全 文 ：第 30卷 第 5期 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报 Vol.30 No.5
2010年 5月 JournalofCentralSouthUniversityofForestry＆Technology May2010
收稿日期:2009 -12 -18
基金项目:科技部基础条件平台建设项目(20070822);科技部公益性研究项目(2007415);国家林业局项目(2007R23);湖南省重点试
验室项目(06FJ3083、 2007FJ4046)
作者简介:周仁飞(1982-),女 ,湖南邵阳人 ,硕士研究生 ,主要从事森林生态方面的研究
通讯作者:李雄华(1972-),男 ,湖北通城人 ,副教授 ,博士生 ,主要从事生态学方面的教学与研究;Email:xionghua71@ 163.com
锰矿区重金属污染土壤对栾树和杜英光合作用的影响
周仁飞 , 李雄华 , 方　晰
(中南林业科技大学 生命科学与技术学院 , 湖南 长沙　410004)
摘　要:采用湘潭锰矿区重金属污染土壤进行盆栽试验 , 设计了 5个方案(对照 CK:100%自然土;W1:25%矿区废
弃地土壤 +75%自然土;W2:50%矿区废弃地土壤 +50%自然土;W3:75%矿区废弃地土壤 +25%自然土;W4:100%
矿区废弃地土壤),对比研究了锰矿区重金属污染土壤对栾树 Koelreuteriapaniculata、杜英 Elaeocarpusdecipens光合生
理特性的影响。结果表明:(1)7月份杜英的净光合速率平均值高于栾树。 (2)不同处理(W1、W2、W3、W4)下 , 栾
树净光合速率日均值分别是对照区的 66%、87%、106%、 117%, 杜英分别是对照区的 73%、83%、72.7%、 57%。 (3)
栾树的气孔导度日变化幅度的大小顺序为 CK>W3>W4>W2>W1,杜英为 CK>W3>W2>W4>W1, 4种处理降低
了其日变化幅度;栾树胞间 CO2浓度日变化幅度大小顺序为 W4>W1>CK>W3>W2, 杜英为 W1>W2>W4>CK>
W3;4种处理减少了 2树种蒸腾速率日变化幅度 ,且对应处理组的杜英最大值均高于栾树。
关键词:栾树;杜英;锰矿;重金属污染土壤;净光合速率;日变化
中图分类号:S131.3;Q945.11 文献标志码:A 文章编号:　1673— 923X(2010)05— 0110 — 07
EfectofheavymetalpolutedsoilofManganeseMineonphotosynthesis
inKoelreuteriapaniculataandElaeocarpusdecipens
ZHOURen-fei, LIXiong-hua, FANGXi
(SchoolofLifeScienceandTechnology, CentralSouthUniversityofForestry＆Technology,
Changsha410004, Hunan, China)
Abstract:ThispaperfocusedontheimpactsofphotosyntheticphysiologicalcharacteristicsofKoelreuteriapaniculataand
ElaeocarpusdecipenspottedinheavymetalpollutedsoilfromtheslagwastelandsofXiangtanManganeseMinebycomparative
study, fivetreatmentsweredesigned(CK:100% untreatedsoil;W1:75% untreatedsoil+25%slagwastelandsoil;W2:50%
untreatedsoil+50%slagwastelandsoil;W3:25% untreatedsoil+75% slagwastelandsoil;W4:100% slagwasteland
soil).Theresultsshowthat:(1)Theaveragenetphotosyntheticrate(Pn)ofElaeocarpusdecipenswashigherthanthatof
KoelreuteriapaniculatainJuly;(2)ForKoelreuteriapaniculata, underfourtreatments, theaverageratesof(Pn)were
66%, 87%, 106%, 117% comparedtothecontrast.WhileforElaeocarpusdecipens, theaverageratesof(Pn)were73%,
83%, 72.7%, 57% comparedtothecontrast.(3)therangeofdiurnalvariationsof(Gs)reduces, theorderoftherangeof
diurnalvariationofKoelreuteriapaniculatawasCK>W3>W4>W2>W1, andElaeocarpusdecipenswasCK>W3>W2
>W4>W1.TheorderfortherangeofdiurnalvariationofintercellularCO2 concentration(Ci)ofKoelreuteriapaniculatafromhightolowwasW4>W1>CK>W3>W2, whiletheorderofElaeocarpusdecipenswasW1>W2>W4>CK>W3.
FourtreatmentsreducedtherangeofdiurnalvariationofTr, foreachcorrespondingtreatments, themaximumvalueof(Tr)ofElaeocarpusdecipenswashigherthanthatofKoelreuteriapaniculata.
Keywords:Koelreuteriapaniculata;Elaeocarpusdecipens;manganesemine;heavymetalpolutedsoil;netphotosynthetic
rate;diurnalvariation
DOI :10.14067/j.cnki .1673-923x.2010.05.032
第 5期 　周仁飞 ,等:锰矿区重金属污染土壤对栾树和杜英光合作用的影响　
　　矿渣废弃地是矿业废弃地的主要类型之一 ,成
分复杂 ,主要由水渣 、煤气灰 、生活生产垃圾 、土法炼
铁渣和山体泥组成。由于矿渣废弃地特殊的形成过
程 ,土壤基质理化条件差 ,重金属含量通常很高 ,植
物在矿渣废弃地土壤上自然定居极其困难 。即使是
已经定居的植物 ,由于土壤性质发生变化 ,植物的生
长代谢也发生相应的变化 ,特别是植物的光合生理
特性受到明显的影响[ 1-6] 。有关单一种重金属或 2
～ 3种重金属复合污染对蔬菜及草本植物光合特性
的影响在国内外已有许多报道 [ 7 -8] 。余国营等 [ 9]利
用盆栽试验研究了 Cd对小麦光合速率的影响 ,结
果表明 Cd降低了植物的光合速率;张力群等 [ 10]研
究表明随着 Pb、Cd复合污染含量的升高 ,龙须草的
光合综合指标下降幅度较小。然而多种重金属复合
污染土壤对木本植物光合生理影响的研究报道尚少
见 ,多种重金属复合污染的矿区废弃地土壤对适生
的木本植物光合生理特性的影响更为少见。为此 ,
本研究以多种重金属复合污染的锰矿矿渣废弃地土
壤按不同的比例配比进行盆栽试验 ,对比研究不同
重金属复合污染程度的锰矿矿渣废弃地土壤对适生
植物栾树 、杜英的光合特性的影响 ,以揭示栾树 、杜
英两种树种对锰矿区废弃地重金属污染土壤光合生
理适应对策 。
1　试验地概况
盆栽试验地点设在中南林业科技大学城市生态
站试验场内 ,地处东经 112°48′,北纬 28°03′。年平
均气温 17.2 ℃,最高气温 40.6 ℃,最低气温 -12
℃,年平均降水量 1 400 mm,无霜期为 270 ～ 300 d,
日照时数年均 1 677.1 h,属典型的亚热带湿润季风
气候 ,植被为人工常绿阔叶林 。
2　研究方法
2.1　试验处理
矿区废弃地土壤(盆栽土壤)取自湘潭锰矿区
矿渣废弃地。按方格网式在矿区废弃地内布设 9个
采样点 ,各点混合均匀。自然土(对照土)取自中南
林业科技大学 (长沙校区)生态站附近苗圃地内 。
土壤经风干 、碾碎 、过尼龙筛处理后备用 。
5种试验配方:①对照土(CK):100%自然土;
② W1:25%矿区废弃地土壤 +75%自然土;③
W2:50%矿区废弃地土壤 +50%自然土;④ W3:
75%矿区废弃地土壤 +25%自然土;⑤ W4:100%
矿区废弃地土壤。不同试验配方的重金属含量如表
1所示 , 5种试验配方土壤的 Mn、Zn、Pb、Cd、Ni含量
差异达到显著水平(p<0.05), Cu、Co差异不显著
(p>0.05)。
2.2　树　苗
从 2001年起 ,中南林业科技大学生态研究室开
始进行湘潭锰矿区废弃地植被恢复研究 ,已经弄清
了该矿区废弃地的土壤理化性质 、重金属污染程度 ,
并通过多种土壤基质改良方案进行盆栽试验 ,筛选
出栾树和杜英等能够适应矿区废弃地并长势良好的
树种 [ 11-12] 。
盆栽试验用 2年生栾树和杜英实生幼苗 ,苗高
15 ～ 35 cm,均采自中南林业科技大学株洲校区苗
表 1　不同处理盆栽土壤重金属的含量
Table1　Heavymentalcontentindifferenttreatments mg· kg-1
处理 Mn Cu Zn Pb Ni Co Cd
W1 3 681.77 17.54 75.77 225.37 26.04 25.57 3.820
W2 11 744.22 19.92 85.63 309.61 29.33 26.56 5.010
W3 12 117.25 21.75 225.86 436.06 32.52 26.55 6.430
W4 15 616.39 27.67 336.86 546.63 34.02 24.98 7.640
CK 359.36 16.13 67.00 30.23 25.43 26.15 2.000
湖南省背景值 459.00 27.30 94.90 29.70 31.90 14.60 0.126
全国平均值 583.00 22.60 74.20 26.00 26.90 11.20 0.097
111
　 　中 南 林 业 科 技 大 学 学 报 第 30卷
圃 。每组重复 5次 ,各组土壤混合均匀后分别装入
高 35 cm、直径 30 cm的塑料盆 ,每盆土壤 10 kg。 5
月初栽植 ,栽植后保持一定的田间管理。
2.3　测定方法
栽植 70 d后 ,树苗长势良好。本研究测定时间
选择在 7月 18号和 19号 ,采用美国 Li— Cor公司的
Li— 6400便携式光合测定系统 ,于 7月 18日 、19日
的 08:00 ～ 18:00每隔 2 h测定 2个树种的光合速
率(Pn)、气孔导度(Gs)、细胞间隙 CO2浓度(Ci)、
蒸腾速率(Tr)、大气温度(t)以及光强(PFD)等 ,这
些指标在仪器上同步显示 。以 2 d同一时间的平均
值作为日光合速率。
2.4　数据分析与处理
采用 Excel和 SPSS软件进行数据处理。
3　结果与分析
3.1　不同处理栾树 、杜英净光合速率的日变化
栾树净光合速率的日变化如图 1(左)所示 ,
W1、W2、W4均呈双峰变化趋势 ,有较明显的光合
“午休”现象 ,第一次峰值出现在上午 12:00左右 ,
全天净光合速率最大值均出现在下午 16:00左右 ,
分别为 4.57、7.10、和 10.23 μmol· m-2s-1;CK和
W3则为单峰曲线 , CK峰值出现在上午 12:00左
右 ,为 4.71 μmol· m-2 s-1 , W3峰值则在 16:00左
右 ,为 10.12 μmol· m-2s-1。全天净光合速率的平
均值以 W4最高 ,为 3.53 μmol· m-2 s-1 ,其次为
W3,为 3.21 μmol· m-2 s-1 , 最低的为 W1 ,仅为
2.00 μmol· m-2s-1 ,低于 CK的 3.02μmol· m-2s-1。
随着矿区土壤掺合比例的增加 ,不同处理(W1、W2、
W3、W4)下净光合速率日均值 (Pn)分别是对照
(CK)的 66%、87%、106%、117%,可见 ,矿渣废弃
地重金属污染土壤对栾树的净光合速率有一定的促
进作用。
杜英净光合速率的日变化如图 1(右)所示 ,
W1、W2、W3处理和 CK中 ,日变化进程呈明显的不
对称双峰曲线 。W1、W2、CK第一次峰值出现在
10:00左右 , 为全天的最高值 , 分别为 8.55、 8.59
和 8.90 μmol·m-2s-1 , W1和 W2的第二次峰值则
出现在下午 16:00 左右 , 分别是 4.28、 5.11
μmol·m-2s-1 , CK第二次峰值则出现在下午
14:00 ,为 6.58 μmol·m-2s-1 ,可见 ,第一峰值明显高
于第二峰值;W3第一次峰值出现在 12:00左右 ,为
5.32 μmol·m-2 s-1 , W3最高值出现在下午 16:00,
为 6.00 μmol· m-2s-1;W4则呈单峰曲线 ,最高值
出现在中午 12:00左右 ,为 4.83 μmol· m-2s-1。 4
种处理的净光合速率日均值以 W2最高 ,为 3.69
μmol·m-2s-1 ,其次是 W1,为 3.25 μmol· m-2s-1 ,
W4最低 , 仅为 2.57 μmol· m-2 s-1 , 均低于对照
4.44 μmol· m-2s-1。随着矿区土壤掺合比例增加 ,
净光合速率均值先增大后降低 ,分别为对照(CK)的
73%、 83%、 72.7%、 57%, W2日均值高于其它处
理 , W2是杜英净光合速率随矿区土壤浓度变化的
转折点。
统计分析结果表明 ,栾树 、杜英净光合速率在一
天时间同一时刻同一处理的净光合速率差异显著 ,
同一树种的不同处理的净光合速率差异显著(p<
0.05),不同时间 、两树种的不同处理对净光合速率
有显著的交互作用(p<0.05)。杜英净光合速率日
均值高于栾树 。杜英的净光合速率日均值先随着矿
图 1　栾树和杜英的净光合速率日变化
Fig.1　DiurnalchangesofnetphotosyntheticrateofKoelreuteriapaniculataandElaeocarpusdecipens
112
第 5期 　周仁飞 ,等:锰矿区重金属污染土壤对栾树和杜英光合作用的影响　
区土壤掺合比例的增加而增加 ,然后随掺合比例的
增加而减少 ,均低于对照组;而栾树的净光合速率均
值却随着浓度的增加而增加 ,表明矿区土壤对栾树
的净光合速率有一定的促进作用 ,对杜英表现为抑
制 。 “午休”现象的产生与环境因子(如:光照 、温度
等)的日进程有密切关系 [ 13-14] 。一般认为 , “午休 ”
的原因是由于强光导致温度过高或过度失水 ,使气
孔导度减少甚至关闭 ,胞间 CO2浓度降低 ,影响 CO2
的进入 , 使光合速率下降 。根据 Farquhar和 Shar-
key[ 15]的观点 ,栾树(W1、W2、W4)的光合 “午休 ”伴
随着胞间 CO2浓度升高 ,是非气孔因素引起的;杜
英(CK、W1、W2、W3)的光合 “午休 ”也均由非气孔
因素引起。可能因为中午气温的上升导致叶片光合
结构 、酶 、光合蛋白及活力的下降 ,光合能力下降。
3.2　重金属含量与栾树 、杜英净光合速率的相关性
分析
　　由表 2可以看出 ,栾树的净光合速率与重金属
元素(除 Co外)含量呈正相关关系 ,且与 Zn的相关
系数最大 ,其次是 Ni和 Cu, Pn与各重金元素相关性
均不显著(p>0.05),即各重金属元素对栾树 Pn的
影响不显著;杜英的净光合速率与各重金属元素
(除 Co外)含量呈负相关关系 , 与 Pb相关系数最
大 ,其次是 Cd和 Cu, Pn与 Pb、Cd、Cu的相关性达显
著水平(p<0.05),说明 Pn受这 3种重金属的影响
显著 。从已报道的资料看 ,重金属抑制植物光合作
用的机理是一个相当复杂的问题 [ 16] 。一般认为其
抑制机理包括:(1)重金属使叶绿体含量降低 ,引
起叶绿体结构损伤和叶绿体膜系统的损伤;(2)重
金属导致叶片内光合酶的损伤并引起光合色素含量
降低 [ 17] ;(3)重金属通过影响叶片气孔开放来抑
制植物的光合作用[ 18] 。现在 ,更多的研究表明 ,重
金属离子对光合作用中酶的影响较小 ,而光合速率
下降可能是由于叶绿素浓度和气孔导度的降低间接
引起的[ 19] 。 Cd、Pb处理可使叶绿体结构发生明显
变化 ,破坏了叶绿体的膜系统 [ 20] 。对杜英来说 ,随
着矿区土壤掺合比例的增加 , Pb、Cd及 Cu含量越来
越高 ,可能过高的 Pb、Cd和 Cu使叶绿体结构发生
变化 ,使叶肉细胞光合活性下降;栾树 Pn与各重属
元素相关性都不显著 ,随着矿区土壤掺合比例的增
加 ,净光合速率增大 ,比起杜英来 ,重金属土壤浓度
对栾树的影响要相对小些 。有研究表明 ,栾树能够
在重金属元素含量高 、经过简单改良或不经过改良
的矿渣废弃地土壤基质中正常生长 ,成活率高 ,长势
旺盛 ,对 Mn、Cd具有一定的吸收净化能力 ,是矿渣
废弃地生态恢复的首选植物 [ 11] ,同时栾树也是特耐
Mn、Zn、Pb品种[ 21] 。
表 2　净光合速率与各重金属间的相关系数
Table2　CorrelationsbetweenPnandeveryheavymetal
树种 Mn Cu Zn Pb Ni Co Cd
栾树 Pn 0.406 0.679 0.772 0.493 0.717 -0.142 0.493
杜英 Pn -0.758 -0.842＊ -0.801 -0.908＊ -0.764 0.609 -0.885＊
　　 ＊表示相关性达到显著水平。
3.3　栾树和杜英光合特性的日变化
由表 3可知 ,不同处理(W1、W2、W3、W4)下 ,
栾树 Gs日变化幅度的大小顺序是 CK>W3 >W4 >
W2 >W1, 均小于对照 , 分别是对照的 41.3%、
49.3%、61.6%、52.2%;Gs最小值的大小顺序是 W2
>W1 >W4 =W3 >CK, Gs最大值大小顺序是 CK>
W3>W2 >W4 >W1,各最大值均低于对照 ,可见 4
种不同处理均增大了 Gs最小值 ,减少了最大值 。杜
英(见表 4)Gs的日变化幅度的大小顺序是 CK>W3
>W2 >W4 >W1 ,分别是对照的 34.8%、59.1%、
75.7%、51.4%, Gs最小值的大小顺序是 W3 >CK>
W1 >W2 >W4,最大值顺序是 CK>W3 >W2 >W4
>W1。 4种不同处理降低了两种树种气孔导度日
变化的幅度。
由表 5可知 ,不同处理(W1、W2、W3、W4)下 ,
栾树 Ci的最小值全出现在下午 16:00左右 ,而 4种
处理的 Pn全天最高值均出现在 16:00左右 ,净光合
速率升高 , CO2同化加快 , Ci下降 ,其日变化幅度大
小顺序是 W4 >W1 >CK>W3 >W2, W1和 W4处理
增大了 Ci日变化幅度 ,而 W2和 W3处理减少了其
日变化幅度;对杜英来说 , W1、W2、CK最小值出现
在上午 10:00 , W3最小值则出现在 12:00 , W4最小
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　 　中 南 林 业 科 技 大 学 学 报 第 30卷
表 3　栾树气孔导度日变化
Table3　DiurnalchangesofconductanceofKoelreuteriapaniculata mol· m-2· s-1
处理 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00
W1 0.068 ±0.006 7 0.069±0.002 7 0.052 ±0.004 5 0.082±0.003 7 0.075±0.009 6 0.025 ±0.001 7
W2 0.032 ±0.001 7 0.065±0.002 2 0.054 ±0.003 0 0.064±0.004 2 0.100±0.004 4 0.040 ±0.003 1
W3 0.03　 ±0.000 8 0.062±0.002 9 0.053 ±0.004 4 0.091±0.009 1 0.106±0.010 5 0.021 ±0.000 7
W4 0.040 ±0.003 8 0.069±0.011 0 0.063 ±0.009 4 0.059±0.006 5 0.093±0.007 9 0.021 ±0.001 2
CK 0.078 ±0.009 7 0.078±0.007 0 0.089 ±0.008 3 0.139±0.004 3 0.057±0.002 6 0.001 ±0.004 9
表 4　杜英气孔导度日变化
Table4　DiurnalchangesofconductanceofElaeocarpusdecipens mol· m-2· s-1
处理 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00
W1 0.063 ±0.005 4 0.069±0.003 6 0.084 ±0.002 2 0.088±0.007 0 0.087±0.005 1 0.025 ±0.000 7
W2 0.063 ±0.003 2 0.076±0.001 4 0.100 ±0.002 6 0.131±0.005 5 0.110±0.013 6 0.024 ±0.001 3
W3 0.053 ±0.006 5 0.071±0.004 5 0.108 ±0.004 8 0.169±0.009 2 0.146±0.012 5 0.032 ±0.001 5
W4 0.061 ±0.004 0 0.057±0.002 6 0.077 ±0.002 1 0.115±0.002 9 0.06　 ±0.002 7 0.022 ±0.000 5
CK 0.073 ±0.006 8 0.112±0.006 3 0.130 ±0.009 8 0.211±0.006 4 0.120±0.008 5 0.030 ±0.001 1
表 5　栾树胞间 CO2浓度日变化
Table5　DiurnalchangesofintercellularCO2 concentrationofKoelreuteriapaniculata μmol· mol-1
处理 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00
W1 331 ±10.956 322±13.450 258±10.270 310 ±4.750 236±9.430 431±11.532
W2 311 ±15.291 320±15.252 281±5.431 311 ±4.814 227±16.924 346±13.143
W3 328 ±14.430 330±9.486 261±9.524 283 ±11.738 176±11.515 330±12.067
W4 348 ±7.518 294±29.970 249±8.335 261 ±12.806 147±43.569 282±20.725
CK 364 ±21.394 251±30.648 262±6.817 303 ±3.875 242±8.223 413±36.419
值则出现在 16:00(见表 6), Ci日变化幅度大小顺序
是 W1>W2>W4>CK>W3 , W1、W2、W4处理增大
了 Ci日变化幅度 , W3处理减少了其日变化幅度。
从表 7可以看出 ,栾树 W1、CK的 Tr最大值出
现在下午 14:00左右 , W2、W3和 W4最大值则出现
在下午 16:00左右 ,日变化幅度顺序是 CK>W3 >
W4 >W2 >W1;对杜英(见表 8)来说 ,最大值均出
现在下午 14:00左右 ,对应处理组杜英 Tr的最大值
表 6　杜英胞间 CO2浓度日变化
Table6　DiurnalchangesofintercellularCO
2
concentrationofElaeocarpusdecipens μmol· mol-1
处理 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00
W1 366±13.172 157 ±5.926 264±5.926 285±6.611 268 ±4.202 410±5.423
W2 371±17.520 172 ±5.651 277±5.651 291±4.248 257 ±9.702 420±14.131
W3 389±16.388 273 ±8.666 267±4.913 301±2.945 279 ±5.444 388±8.757
W4 325±23.913 300 ±11.484 248±6.436 291±3.794 244 ±9.305 425±10.594
CK 345±21.711 237 ±11.499 285±11.499 294±5.644 259 ±8.576 393±8.278
表 7　栾树蒸腾速率日变化
Table7　DiurnalchangesoftranspirationrateofKoelreuteriapaniculata mmol· m-2· s-1
处理 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00
W1 1.37 ±0.116 7 2.06±0.072 9 2.12±0.193 8 3.25 ±0.122 6 2.87±0.334 2 0.95 ±0.072 4
W2 0.64 ±0.021 8 1.91±0.058 2 2.05±0.099 6 3.29 ±0.151 9 3.54±0.121 9 1.49 ±0.115 6
W3 0.59 ±0.011 3 1.79±0.061 7 2.02±0.161 2 3.47 ±0.290 2 3.73±0.291 8 0.81 ±0.036 2
W4 0.39 ±0.059 4 1.70±0.225 0 2.23±0.309 8 2.37 ±0.224 7 3.49±0.275 4 0.81 ±0.049 8
CK 1.65 ±0.193 7 2.32±0.181 5 3.25±0.285 1 5.06 ±0.114 1 2.24±0.084 2 1.25 ±0.189 8
114
第 5期 　周仁飞 ,等:锰矿区重金属污染土壤对栾树和杜英光合作用的影响　
表 8　杜英蒸腾速率日变化
Table8　DiurnalchangesoftranspirationrateofElaeocarpusdecipens mmol· m-2· s-1
处理 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00
W1 1.43 ±0.103 0 2.22±0.115 0 3.29±0.085 9 3.46 ±0.204 1 3.34±0.153 3 0.90 ±0.029 7
W2 1.43 ±0.062 7 2.34±0.040 2 3.86±0.111 8 4.99 ±0.149 9 3.91±0.443 2 0.87 ±0.049 7
W3 1.21 ±0.130 7 2.24±0.119 3 4.11±0.109 4 5.92 ±0.233 7 5.09±0.399 3 1.14 ±0.049 9
W4 1.38 ±0.067 6 1.81±0.079 1 3.09±0.057 4 4.27 ±0.087 2 2.4　 ±0.103 2 0.81 ±0.016 5
CK 1.66 ±0.144 5 3.31±0.138 5 4.71±0.253 3 7.07 ±0.146 9 4.41±0.304 7 1.04 ±0.036 7
均高于栾树 ,日变化幅度大小顺序是 CK>W3 >W2
>W4 >W1。两树种蒸腾速率日变化均呈单峰类
型 ,日变化幅度均小于对照 ,说明 4种处理减少了
Tr日变化幅度。研究 [ 22]表明 ,气温和大气湿度与蒸
腾速率日进程的变化趋势总体表现出随着气温的升
高 ,蒸腾速率亦呈升高的趋势。
3.4　不同处理对栾树和杜英的光合特性的影响及
其与净光合速率的相关关系
　　不同的试验方案 ,其土壤重金属含量不同 ,对栾
树 、杜英的气孔导度 、蒸腾速率 、细胞间 CO2浓度产
生不同的影响。就栾树(见图 2)而言 ,与对照比较 ,
气孔导度分别减少了 18.42%、22.37%、21.05%、
25%;蒸腾速率分别降低了 20.15%、 18.25%、
21.29%、30%;胞间 CO2浓度在第一个处理内增加
了 2.94%,之后随着浓度的增加胞间 CO2浓度随之
减少 ,在第四个处理时 ,其浓度达到最低 ,为对照的
85.95%,较第一个处理时减少了 16.51%。杜英在
前 2个处理下 ,胞间 CO2浓度分别减少了 3.64%、
1.32%,气孔导度分别减少了 38.94%、25.66%,蒸
腾速率分别减少了 20.15%、18.25%;在后面 2个
处理下 ,胞间 CO2浓度分别增加了 4.64%、0.99%,
气孔导度减少了 15.04%、42.48%,蒸腾速率减少了
11.08%、38.11%。栾树 Pn与 Ci体现出显著负相关
关系 ,杜英 Pn与 Gs和 Tr呈显著正相关(见表 9)。
图 2　不同处理对叶片光合特性的影响
Fig.2　Effectsofdifferenttreatmentsonphotosyntheticcharacteristicsofleaves
表 9　净光合速率与各指标(Gs、Tr、Ci)的相关关系
Table9　CorrelationsofPnandGs, TrandCi
项目 Gs Tr Ci
栾树 Pn -0.064 -0.171 -0.860＊
杜英 Pn 0.843＊ 0.828＊ -0.175
　　 ＊表示相关性达到显著水平。
4　结　论
栾树和杜英的光合 “午休 ”均由非气孔因素引
起的 。
115
　 　中 南 林 业 科 技 大 学 学 报 第 30卷
4种处理的栾树和杜英(较对照)减少了气孔导
度日变化幅度;栾树的 W1和 W4处理增大了胞间
CO2浓度日变化幅度 ,而 W2、W3处理减少了日变
化幅度 ,杜英的 W1、W2、W4处理增大了胞间 CO2
浓度日变化幅度 , W3减少了其日变化幅度;两树种
蒸腾速率日变化均呈单峰类型 ,说明重金属处理减
少了其日变化幅度。
栾树和杜英都能适应锰矿区废弃地重金属污染
土壤 ,且生长较为良好 。从试验结果来看 ,不同处理
(W1、W2、W3、W4)下 ,栾树的日均净光合速率随着
土壤重金属浓度的增加而增加 ,重金属含量在某种
程度上对栾树的净光合速率不仅没有抑制 ,反而有
一定的促进;杜英的净光合速率日均值则是先随着
土壤掺和比例的增加有所增加 ,随着浓度的继续增
加 ,又随之减少 , W2时日均值最大 ,各处理组日均
值都低于对照 ,重金属污染土壤对杜英的净光合速
率有抑制作用。另外 ,杜英的净光合速率日均值高
于栾树 ,光合产物日积累量高 ,干物质积累多 ,光合
产量高 ,杜英每月树高增值大于栾树 ,中南林业科技
大学生态研究室已采用多种土壤基质改良方案进行
盆栽试验 ,筛选出栾树和杜英等树种能够在湘潭锰
矿区废弃地长势良好 ,也部分地验证了此研究结果 。
本研究针对 5个不同方案下 2年生栾树和杜英
幼苗 7月份的光合特性进行了初步探讨 ,随着时间
的推移和月份的不同 ,栾树和杜英的光合特性是否
会发生变化尚需进一步研究。
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[本文编校:谢荣秀 ]
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