重金屬Cu脅迫對油松苗木生長的影響

任貴軍(凌源市林業(yè)設(shè)計隊,遼寧 朝陽 122000)

油松(Pinustabuliformis)為我國北方常用造林和園林綠化樹種，尤其是遼寧地區(qū)，在該地區(qū)城市綠化和生態(tài)建設(shè)方面發(fā)揮著重要的作用。隨著城市林業(yè)的發(fā)展，樹木面臨著各種新形勢的生長逆境，其中城市化加劇，汽車尾氣的過量排放致使土壤重金屬含量超標(biāo)已經(jīng)嚴(yán)重影響著樹木的生長，大大限制了林木的生產(chǎn)力[1，2]。因此，有必要對重金屬脅迫下，油松對重金屬離子的耐受性開展研究。本研究采用盆栽的方法，對1年生油松苗木施加常見的重金屬Cu離子，模擬重金屬脅迫條件來觀測油松幼苗的生長發(fā)育規(guī)律，以進(jìn)一步研究植物抗重金屬機(jī)制，為北方城市綠化景觀樹種的選擇提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

采用本地培育的1年生油松實(shí)生苗木，在大棚中正常管理，備用。

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用盆栽的方法，選用18 cm×13 cm規(guī)格的營養(yǎng)缽，每個盆裝2 kg草炭土。選擇生長健壯、長勢一致的1年生的油松幼苗，每盆栽3棵。于2017年4月在當(dāng)?shù)亓謭龃笈镞M(jìn)行處理。將幼苗栽入后，用常規(guī)管理，緩苗1個月后進(jìn)行重金屬(CuSO4)脅迫處理。設(shè)定Cu2+濃度為0、5、10、20和50 mmolL-15個濃度梯度處理。每個處理5盆，重復(fù)3次。處理5 d后取樣，對油松幼苗進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)測定。

1.3 指標(biāo)測定

1.3.1 苗木針葉含水率測定 采用烘干稱質(zhì)量法，用天平稱量針葉鮮質(zhì)量，然后將苗木放入80 ℃的烘箱中，殺青0.5 h，然后轉(zhuǎn)入60 ℃，烘干至恒質(zhì)量，計算針葉含水率。

1.3.2 苗木光合色素含量測定 光合色素含量測定采用丙酮研磨法[3]。準(zhǔn)確稱取針葉0.5 g，加入10 mL丙酮，冰浴研磨，吸取上清液，10 000 rpmmin-1離心5 min，留上清。在分光光度計上分別測定各處理在663和645 nm處的光吸收值OD663和OD645。以上指標(biāo)均3次重復(fù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 Cu脅迫對油松苗木針葉含水量的影響

研究結(jié)果如圖1所示，隨著重金屬脅迫程度的加深，苗木含水量隨著Cu離子濃度的增加而下降，施加外源銅離子可以造成對油松苗木的水分虧缺，形成生理性干旱。重金屬Cu脅迫下，濃度越高，含水量的下降幅度越顯著。到50 mmolL-1時，苗木針葉含水量下降至最低，為45%，表現(xiàn)出萎蔫癥狀，苗木瀕臨死亡，生長及生理活動受到嚴(yán)重抑制。根據(jù)觀察，成活中的任何樹種的苗木含水量一般都超過50%，否則就會死亡，本研究符合上述生長規(guī)律。

圖1 Cu脅迫對油松苗木針葉含水量的影響

2.2 Cu脅迫對油松苗木光合色素含量的影響

苗木光合色素含量是苗木生長質(zhì)量的直接體現(xiàn)。通過研究發(fā)現(xiàn)，施加Cu離子可以對油松苗木光合作用產(chǎn)生較大的抑制作用，最直觀的體現(xiàn)就是苗木光合色素含量隨著脅迫程度的加深而呈現(xiàn)出降低的趨勢。

圖2 Cu脅迫對油松苗木葉綠素a含量的影響

由圖2-圖4可以看出，Cu離子脅迫下，苗木的生長受到抑制，光合作用減弱。到50 mmolL-1時，苗木針葉葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量均下降至最低，分別為3.8 mgg-1、4.7 mgg-1和0.6 mgg-1，苗木瀕臨死亡。這一點(diǎn)和前面苗木針葉含水量的研究結(jié)果相一致，苗木在重金屬脅迫下光合作用受到抑制，進(jìn)而影響其正常的生長及生理代謝[4，5]。

圖3 Cu脅迫對油松苗木葉綠素b含量的影響

圖4 Cu脅迫對油松苗木類胡蘿卜素含量的影響

3 結(jié)論

本文通過盆栽試驗，模擬銅離子脅迫對1年生油松苗木生長的影響，并對苗木針葉含水量和光合色素含量進(jìn)行分析，可以得出以下結(jié)論：施加外援銅離子對油松生長影響顯著，隨著銅離子脅迫程度的加深，苗木針葉含水量和光合色素呈現(xiàn)下降趨勢，生長和光合作用受到嚴(yán)重抑制，當(dāng)銅離子含量增加到50 mmolL-1時，苗木瀕臨死亡。該結(jié)果表明，油松這個樹種對于重金屬脅迫的耐受能力比較有限，在城市行道樹樹種選擇上，應(yīng)當(dāng)慎重考慮。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫洪祥．干旱區(qū)造林[M]．北京：中國林業(yè)出版社，1989

[2] 李發(fā)東，李隆海，張秋英，等．我國農(nóng)業(yè)水資源可持續(xù)利用面臨的問題與對策[J]．節(jié)水灌溉，2001(4):1-3