银杏光合功能对城市环境多重胁迫的耐受性机制研究：空气污染、土壤盐渍化与高湿胁迫的响应分析

《Frontiers in Plant Science》：Evaluation of the photosynthetic response of Ginkgo biloba as an urban tree to air pollution, soil salinity, and excess humidity

本研究系统评估了银杏作为城市行道树对空气污染、土壤盐渍化和高湿胁迫的光合响应机制。通过对比实验发现，银杏凭借其低气孔密度、下陷气孔、厚叶肉组织等解剖特征，展现出对空气污染和盐胁迫的高耐受性，而长期高湿环境则会抑制其叶肉发育导致光合功能持续下降。研究为城市树种选择提供了重要的生理生态学依据（Vcmax/Jmax）。

　　

引言：城市树木的多重生态功能与银杏的现状

城市树木通过景观美化、光合固碳（CO₂吸收）、吸附污染物（NO_x/PM_2.5）、蒸腾降温等功能提升城市宜居性。银杏作为东亚本土落叶树种，因抗逆性强在欧洲被广泛推荐为行道树，但在日本因其落叶难分解等管理问题，种植比例被樱花等树种反超。本研究聚焦空气污染、土壤盐渍化和高湿胁迫三大城市环境压力，通过光合生理与解剖特征关联分析，重新评估银杏的城市应用价值。

材料与方法：多维度胁迫实验设计

实验1（空气污染）基于2014/2017年京都4个监测点数据，对比银杏与日本常见灌木皋月杜鹃的光合参数（A₄₀₀, g_s400, V_cmax, J_max）及叶解剖特征（气孔密度、叶肉厚度）。实验2（盐胁迫）对幼苗进行3周50 mM NaCl处理，测定叶片钠含量、水力导度（K_leaf）等指标。实验3（高湿胁迫）于2021-2022年对银杏幼苗进行三阶段培养：对照（VPD 1.5 kPa）→高湿（VPD 0.5 kPa）→恢复（VPD 1.6 kPa），分析叶片发育与光合动态响应。

结果与讨论

空气污染胁迫：高污染点位的银杏光合参数降幅显著小于皋月杜鹃。其厚叶肉（1.6-2.4倍于杜鹃）和低气孔密度（仅杜鹃的27-43%）有效阻隔污染物渗透，且气孔孔长度虽大但整体气孔导度较低，印证了“低密度主导导度”的机制。

盐胁迫响应：50 mM NaCl处理下，银杏叶片钠积累量仅为杜鹃的29%，水力导度下降幅度更小。低气孔密度限制蒸腾，结合木质部导管占比小的解剖特征，共同减缓钠离子运输，使V_cmax/J_max降幅降低25%（杜鹃为52%）。

高湿胁迫的持续性损伤：长期高湿导致银杏幼叶气孔密度与孔长减小，叶肉发育受阻（叶肉厚度与S_c无增加）。恢复阶段即便返回适宜湿度，光合参数仍显著低于对照，表明高湿对光合生化功能的抑制具有不可逆性。

结论：解剖性状决定抗逆性差异

银杏对空气污染与盐胁迫的抗性源于其“厚屏障-低通量”的解剖结构组合，而高湿环境下叶肉发育抑制则暴露其适应性短板。研究为城市树种选择提供了基于光合生理机制的决策依据，同时提示需关注气候变化背景下的湿度胁迫风险。