彩葉草(Coleus blumei)光合同化大氣NO2的響應(yīng)特性初探.pdf

1、隨著我國(guó)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，能源資源消耗持續(xù)增加，大氣污染日趨加重，二氧化硫、氮氧化物以及可吸入顆粒物（PM10和PM2.5）為特征污染物的區(qū)域性大氣環(huán)境問(wèn)題日益突出，損害人民群眾身體健康，影響社會(huì)和諧穩(wěn)定。二氧化氮是氮氧化物主要組成成分，多來(lái)自高溫燃燒過(guò)程的釋放，如機(jī)動(dòng)車(chē)、電廠廢氣的排放等，二氧化氮不但是酸雨的成因之一，改變了濕地和陸生植物物種之間競(jìng)爭(zhēng)與組成，而且也是霧霾形成的因素，大氣能見(jiàn)度的降低，并使地表水酸化和富營(yíng)養(yǎng)化。利用植

2、物的同化能力修復(fù)環(huán)境污染已成為近年來(lái)國(guó)際上研究的前沿性課題，而NO2的吸收同化研究是其中的熱點(diǎn)之一。本文利用開(kāi)頂式人工熏氣裝置，以哈爾濱市主要園林植物-彩葉草（Coleus blumei）兩個(gè)品種（紅色彩葉草和黃色彩葉草）為研究材料，采用4.0μl·L-1NO2濃度連續(xù)熏蒸，研究其光合能力與氮代謝相偶聯(lián)的NO2吸收特性，同時(shí)利用外源Na2S和NaHSO3噴施彩葉草探討促進(jìn)NO2吸收的機(jī)理，為篩選較強(qiáng)抗性及吸收能力植物，構(gòu)建以?xún)艋疦O2為

3、主要目標(biāo)的功能型綠地植物配置模式和城市功能型綠地規(guī)劃提供參考。主要結(jié)果如下:
　　NO2熏蒸對(duì)2種彩葉草葉片光合生理的影響。NO2熏蒸明顯降低了兩種彩葉草的凈光合速率(Pn），隨熏蒸時(shí)間的延長(zhǎng)，Pn逐漸下降，紅色彩葉草Pn從9.87μmolCO2·m2·g-1降低至4.91μmolCO2·m2·g-1，黃色彩葉草Pn從9.67μmolCO2·m2·g-1降低至3.19μmolCO2·m2·g-1。NO2熏蒸的起始階段(1h)，兩種

4、彩葉草Pn下降不明顯，隨著熏蒸時(shí)間的延長(zhǎng)，其值明顯下降，熏蒸達(dá)到4h時(shí)達(dá)到最小值，Gs和Tr的變化趨勢(shì)與Pn基本相似，隨NO2熏蒸時(shí)間的延長(zhǎng)，兩種彩葉草幼苗葉片Gs和Tr均逐漸下降。兩種彩葉草葉片硝酸還原酶活性(NRA)在NO2熏蒸2h期間沒(méi)有明顯降低，之后明顯下降，而且紅色彩葉草的NRA高于黃色彩葉草。說(shuō)明短期NO2熏蒸彩葉草可通過(guò)體內(nèi)的氮代謝消耗一部分通過(guò)氣孔吸收的NO2，但長(zhǎng)時(shí)間的NO2熏蒸使氣孔關(guān)閉降低NO2的吸收。NO2熏蒸降

5、低了PSⅡ最大光能轉(zhuǎn)換效率(Fv/Fm)，品種之間比較，紅色彩葉草幼苗Fv/Fm在NO2熏蒸條件下比黃色彩葉草維持較高的數(shù)值。NO2熏蒸降低了彩葉草葉片光化學(xué)猝滅系數(shù)（qP），紅色彩葉草幼苗葉片qP在熏蒸2h內(nèi)變化較小，之后逐漸下降，到第4h時(shí)達(dá)到最小值0.586，而黃色彩葉草幼苗的qP值在熏蒸1h內(nèi)變化較小，隨后開(kāi)始逐漸下降，到第4h時(shí)達(dá)到最小值0.386。兩種彩葉草幼苗葉片電子傳遞速率(ETR)均隨NO2熏蒸時(shí)間而下降，同時(shí)NO2熏

6、蒸處理降低了兩種彩葉草幼苗葉片總?cè)~綠素、葉綠素a和葉綠素b含量。結(jié)果說(shuō)明NO2熏蒸處理后彩葉草發(fā)生了明顯的光抑制，而且黃色彩葉草的光抑制比紅色彩葉草嚴(yán)重。
　　光呼吸的正常進(jìn)行有利于NO2吸收后轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮的同化，利用光呼吸促進(jìn)劑硫化鈉(Na2S)和抑制劑亞硫酸氫鈉(NaHSO3)進(jìn)行彩葉草葉面噴施后NO2熏蒸處理，發(fā)現(xiàn)經(jīng)Na2S處理的紅色彩葉草Pn、Ci、Cs和Tr分別比未噴施Na2S有明顯提高，F(xiàn)v/Fm、ΦPSⅡ、qP、ET

7、R、葉綠素總含量和NRA同樣有明顯提高，品種之間比較，紅色彩葉草提高的程度大于黃色彩葉草。利用光呼吸抑制劑NaHSO3噴施后，卻明顯降低了各項(xiàng)指標(biāo)，而且紅色彩葉草降低的程度大于黃色彩葉草。說(shuō)明光呼吸在NO2吸收后的氮素同化方面起到了重要作用，一方面NO2吸收后轉(zhuǎn)變?yōu)镹O3-誘導(dǎo)了NRA，加速了氮素代謝，避免了NO2對(duì)細(xì)胞的傷害;另一方面，光呼吸向光反應(yīng)提供電子受體NADP+，為暗反應(yīng)快速提供Pi，從而促進(jìn)光能利用減輕光抑制的發(fā)生。