鎘對(duì)刺玫果和金銀忍冬葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊?/h1>
2018-01-28 06:24:36曹玲陳莉陳晨劉光武
綠色科技 2018年6期
曹玲 陳莉 陳晨 劉光武
摘要：采用盆栽方法研究了土壤鎘污染對(duì)刺玫果（Rosa davurica Pall.）和金銀忍冬（Lonzcera maackii Max.）葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響。設(shè)置4種鎘污染濃度處理，即0（CK）、50、100和200mg/kg風(fēng)干土，讓苗木在不同濃度的土壤中生長70d后，進(jìn)行了葉綠素?zé)晒鈪?shù)測(cè)定。結(jié)果表明：隨著土壤中鎘處理濃度的增大，2樹種的熒光參數(shù)Fv/Fm、φPS11、qP均逐漸降低，qNP則逐漸上升;2樹種熒光參數(shù)的變化幅度不同，刺玫果的變化幅度比金銀忍冬小;以葉綠素?zé)晒鈪?shù)評(píng)價(jià)2樹種抗鎘污染脅迫能力，刺玫果較強(qiáng)，金銀忍冬較弱。
關(guān)鍵詞：鎘;葉綠素?zé)晒?刺玫果;金銀忍冬
中圖分類號(hào)：X171
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
文章編號(hào)：1674-9944（2018）6-0160-02
1引言
工礦業(yè)的飛速發(fā)展，城市汽車保有量的增加，城市垃圾堆放等使城市中重金屬有了一定程度的累積。鎘因其在土壤中的高度移動(dòng)性和對(duì)植物的高度危害性，被視為重金屬中最具危害性的一種污染元素，它對(duì)城市園林生態(tài)系統(tǒng)的健康和穩(wěn)定構(gòu)成了一定的威脅。
木本植物是城市園林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在城市環(huán)境維護(hù)和改善中發(fā)揮著重要作用。北方城市綠化植物缺乏，難以滿足城市綠化的多種需求。引進(jìn)新的綠化植物，必須充分考慮它們對(duì)城市中污染脅迫的抗性，這是保證城市園林生態(tài)系統(tǒng)健康和持續(xù)穩(wěn)定的關(guān)鍵。
刺玫果（Rosa davurica Pall.）和金銀忍冬（Lonicera maackii Max.）是東北東部地區(qū)的鄉(xiāng)土樹種，樹姿優(yōu)美、葉形奇特、季相明顯，在城市園林綠化、景觀配置方面效果極佳。本文以此為對(duì)象，對(duì)不同濃度梯度土壤鎘污染下2種苗木葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化進(jìn)行研究，以此評(píng)價(jià)不同樹種抗重金屬鎘污染脅迫的能力，為揭示植物對(duì)鎘污染的抗性機(jī)制提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
2材料與方法
2.1試驗(yàn)材料
刺玫果（Rosa davurica Pall.）和金銀忍冬（Loniceramaackii Max.）為1年生實(shí)生苗。栽培基質(zhì)為東北地區(qū)典型黑土和河沙的混合物（黑土和河沙比為3：1）。采用99%分析純Cd（CI）2·2.5H2O試劑，配置成鎘質(zhì)量濃度分別為50、100和200mg/kg基質(zhì)，以不添加鎘溶液的基質(zhì)為對(duì)照（簡稱為CK，Cd50 ，Cdl00和Cd200）。
2.2測(cè)定方法
2.2.1栽培方法
土壤處理、苗木栽植及指標(biāo)測(cè)定方法參見文獻(xiàn)。苗木栽植好后，桶下墊托盤，采用常規(guī)水分管理措施，每次滲到托盤種的溶液倒回桶中。
2.2.2 數(shù)據(jù)處理
采用Excel 2003和SPSS 13.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
3結(jié)果與分析
3.1鎘對(duì)刺玫果和金銀忍冬葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響
由表1可見，刺玫果和金銀忍冬的葉片PSⅡ光化學(xué)效率（Fv/Fm）隨著鎘處理濃度的增加呈下降趨勢(shì)。對(duì)照處理時(shí)，二者的Fv/Fm值較一致。在Cd50處理時(shí)，刺玫果與對(duì)照相比顯著下降（P<0.05），而金銀忍冬不顯著，但其下降幅度較前者大。在Cdl00處理時(shí)，刺玫果和金銀忍冬分別下降了5.26%和6.94%。隨著濃度的增大，刺玫果和金銀忍冬分別下降了8.07%和22.06%。說明了刺玫果的抗性較金銀忍冬強(qiáng)。
隨著處理濃度的增加，2樹種的φPSⅡ值均呈下降趨勢(shì)。刺玫果在不同濃度處理下分別下降了1.95%、5.56%和10.23%。金銀忍冬在不同濃度處理下分別下降了8.22%、14.46%和23.74%。金銀忍冬的下降幅度大于刺玫果，說明鎘脅迫對(duì)金銀忍冬光電子傳遞效率的抑制作用較刺玫果強(qiáng)。
2個(gè)樹種的qP值均呈降低趨勢(shì)，降低幅度因樹種而異。隨著處理濃度的增加，刺玫果的qP值分別下降了1.88%，4.76%和6.53%。金銀忍冬qP值分別下降了7.28%，13.97%，22.30%。與Fv/Fm和qP的變化趨勢(shì)相反，2樹種的非光化學(xué)猝滅系數(shù)（qNP）隨著鎘處理濃度的增加呈上升趨勢(shì)，刺玫果上升了5. 73%，18.06%，38.77%，金銀忍冬上升了9.44%，26.67%，53.89%。刺玫果上升幅度較金銀忍冬小。
4結(jié)論與討論
有研究證明，鎘對(duì)光合作用的光化學(xué)特性，特別是對(duì)光系統(tǒng)Ⅱ的活性有抑制作用，本試驗(yàn)也證明了這一點(diǎn)。鎘污染導(dǎo)致2樹種的Fv/Fm值降低，說明葉片PSⅡ的原初光化學(xué)效率和從天線色素到PSⅡ反應(yīng)中心的傳能效率明顯受到鎘污染的影響，出現(xiàn)了光抑制現(xiàn)象。
φPSⅡ是PSⅡ非環(huán)式電子傳遞的量子效率，反應(yīng)了在環(huán)境脅迫中PSⅡ反應(yīng)中心部分關(guān)閉情況下的實(shí)際原初光能捕獲效率，可反映實(shí)際的PSⅡ反應(yīng)中心進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)的效率。在本試驗(yàn)中隨著處理濃度的增加，兩樹種的φPSⅡ值均顯著（P<0.05）降低，說明鎘污染降低了PSⅡ反應(yīng)中心進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)的效率。許多研究結(jié)果也得出了相似的結(jié)論。
qP和qNP兩個(gè)參數(shù)反映了葉片對(duì)激發(fā)能利用的情況。隨著處理濃度的增加，2樹種的qP值均呈下降趨勢(shì)，qNP值呈上升趨勢(shì)，表明鎘污染脅迫降低了2樹種PSⅡ反應(yīng)中心中開放部分的比例，減少了用于推動(dòng)光合電子傳遞的光能，降低了光合電子傳遞能力，增加了PSⅡ天線色素吸收的光能中被用于非光化學(xué)反應(yīng)如熱耗散等的比例。
綜合幾個(gè)熒光參數(shù)，認(rèn)為金銀忍冬對(duì)鎘污染較為敏感，而刺玫果則具有較高的耐受能力，從城市綠化應(yīng)用方面來看，刺玫果適合于鎘污染嚴(yán)重區(qū)栽培，而金銀忍冬則適合于鎘輕污染區(qū)栽培。
曹玲 陳莉 陳晨 劉光武
摘要：采用盆栽方法研究了土壤鎘污染對(duì)刺玫果（Rosa davurica Pall.）和金銀忍冬（Lonzcera maackii Max.）葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響。設(shè)置4種鎘污染濃度處理，即0（CK）、50、100和200mg/kg風(fēng)干土，讓苗木在不同濃度的土壤中生長70d后，進(jìn)行了葉綠素?zé)晒鈪?shù)測(cè)定。結(jié)果表明：隨著土壤中鎘處理濃度的增大，2樹種的熒光參數(shù)Fv/Fm、φPS11、qP均逐漸降低，qNP則逐漸上升;2樹種熒光參數(shù)的變化幅度不同，刺玫果的變化幅度比金銀忍冬小;以葉綠素?zé)晒鈪?shù)評(píng)價(jià)2樹種抗鎘污染脅迫能力，刺玫果較強(qiáng)，金銀忍冬較弱。
關(guān)鍵詞：鎘;葉綠素?zé)晒?刺玫果;金銀忍冬
中圖分類號(hào)：X171
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
文章編號(hào)：1674-9944（2018）6-0160-02
1引言
工礦業(yè)的飛速發(fā)展，城市汽車保有量的增加，城市垃圾堆放等使城市中重金屬有了一定程度的累積。鎘因其在土壤中的高度移動(dòng)性和對(duì)植物的高度危害性，被視為重金屬中最具危害性的一種污染元素，它對(duì)城市園林生態(tài)系統(tǒng)的健康和穩(wěn)定構(gòu)成了一定的威脅。
木本植物是城市園林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在城市環(huán)境維護(hù)和改善中發(fā)揮著重要作用。北方城市綠化植物缺乏，難以滿足城市綠化的多種需求。引進(jìn)新的綠化植物，必須充分考慮它們對(duì)城市中污染脅迫的抗性，這是保證城市園林生態(tài)系統(tǒng)健康和持續(xù)穩(wěn)定的關(guān)鍵。
刺玫果（Rosa davurica Pall.）和金銀忍冬（Lonicera maackii Max.）是東北東部地區(qū)的鄉(xiāng)土樹種，樹姿優(yōu)美、葉形奇特、季相明顯，在城市園林綠化、景觀配置方面效果極佳。本文以此為對(duì)象，對(duì)不同濃度梯度土壤鎘污染下2種苗木葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化進(jìn)行研究，以此評(píng)價(jià)不同樹種抗重金屬鎘污染脅迫的能力，為揭示植物對(duì)鎘污染的抗性機(jī)制提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
2材料與方法
2.1試驗(yàn)材料
刺玫果（Rosa davurica Pall.）和金銀忍冬（Loniceramaackii Max.）為1年生實(shí)生苗。栽培基質(zhì)為東北地區(qū)典型黑土和河沙的混合物（黑土和河沙比為3：1）。采用99%分析純Cd（CI）2·2.5H2O試劑，配置成鎘質(zhì)量濃度分別為50、100和200mg/kg基質(zhì)，以不添加鎘溶液的基質(zhì)為對(duì)照（簡稱為CK，Cd50 ，Cdl00和Cd200）。
2.2測(cè)定方法
2.2.1栽培方法
土壤處理、苗木栽植及指標(biāo)測(cè)定方法參見文獻(xiàn)。苗木栽植好后，桶下墊托盤，采用常規(guī)水分管理措施，每次滲到托盤種的溶液倒回桶中。
2.2.2 數(shù)據(jù)處理
采用Excel 2003和SPSS 13.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
3結(jié)果與分析
3.1鎘對(duì)刺玫果和金銀忍冬葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響
由表1可見，刺玫果和金銀忍冬的葉片PSⅡ光化學(xué)效率（Fv/Fm）隨著鎘處理濃度的增加呈下降趨勢(shì)。對(duì)照處理時(shí)，二者的Fv/Fm值較一致。在Cd50處理時(shí)，刺玫果與對(duì)照相比顯著下降（P<0.05），而金銀忍冬不顯著，但其下降幅度較前者大。在Cdl00處理時(shí)，刺玫果和金銀忍冬分別下降了5.26%和6.94%。隨著濃度的增大，刺玫果和金銀忍冬分別下降了8.07%和22.06%。說明了刺玫果的抗性較金銀忍冬強(qiáng)。
隨著處理濃度的增加，2樹種的φPSⅡ值均呈下降趨勢(shì)。刺玫果在不同濃度處理下分別下降了1.95%、5.56%和10.23%。金銀忍冬在不同濃度處理下分別下降了8.22%、14.46%和23.74%。金銀忍冬的下降幅度大于刺玫果，說明鎘脅迫對(duì)金銀忍冬光電子傳遞效率的抑制作用較刺玫果強(qiáng)。
2個(gè)樹種的qP值均呈降低趨勢(shì)，降低幅度因樹種而異。隨著處理濃度的增加，刺玫果的qP值分別下降了1.88%，4.76%和6.53%。金銀忍冬qP值分別下降了7.28%，13.97%，22.30%。與Fv/Fm和qP的變化趨勢(shì)相反，2樹種的非光化學(xué)猝滅系數(shù)（qNP）隨著鎘處理濃度的增加呈上升趨勢(shì)，刺玫果上升了5. 73%，18.06%，38.77%，金銀忍冬上升了9.44%，26.67%，53.89%。刺玫果上升幅度較金銀忍冬小。
4結(jié)論與討論
有研究證明，鎘對(duì)光合作用的光化學(xué)特性，特別是對(duì)光系統(tǒng)Ⅱ的活性有抑制作用，本試驗(yàn)也證明了這一點(diǎn)。鎘污染導(dǎo)致2樹種的Fv/Fm值降低，說明葉片PSⅡ的原初光化學(xué)效率和從天線色素到PSⅡ反應(yīng)中心的傳能效率明顯受到鎘污染的影響，出現(xiàn)了光抑制現(xiàn)象。
φPSⅡ是PSⅡ非環(huán)式電子傳遞的量子效率，反應(yīng)了在環(huán)境脅迫中PSⅡ反應(yīng)中心部分關(guān)閉情況下的實(shí)際原初光能捕獲效率，可反映實(shí)際的PSⅡ反應(yīng)中心進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)的效率。在本試驗(yàn)中隨著處理濃度的增加，兩樹種的φPSⅡ值均顯著（P<0.05）降低，說明鎘污染降低了PSⅡ反應(yīng)中心進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)的效率。許多研究結(jié)果也得出了相似的結(jié)論。
qP和qNP兩個(gè)參數(shù)反映了葉片對(duì)激發(fā)能利用的情況。隨著處理濃度的增加，2樹種的qP值均呈下降趨勢(shì)，qNP值呈上升趨勢(shì)，表明鎘污染脅迫降低了2樹種PSⅡ反應(yīng)中心中開放部分的比例，減少了用于推動(dòng)光合電子傳遞的光能，降低了光合電子傳遞能力，增加了PSⅡ天線色素吸收的光能中被用于非光化學(xué)反應(yīng)如熱耗散等的比例。
綜合幾個(gè)熒光參數(shù)，認(rèn)為金銀忍冬對(duì)鎘污染較為敏感，而刺玫果則具有較高的耐受能力，從城市綠化應(yīng)用方面來看，刺玫果適合于鎘污染嚴(yán)重區(qū)栽培，而金銀忍冬則適合于鎘輕污染區(qū)栽培。
