连翘不同居群的生长特征及其对多环芳烃污染的响应

来源 :山西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fengjikun
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连翘(Forsythia suspensa(Thunb.)Vahl)是木犀科连翘属的落叶灌木,为我国40种大宗中药材中的一种最为常见的林木药材。同时,连翘也是森林资源的重要组成部分,它还与人类健康生活相关。不仅可以向人们提供治疗疾病的医疗物质,而且还能改善生态和美化环境。山西的连翘野生资源最为丰富,以安泽、陵川、平顺等地较多。同时,山西也是典型的煤化工产业区,长期的煤化工生产导致环境中PAHs的污染水平较高。野生连翘生长的土壤环境是否受到污染?是否会对连翘生长特征产生影响?本文以山西四个不同区间的连翘群落为研究对象,通过野外调查法设立了125个样方(10 m×10 m)分析连翘群落分布特征,同时采集了样方中表层土壤(0-25 cm)、连翘叶片和果实样品。利用化学提取法和GC-MS仪器分析法,分析了样品中16种优控多环芳烃(EPA-PAHs)的含量;探讨了土壤环境因子和PAHs对连翘群落结构和生理特征的影响;利用同特征比值法,初步解析了样品PAHs的来源;根据总量和Nemerow综合指数法、等效毒性含量等方法,初步评价了连翘生长土壤的潜在生态风险,发现林木药材面临的生存环境问题,为山西林木药材的发展提供参考。主要研究结果:(1)研究区连翘群落的类型主要为连翘(Forsythia suspensa)+黄刺玫(Rosa xanthine)-大披针薹草群丛(Carex lanceolata),40.0%的样方属于该类型。影响群落物种组成的环境因子在不同区间有一定的差异,陵川区域主要受海拔高度的影响;平顺、长治、安泽区域主要受土壤总磷、速效磷、速效氮的影响。(2)不同区间土壤PAHs的总量(Σ16PAHs)有一定的差异。安泽土壤Σ16PAHs在0.39911.6 mg·kg-1之间,长治市区为0.34211.4 mg·kg-1,陵川区为0.2782.56 mg·kg-1,平顺区在0.2101.08 mg·kg-1之间。根据Maliszewska-Kordybach提出的PAHs污染农田土壤分类标准,100%的样点均高于污染临界值(>0.200 mg·kg-1),41.4%的样点超过了重度污染水平(>1.00 mg·kg-1)。(3)不同区间土壤PAHs的组成有一定的差异。长治市区、陵川、平顺样区,土壤PAHs以3环为主,其在PAHs总量中的占比分别为86.3%、94.0%、50.3%,安泽区土壤中5环PAHs的相对含量最高(25.8%),其次是3环(25.3%)和4环(22.6%)。(4)土壤PAHs对连翘的叶绿素含量有影响,在一定含量范围内叶绿素含量增加。其中Ace、Acel、Phe、Pyr、Baa、Bbf、Bap、Daa、Bghip、Ind的含量与叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)具有极显著正相关性(r﹥0,P﹤0.01)。(5)土壤PAHs对连翘皂苷、连翘总酚的积累有影响。PAHs含量一定范围内,连翘叶中皂苷、总酚含量增加;Nap、Ace、Flu对连翘皂苷含量的积累更为显著(P﹤0.05)。结论:(1)连翘群落类型主要是连翘+黄刺玫-大披针薹草群丛类型。(2)山西煤化工产业区连翘生长区土壤存在PAHs污染,污染物主要间接来源于当地居民生产、生活过程中,生物质和化石燃料燃烧排放的污染物,通过大气传输和沉降作用进入林间和土壤。(3)四个样区连翘叶和果实中PAHs的积累量相对较少,潜在安全风险相对较低;土壤PAHs对连翘的光合速率、次生代谢过程有影响,土壤PAHs含量一定范围内,引起连翘叶叶绿素含量和次生代谢物含量的增加。
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