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2017年12月17日 星期日

丁酉(鸡)年十月三十

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植物对大气污染的抗性 - 正文 [回目录]

  植物长期生活于一定的生态环境中,与环境不断地相互作用和相互影响而保持相对稳定的动态平衡。外界出现不良条件,植物可通过本身的调节作用迅速适应,以求得生存和发展。因此,任何植物对外界的不良条件都有一定的抵抗能力。抗性的对立面为敏感性。
  植物对有害物质的抗性包括避性和耐性。避性是植物体抗御有害物质入侵和伤害的能力。当污染物超过正常生态环境的含量时,植物可通过形态解剖学、生理学和生态学特性保护机体,避免危害;或者少吸收、不吸收有害物质;或者吸收一定数量的有害物质,通过生理生化作用进行降解或把它们排出体外。耐性是植物对进入体内并积累于一定器官内的有害物质的忍耐能力。在污染环境中,一些植物能吸收和积累较多的有害物质而不受害或受害较轻,具有较大的容忍量。植物对有害物质一般既有避性,也有耐性。但有些植物以避性为主;有些植物以耐性为主。中国特有的孑遗植物银杏(Ginkgo biloba)对大气氟污染有较强的抗性,因为它的叶片有蜡层保护,对氟的吸收积累量很低。它对氟的抗性是以避性为主。榆树(Ulmus pumila)对大气氟污染也有较强的抗性,因为它的叶片对氟污染物具有较高的吸收积累量。它的抗性是以耐性为主。
  抗性类型 植物对大气污染的抗性大致分为三种类型:
  形态解剖学抗性 植物具有某些形态解剖学特征,如针状叶、鳞片状叶、叶片厚、叶面密生茸毛、角质层厚、蜡腺发达、气孔数量少、气孔凹陷、气孔腔内有腺毛、气孔能及时关闭等,可阻止或减少有害气体进入体内,避免有害气体的侵袭(图1,图2,图3)。

  生理学抗性 大气中有害物质通过气孔进入植物体后,植物通过生理生化过程对有害物质进行同化降解;或通过根系叶片等器官把它们排出体外;或积累于某些器官中。植物对积累于体内的有害物质在一定数量范围具有忍耐能力。
  生物学抗性 有些植物重新萌发的能力很强,受到大气污染侵袭时,虽然产生受害症状,如芽枯死、叶片退绿、坏死或脱落,但短期内便能重新萌生新芽新叶,很快恢复生长。
  抗性等级的划分 植物对污染物的抗性不是绝对的,而是相对的。污染物浓度增高,超过植物的忍受限量,抗性强的植物也会出现严重的症状,生理功能失调或者遭到破坏,甚至造成植株枯萎死亡。
  在同样的生态条件下,各种植物对同一污染物的反应是不同的。有些植物对大气污染物的抗性较强,在污染环境中受害较轻;有些植物则十分敏感,在污染浓度不高时就出现受害症状,甚至整个植株死亡。因此,可根据植物对污染物的反应划分为不同的抗性等级,这不论在生态学的研究上还是在工业区绿化的实践中都具有重要的意义。目前对抗性等级有采用三级划分法的:抗性强、抗性中等、敏感;有采用四级划分法的:抗性强、抗性较强、抗性较弱、敏感;有采用五级划分法的:抗性强、抗性较强、抗性中等、抗性较弱、敏感。三级划分法的优点是简单方便,便于实际应用,如中国、美国、日本等多采用此法。
  评定各种植物的抗性和划分抗性等级,不能只根据一两项指标,而要综合评定。既要考虑在植物生活过程中,大气污染物对整个植株生长发育的影响,也要考虑污染物使植物地上部分器官尤其是叶器官受害的症状和程度,以及植物吸收和积累污染物的能力。因此,应通过污染现场植物生态调查、污染现场植物栽植试验和人工熏气(见植物人工熏气)实验等方法综合评定抗性等级。三级划分法的分级标准如下:
  抗性强 植物在污染较重的环境中能长期生长,或在一个生长季节内经受一两次浓度较高的有害气体的急性危害后仍能恢复生长。叶片基本上能达到经常全绿,或虽出现较重的落叶、落花、芽枯死等现象,但生活能力很强,在较短时间内能再度萌发新芽、新叶,继续生长发育。在人工模拟熏气条件下,植物接触适当剂量(浓度、时间)的有害气体后,叶片不受害或受害较轻。人工熏气必须根据各种有害气体的毒性,选择适当的剂量。如果有害气体浓度过高,任何植物都会受到较重的危害而达不到抗性鉴定的目的。
  抗性中等 植物在污染较重的环境中能生活一定时间,在一个生长季节内经受一两次浓度较高的有害气体急性危害后出现较重的受害症状。叶片上往往伤斑较多,叶形变小并有落叶现象,树冠发育较差,经常发生枯梢。在人工模拟熏气条件下,植物接触适当剂量的有害气体后,叶片受害中等。
  敏感 植物在污染较重的环境中很难生活,木本植物常常在栽植1~2年内枯萎死亡,幸存者长势衰弱,最多只能维持2~3年。叶片变形,伤斑严重。在生长季节内,经受一次浓度较高的有害气体急性危害后,大量落叶、落花、芽枯死,很难恢复生长,植株在短期内枯萎死亡。在人工模拟熏气条件下,植物接触适当剂量的有害气体后,叶片受害严重。雪松是一种敏感性强的树种(图4)。

  影响抗性的因素 植物的抗性决定于其本身的遗传特性、发育阶段和环境因素,变化范围较大。影响植物抗性的主要因素有:
  植物本身因素 ①个体差异:植物对大气污染的抗性不仅在种间存在着明显差异,在种内也有差异。一个植物种群遭受大气污染危害,同种植物中各个个体的受害程度常常是不一样的。污染物的浓度和接触时间不变而环境条件改变时,同种植物的各个个体受害程度也不一样。抗性的个体差异,有些与遗传特性有关,有些与植物本身的生理状况有关。生长在条件适宜地区的植株长势健壮,抗性也就较强。②不同发育阶段的差异:植物在整个生活周期或年生活周期中的不同发育阶段,对同一污染物的反应不同。成熟龄阶段的抗性较强,幼龄和老龄阶段抗性较弱。在年生活周期中,营养期的抗性较强,开花期的抗性较弱。
  环境因素 植物受大气污染危害后表现的受害程度,不能完全归因于污染物浓度,而是常常随环境因素的变化而改变。①光照:是影响植物对大气污染抗性的重要因素。植物一般在夜间和早晚受害程度轻,白天受害程度较重;阴天受害程度轻,晴天受害程度重。光照影响抗性的原因,一般认为主要与气孔开度有关。黑暗时气孔关闭,随着光照的加强,气孔开度加大。大气污染物主要通过气孔进入植物体内,气孔开度加大,污染物进入植物体内数量增多,从而使植物受害程度加重。②温度:一般是温度低,抗性强;随着温度的升高,敏感性也相应增高。在同样污染浓度下,气温20℃以下时的受害症状较20℃以上时轻。这主要是较高的气温促使气孔张开;并且加强植物的同化作用,从而使植物吸入更多的污染物。③相对湿度:较高的大气相对湿度能促进气孔开放,使植物吸收更多的污染物。如相对湿度在80%以上,植物吸收有害气体的速度比湿度在10%时快5~10倍,植物最易受害。④土壤:植物受大气污染危害的程度,还随土壤类型、水分和养分状况而变化。生长在粘重土壤的植物的受害程度比生长在排水良好土壤的植物重。潮湿的土壤能提高植物对大气污染的敏感性。土壤含水量下降,可使植物的抗性增强,减轻植物的受害程度。土壤的养分状况在植物抵抗大气污染的危害中也有重要作用。在地力贫瘠、管理粗放条件下生长的植物受害重,抗性差。缺氮植物比正常植物敏感得多。因此,增施适量的氮肥可以增强植物的抗性,当然氮肥过多也会使植物抗性降低。
  关于植物的抗性和敏感性的机理,尚待进一步探索。
  参考书目
 J.B.Mudd & T.T.Kozlowski,Responses of Plants to Air Pollution,Academic Press,New York,1975.

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更新时间 : 2009-04-27

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