鉛脅迫對4種行道樹生長的影響

王旭軍，吳際友，程 勇，劉 球，李 斌，劉欲曉，尹華艷

(1. 湖南省林業(yè)科學院，湖南 長沙 410004； 2. 湖南省第二建筑公司，湖南 長沙 410004；3. 攸縣林業(yè)局，湖南 攸縣 412300)

鉛脅迫對4種行道樹生長的影響

王旭軍1，吳際友1，程 勇1，劉 球1，李 斌2，劉欲曉3，尹華艷3

(1. 湖南省林業(yè)科學院，湖南 長沙 410004； 2. 湖南省第二建筑公司，湖南 長沙 410004；3. 攸縣林業(yè)局，湖南 攸縣 412300)

在湖南省林業(yè)科學院林場苗圃內(nèi)選擇香樟、深山含笑、欒樹、鵝掌楸等4個樹種的1年生幼苗為試材，對其進行Pb2+脅迫試驗，設(shè)定Pb2+濃度為0mg/L(對照)、50 mg/L、400mg/L、800mg/L、1600mg/L 5個水平，每1個處理重復3次，研究不同Pb2+濃度對4種行道樹生長的影響。結(jié)果表明：低濃度的Pb2+脅迫能促進幼苗的地徑、苗高的生長，但隨著濃度的升高生長量下降；低濃度Pb2+脅迫對香樟、欒樹、鵝掌楸幼苗苗高的促進作用顯著，且對香樟的影響最大，鵝掌楸次之，欒樹最小，但這種促進作用對深山含笑不顯著；隨著Pb2+濃度的增加，各指標下降，其中深山含笑受影響最大；低濃度Pb2+脅迫對4個樹種的地徑生長均有顯著的促進作用，且這種促進作用對于香樟和鵝掌楸的影響相對較強，深山含笑相對較弱，欒樹介于兩者之間，隨著Pb2+濃度的增加，各指標下降，其中深山含笑受影響最大。

Pb2+脅迫；行道樹；苗高；地徑

許多重金屬元素都是植物必需的微量元素(如Cu、Zn等)，對植物生長發(fā)育起著十分重要的作用。但鉛元素對植物來說不是必需元素，是有毒元素。當環(huán)境中有毒元素的量超過某一臨界值時，就會對植物產(chǎn)生一定的毒害作用，輕則植物體內(nèi)的代謝過程發(fā)生紊亂，生長發(fā)育受到抑制，重則導致植物死亡。鉛對植物的毒害效應(yīng)表現(xiàn)為限制植物的正常生長、發(fā)育和代謝，生長在鉛污染環(huán)境中的植物，很容易受到傷害。但不少種類植物仍能夠在富含鉛的土壤中生長、繁殖，并完成生活史，表明在長期的進化過程中這些植物已經(jīng)對鉛形成了特定的抗性機制[1-3]。我們對香樟(Cinnamomumcamphora)、深山含笑(Micheliaaudiae)、欒樹(Koelreuteriapaniculata)、鵝掌楸(Liriodendronchinense)等4個樹種在不同程度鉛污染土壤中的生長響應(yīng)進行了研究，為對重金屬鉛有較強抗性的行道樹種的篩選提供參考。

1 材料與方法

1.1供試材料

供試材料選用湖南省林業(yè)科學院林場苗圃內(nèi)香樟、深山含笑、欒樹、鵝掌楸等4種樹的1年生幼苗。

1.2試驗方法

2009年3月將選好的苗木栽植在18cm×16cm的膠皮盆中，每盆裝土1.5kg并種植1株苗木。盆栽土壤為黃土加草木灰(以5∶1混合)。每1個樹種的每1個處理各設(shè)3次重復，每1個重復栽植4盆，盆下墊托盤，移植后進行常規(guī)管理。

2009年5月于苗木恢復生長后進行Pb2+脅迫處理。設(shè)定Pb2+濃度為：0mg/L(對照)、50mg/L、400 mg/L、800mg/L、1600mg/L，將Pb2+處理濃度相同的苗木放置在一畦。處理前分別稱取一定量的Pb(N03)2(分析純)，配制成相應(yīng)濃度的溶液，每株均勻澆灌200mL相應(yīng)處理溶液，對照(CK)澆灌等量的清水，并將滲到托盤中的溶液倒回盆中。

處理過程及苗木處理后的養(yǎng)護都在大棚內(nèi)進行，且每次用等量的水澆灌，以避免因受雨水或澆灌水的影響而造成植株間處理濃度的差異[4]。

1.3指標測定

于2009年5月在Pb2+脅迫處理前對苗木的地徑、苗高進行測量，處理后于10月再對苗木的地徑、苗高進行測量。

植株苗高的測量參照 GB 6000-85《主要造林樹種苗木》中的標準：苗高是指自地徑至苗木頂芽基部的苗干長度，用鋼卷尺測量，精確度為0.1cm；植株地徑指苗木土痕處的粗度，用游標卡尺測量土痕處，若土痕處膨大，則測其上部位，精確度為0.01cm。

1.4數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用SPSS16.0軟件分析。

2 結(jié)果與分析

2.1鉛脅迫對4種行道樹幼苗高生長的影響

鉛脅迫對4種行道樹幼苗高生長的影響結(jié)果見表1。

對4種行道樹在不同濃度Pb2+脅迫下苗高生長差值進行方差分析，結(jié)果(見表2)表明，濃度主效應(yīng)的影響已達極顯著水平(Sig.<0.01)，樹種×濃度交互效應(yīng)的影響達顯著水平(Sig<0.05)。在此基礎(chǔ)上，再用LSD法對主效應(yīng)及交互效應(yīng)做多重比較，根據(jù)植株的苗高差值分析不同樹種抗Pb2+脅迫能力的差異，結(jié)果見表4～5及圖1～2。

2.1.1 Pb2+濃度主效應(yīng)對植株高生長的影響 由表3和圖1可知，Pb2+濃度主效應(yīng)多重比較結(jié)果是，植株在50mg/L、400mg/L Pb2+處理下苗高差值與對照差異極顯著，且苗高差值高于對照。表明較低濃度Pb2+脅迫對植株的苗高生長有一定的促進作用。

表2 Pb2+脅迫下4個樹種高生長差值方差分析Tab.2 Varianceanalysisonheightgrowthof4speciesunderPb2+stress變異來源Ⅲ型平方和自由度均方FSig.樹種4933.096 31644.365226.9240.000濃度383.524495.88113.2320.000樹種×濃度205.4031217.1172.3620.021誤差289.853407.246誤差總和26048.27060校正總和5811.87759 注:“Sig.<0.05”表示差異顯著;“Sig.<0.01”表示差異極顯著。表6同。

表3 Pb2+濃度主效應(yīng)對幼苗高生長影響的多重比較Tab.3 MultiplecomparisononheightgrowthofseedlingunderPb2+concentrationmaineffect鉛濃度(mg/L)CKCKCKCK50**400**8001600 注:“*”表示與對照差異顯著(Sig.<0.05);“**”表示與對照差異極顯著(Sig.<0.01),表4、表7、表8同。

圖1 Pb2+濃度主效應(yīng)對幼苗高生長的影響 Fig.1 The effect on height growth of seedling under Pb2+ concentration main effect

2.1.2 樹種×Pb2+濃度交互效應(yīng)對植株高生長的影響 由表4和圖2可知，樹種與Pb2+濃度交互效應(yīng)多重比較結(jié)果是：香樟、欒樹、鵝掌楸在50mg/L、400mg/L Pb2+處理下苗高差值均與對照差異顯著，且苗高差值均高于對照；香樟在以上2種濃度Pb2+處理下苗高差值分別高于對照43.3%、36.5%，鵝掌楸分別高于對照27.6%、28.3%，欒樹分別高于對照24.8%、22.3%；深山含笑在800mg/L、1600mg/L Pb2+處理下苗高差值分別與對照差異顯著和極顯著，且苗高差值分別低于對照16.9%和24.1%。表明較低濃度Pb2+脅迫對香樟、欒樹、鵝掌楸的苗高生長均有顯著的促進作用，且這種促進作用對于香樟的影響最大，鵝掌楸次之，欒樹最小，但這種促進作用對深山含笑并不顯著；隨著Pb2+濃度的增加，苗高差下降，幼苗的高生長開始受到抑制，其中深山含笑受影響最大?？梢?，香樟的抗Pb2+脅迫能力相對較強，鵝掌楸次之，欒樹居于鵝掌楸之后，深山含笑的抗鉛脅迫能力最弱。

表4 樹種×Pb2+濃度交互效應(yīng)對幼苗高生長影響的多重比較Tab.4 Multiplecomparisonofheightgrowthwithinterac-tiveeffectoftreespecies×Pb2+concentration樹種鉛濃度CKCKCKCK香樟50*400*8001600深山含笑50400800*1600**欒樹50*400*8001600鵝掌楸50*400*8001600

圖2 樹種×Pb2+濃度交互效應(yīng)對幼苗高生長的影響Fig.2 The effects on height growth of seedlings with interactive effect of tree species×Pb2+ concentration

2.2Pb2+脅迫對4種行道樹幼苗地徑生長的影響

Pb2+脅迫對4種行道樹幼苗地徑生長的影響結(jié)果見表5，地徑差值方差分析結(jié)果見表6。表5、6的結(jié)果表明：Pb2+濃度主效應(yīng)的影響已達極顯著水平(Sig.<0.01)，樹種×濃度交互效應(yīng)的影響達顯著水平(Sig.<0.05)。在此基礎(chǔ)上，再用LSD法對主效應(yīng)及交互效應(yīng)做多重比較，根據(jù)植株的地徑差值分析不同樹種抗Pb2+脅迫能力的差異，結(jié)果見表7～8及圖3～4。

表5 Pb2+脅迫下4種行道樹幼苗地徑生長差值表Tab.5 Thedifferenceofdiametergrowthof4avenuespeciesunderPb2+stress鉛濃度(mg/L)香樟深山含笑欒樹鵝掌楸地徑差(cm)處理CK(%)地徑差(cm)處理CK(%)地徑差(cm)處理CK(%)地徑差(cm)處理CK(%)CK4.63100.002.12100.003.67100.003.77100.00 505.62121.742.57122.224.10111.814.37115.924005.43118.122.33111.114.13112.724.60122.118004.91106.521.8185.713.87105.443.87102.6516004.2392.031.6376.193.5797.263.4090.26 注:表中數(shù)據(jù)均為3次重復的平均值,其中地徑差為10月地徑與5月處理前地徑的差值。

表6 Pb2+脅迫下4個不同樹種地徑生長差異的方差分析Tab.6 Varianceanalysisondiametergrowthof4speciesunderPb2+stress變異來源Ⅲ型平方和自由度均方FSig.樹種64.658 321.553486.1490.000濃度8.08542.02145.5920.000樹種×濃度1.176120.0982.2110.030誤差1.773400.044誤差總和908.23060校正總和75.69359

2.2.1 Pb2+濃度主效應(yīng)對植株地徑生長的影響 由表7和圖3可知，鉛濃度主效應(yīng)多重比較結(jié)果是，植株在50mg/L、400mg/L Pb2+處理下地徑差值與對照差異顯著，且地徑差值均高于對照。表明較低濃度Pb2+脅迫對植株的地徑生長有一定的促進作用。

表7 Pb2+濃度主效應(yīng)對地徑生長影響的多重比較Tab.7 MultiplecomparisonondiametergrowthunderPb2+concentrationmaineffect鉛濃度(mg/L)CKCKCKCK50*400*8001600

圖3 Pb2+濃度主效應(yīng)對幼苗地徑生長的影響Fig.3 The effects of diameter growth of seedling under Pb2+ concentration main effect

2.2.2 樹種×Pb2+濃度交互效應(yīng)對植株地徑生長的影響 由表8和圖4可知，樹種與Pb2+濃度交互效應(yīng)的多重比較結(jié)果是：香樟與鵝掌楸在50mg/L、400mg/L Pb2+處理下地徑差值均與對照差異極顯著，欒樹在50mg/L、400mg/L Pb2+處理下地徑差值與對照差異顯著，且苗高差值均高于對照；香樟在以上2種濃度Pb2+處理下地徑差值分別高于對照21.7%、18.1%，鵝掌楸分別高于對照15.8%、22.0%，欒樹分別高于對照11.7%、12.6%；深山含笑在50mg/L Pb2+處理下地徑差值與對照差異極顯著，且高于對照22.2%，但在 800mg/L、1600mg/L Pb2+處理下地徑差值分別與對照差異達顯著和極顯著，且地徑差值分別低于對照14.3%和23.8%。表明較低濃度Pb2+脅迫對4個樹種的地徑生長均有顯著的促進作用，且這種促進作用對于香樟和鵝掌楸的影響相對較強，對深山含笑的影響相對較弱，欒樹的影響介于兩者之間，但隨著Pb2+濃度的增加，地徑的差值下降，幼苗的地徑生長開始受到抑制，其中深山含笑受影響最大?？梢?，香樟和鵝掌楸的抗Pb2+脅迫能力相對較強，深山含笑的抗Pb2+脅迫能力相對較弱，欒樹介于兩者之間。

表8 樹種×Pb2+濃度交互效應(yīng)對幼苗地徑生長影響的多重比較Tab.8 Multiplecomparisonofdiametergrowthofseedlingwithinteractiveeffectundertreespecies×Pb2+concentration樹種鉛濃度CKCKCKCK香樟50**400**8001600深山含笑50**400800*1600**欒樹50*400*8001600鵝掌楸50**400**8001600

圖4 樹種×Pb2+濃度交互效應(yīng)對幼苗地徑生長的影響Fig.4 The effects on diameter growth of seedlings with interactive effect of tree species×Pb2+ concentration

3 結(jié)論與討論

(1)低濃度的Pb2+脅迫能促進幼苗的地徑、苗高生長，但隨著Pb2濃度升高生長量下降，與前人研究結(jié)果相一致[8]。這在某些生理指標(SOD活性、POD活性)上也得到印證，可能的原因是重金屬脅迫下能刺激某些酶的活性，促進植物生長[5]。也有研究認為，低濃度重金屬離子對植物生長的促進可能是對最初傷害的一種保護(生長越快，重金屬離子在植物體內(nèi)的相對濃度就越低)，但是隨著Pb2+濃度的增加，保護反應(yīng)消失，導致植株矮小，葉片失綠，植株鮮重、干重下降[6-7]。

(2)低濃度Pb2+脅迫對香樟、欒樹、鵝掌楸幼苗苗高的促進作用顯著，且對香樟的影響最大，鵝掌楸次之，欒樹最小，但這種促進作用對深山含笑不顯著；且隨著Pb2+濃度的增加，各指標下降，其中深山含笑受影響最大。低濃度Pb2+脅迫對4個樹種的地徑生長均有顯著的促進作用，且這種促進作用對于香樟和鵝掌楸的影響相對較強，深山含笑相對較弱，欒樹介于兩者之間，隨著Pb2+濃度的增加，各指標下降，其中深山含笑受影響最大。從4個樹種在不同濃度Pb2+脅迫下苗高變化來看，香樟的抗鉛脅迫能力相對較強，鵝掌楸次之，欒樹居于鵝掌楸之后，深山含笑的抗Pb2+脅迫能力最弱；從4個樹種在不同濃度Pb2+脅迫下地徑變化 來看，香樟和鵝掌楸的抗Pb2+脅迫能力相對較強，深山含笑的抗Pb2+脅迫能力相對較弱，欒樹介于兩者之間。

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GrowtheffectofPb2+stresson4avenuetreespecies

WANG Xujun1, WU Jiyou1, CHENG Yong1, LIU Qiu1,LI Bin2, LIU Yuxiao3, YIN Huayan3

(1.Hunan Academy of Forestry, Changsha 410004, China; 2. Hunan No.2 Engineering Co. Ltd, Changsha 410004, China; 3. Forestry Bureau of Youxian County, Youxian County 412300, China)

The growth effect of Pb stress were tested on one-year-old seedlings of 4 avenue tree species asCinnamomumcamphora,Micheliamaudiae,KoelreuteriapaniculataandLiriodendronchinensein the experimental nursery of Hunan Academy of Forestry. The Pb2+concentration was arranged such levels as control (no Pb2+), 50 mg/L, 400 mg/L, 800 mg/L and 1600mg/L, each with 3 replicates. The results showed that: (1) Pb stress with lower Pb2+concentration stimulated the height growth and ground diameter growth, which then decreased with the increasing Pb2+concentration. (2)There is significant effects of height growth onC.camphora,K.paniculataandL.chinense, and the greatest impact onC.camphora,L.chinensesecond,K.paniculatathe minimum, and no significant effects onM.maudiae. With increasing concentration of Pb2+, the index were all declined, and effected significantly withM.maudiae. (3)There is significant effect of ground diameter growth on 4 avenue tree species, and the greatest impact onC.camphoraandL.chinense,K.paniculatasecond,M.maudiaethe minimum. With increasing concentration of Pb2+, the index were all declined, and affected significantly withM.maudiae.

Pb stress; avenue tree species; seedling height; ground diameter

2011-07-20

2011-08-30

國家“十二五”科技支撐項目(2011BAD38B03)。

X 503.235

A

1003-5710(2011)05-0034-05

10. 3969/j. issn. 1003-5710. 2011. 05. 009

(文字編校：唐效蓉，龔玉子)