全 文 ：第 30卷　第 2期 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报 Vol. 30　 No. 2
　 2010年 2月 Journal of Central South University of Forestry& Technology Feb. 2010　
Pb、 Zn等重金属对樟树、栾树幼苗生长的影响
王利宝 ,朱宁华 ,鄂建华
(中南林业科技大学 林学院 ,湖南 长沙 410004)
摘　要: 　城市绿化植物是城市污染环境重要的修复者、指示者及受害者 ,研究南方常见绿化树种樟树、栾树对主要
重金属污染物 Pb、 Zn等的适应性反应 ,有利于绿化树种的重金属污染诊断及城市环境的修复与评价。 通过育苗基质
在不同程度的重金属胁迫条件下 ,进行室内容器育苗试验 ,利用 Cu、 Pb、 Zn 3种重金属的不同浓度溶液处理樟树、栾树
幼苗 ,探讨重金属对樟树和栾树幼苗生长初期的影响。 结果表明: 低浓度重金属对樟树、栾树幼苗生长没有明显伤害 ,
甚至促进生长 ,高浓度导致幼株长势衰弱 ,叶片发黄枯萎 ,生长量下降 ,侧须根生长受阻 ,幼苗生长缓慢 ,甚至死亡 ; 3
种重金属对苗高的抑制作用大于对地径的抑制作用 ,对根系生长的抑制作用铅高于铜和锌 ;樟树和栾树对重金属污
染的反应不一致 ,樟树属慢反应、迟钝型树种 ,栾树属快反应、敏感型树种。
关键词: 　森林培育学 ;樟树 ;栾树 ;幼苗生长初期 ;重金属污染
中图分类号: 　 S72　　　　　文献标志码:　 A　　　　　文章编号: 1673-923X ( 2010) 02-0044-04
Effects of heavy matels lead, zinc and copper on young seedling
growth of Cinnamomum camphora and Koelreuteria paniculata
W ANG Li-bao , ZHU Ning-hua, E Jian-hua
( Colleg e of Fo restr y, Centr al South Unive rsity of Fo restry & Techno log y , Chang sha 410004, Hunan, China )
Abstract: City o rnamental plants w er e the impo r tant resto rer , indica to r and suffe rer o f po lluted city env ironment.
The research on the adaptability o f Cinnamomum camphora and Koelreuteria paniculata to heavy metals po llution w as
beneficial to diagno sing heavy me ta ls pollution, to repairing and to estimating urban envir onment. Ea rly seedlings o f
Cinnamomum camphora and Koelreuteria paniculata w ere tr eated by ever y threshold concentra tion of three sor ts o f
heavy metals in this pape r, th rough indoor analog test. Influence o f heavy me ta l Cu, Pb, Zn to the seedlings o f
Cinnamomum camphora, Koelreuteria paniculata w as obse rved. The results indica ted that, Low concentr ation o f
heavy metal solution did t have th e obvious injur y phenomenon to the seedling g row th o fCinnamomum camphora , the
Koelreuteria paniculata , ev en promo ted to g r ow , increased biomass accumula tion; heavy concentra tion solution o f
Cu2+ , Pb2+ and Zn2+ could cause the young plant slow -g rowing and bad g row th behavio r, including the biomass
droping , th e leaves etio lating , the hindrance la teral ro o t gr ow th hindering . The rest raint to seedling high was more
distinct than to basal diameter. Cu2+ and Zn2+ could stop development o f plant r oo t sy stem. Synthetical effect of heavy
metal on tw o kinds o f o rnamental trees w as tha t Koelreuteria paniculata was mo re sensitiv e than Cinnamomum
camphora .
Key words: silvicultur e; Cinnamomum camphora; Koelreuteria paniculata; ea rly gr ow th o f seedling; heavy metal
pollution
* 收稿日期: 2009-05-21
基金项目: 中南林业科技大学青年基金项目 ( 101— 0719)
作者简介: 王利宝 ( 1976- ) ,男 ,内蒙古人 ,讲师 ,博士研究生 ,主要从事林木种苗繁育与栽培研究
DOI : 10. 14067 /j . cnki . 1673 -923x . 2010. 02. 017
　　樟树Cinnamomum camphora和栾树Koelreuteria
paniculata因其体态优美、枝繁叶茂、观赏价值高及
绿化美化效果显著等特点 ,是南方多数城市常见的绿
化用树种 ,对改善城区生态环境起着积极的作用。但
是 ,近年来随着城市化进程的加快 ,工业排放的“三
废”及汽车尾气等产生的重金属严重地污染了城市生
态环境 ,给一切生物体带来了不安全的影响。重金属
污染一直以来都受到世界各国环境科学工作者及政
府和有关部门的高度重视 ,也是科学研究的热点之
一 [1 ]。目前 ,国内外学者对重金属污染的研究主要集
中在两个方面 ,其一 ,以评价重金属污染度和分析其
毒害机理为目的 ,对重金属在植物体内或土壤中被吸
收、累积、迁移和转化等方面的研究 [2- 4] ;其二 ,利用
植物修复重金属污染体 [5- 7 ]。但针对污染重金属对植
物生长生活等方面的研究较少 ,且多集中在禾本科植
物 [8, 11- 13 ]。 主要污染重金属 Pb、 Zn、 Cu对绿化用樟
树、栾树生长发育方面的研究尚未见报道。 本文通过
室内模拟试验 ,人为施加 Cu、 Pb、 Zn重金属于樟树、
栾树幼苗培养基质中 ,研究其对樟树、栾树幼苗生长
发育的影响 ,为保护和合理开发利用樟树、栾树绿化
树种 ,为治理城市土壤污染的林业生态工程和城镇园
林绿化观赏树种的选择提供依据。
1　试验材料与方法
1. 1　试验材料
处于幼苗初期的樟树、栾树当年实生苗。
1. 2　试验方法
1. 2. 1　试验用种的采收及采后处理
樟树种子于 10月下旬采于树龄为 15～ 20 a、生长
发育健壮、树形美观、无病虫害的优良绿化用樟树。采
后樟树鲜果浸水 2～ 3 d,除净果皮 ,然后拌草木灰脱
脂 12～ 24 h,洗净阴干后 ,用湿度约为 30%的河沙与
种子 (体积 2∶ 1)混合 ,贮藏于自然通风干燥的室内进
行越冬解眠。 3月初播种时 ,对储藏的樟树种子经过
精选后 ,用 0. 5%的高锰酸钾溶液浸种消毒 2 h,最后 ,
在 25℃恒温培养箱中进行催芽 [9 ]。
栾树种子于 9月至 10月期间 ,选生长良好 ,干形
通直 ,树冠开阔 ,果实饱满 ,处于壮龄期的优良单株绿
化用栾树作为采种母树 ,在果实显红褐色或橘黄色而
蒴果尚未开裂时采集 ,采后净种 ,并用 40℃～ 50℃温
水浸种 24 h,然后用 0. 5%的高锰酸钾溶液浸种消毒
2 h,自来水冲洗干净后层积催芽 [10 ]。
1. 2. 2　育苗试验
3月初进行播种 ,播种营养钵 (口径为 12. 5 cm ,
高 14 cm)内装干净河沙珍珠岩 (体积比 3: 1)混合培养
基质 ,基质占营养钵容积 3 /4为宜。播种深度 4 cm,每
钵均匀播 4粒种子。
1. 2. 3　重金属溶液淋浇试验
采用 CuCl2作为重金属铜的来源 ,浓度分别为 0、
50、 100、 200、 240和 400 mg /L;用 Pb( NO3 ) 2作为重金
属铅的来源 ,浓度分别为 0、 100、 130、 200、 260和 400
mg /L; ZnCl2为重金属锌的来源 ,浓度分别分 0、 100、
300、 450、 760和 900 mg /L,其中 , 0 mg /L为对照 (淋
浇等量的纯净水 )。 各浓度配制 165 mL溶液 ,均分 5
次 ( 1次 /2 d)加入。 由预备试验知 , 35 mL溶液的浸
湿深度略深于播种深度 ,该深度恰好是幼苗根系的主
要吸收区域。试验设置 3次重复。在幼苗地上部分具
有真叶时 ,加入重金属溶液。
1. 2. 4　试验观察、记录及数据分析
观察、记录幼苗生长阶段的长势情况 ,包括叶片
颜色变化、地茎、苗高及根系生长状况等指标。试验数
据通过 Excel等统计分析软件进行分析。
2　结果分析
2. 1　幼苗形态特征观察分析
2. 1. 1　樟树幼苗形态变化
3种重金属对樟树幼苗叶片颜色、大小 ,萎蔫程
度等形态指标均未引起明显的变化。
2. 1. 2　栾树幼苗形态变化
对照幼苗比处理生长良好 ,叶片颜色嫩绿 ,鲜亮。
低浓度 Cu2+ 处理 ( < 240 mg /L )的幼苗长势良好 ;高
浓度 Cu2+ (> 240 mg /L)处理的幼苗均出现不同程度
的萎蔫 ,部分叶片出现黄化 ,生长不良。 高浓度 Zn2+
( > 760 mg /L )处理的幼苗轻度萎蔫 ,叶尖开始褪绿
而黄化 ,浓度达 900 mg /L幼苗叶片萎蔫严重 ,近死
亡 ;低浓度 Zn2+ ( < 450 mg /L )处理的幼苗均无明显
变化。高浓度 Pb2+ (> 200 mg /L)处理的幼苗叶片较
小、卷曲 ,并发生萎蔫 ;低浓度 Pb2+ ( < 130 mg /L)处
理的幼苗无明显变化。 重金属污染超过一定阈值时 ,
植物会出现根系生长受阻和叶失绿黄化等症状 ,与高
浓度的重金属会导致新陈代谢紊乱、细胞膜受损、膜
脂过氧化作用增强、氨基酸和蛋白质合成受到抑制及
叶绿素含量下降等有关。形态变化及生理分析同王惠
45第 2期 王利宝 ,等: Pb、 Zn等重金属对樟树、栾树幼苗生长的影响
忠和 Vinit-Dunand F.的研究结果相一致 [ 11, 12]。
2. 2　幼苗生长指标分析
由表 1看出 , Zn2+ 浓度低于 900 mg /L、 Pb2+ 浓度
低于 400 mg /L及 Cu2+浓度低于 400 mg /L时 ,对樟树
和栾树幼苗地径生长均无明显的抑制作用 ,相反 ,可
以在一定程度上促进地径的增粗。与对照相比 ,樟树
幼苗地径增幅在 0. 01～ 0. 04 cm ,栾树幼苗地径增幅
在 - 0. 01～ 0. 08 cm。但是 ,对苗高的影响 ,除了 Cu50
对樟树幼苗苗高略高于对照以外 ,其余均对樟树幼苗
苗高生长有抑制作用 ,苗高均低于对照 ;对于栾树幼
苗 , Zn2+浓度高于760 mg /L、 Pb2+ 浓度高于 260mg /L
及 Cu2+ 浓度高于 100 mg /L抑制苗高生长 ,低于上述
浓度均不会对栾树幼苗苗高生长产生抑制作用。对 2
树种而言 ,重金属对苗高生长的阻抑作用大于对地径
生长的阻抑作用。
方差分析结果表明 , 3种重金属对樟树幼苗地径
生长存在极显著差异 ,说明不同重金属对樟树幼苗地
径的影响是不同的 ;而不同浓度的同一重金属对樟树
幼苗地径生长影响显著 ,说明了重金属不同浓度的溶
液对樟树幼苗地径生长有差异 ;不同浓度的 3种重金
属对樟树幼苗苗高生长差异不显著 (见表 2)。不同重
金属及同一重金属的不同浓度对栾树幼苗地径生长
存在极显著影响 ;对栾树幼苗苗高的影响 , 3种重金
属之间差异极显著 ,而浓度间存在显著差异 (见表 3) ,
说明 3种重金属及其浓度对栾树幼苗生长的影响大
于对樟树幼苗生长的影响 ,即栾树对重金属胁迫较樟
树敏感 ,樟树对重金属有较高的抗耐性 ,这与两树种
生物学生态学习性不同有关。
表 1　各处理下樟树 (栾树 )幼苗平均生长指标†
Table 1　 Statistics of mean growth indices of young
seedling of Cinnamomum camphora and
Koelreuteria paniculata under all treatments
重金属溶液浓度 /
( mg· L- 1 )
平均地径 /
cm
平均苗高 /
cm
平均根长 /
cm
平均根数 /
个
CK 0. 10( 0. 21) 6. 2( 5. 8) 8. 1( 5. 1) 11( 10)
Zn900 0. 11( 0. 23) 4. 3( 5. 0) 6. 7( 3. 0) 7( 7)
Zn760 0. 13( 0. 23) 4. 8( 5. 3) 10. 5( 4. 2) 9( 9)
Zn450 0. 13( 0. 22) 5. 4( 6. 8) 10. 5( 5. 9) 18( 12)
Zn300 0. 12( 0. 25) 5. 9( 7. 0) 12. 7( 6. 0) 18( 13)
Zn100 0. 12( 0. 27) 6. 0( 6. 9) 13. 6( 6. 5) 15( 11)
Pb400 0. 11( 0. 27) 3. 8( 5. 6) 9. 0( 4. 3) 11( 5)
Pb260 0. 13( 0. 29) 5. 2( 5. 1) 10. 1( 4. 7) 11( 7)
Pb200 0. 12( 0. 25) 3. 7( 6. 2) 8. 7( 5. 2) 8( 8)
Pb130 0. 11( 0. 24) 5. 0( 6. 5) 7. 3( 5. 4) 9( 7)
Pb100 0. 12( 0. 25) 5. 3( 6. 5) 7. 1( 5. 6) 10( 11)
Cu400 0. 13( 0. 20) 4. 7( 3. 8) 9. 9( 5. 7) 8( 6)
Cu240 0. 13( 0. 24) 5. 0( 5. 7) 8. 4( 5. 4) 10( 8)
Cu200 0. 14( 0. 22) 3. 9( 4. 8) 10( 4. 2) 13( 9)
Cu100 0. 12( 0. 23) 4. 7( 5. 8) 8. 1( 3. 1) 11( 12)
Cu50 0. 12( 0. 25) 6. 4( 6. 1) 11. 3( 7. 0) 15( 11)
† 　 ( )内为栾树生长指标值。
表 2　樟树幼苗平均地径、苗高方差分析
Table 2　Variance analysis of mean seedling height and basic diameter of Cinnamomum camphora
变异来源 自由度 地径 /cm平方和 均方 F值
苗高 / cm
平方和 均方 F值
因素间 2 0. 000 9 0. 000 45 5. 90* * 3. 636 2 1. 818 1 2. 90 F0. 05( 2, 38)= 3. 24
处理间 4 0. 001 0 0. 000 25 3. 28* 5. 028 9 1. 257 2 2. 01 F0. 01( 2, 38)= 5. 21
误差 38 0. 002 9 7. 63× 10- 5 23. 805 6 0. 626 5 F0. 05( 4, 38)= 2. 62
总和 44 0. 004 7 32. 470 7 F0. 01( 4, 38)= 3. 86
表 3　栾树幼苗平均地径、苗高方差分析
Table 3　 Variance analysis of mean seedling height and basic diameter of Koelreuteria paniculata
变异来源 自由度 地径 /cm平方和 均方 F值
苗高 / cm
平方和 均方 F值
因素间 2 0. 008 0 0. 004 0 6. 88* * 7. 811 1 3. 905 6 6. 64* * F0. 05( 2, 38)= 3. 24
处理间 4 0. 0136 0. 003 4 5. 85* * 8. 627 1 2. 156 8 3. 67* F0. 01( 2, 38)= 5. 21
误差 38 0. 022 1 0. 000 58 22. 340 9 0. 587 9 F0. 05( 4, 38)= 2. 62
总和 44 0. 043 7 38. 779 1 F0. 01( 4, 38)= 3. 86
　　从图 1、图 2和表 1可以看出 ,重金属铅对 2树种
幼苗根系生长的抑制作用大于重金属锌和铜。低浓度
的 Zn2+ 和 Cu2+ ( < 760mg /L和 < 200 mg /L)对 2树种
幼苗根系生长有促进作用 ,主要是由于锌、铜是植物
生长所需的必需元素 ,低浓度的铜和锌在幼苗生长发
育过程中 ,参与了某些生理生化作用而促进幼苗生长
发育。重金属对根条数的抑制作用明显于对根长的抑
制作用 ,虽然 , Pb2+ 浓度高于 200 mg /L和 Cu2+ 浓度
高于 200 mg /L,其根长均长于对照 ,但其根数均少于
对照 ,说明幼苗根系系统发育不正常 ,受到重金属的
干扰 ,抑制根系均匀化发育。相反 ,对照根长及根数发
育较均衡。高浓度重金属严重阻碍根系的生长发育 ,
尤其是抑制侧根的形成 ,因其根部是直接的受害区
域 ,重金属毒害作用下 ,根细胞正常的生理生化过程
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失调 ,生长发育受抑制 ,结果与田胜尼关于香根草研
究的结论相一致 [13 ]。
图 1　不同浓度重金属溶液处理下幼苗的根长变化
Fig. 1　 Root length variat ion of young seedling under
dif ferent concentrat ion treatments of heavy
mental solution
图 2　不同浓度重金属溶液处理下幼苗的根数变化
Fig. 2　 Root number variation of young seedling
under diff erent concentration treatments of
heavy mental solution
3　结　论
Cu、 Pb、 Zn 3种重金属对樟树幼苗形态学指标均
未引起明显的变化 ,幼苗叶色、叶大小、萎蔫状况等方面
均未出现异常 ,生长良好 ,但对栾树幼苗的形态学指标
均有明显影响。 Cu2+浓度高于 240 mg /L、 Zn2+ 浓度高
于 760 mg /L、 Pb2+浓度高于 130 mg /L ,栾树幼苗均出
现不同程度的萎蔫 ,部分叶片出现黄化、卷曲 ,叶片较
小 ,生长不良 ,甚至达死亡。 2树种对重金属毒害的形态
学反应不一致 ,樟树属慢反应型 ,栾树属快反应型。
3种重金属对幼苗生长指标的影响表现出 ,对苗
高生长的阻抑作用大于对地径生长的阻抑作用。
Zn2+浓度低于 900 mg /L、 Pb2+浓度低于 400 mg /L及
Cu
2+ 浓度低于 400 mg /L对樟树和栾树幼苗地径均
无明显的抑制作用 ,对苗高生长的影响樟树和栾树表
现不一。仅 Cu2+ 浓度是 50 mg /L对樟树幼苗高生长
略有促进 ,其余浓度的 3种重金属均对樟树幼苗苗高
生长有抑制作用 ;对于栾树幼苗 , Zn2+ 浓度高于 760
mg /L、 Pb2+浓度高于 260 mg /L及 Cu2+ 浓度高于 100
mg /L抑制苗高生长。 3种重金属对幼苗生长影响的
显著性程度有差异 ,对栾树幼苗生长的影响大于对樟
树幼苗生长的影响。在对重金属毒害的生长反应方面
不一致 ,樟树对重金属的耐性高于栾树对重金属的耐
性 ,樟树属迟钝型 ,栾树属敏感型。
重金属铅对 2树种幼苗根系生长的抑制作用大于
重金属锌和铜。重金属对根数的抑制作用较对根长的影
响明显 ,高浓度的重金属幼苗根数显著减少。受害的幼
苗根系系统发育总是不正常 ,根长度与根条数不协调。
总之 ,低浓度 Cu、 Pb、 Zn对樟树、栾树幼苗生长
没有明显伤害现象 ,甚至促进生长 ;高浓度 Cu、 Pb、 Zn
溶液能使幼株长势不良 ,叶片发黄枯萎 ,生长量下降 ,
侧根生长受阻 ,致使植物根系不发达 ,幼苗生长缓慢 ,
甚至死亡。在一定浓度范围内 ,绿化用樟树抗重金属
污染能力略强于栾树。
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[本文编校:吴　彬 ]
47第 2期 王利宝 ,等: Pb、 Zn等重金属对樟树、栾树幼苗生长的影响