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(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004； 2. 湖南省第二建筑公司，湖南 長(zhǎng)沙 410004；3. 攸縣林業(yè)局，湖南 攸縣 412300)

鉛脅迫對(duì)4種行道樹生長(zhǎng)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(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004； 2. 湖南省第二建筑公司，湖南 長(zhǎng)沙 410004；3. 攸縣林業(yè)局，湖南 攸縣 412300)

在湖南省林業(yè)科學(xué)院林場(chǎng)苗圃內(nèi)選擇香樟、深山含笑、欒樹、鵝掌楸等4個(gè)樹種的1年生幼苗為試材，對(duì)其進(jìn)行Pb2+脅迫試驗(yàn)，設(shè)定Pb2+濃度為0mg/L(對(duì)照)、50 mg/L、400mg/L、800mg/L、1600mg/L 5個(gè)水平，每1個(gè)處理重復(fù)3次，研究不同Pb2+濃度對(duì)4種行道樹生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明：低濃度的Pb2+脅迫能促進(jìn)幼苗的地徑、苗高的生長(zhǎng)，但隨著濃度的升高生長(zhǎng)量下降；低濃度Pb2+脅迫對(duì)香樟、欒樹、鵝掌楸幼苗苗高的促進(jìn)作用顯著，且對(duì)香樟的影響最大，鵝掌楸次之，欒樹最小，但這種促進(jìn)作用對(duì)深山含笑不顯著；隨著Pb2+濃度的增加，各指標(biāo)下降，其中深山含笑受影響最大；低濃度Pb2+脅迫對(duì)4個(gè)樹種的地徑生長(zhǎng)均有顯著的促進(jìn)作用，且這種促進(jìn)作用對(duì)于香樟和鵝掌楸的影響相對(duì)較強(qiáng)，深山含笑相對(duì)較弱，欒樹介于兩者之間，隨著Pb2+濃度的增加，各指標(biāo)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(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育起著十分重要的作用。但鉛元素對(duì)植物來說不是必需元素，是有毒元素。當(dāng)環(huán)境中有毒元素的量超過某一臨界值時(shí)，就會(huì)對(duì)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(zhǎng)發(fā)育受到抑制，重則導(dǎo)致植物死亡。鉛對(duì)植物的毒害效應(yīng)表現(xiàn)為限制植物的正常生長(zhǎng)、發(fā)育和代謝，生長(zhǎng)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(zhǎng)、繁殖，并完成生活史，表明在長(zhǎng)期的進(jìn)化過程中這些植物已經(jīng)對(duì)鉛形成了特定的抗性機(jī)制[1-3]。我們對(duì)香樟(Cinnamomumcamphora)、深山含笑(Micheliaaudiae)、欒樹(Koelreuteriapaniculata)、鵝掌楸(Liriodendronchinense)等4個(gè)樹種在不同程度鉛污染土壤中的生長(zhǎng)響應(yīng)進(jìn)行了研究，為對(duì)重金屬鉛有較強(qiáng)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(xué)院林場(chǎng)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(yàn)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(gè)樹種的每1個(gè)處理各設(shè)3次重復(fù)，每1個(gè)重復(fù)栽植4盆，盆下墊托盤，移植后進(jìn)行常規(guī)管理。

2009年5月于苗木恢復(fù)生長(zhǎng)后進(jìn)行Pb2+脅迫處理。設(shè)定Pb2+濃度為：0mg/L(對(duì)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(duì)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(hù)都在大棚內(nèi)進(jìn)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(biāo)測(cè)定

于2009年5月在Pb2+脅迫處理前對(duì)苗木的地徑、苗高進(jìn)行測(cè)量，處理后于10月再對(duì)苗木的地徑、苗高進(jìn)行測(cè)量。

植株苗高的測(cè)量參照 GB 6000-85《主要造林樹種苗木》中的標(biāo)準(zhǔn)：苗高是指自地徑至苗木頂芽基部的苗干長(zhǎng)度，用鋼卷尺測(cè)量，精確度為0.1cm；植株地徑指苗木土痕處的粗度，用游標(biāo)卡尺測(cè)量土痕處，若土痕處膨大，則測(cè)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(duì)4種行道樹幼苗高生長(zhǎng)的影響

鉛脅迫對(duì)4種行道樹幼苗高生長(zhǎng)的影響結(jié)果見表1。

對(duì)4種行道樹在不同濃度Pb2+脅迫下苗高生長(zhǎng)差值進(jìn)行方差分析，結(jié)果(見表2)表明，濃度主效應(yīng)的影響已達(dá)極顯著水平(Sig.<0.01)，樹種×濃度交互效應(yīng)的影響達(dá)顯著水平(Sig<0.05)。在此基礎(chǔ)上，再用LSD法對(duì)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(duì)植株高生長(zhǎng)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(duì)照差異極顯著，且苗高差值高于對(duì)照。表明較低濃度Pb2+脅迫對(duì)植株的苗高生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用。

表2 Pb2+脅迫下4個(gè)樹種高生長(zhǎng)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(duì)幼苗高生長(zhǎng)影響的多重比較Tab.3 MultiplecomparisononheightgrowthofseedlingunderPb2+concentrationmaineffect鉛濃度(mg/L)CKCKCKCK50**400**8001600 注:“*”表示與對(duì)照差異顯著(Sig.<0.05);“**”表示與對(duì)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(duì)幼苗高生長(zhǎng)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(duì)植株高生長(zhǎng)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(duì)照差異顯著，且苗高差值均高于對(duì)照；香樟在以上2種濃度Pb2+處理下苗高差值分別高于對(duì)照43.3%、36.5%，鵝掌楸分別高于對(duì)照27.6%、28.3%，欒樹分別高于對(duì)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(duì)照差異顯著和極顯著，且苗高差值分別低于對(duì)照16.9%和24.1%。表明較低濃度Pb2+脅迫對(duì)香樟、欒樹、鵝掌楸的苗高生長(zhǎng)均有顯著的促進(jìn)作用，且這種促進(jìn)作用對(duì)于香樟的影響最大，鵝掌楸次之，欒樹最小，但這種促進(jìn)作用對(duì)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(zhǎng)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(duì)較強(qiáng)，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(duì)幼苗高生長(zhǎng)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(duì)幼苗高生長(zhǎng)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(duì)4種行道樹幼苗地徑生長(zhǎng)的影響

Pb2+脅迫對(duì)4種行道樹幼苗地徑生長(zhǎng)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(dá)極顯著水平(Sig.<0.01)，樹種×濃度交互效應(yīng)的影響達(dá)顯著水平(Sig.<0.05)。在此基礎(chǔ)上，再用LSD法對(duì)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(zhǎng)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(fù)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(gè)不同樹種地徑生長(zhǎng)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(duì)植株地徑生長(zhǎng)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(duì)照差異顯著，且地徑差值均高于對(duì)照。表明較低濃度Pb2+脅迫對(duì)植株的地徑生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用。

表7 Pb2+濃度主效應(yīng)對(duì)地徑生長(zhǎng)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(duì)幼苗地徑生長(zhǎng)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(duì)植株地徑生長(zhǎng)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(duì)照差異極顯著，欒樹在50mg/L、400mg/L Pb2+處理下地徑差值與對(duì)照差異顯著，且苗高差值均高于對(duì)照；香樟在以上2種濃度Pb2+處理下地徑差值分別高于對(duì)照21.7%、18.1%，鵝掌楸分別高于對(duì)照15.8%、22.0%，欒樹分別高于對(duì)照11.7%、12.6%；深山含笑在50mg/L Pb2+處理下地徑差值與對(duì)照差異極顯著，且高于對(duì)照22.2%，但在 800mg/L、1600mg/L Pb2+處理下地徑差值分別與對(duì)照差異達(dá)顯著和極顯著，且地徑差值分別低于對(duì)照14.3%和23.8%。表明較低濃度Pb2+脅迫對(duì)4個(gè)樹種的地徑生長(zhǎng)均有顯著的促進(jìn)作用，且這種促進(jìn)作用對(duì)于香樟和鵝掌楸的影響相對(duì)較強(qiáng)，對(duì)深山含笑的影響相對(duì)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(zhǎng)開始受到抑制，其中深山含笑受影響最大。可見，香樟和鵝掌楸的抗Pb2+脅迫能力相對(duì)較強(qiáng)，深山含笑的抗Pb2+脅迫能力相對(duì)較弱，欒樹介于兩者之間。

表8 樹種×Pb2+濃度交互效應(yīng)對(duì)幼苗地徑生長(zhǎng)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(duì)幼苗地徑生長(zhǎng)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(jìn)幼苗的地徑、苗高生長(zhǎng)，但隨著Pb2濃度升高生長(zhǎng)量下降，與前人研究結(jié)果相一致[8]。這在某些生理指標(biāo)(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(jìn)植物生長(zhǎng)[5]。也有研究認(rèn)為，低濃度重金屬離子對(duì)植物生長(zhǎng)的促進(jìn)可能是對(duì)最初傷害的一種保護(hù)(生長(zhǎng)越快，重金屬離子在植物體內(nèi)的相對(duì)濃度就越低)，但是隨著Pb2+濃度的增加，保護(hù)反應(yīng)消失，導(dǎo)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(duì)香樟、欒樹、鵝掌楸幼苗苗高的促進(jìn)作用顯著，且對(duì)香樟的影響最大，鵝掌楸次之，欒樹最小，但這種促進(jìn)作用對(duì)深山含笑不顯著；且隨著Pb2+濃度的增加，各指標(biāo)下降，其中深山含笑受影響最大。低濃度Pb2+脅迫對(duì)4個(gè)樹種的地徑生長(zhǎng)均有顯著的促進(jìn)作用，且這種促進(jìn)作用對(duì)于香樟和鵝掌楸的影響相對(duì)較強(qiáng)，深山含笑相對(duì)較弱，欒樹介于兩者之間，隨著Pb2+濃度的增加，各指標(biāo)下降，其中深山含笑受影響最大。從4個(gè)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(duì)較強(qiáng)，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(gè)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(duì)較強(qiáng)，深山含笑的抗Pb2+脅迫能力相對(duì)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(guó)家“十二五”科技支撐項(xiàng)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)