铅胁迫对垂盆草生长与生理指标影响的初步研究

●葛海香 邢万堂

（1.青岛恒星科技学院 山东 青岛 266100；2.中国海洋大学 山东 青岛 266100）

铅作为一种最常见且危害极大的重金属污染物之一，易对土壤与河流、湖泊造成不同程度的污染，环境中铅污染的治理已迫在眉睫[1]。对此，我国开展如化学降污、物理降污、微生物修复等铅污染治理技术，虽取得一定成效，但在修复过程中也伴随着其他环境问题的产生。利用植物进行环境修复是一项绿色无污染的治理手段，因其具有环保、经济、生态等优点而为社会所接受[2,3]。垂盆草为景天科景天属的多年生草本，抗逆性强，被广泛应用于草坪、地被及植被花坛绿化中，起着增加园林景观多样性的作用；在屋面绿化、护坡绿化、居室美化等方面也有很好的应用前景[4]，但对其耐铅生理机制鲜见报道。本实验将以土培的方法，将垂盆草幼苗栽植于不同 体积分数的铅尾矿矿砂中进行处理，分析探究观赏性植物垂盆草在铅环境下对其生长及生理指标的影响，探讨其对铅的耐受性，以期为利用垂盆草进行铅污染土壤的修复提供一定的理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试铅尾矿砂取自于江西省德兴铅尾矿坝（北纬28°96'、东经117°58'），园土为江西财经大学麦庐园校区内表层林下土（0～20cm），用土经自然风干后研磨与过筛（孔径3mm），剔除多余杂质，后期与矿砂按既定比例混合均匀装盆备用。

1.2 试验方法

1.2.1 幼苗培育和铅胁迫处理 幼苗的生长与生理试验于江西财经大学原资源与环境管理学院进行。在垂盆草幼苗的选育上参照Han等[5,6]的方法，选取长势健康、一致的垂盆草幼苗（株高约5～7cm）栽植于塑料花盆（规格20.5cm×15.5cm）中，为进一步预防土壤中铅的流失，在盆内分别套入2层塑料袋。将园土与铅尾矿砂依照不同的体积比例混合制成5种栽培基质：100%园土(CK)、75%园土+25%铅、50%园土+50%铅、25%园土+75%铅、100%铅。每种处理3盆，每盆培植5株垂盆草。园土用0.15%氯化汞溶液消毒5min，以确保实验结果的准确性。将栽植的幼苗置于室外，让其在自然光照条件下进行生长，处理期每2d浇1次水。28d后将各处理容器中的幼苗取出，用蒸馏水清洗干净并用吸水性较好的纸巾（无棉絮）吸干幼苗表面多余水分，以备后续实验顺利开展。

1.2.2 幼苗生长和生理指标测定 每盆重复处理中随机挑选3株，用平行尺测量幼苗的地上部与地下部的生长状况，结果取3株幼苗的平均值。并将每株幼苗的地上部与地下部分开处理，后经105℃高温杀青120min，随后以恒温60℃烘干至恒定质量，分别进行称重测量，结果取平均值统计。

取剩余2株幼苗同一位置的新摘叶片，测其叶内光合色素含量，参照杨敏文[7]丙酮-乙醇混合提取法。以各项指标重复测定3次后的平均值作为最终结果。

1.3 数据统计处理

应用软件Excel 2016和SPSS 18.0以及邓肯氏（Duncan’s）新复极差法对相关试验数据的进行具体的处理和分析。

2 结果与分析

2.1 不同体积分数铅尾矿砂处理对垂盆草幼苗生长指标的影响

表1 铅胁迫下垂盆草植株的生长情况

由表1可见，垂盆草幼苗的栽植随土壤中Pb含量的升高，地上部、地下部生长指标均呈下降的态势。在纯Pb条件下，幼苗的地上部、地下部生长指数最低，分别较对照下降34.20%和17.53%。幼苗的地上部分生长指标与对照相比在1/2Pb、3/4Pb和纯Pb下存在显著差异（P＜0.05），而幼苗的地下部分生长指标在Pb胁迫条件下与对照存在显著差异（P＜0.05）。

对于不同体积分数铅处理下幼苗地上部、地下部干质量均有所降低，在纯Pb条件下降至最低，相较对照分别下降6.38%和66.67%，而地上部干质量与对照相较无明显差异（P＞0.05）。

经耐性指数的分析，各处理组的耐性指数变化与铅含量呈反比，表明幼苗在铅胁迫过程中受到不同程度迫害。

2.2 不同体积分数铅尾矿砂处理对垂盆草幼苗光合色素含量的影响

表2 铅胁迫下垂盆草光合色素含量

由表2所示，随着Pb体积分数的增加，幼苗叶片中光合色素含量呈下降趋势，在纯Pb条件下降至最低，较对照分别降低64.71%、65.08%和54.89%。其叶绿素a在1/2Pb、3/4Pb和Pb条件下与对照显著差异(P＜0.05)，而叶绿素b和胡萝卜素较对照均无显著差异(P＞0.05)。

3 讨论

铅并非植物生长所必需的元素，不同植物对铅胁迫条件下的反应也各不相同，而植物的生长情况则可以直观反映出植物在受到铅胁迫时所产生的抗性[6]，这也是作为判断植物的抵抗能力以及所受胁迫的重要依据。随Pb体积分数的增加，垂盆草幼苗的生长与干质量均有所降低，说明垂盆草对铅胁迫具有一定耐性。

铅胁迫会迫使植物体内细胞膜及叶绿体内部结构发生变化，并进一步抑制植物生长[8]。而光合色素含量的变化在一定程度上也反映出了植物的光合能力的强弱[9]。垂盆草幼苗叶片的光合色素含量变化随着铅体积分数的增加而降低，且在纯铅条件下含量达到最低。由此可知，垂盆草幼苗在纯铅胁迫下，体内的叶绿体结构遭到破坏，导致光合色素含量降低，进而影响光合作用。

土壤中不同含量的铅对垂盆草幼苗的生长和生理均会产生不同程度的影响。但在低体积分数的铅胁迫处理下培养28d，其生长和生理指标相较对照未有明显变化，说明在低体积分数胁迫下幼苗可利用自身的抗氧化系统来降低铅对其自身细胞的侵害，从而确保植物在该逆境中能够正常的存活。

4 结论

垂盆草幼苗对低体积分数铅尾矿砂有一定的耐性，并为铅污染下土壤的生态修复提供一定参考依据。