干旱条件下重金属胁迫对油松和侧柏幼苗光合特性的影响

周亚兴

(辽宁省阜新蒙古族自治县王府林场，辽宁 阜新 123100)



干旱条件下重金属胁迫对油松和侧柏幼苗光合特性的影响

周亚兴

(辽宁省阜新蒙古族自治县王府林场，辽宁 阜新 123100)

以辽西地区造林常用树种油松和侧柏为试验材料，在水分和重金属铅的胁迫条件下，探讨2种树种叶绿素含量和净光合作用的变化。结果表明：不同的水分胁迫显著影响侧柏的叶绿素含量和油松的净光合速率；重金属铅的胁迫对油松和侧柏的叶绿素含量和净光合速率影响变化不一致，但是叶绿素含量在土壤铅含量为1 500 mg•kg-1时是两种树的低代谢调整浓度，油松的净光合速率的最高值出现在土壤铅含量为 1 000 mg•kg-1的处理。

水分胁迫；重金属胁迫；油松；侧柏；叶绿素含量；光合作用

我国国土辽阔，各类资源丰富，尤其矿产资源极为丰富。由于经济的发展，带动对矿产业的需求量不断加大，加上我国的矿山技术落后，导致粗放式开发时常发生，不仅降低了资源利用率还使生态环境遭到破坏。辽西地区属于干旱半干旱的山区，这就使农业的发展受到了限制，所以当地政府只能依靠矿业的开发来推动经济发展，这样不可避免地带来了生态的破坏[1,2]。油松和侧柏是该地区造林常用树种，其耐旱耐贫瘠的特性在这里得到了充分的发挥，但它们对该地区矿山周边重金属污染的耐受性研究还没有报道。本试验以盆栽的油松和侧柏幼苗为研究对象，人为模拟干旱和重金属铅胁迫的逆境条件，来探讨这两个树种在此条件的光合特性。

1 材料与方法

1.1 试验材料与地点

试验地点设在辽宁省阜新县辖区一苗圃内。选择长势一致的1年生的油松和侧柏幼苗为研究对象。

1.2 试验设计

采用盆栽的方式，选择35 cm×40 cm规格的塑料盆，每盆装20 kg土。当年3月以分析纯醋酸铅为重金属铅的添加材料，设定5个水平：M1—0 mg•kg-1土(对照)；M2—500 mg•kg-1土；M3—1 000 mg•kg-1；M4—1 500 mg•kg-1土；M5—2 000 mg•kg-1土。与土搅拌均匀，钝化1个月。测定当地土壤最大田间含水量为20%，设定4个水分处理：W1—30%最大田间含水量；W2—50%最大田间含水量；W3—70%最大田间含水量；W4—90%最大田间含水量。于当年4月将幼苗栽入钝化1个月的盆中，每盆栽2株树苗，每隔2天浇1次水，采用称质量补水。10月对苗木的光合指标进行测定。每个处理3盆，重复3次，共计180盆。

1.3 测定项目

幼苗叶片叶绿素含量采用紫外线分光光度计法测定[3];幼苗叶片净光合速率采用便携式光合测定仪法测定[3]。

1.4 统计方法

用Excel2007软件以及SPSS17.0软件进行数据统计分析

2 结果与分析

2.1 不同水分处理条件下重金属铅对幼苗叶绿素含量的影响

植物叶绿素是存在植物中的光合色素，它能将光能吸收并且离子化，最终将二氧化碳和水转化为氧气和碳水化合物[4]。

图1 油松幼苗叶绿素含量的变化

由图1可知，在不同的水分条件下油松幼苗叶片叶绿素含量受重金属铅胁迫的影响较大，总体上呈先下降后上升的趋势。除了W2水分处理外，其余处理都是在M4(1 500 mg•kg-1)出现最小值。在不同的重金属铅的胁迫条件下，油松幼苗各处理间叶绿素含量变化不规律，但是在M1(0 mg•kg-1)和M4(2 000 mg•kg-1)处理下，各水分处理间的差异显著(P<0.05)，都以严重缺水的W1处理最高和充足供水的W4处理最低。

由图2可知，在不同的水分条件下侧柏幼苗叶片叶绿素含量受重金属铅胁迫的影响显著，W1和W2两个处理的叶绿素含量随重金属铅胁迫程度的加剧呈逐渐下降趋势，在M5(2 000 mg•kg-1)处理时最低。而W3和W4两个处理的叶绿素含量呈先下降后上升趋势，在M4(1 500 mg•kg-1)处理时最低。在不同的重金属铅的胁迫条件下，除了W3和W4在M4(1 500 mg•kg-1)和M5(2 000 mg•kg-1)处理间差异不显著外，侧柏幼苗其他各处理叶绿素含量差异显著(P<0.05)。

图2 侧柏幼苗叶绿素含量的变化

2.2 不同水分处理条件下重金属铅对幼苗净光合速率的影响

净光合速率是指由光合作用产生的糖类减去呼吸作用消耗的糖类(即净光合作用产生的糖类)的速率[5]。

图3 油松幼苗净光合速率的变化

由图3可知，不同水分条件下侧柏幼苗叶片净光合速率受重金属铅胁迫的影响较大，除了W1和W2在M5(2 000 mg•kg-1)处理下差异不显著外，其余各处理间差异达到显著水平(P<0.05)，并且各处理净光合速率都在M3(1 000 mg•kg-1)处理下达到最高值。W1和W2变化规律不明显，W3和W4都是随着重金属铅胁迫的加剧呈先上升后下降趋势。在不同的重金属铅的胁迫下，除M5(2 000 mg•kg-1)在W1和W2处理不显著外，其余处理都达到显著水平(P<0.05)，以充足水分的W4处理净光合速率最高。

图4 侧柏幼苗净光合速率的变化

由图4可知，不同水分条件下侧柏幼苗叶片净光合速率受重金属铅胁迫的影响不明显。不同的重金属铅的胁迫下,W3和W4处理显著高于W1处理。M5处理下，W3处理的净光合速率最高。

3 结论

油松和侧柏幼苗叶绿素含量在不同的水分条件下变化趋势不一致，其中侧柏幼苗叶绿素含量受水分胁迫影响较大，油松在低水量处理时叶绿色含量保持较高的水平。油松和侧柏幼苗叶绿素含量随着铅胁迫的加剧变化趋势也不一致，侧柏叶绿素含量在重金属胁迫下影响较大。多数处理在土壤铅含量为 1 500 mg•kg-1是侧柏和油松的自身代谢对逆境调整适应时期。

水分处理对油松幼苗的净光合速率影响显著，净光合速率随着水分胁迫加剧而下降。而侧柏的高含水量处理显著高于最低的含水量处理，70%含水量处理有较好的净光合速率。随着铅胁迫加剧侧柏净光合速率呈明显变化规律，而油松呈先增大后下降规律，在土壤铅含量为 1 000 mg•kg-1时光合速率开始减慢。

[1] 昌西．植物对干旱逆境的生理适应机制研究进展[J]．安徽农业科学，2008，36(18):7549-7551

[2] 李录久，许圣君，李光雄，等．土壤重金属污染与修复技术研究进展[J]．安徽农业科学，2004，32(1)：156-158

[3] 王韶唐，荆家海，丁钟荣，等．植物生理学实验指导[M]．西安：陕西科学技术出版社，1987

[4] 何洪光，魏勇．水分胁迫对苹果叶水势及叶绿素含量的影响[J]．防护林科技，2009(6):15-16

[5] 单长卷，郝文芳，梁宗锁，等．不同土壤干旱程度对刺槐幼苗水分生理和生长指标的影响[J].2005(2):44-49

Effects of Heavy Metal Stress on Photosynthesis of Seedlings ofPinustabuliformis&PlatycladusorientalisUnder Drought Conditions

Zhou Yaxing

(Wangfu Forest Farm,Mongolian Autonomous County of Fuxin City,Liaoning Province,Fuxin 123100,China)

TakingPinustabuliformis&Platycladusorientalisin western Liaoning Province as test materials under water stress conditions and heavy metals lead,change of chlorophyll content and net photosynthesis of two species were discussed under the condition of water and net photosynthesis. Result shows that different water stress affect significantly the chlorophyll content ofPlatycladusorientalisand the net photosynthetic ofPinustabuliformis. Changes of effects of Pb Stress on chlorophyll content ofPinustabuliformis&Platycladusorientalisis inconsistent,the metabolism adjusting concentrations of chlorophyll content is low under the soil lead content (1 500 mg•kg-1) ;the maximum net photosynthetic rate ofPinustabuliformisappear in the treatment of the soil lead content being 1 000mg •kg-1.

water stress; heavy metal stress;Pinustabuliformis;Platycladusorientalis；chlorophyll content; photosynthesis

1005-5215(2016)10-0022-03

2016-07-15

周亚兴(1983-)，男，辽宁阜新人，大学，工程师，从事森林培育研究.

S718.43

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2016.10.008