تاثیر آلودگی هوای تهران روی سازگاری درختان چنار(.Platanus orientalis L) و اقاقیا (.Pobinia pseudoacacia L)

نوع مقاله : علمی- پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه علوم و فناوریهای زیستی، واحد یادگار امام خمینی (ره) شهرری، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 نویسنده مسئول، دانشیار، گروه علوم و فناوریهای زیستی، واحد یادگار امام خمینی (ره) شهرری، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

سابقه و هدف: درختان موجود در محیط شهری می‌‌‌توانند از طریق فیلتر کردن و جذب گازها و ذرات سبب بهبود کیفیت هوا شوند، اما این درختان ممکن است خود در معرض خطر آلودگی هوا قرار گیرند. در گذشته از درختان چنار (.Platanus orientalis L) به فراوانی در ایجاد پوشش گیاهی تهران استفاده شده بود، اما امروزه این درختان به‌تدریج در حال از بین رفتن هستند. اقاقیا (.Robinia pseudoacacia L) ازجمله درختان مقاومی است که با انواع آب و هوا سازگاری می‌یابد و برای زیبا‌‌‌سازی فضای سبز کشت می‌‌‌شود، بنابراین به‌منظور مشخص شدن علت حساسیت چنار و مقاومت نسبی اقاقیا، برخی ویژگی‌‌‌های فیزیولوژیکی برگ آن‌ها در اواخر بهار در سه منطقه از تهران با آلودگی هوای متفاوت بررسی شد.
مواد و روش‌‌‌ها: 20 برگ از پنج پایه درخت چنار و اقاقیا از سه پارک صدرا (منطقه 22)، المهدی (منطقه 9) و اوستا (منطقه 11)، واقع در غرب تا مرکز تهران جمع‌‌‌آوری شدند. با استفاده از اطلاعات اداره کنترل کیفیت هوای تهران، پارک المهدی و اوستا به‌عنوان مناطق آلوده و پارک صدرا به‌عنوان منطقه به‌نسبت پاک شهر تهران تعیین شد. به کمک دستگاه هدایت‌سنج روزنه، هدایت روزنه (تعرق روزنه)، مقاومت روزنه و رطوبت نسبی برگ‌‌‌ها بر روی درخت اندازه‌گیری شد. سنجش میزان کلروفیل و کاروتنوئید به‌روش Porra (2002) و میزان آنتوسیانین به‌روش Mancinelli و همکاران (1988) انجام گرفت. از برگ‌‌‌های خشک‌شده و نیز نمونه خاک‌‌‌های سه منطقه با استفاده از دستگاه Digesdahl به‌روش Pichtel و Bradway (2008) عصاره‌‌‌گیری شد. درنهایت، با استفاده از دستگاه ICP جذب اتمی، غلظت عناصر آهن، روی، نیکل و مس در هریک از عصاره‌‌‌های حاصل از برگ‌‌‌ها و خاک تعیین شد. آزمایش در قالب طرح کامل تصادفی در پنج تکرار به‌اجرا درآمد. تجزیه و تحلیل داده‌‌‌ها با استفاده از نرم‌‌‌افزار آماری SAS version 9.1 انجام شد. تجزیه واریانس داده‌‌‌ها با روش Two Way Anova و مقایسه میانگین‌‌‌ها ‌براساس آزمون چنددامنه‌‌‌ای دانکن انجام گرفت.
نتایج: بررسی خاک نشان داد که نوع بافت خاک سه منطقه، تفاوت اندکی با یکدیگر دارند و آلودگی فلزات سنگین بیشتر از حد مجاز در آن‌ها مشاهده نشد. برای هر دو درخت اقاقیا و چنار، بیشترین تعرق یا هدایت روزنه برگ در مناطق آلوده و کمترین آن در برگ‌های پارک صدرا بود. برعکس، بیشترین مقاومت روزنه در برگ‌های هر دو درخت در پارک صدرا مشاهده شد، اما مقدار این متغیر همانند رطوبت برگ در درخت چنار سه منطقه باهم اختلاف معنی‌داری نداشتند. کمترین درصد رطوبت برگ درختان اقاقیا مربوط به پارک صدرا بود (P<0.01). بیشترین مقدار کلروفیل و کاروتنوئید در برگ‌های چنار (P<0.01) و اقاقیا مربوط به پارک صدرا بود. برگ‌های چنار پارک صدرا، بیشترین مقدار آنتوسیانین را داشتند (P<0.01)، درحالی‌که کمترین مقدار آنتوسیانین در برگ‌های اقاقیا در پارک صدرا مشاهده شد (P<0.05). تحت تأثیر آلودگی هوا، مقدار چهار عنصر آهن، روی، نیکل و مس در برگ درختان چنار، تغییر معنی‌داری نکرده بود. به‌طورکلی، مقدار عناصر روی و نیکل در برگ درختان چنار نسبت به برگ درختان اقاقیا بیشتر بود. برعکس، برگ اقاقیا حاوی مقادیر زیادی از آهن و مس بود. مقدار آهن در برگ اقاقیای مناطق آلوده، بیشتر از منطقه پاک بود (P<0.01). کمترین مقدار نیکل در برگ‌های اقاقیای پارک المهدی مشاهده شد (P<0.05). مقادیر مس و روی در برگ‌های درختان اقاقیای سه منطقه با یکدیگر اختلاف ‌معنی‌دار نداشتند.
نتیجه‌گیری کلی: به‌نظر می‌‌‌رسد که اقاقیا برخلاف چنار، تحت تأثیر آلودگی هوا تا اواخر بهار دچار کاهش مقدار کلروفیل و کاروتنوئید نمی‌‌‌شود. این احتمال وجود دارد که یکی از سازوکارهای دفاعی این گیاه، توان افزایش مقدار آنتوسیانین برگ‌‌‌ها باشد. همچنین، آلودگی هوا، هدایت روزنه‌‌‌های هر دو گیاه را افزایش داد. اقاقیا با کاهش مقاومت روزنه و افزایش رطوبت برگ از خشک شدن برگ در اثر از دست دادن آب جلوگیری می‌کند، درحالی‌که روزنه‌‌‌های برگ چنار چنین واکنشی را نداشتند و علائم نکروزه شدن و خشکی برگ آن به‌طور مشخص در منطقه آلودگی طرح ترافیک قابل‌مشاهده بود.
 
 
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Effects of air pollution on the tolerance of oriental plane (.Platanus orientalis L) and black locust (.Pobinia pseudoacacia L)

نویسندگان [English]

  • Seyyedeh Mahdokht Maddah 1
  • Farhang Moraghebi 2
1 Assistant Prof., Department of Biological Sciences and Technologies, YI.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Corresponding author, Associate Prof., Department of Biological Sciences and Technologies, YI.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Background and Objectives: Trees in urban environments improve air quality by filtering and absorbing gases and particles. However, these trees may themselves be vulnerable to air pollution. Oriental plane trees (Platanus orientalis L.) were widely used for Tehran's greenery, Iran, but are now gradually deteriorating. Black locust (Robinia pseudoacacia L.), a resistant species adaptable to various climates, is often planted for beautifying green spaces. This study examined physiological leaf characteristics of both species in late spring across three Tehran areas with varying air pollution levels to assess oriental plane sensitivity and black locust resistance.
Methodology: Twenty leaves from five trees of each species were collected from three parks: Sadra (District 22), Al-Mahdi (District 9), and Avesta (District 11), spanning western to central Tehran. Based on Tehran Air Quality Control Organization data, Al-Mahdi and Avesta parks were classified as polluted, while Sadra Park was relatively clean. Stomatal conductance (transpiration), stomatal resistance, and relative leaf moisture were measured using a porometer. Chlorophyll and carotenoid contents were determined via the Porra (2002) method, and anthocyanin levels via Mancinelli et al. (1988). Dried leaves and soil samples were extracted using a Digesdahl apparatus per Pichtel and Bradway (2008). Iron, zinc, nickel, and copper concentrations in extracts were analyzed using an ICP atomic absorption spectrometer. The experiment followed a completely randomized design with five replicates; SAS software (version 9.1) was used for analysis, with two-way ANOVA and Duncan's multiple range test for variance and mean comparisons.
Results: Soil from the three areas showed minor textural differences, with heavy metal levels below permissible limits. Both species exhibited highest stomatal transpiration in polluted areas and lowest in Sadra Park. Stomatal resistance was highest in Sadra Park for both species, though oriental plane leaf moisture showed no significant differences across areas. Black locust leaf moisture was lowest in Sadra Park (P<0.01). Chlorophyll and carotenoid levels were highest in Sadra Park for oriental plane (P<0.01) and black locust (not significant). Anthocyanin was highest in oriental plane leaves from Sadra Park (P<0.01) and lowest in black locust leaves from Sadra Park (P<0.05). Air pollution did not significantly affect iron, zinc, nickel, or copper in oriental plane leaves, which contained higher zinc and nickel than black locust. Black locust leaves had higher iron and copper, with iron elevated in polluted areas (P<0.01). Nickel was lowest in black locust leaves from Al-Mahdi Park (P<0.05), while copper and zinc showed no significant differences across areas.
Conclusion: Unlike oriental plane trees, black locust trees showed no air pollution effects on chlorophyll and carotenoid content through late spring. Black locust may defend against pollution by increasing leaf anthocyanin. Air pollution increased stomatal conductance in both species, but black locust prevented dehydration by reducing stomatal resistance and maintaining leaf moisture, while oriental plane did not, resulting in necrosis and leaf dryness, especially in high-pollution traffic zones.
 
Keywords: Air pollution, green space, heavy metals, physiological traits, plant resistance.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Air pollution
  • green space
  • heavy metals
  • physiological traits
  • plant resistance

مراجع

- Aksoy, A., Sahun, U. and Duman, F., 2000. Robinia pseudo-acacia L. as a possible biomonitor of heavy metal pollution in Kayseri. Turkish Journal of Botany, 24(5): 279-284.
- Ali Ahmad Korori, S., Shirvany, A., Matinizadeh, M., Shabestani, S. and Valipour, H.K., 2011. Study of increment variations in plane tree species at 5 sites in Tehran (Case study: Platanus orientalis). Iranian Journal of Forest, 2(4): 345-355 (In Persian with English summary).
- Askari, M. and Amini, F., 2023. Practical Guide of Plant Physiology. Arak University Press, Arak, Iran, 293p (In Persian).
- Atabaki, M. and Lotfi, A., 2018. Investigation of soil heavy metals concentrations (Pb, Cd, Zn, and Cu) in different areas of Isfahan in 1396. Journal of Research in Environmental Health, 4(1): 21-30 (In Persian with English summary).
- Babapour Alyiar, Z., Banj Shafiei, A. and Seyedi, N., 2016. Effect of air pollution on leaf morphology in narrow-leafed ash (Fraxinus rotundifolia Mill.), oriental plane (Platanus orientalis L.) and box elder (Acer negundo L.) (Case study: Urmia city). Iranian Journal of Forest and Poplar Research, 24(1): 31-21 (In Persian with English summary).
- Brown, P.H., Welch, R.M. and Cary, E.E., 1987. Nickel: a micronutrient essential for higher plants. Plant Physiology, 85(3): 801-803.
- Budovich, L.S., 2021. Effects of heavy metals in soil and plants on ecosystems and the economy. Caspian Journal of Environmental Sciences, 19(5): 991-997.
- Çelik, A., Kartal, A.A., Akdoğan, A. and Kaska, Y., 2005. Determining the heavy metal pollution in Denizli (Turkey) by using Robinio pseudo-acacia L. Environment International, 31(1): 105-112.
- Doğanlar, Z.B. and Atmaca, M., 2011. Influence of airborne pollution on Cd, Zn, Pb, Cu, and Al accumulation and physiological parameters of plant leaves in Antakya (Turkey). Water Air and Soil Pollut, 214: 509-523.
- Farzami Sepehr, M., Mohammadi, M. and Gurbanli, M., 2014. The effect of seasonal changes on some physiological processes of Populus deltoides Marsh. Journal of Plant Ecophysiology, 35(3): 12-24 (In Persian).
- Ganjali, A., Zare Hassanabadi, M. and Safar Yazdi, A., 2018. Plant Physiology. Ferdowsi University of Mashhad Press, Mashhad, Iran, 354p (In Persian).
- Govindaraju, M., Ganeshkumar, R.S., Suganthi, P., Muthukumaran, V.R. and Visvanathan, P., 2010. Impact assessment of air pollution stress on plant species through biochemical estimations. Proceedings of the Conference on World Academy of Science, Engineering and Technology (48). Venice, Italy, 24-26 Nov. 2010: 933-936.
- Javan Siamardi, S., Rezaei Kahkha, M.R., Safaei Moghaddam, A. and Noori, R., 2014. Survey of heavy metals concentration (Fe ،Ni ،Cu ،Zn ،Pb) in farmland soils of Sistan central part. Journal of Environmental Health Engineering, 2(1): 46-53 (In Persian with English summary).
- Kapoor, C.S., Bamniya, B.R. and Kapoor, K., 2012. Natural and effective control of air pollution through plants- studies on a tree species: Holoptelea integrifolia L. Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change, 17(7): 793-803.
- Khosropour, E., Attarod, P., Shirvany, A., Bayramzadeh, V., Moeinaddini, M. and Hakimi, L., 2018. Morphological and physiological properties of Patanus orientalis and Pinus eldarica leaves to urban pollution in Tehran. Iranian Journal of Forest, 10(2): 123-137 (In Persian with English summary).
- Koç, İ., Canturk, U., Isinkaralar, K., Ozel, H.B. and Sevik, H., 2024. Assessment of metals (Ni, Ba) deposition in plant types and their organs at Mersin City, Türkiye. Environmental Monitoring Assessment, 196(3): 282.
- Kohan, A., Haghighi, M., Mirghaffari, N. and Ehtemam, M.H., 2021. Effect of air pollution resulting from exhaust emission on the morphological, physiologic, and biochemical responses of lettuce (Lactuca sativa var. longifolia). Journal of Plant Process and Function, 9(40): 43-53.
- Lakzian, A., Feiziasl, V., Tehranifar, A., Halajnia, A., Rahmani H., Pakdel, P., ... and Talebi, A., 2013. Evaluation of dieback and early yellowing of sycamore trees (Platanus sp.) in Mashhad by using GGE Biplot analysis. Journal of Horticultured Science, 27(3): 259-274 (In Persian with English summary).
- Li, Y., Wang, Y., Wang, B., Wang, Y. and Yu, W., 2019. The response of plant photosynthesis and stomatal conductance to fine Particulate Matter (PM2.5) based on leaf factors analyzing. Plant Biologists, 62: 120-128.
- Maddah, S.M., Moraghebi, F., Farhangian Kashani, S. and Afdideh, F., 2014. Investigation of physiological responses and causes of resistance of acacia tree (Robinia pseudoacacia L.) under the influence of air pollution in Tehran. Journal of Plant Environmental Physiology, 10(38): 48-56 (In Persian with English summary).
- Mahdovian, K., 2019. The effect of heavy metal zinc on soil and plant pollution. Abstracts of the Third National Conference on Sustainable Development Strategies in Iran. Tehran, Iran, 4 Aug. 2019: 4p (in Persian).
- Mancinelli, A., Hoff, A. and Cottrell, M., 1988. Anthocyanin production in chl-rich and chl-poor seedlings. Plant Physiology, 86: 652-654.
- Mohsenzadeh, S. and Akbari, Y., 2017. Effect of air pollution on some physiological indexes of Ulmus, Acer, and Platanus plants in Shiraz city. Journal of Environmental Sciences Studies, 2(2): 387-396 (In Persian with English summary).
- Mousavi Javardi, N.S., Pakravan Fard, M., Panahi, P. and Zarei, R., 2023. Assessment of the relationships between leaf characteristics with air pollutants; A case study on Oriental plane (Platanus orientalis L.) and Caucasian hackberry (Celtis caucasica Willd.). Arboriculture and Urban Forestry, 49(6): 329-342.
- Mozaffarian, V., 2005. Trees and Shrubs of Iran. Published by Farhang Moaser, Tehran, Iran, 1082p (In Persian).
- Mozaffarian, V.A., 1994. Plant Classification Volume II: Dicotyledons. Published by Danesh Emrouz, Tehran, Iran, 610p (In Persian).
- Nouri, E., Matinizade, M., Moshki, A., Ensafi Moghaddam, T. and Rahimi, M., 2016. Evaluating the amount of heavy metals in dusts and their absorption by Brant’s oak (Quercus brantii Lindl.) (Case study: Meleh Siah, Ilam). Iranian Journal of Forest and Poplar Research, 23(4): 605-616 (In Persian with English summary).‏
- Omidi, N., Seyedi, N., Banj Shafiei, A. and Abbaspour, N., 2015. Content of carbohydrates and proline of Oriental plane (Platanus Orientalis L.) leaf in air pollution stress, case study: Urmia city. Forest Research and Development, 1(2): 109-122 (In Persian with English summary).
- Pichtel, J. and Bradway, D.J., 2008. Conventional crops and organic amendments for Pb, Cd, and Zn treatment at a severely contaminated site. Bioresource Technology, 99(5): 1242-1251.
- Porra, R.J., 2002. The chequered history of the development and use of simultaneous equations for the accurate determination of chlorophylls a and b. Photosynthesis Research, 73: 149-156.
 - Pourkhabbaz, A., Rastin, N., Olbrich, A., Langenfeld-Heyser, R. and Polle, A., 2010. Influence of environmental pollution on leaf properties of urban plane trees, Platanus orientalis L. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 85: 251-255.
- Qanati, F., Bakhtiarian, S. and Abdul Mulki, P., 2009. Effect of methyl jasmonate on secondary metabolites of evergreen plant )Calendula officinalis L). Modares Journal of Biotechnology, 1(1): 21-33 (In Persian).
- Rashidi, F. and Jalili, A., 2018. The effects of airborne pollutants and climatic factors of different sections of Tehran areas on leaf characteristics of oriental plane (Platanus orientalis L.) trees. Eopersia. 6(1): 67-78.
- Rashidi, F., 2019. Air pollution tolerant Species in city green area. Journal of Natural Environment, 72(2): 251-261 (In Persian with English summary).
- Rosselli, W., Keller, C. and Boschi, K., 2003. Phytoextraction capacity of growing on a metal-contaminated soil. Plant and Soil, 256(2): 265-272.
- Sabeti, H., 1994. Forests, Trees and Shrubs of Iran. Published by University of Yazd, Yazd, Iran, 884p (In Persian).
- Salehi Eskandari, B. and Khorati Kopaei, M., 2020. Basics of Plant Physiology. Payam Noor University Press, Tehran, 240p (In Persian).
- Solgi, E., Abbasitabar, H., Hasanvand, F. and Bakhshi, F., 2024. Spatial distribution and risk assessment of heavy metals in soil and leaf of pistachio trees (Case Study: Kabootar Khaneh-Rafsanjan). Iranian Journal of Forest, 16(2): 243-256 (In Persian with English summary).‏
- Taghavizad, R., Badkoubeh, S.M. and Ghorbannejad, M., 2024. Investigating the effects of air pollution on anatomical characteristics of two species Ligustrum
lucidum W.T.Aiton and Euonymus japonicas Thunb. Iranian Journal of Forest, 16(3): 405-417 (In Persian with English summary).‏
- Unsworth, M.H. and Black, V.J., 1981. Stomatal responses to pollutants: 188-200. In: Jarvis, P.G. and Mansfield, T.A. (Eds.). Stomatal Physiology. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom, 295p.
- Yan, X., Li, P., Wu, X., Wang, J., Wang, Z., Xu, J., ... and Du, E., 2025. Variations in the leaf economics spectrum, anatomical, ultrastructural, and stomatal traits of five tree species in the urban-rural air pollution environment. Journal of Environmental Sciences, 155: 177-192.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار