干旱條件下重金屬脅迫對油松和側柏幼苗光合特性的影響

周亞興

(遼寧省阜新蒙古族自治縣王府林場，遼寧 阜新 123100)

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干旱條件下重金屬脅迫對油松和側柏幼苗光合特性的影響

周亞興

(遼寧省阜新蒙古族自治縣王府林場，遼寧 阜新 123100)

以遼西地區造林常用樹種油松和側柏為試驗材料，在水分和重金屬鉛的脅迫條件下，探討2種樹種葉綠素含量和凈光合作用的變化。結果表明：不同的水分脅迫顯著影響側柏的葉綠素含量和油松的凈光合速率；重金屬鉛的脅迫對油松和側柏的葉綠素含量和凈光合速率影響變化不一致，但是葉綠素含量在土壤鉛含量為1 500 mg?kg-1時是兩種樹的低代謝調整濃度，油松的凈光合速率的最高值出現在土壤鉛含量為 1 000 mg?kg-1的處理。

水分脅迫；重金屬脅迫；油松；側柏；葉綠素含量；光合作用

我國國土遼闊，各類資源豐富，尤其礦產資源極為豐富。由于經濟的發展，帶動對礦產業的需求量不斷加大，加上我國的礦山技術落后，導致粗放式開發時常發生，不僅降低了資源利用率還使生態環境遭到破壞。遼西地區屬于干旱半干旱的山區，這就使農業的發展受到了限制，所以當地政府只能依靠礦業的開發來推動經濟發展，這樣不可避免地帶來了生態的破壞[1,2]。油松和側柏是該地區造林常用樹種，其耐旱耐貧瘠的特性在這里得到了充分的發揮，但它們對該地區礦山周邊重金屬污染的耐受性研究還沒有報道。本試驗以盆栽的油松和側柏幼苗為研究對象，人為模擬干旱和重金屬鉛脅迫的逆境條件，來探討這兩個樹種在此條件的光合特性。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與地點

試驗地點設在遼寧省阜新縣轄區一苗圃內。選擇長勢一致的1年生的油松和側柏幼苗為研究對象。

1.2 試驗設計

采用盆栽的方式，選擇35 cm×40 cm規格的塑料盆，每盆裝20 kg土。當年3月以分析純醋酸鉛為重金屬鉛的添加材料，設定5個水平：M1—0 mg?kg-1土(對照)；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。與土攪拌均勻，鈍化1個月。測定當地土壤最大田間含水量為20%，設定4個水分處理：W1—30%最大田間含水量；W2—50%最大田間含水量；W3—70%最大田間含水量；W4—90%最大田間含水量。于當年4月將幼苗栽入鈍化1個月的盆中，每盆栽2株樹苗，每隔2天澆1次水，采用稱質量補水。10月對苗木的光合指標進行測定。每個處理3盆，重復3次，共計180盆。

1.3 測定項目

幼苗葉片葉綠素含量采用紫外線分光光度計法測定[3];幼苗葉片凈光合速率采用便攜式光合測定儀法測定[3]。

1.4 統計方法

用Excel2007軟件以及SPSS17.0軟件進行數據統計分析

2 結果與分析

2.1 不同水分處理條件下重金屬鉛對幼苗葉綠素含量的影響

植物葉綠素是存在植物中的光合色素，它能將光能吸收并且離子化，最終將二氧化碳和水轉化為氧氣和碳水化合物[4]。

圖1 油松幼苗葉綠素含量的變化

由圖1可知，在不同的水分條件下油松幼苗葉片葉綠素含量受重金屬鉛脅迫的影響較大，總體上呈先下降后上升的趨勢。除了W2水分處理外，其余處理都是在M4(1 500 mg?kg-1)出現最小值。在不同的重金屬鉛的脅迫條件下，油松幼苗各處理間葉綠素含量變化不規律，但是在M1(0 mg?kg-1)和M4(2 000 mg?kg-1)處理下，各水分處理間的差異顯著(P<0.05)，都以嚴重缺水的W1處理最高和充足供水的W4處理最低。

由圖2可知，在不同的水分條件下側柏幼苗葉片葉綠素含量受重金屬鉛脅迫的影響顯著，W1和W2兩個處理的葉綠素含量隨重金屬鉛脅迫程度的加劇呈逐漸下降趨勢，在M5(2 000 mg?kg-1)處理時最低。而W3和W4兩個處理的葉綠素含量呈先下降后上升趨勢，在M4(1 500 mg?kg-1)處理時最低。在不同的重金屬鉛的脅迫條件下，除了W3和W4在M4(1 500 mg?kg-1)和M5(2 000 mg?kg-1)處理間差異不顯著外，側柏幼苗其他各處理葉綠素含量差異顯著(P<0.05)。

圖2 側柏幼苗葉綠素含量的變化

2.2 不同水分處理條件下重金屬鉛對幼苗凈光合速率的影響

凈光合速率是指由光合作用產生的糖類減去呼吸作用消耗的糖類(即凈光合作用產生的糖類)的速率[5]。

圖3 油松幼苗凈光合速率的變化

由圖3可知，不同水分條件下側柏幼苗葉片凈光合速率受重金屬鉛脅迫的影響較大，除了W1和W2在M5(2 000 mg?kg-1)處理下差異不顯著外，其余各處理間差異達到顯著水平(P<0.05)，并且各處理凈光合速率都在M3(1 000 mg?kg-1)處理下達到最高值。W1和W2變化規律不明顯，W3和W4都是隨著重金屬鉛脅迫的加劇呈先上升后下降趨勢。在不同的重金屬鉛的脅迫下，除M5(2 000 mg?kg-1)在W1和W2處理不顯著外，其余處理都達到顯著水平(P<0.05)，以充足水分的W4處理凈光合速率最高。

圖4 側柏幼苗凈光合速率的變化

由圖4可知，不同水分條件下側柏幼苗葉片凈光合速率受重金屬鉛脅迫的影響不明顯。不同的重金屬鉛的脅迫下,W3和W4處理顯著高于W1處理。M5處理下，W3處理的凈光合速率最高。

3 結論

油松和側柏幼苗葉綠素含量在不同的水分條件下變化趨勢不一致，其中側柏幼苗葉綠素含量受水分脅迫影響較大，油松在低水量處理時葉綠色含量保持較高的水平。油松和側柏幼苗葉綠素含量隨著鉛脅迫的加劇變化趨勢也不一致，側柏葉綠素含量在重金屬脅迫下影響較大。多數處理在土壤鉛含量為 1 500 mg?kg-1是側柏和油松的自身代謝對逆境調整適應時期。

水分處理對油松幼苗的凈光合速率影響顯著，凈光合速率隨著水分脅迫加劇而下降。而側柏的高含水量處理顯著高于最低的含水量處理，70%含水量處理有較好的凈光合速率。隨著鉛脅迫加劇側柏凈光合速率呈明顯變化規律，而油松呈先增大后下降規律，在土壤鉛含量為 1 000 mg?kg-1時光合速率開始減慢。

[1] 昌西．植物對干旱逆境的生理適應機制研究進展[J]．安徽農業科學，2008，36(18):7549-7551

[2] 李錄久，許圣君，李光雄，等．土壤重金屬污染與修復技術研究進展[J]．安徽農業科學，2004，32(1)：156-158

[3] 王韶唐，荊家海，丁鐘榮，等．植物生理學實驗指導[M]．西安：陜西科學技術出版社，1987

[4] 何洪光，魏勇．水分脅迫對蘋果葉水勢及葉綠素含量的影響[J]．防護林科技，2009(6):15-16

[5] 單長卷，郝文芳，梁宗鎖，等．不同土壤干旱程度對刺槐幼苗水分生理和生長指標的影響[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

周亞興(1983-)，男，遼寧阜新人，大學，工程師，從事森林培育研究.

S718.43

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2016.10.008