期内对植物幼苗的生长产生毒害作用。pH 4.0 的酸雨对植物生长和发育有显著的抑制作用。研究表明,模拟酸雨使龙眼树叶、梢、芽的营养元素K,Mg ,P ,Fe ,Zn ,Mn 渗出,叶绿素含量降低,pH < 3.0的伤害是不可逆转的。

3 　讨论

我国的酸雨主要是人为排放酸雨前体物质所致,要解决酸雨问题,在宏观研究和管理上应通过对酸性污染物的排放、迁移扩散、转化、沉降对水及陆地生态系统的影响等基础研究,制定出控制污染源的排放、节能及生态系统对酸雨的防治和恢复对策;在生物学研究领域则需加强生物对酸雨的生理生化响应和适应机理研究。

酸雨对园林植物的危害巨大,其影响是多方面的,既有对植物的直接影响,又有通过改变土壤理化性质等而对植物造成的间接影响,其作用机理极为复杂。环境污染虽然能使某些植物种类消失于污染地带,但大多数植物都具有不同程度的抗性,在污染环境中仍然能生长繁衍。人们可以利用植物对酸雨的敏感性或抗性,作为酸雨综合防治对策的依据之一,也可利用敏感植物监测或指示酸雨的危害。

在减轻酸雨伤害陆地植被的抗逆减灾研究中,生态系统恢复技术与措施无疑是绿色、简约、实用和长效的,值得深入研究和实践。再者,探索技术简单,反应快捷、高效、低毒且多位点作用的化学调控手段,可作为生态系统恢复技术与措施的补充,为群落急性损伤的修复提供帮助,亦值得进一步深入研究探讨。

参考文献 ：

[1]许梅德 酸雨对陆生植物影响的探讨 农业环境保护 1995，14(4)185~186

[2]Spidso T K,Korsmo H. Comparing the chemic compositions of Pinus sylvest ris under different acid rain levers[J ]Oecologia ,1993 ,194 :325

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