土壤铜胁迫对白蜡幼苗生长及铜积累量的影响

穆孜颉，李永杰

（河北省林业调查规划设计院，河北 石家庄 050051）

土壤铜胁迫对白蜡幼苗生长及铜积累量的影响

穆孜颉，李永杰

（河北省林业调查规划设计院，河北 石家庄 050051）

采用盆栽试验的方法研究了不同铜胁迫浓度下白蜡幼苗生长及各器官铜积累量的变化状况。研究结果表明：随着重金属铜胁迫浓度的增加，白蜡的株高增长量、地径增长量逐渐下降；比叶重呈较明显的下降趋势；生物量明显减小；各器官铜积累量逐渐增加，铜在白蜡体内分布的规律是：根>茎>叶。

土壤；铜胁迫；积累量；白蜡；生长量

近年来，随着工农业生产的发展，重金属污染危害事件常见报道，备受社会关注。重金属在土壤中积累到一定限度不仅会危害人类健康，而且还会对植物产生毒害，影响植物的正常生长[1]。目前关于铜污染的研究大多以农作物等草本植物为主[2-5]，而对木本植物的影响的研究较少。白蜡不仅作为优良的行道树种，还在土壤污染监测与防治方面有许多实际应用。因此，以城市中的主要绿化树种白蜡幼苗为试材，通过研究不同浓度铜胁迫对白蜡幼苗的生长及各器官铜积累量的影响，以期为筛选土壤重金属铜污染修复植物研究积累基础资料，为受污染地区绿化树种的选择提供借鉴依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料及方法

选择个体、健康状况基本一致的2a生白蜡为供试材料。除去根系原土，并用蒸馏水将根系冲洗干净，选用无污染的砂壤土作为盆栽基质，土样过筛后每盆30cm（径）×30cm（高）装土为10kg（干重），每盆1株苗木，共3个重复，盆下垫托盘。移植后将试验盆放于简易棚内，保持正常通风、光照。待苗木恢复生长2个月后进行铜胁迫处理，以CuSO4·5H2O水溶液的形式加入到基质中，制成铜浓度为（以每公斤风干基质中含纯铜毫克数计）250、500、1000、2000mg/kg 的污染土壤，另设不添加污染物的基质作对照，每处理3个重复。处理90d后测定各生长指标。

1.2 测定指标与方法

1.2.1 苗高和地径的测定 用钢卷尺自苗木地颈至顶芽基部测量苗高，用游标卡尺在根茎结合处测量地径。

1.2.2 比叶重的测定 取功能叶片，扫描计算出叶面积后置于80℃烘箱烘至恒重，测定烘干叶片重量，然后计算烘干叶片重量与叶面积之比。

1.2.3 生物量的测定 将植物根、茎、叶分离，用蒸馏水冲洗干净，然后置于80℃烘箱烘至恒重，分别测定每株苗木根干重、茎干重及叶干重，计算其生物量。

1.2.4 铜含量的测定 在处理90d后，对植物进行收获，采集植物的根、茎、叶，用自来水彻底清洗，再用蒸馏水冲洗3次，晾干后放入烘箱中，温度控制在105℃杀青30min，然后在80℃下烘干至恒重，研磨后过100目筛。准确称取处理后的样品0.5g，用HNO3-HCl-HClO4混合酸进行消化，用5%硝酸浸提于50mL容量瓶中，稀释定容后用电感偶合等离子发射光谱仪（ICP）测定植物根、茎、叶中的铜含量。

1.3 数据处理

用SPSS 13.0软件对数据进行方差分析（One Way ANOVA）和多重比较（Duncan test）。

2 结果分析

2.1 铜胁迫对白蜡幼苗植株生长的影响

2.1.1 铜胁迫对白蜡幼苗株高的影响 随着铜胁迫浓度的增加，白蜡的株高增长量均呈较明显的下降趋势（表1），且与铜胁迫水平表现出显著的负相关（相关系数 r=-0.917，P<0.01）。

在低浓度250mg/kg时，白蜡幼苗株高增长量与对照相比，增加了1.6%，表明低浓度的铜对苗木的苗高生长有促进作用，随着铜胁迫浓度的增加，白蜡幼苗株高增长量与对照相比，下降幅度为18.03%～69.27%，表明高浓度的铜抑制了白蜡株高的生长。从差异水平上来看：在1000、2000mg/kg浓度时与对照达到显著差异（P＜0.05）。

表1 铜胁迫对白蜡生长的影响

2.1.2 铜胁迫对白蜡幼苗地径的影响 随着铜浓度处理的增加，白蜡的地径增长量均呈较明显的下降趋势（表1），且与铜胁迫水平表现出显著的负相关（相关系数 r=-0.821，P<0.01）。

在浓度250mg/kg时与对照基本保持一致；在浓度500mg/kg时，地径增长量与对照相比下降了12.20%；在浓度1000、2000mg/kg时，地径增长量与对照相比分别下降了26.83%、46.34%。从差异水平上来看，在浓度2000mg/kg时与对照达到显著差异（P<0.05）。

2.1.3 铜胁迫对白蜡幼苗比叶重的影响 随着铜浓度处理的增加，白蜡比叶重均呈较明显的下降趋势（表1），且与铜胁迫水平表现出显著的负相关（相关系数 r=-0.817，P<0.01）。

在浓度250、500mg/kg时，比叶重与对照相比分别下降了17.55%、24.31%；在浓度1000、2000mg/kg时，比叶重与对照相比分别下降了28.16%、35.95%。从差异水平上来看，各浓度处理均与对照达到显著差异（P<0.05）。

2.1.4 铜胁迫对白蜡幼苗生物量的影响 随着铜污染的增加，白蜡的生物量明显减小，与浓度表现出显著的负相关（相关系数r=-0.86，P<0.01）。

在浓度250、500mg/kg时，生物量与对照相比分别下降了 5.71%、10.44%；在 1000、2000mg/kg浓度时，生物量与对照相比分别下降了18.53%、31.13%。从差异水平上来看，从差异水平上来看，浓度1000、2000mg/kg与对照达到显著差异（P<0.05）。

2.2 铜胁迫对白蜡幼苗铜积累的影响

不同浓度铜胁迫下，白蜡根的铜含量分别为 66.00、105.96、112.11、114.50mg/kg，是对照（32.04mg/kg）的 2.06～3.57倍，其中在浓度 1000、2000mg/kg时没有显著差异，表明白蜡根在高浓度铜处理下能限制对铜的吸收。在浓度250mg/kg到1000mg/kg时白蜡茎和叶的铜含量（8.88、11.25mg/kg）是对照的1.23～1.65倍和1.01～1.88倍，但在浓度2000mg/kg时显著上升，其茎、叶铜含量达到62.52、34.25mg/kg，是对照的7.04倍和4.72倍（图1）。

3 结论与讨论

在本试验设定的铜胁迫浓度范围内，白蜡的株高、地径生长量、比叶重及生物量都随铜胁迫浓度的升高而呈下降的趋势，与铜胁迫浓度存在明显的负相关性，呈现出显著的剂量抑制效应。这是因为根系中积累过多的铜会对根系产生破坏作用，导致根系活力下降，根系发育受阻，从而抑制植物的正常生长。随着铜胁迫浓度的增加，白蜡幼苗的根、茎、叶中的铜含量都有不同程度的增加，不同铜胁迫水平对根、茎、叶的铜含量都有显著的正相关作用。白蜡幼苗对铜的吸收主要积累在根部，地上部分的吸收量也主要分布在茎，叶中的积累量较少，铜在白蜡各器官分布的规律是：根>茎>叶。

通过试验表明：白蜡幼苗在铜胁迫下有一定的适应能力，通过自身的调节机制来增强其对铜胁迫的适应能力；但在高浓度胁迫下，胁迫强度超过幼苗的耐受能力后，其调节能力受到限制，幼苗植株开始遭受损害。

［1］王友保，刘登义.Cu、As及其复合污染对小麦生理生态指标的影响［J］.应用生态学报，2001，12（5）：773－776.

［2］林义章，徐磊.铜污染对高等植物的生理毒害作用研究［J］.中国生态农业学报，2007，15（1）：201-204.

［3］黄永杰，杨红飞，杨集辉，等.铜胁迫对水花生生长及活性氧代谢的影响［J］.生态学杂志，2009，28（6）：1112-1116.

［4］张艳英，刘鹏，徐根娣，等.铜胁迫对烟草幼苗生长和生理特征的影响［J］.贵州农业科学，2009，37（3）：32-35.

［5］胡筑兵，陈亚华，王桂萍，等.铜胁迫对玉米幼苗生长、叶绿素荧光参数和抗氧化酶活性的影响［J］.植物学通报，2006，23（2）：129-137.

Q945.78

A

1002-3356（2012）05-0001-02

2012-08-24