全 文 ：第 28卷第 6期 江 西 农 业 大 学 学 报 Vo.l 28, No. 6
2006年 12月 Acta Ag ricu lturae Unive rsitatis Jiangx iensis D ce. , 2006
文章编号:1000 - 2286(2006)06 - 0833 -05
土壤铅污染对晚松生理特性的影响
黄桂萍 1 ,刘苑秋 2* ,程 磊2
(1.赣南师范学院 化学与生命科学学院 ,江西 赣州 341000;2. 江西农业大学 园林与艺术学院 ,江西 南昌 330045)
摘要:以 1年生苗为供试材料进行盆栽试验 , 测定分析了晚松在 Pb污染下的生理特性。结果表明 , 晚松可以适
应土壤轻度的 Pb污染(≤500 m g /kg)环境 , 1年生晚松针叶质膜相对透性随着土壤中 Pb含量的增加和胁迫时
间的延长明显增加 ,高的 Pb含量(1 000 mg /kg)则使质膜系统受损严重;不同铅浓度污染下晚松叶绿素 a、叶
绿素 b、类胡萝卜素含量间差异极显著 , Pb浓度比污染胁迫时间对叶绿素含量的影响更大;土壤中 Pb污染能引
起晚松体内脯氨酸含量的升高 , 随着污染胁迫时间的增加 ,污染胁迫处理的晚松脯氨酸含量都有先递增后递减
的趋势。
关键词:晚松;Pb污染;生理特性
中图分类号:S154. 2　　文献标识码:A
Effect of Pb Pollution on Physiological
Characteristics ofPinus rig ida
HUANG Gui - ping
1 , LIU Yuan - qiu2* , CHENG Le i2
　　(1. Co llege o fChem istry and Life Science, Gannan Norm alUniversity , G anzhou 341000, Ch ina, 2. Co l-
lege of Landscape A rchitectu re and A rt, JAU , N anchang 330045, China)
　　Abstract:One - year po tted P inus rigida we re used as mate ria l in the experimen.t The physio log ica l
charac te ristics ofP inus rigida unde r Pb - po llution w e re stud ied. The result show ed that, P inus rigida cou ld
adapt to slightPb po llu tion(500mg /kg), but the pe rmeab ility of thememb rane sy stems of the young tree leav-
es w as increased significantlyw ith increasing of Pb contents in the soil and the treating time. The pe rmeab ility
of the memb rane system sw as damaged seriously w ith the Pb - content beyond 1 000 mg /kg. The ch lorophy ll
a content , chlorophy ll b con tent and caro teno id con tent of P inus rig ida leaves differed extremely in d iffe ren t
Pb trea tmen ts. The e ffec t o f Pb conten tw as greater than that o f trea ting time on chlo rophy ll conten.t The pro-
line conten t o fP inus rigida leaves increased obviously w ith increasing o f Pb conten ts and treating time.
Key words:P inus rigida;Pb pollution;phy siological charac te ristics
晚松 (P inus rig ida M il.l var. serotina)原产美国东南部沿海平原 、丘陵和低山区 ,我国 20世纪 60年代
作为薪炭林 、用材林树种开始引进种植。目前 ,晚松的研究主要侧重于生长规律和引种繁殖方面[ 1 ～ 5] 。
本文对晚松抗铅污染能力进行了初步探讨 ,为晚松在城市园林绿化中的应用提供依据 。
收稿日期:2006 - 07 - 23
基金项目:江西省教育厅资助项目
作者简介:黄桂萍(1963 -), 女 ,实验师 , 主要从事化学实验教学工作;*通讯作者:刘苑秋 ,教授 , 博士 , E -m ail:li-
uyq404@163. com。
DOI牶牨牥牣牨牫牳牫牰牤j牣j jau牣牪牥牥牰牨牳牫
　江 西 农 业 大 学 学 报 第 28卷
　　图 1　Pb胁迫对质膜透性的影响
　　F ig. 1　The effec t of Pb po llu tion on m embrane pe rmeability
表 1　质膜透性方差分析结果
Tab. 1　The var iance ana lysis ofm embrane perm eab ility
变异来源 平方和 自由度 均方 F 值 显著程度
胁迫浓度 184. 1739 2 92. 086 9 47. 163 **
胁迫时间 1325. 9764 4 331. 494 1 169. 776 **
浓度 ×时间 29. 2796 8 3. 659 9 1. 874 -
误差 58. 5761 30 1. 9525
总变异 1598. 0060 44
　　　　注:*表示 5%显著水平;**表示 1%显著水平;-表示差异不显著。
1　材料和方法
1. 1　植物材料与试验设计
选择生长健壮的 1年生晚松苗进行盆栽 ,以土壤重量为标准 ,将不同比例的 PbC l2 2H2O一次性投
入土壤中 ,采用 3种浓度处理 (即:500mg /kg、1 000 mg /kg及对照处理 (CK))、5种胁迫时间 (30 d、
60 d、90 d、120 d、150 d)的双因素随机区组试验设计 ,每一处理 3个重复 ,每重复为 3盆。采样时间为
上午 08:00 ～ 09:00。
1. 2　指标的选择与测定
(1)质膜相对透性:电导仪法[ 6] ;(2)叶绿体色素含量:分光光度法[ 7] ;(3)脯氨酸 (Pro)含量:酸性
茚三酮法染色法 [ 8] 。
2　结果分析
2. 1　晚松质膜透性的变化
如图 1所示 ,在 Pb污染胁迫下 ,晚松针叶质膜相对透性随着土壤中 Pb含量的增加和胁迫时间的延
长明显增加 , 尤其以长时间
(150 d)的重度污 染 (1 000
mg /kg)增量最大 ,也表明伤害
最大。胁迫 30 d时 ,不同处理
间晚松质膜相对透性差别不明
显;到 60 d时 ,两种浓度的胁迫
处理较之对照有较大幅度的增
加 ,说明 Pb胁迫使晚松质膜受
损 。轻度污染 (500 mg /kg)处
理在 60 d以后的变化较平缓 ,
重度污染(1 000mg /kg)的处理
在达到 120 d后有一明显上升
的过程 ,可能是苗木死亡前细胞
内含物大量外渗导致了电导率的上升 。
通过双因素方差分析(表 1)可知 ,胁迫浓度和胁迫时间对晚松质膜相对透性的影响均达到极显著
差异水平 , 但二者的交
互作用没有对晚松质膜
相对透性产生显著影
响 。
利用 Duncan新复
极差法进行多重比较表
明 ,在处理 30 d时 , Pb
污染胁迫处理与对照之
间差异不显著 ,说明晚
松质膜系统未受损伤;
在胁迫 90 d时 ,两种浓度胁迫的质膜相对透性与对照之间均达到极显著差异水平 ,但两种胁迫浓度之
间差异不显著;当胁迫时间达到 150 d后 ,高 Pb浓度胁迫的与低 Pb浓度胁迫的质膜相对透性之间以及
高 Pb浓度胁迫与对照之间均存在极显著差异 ,但低 Pb浓度胁迫与对照之间没有显著差异 。
Pb污染胁迫使质膜相对透性增大的原因可能是 Pb与细胞膜上的磷脂作用 ,形成正磷酸盐 、焦磷酸
盐 ,从而改变膜的结构 ,或者是由于 Pb被细胞壁上的果胶吸附 ,而改变细胞壁的弹性和塑性 ,从而损害
壁的生理功能[ 9] 。
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第 6期 黄桂萍等:土壤铅污染对晚松生理特性的影响
　　图 2　不同处理对晚松叶绿素 a含量的影响
　　F ig. 2　The e ffect o f diffe rent trea tm ents on ch lo rophy ll a con tent
表 2　叶绿素 a含量的方差分析
Tab. 2　The var iance ana lysis of ch lorophyll a con tent
变异来源 平方和 自由度 均方 F 值 显著程度
胁迫浓度 1. 779 9 2 0. 889 9 37. 419 **
胁迫时间 0. 234 8 4 0. 058 7 2. 468 -
浓度 ×时间 0. 091 2 8 0. 011 4 0. 479 -
误差 0. 713 5 30 0. 023 8
总变异 2. 819 4 44
　　　　注:**表示 1%显著水平;-表示差异不显著。
表 3　叶绿素 b含量的方差分析
Tab. 3　The variance analysis of ch lorophyll b con ten t
变异来源 平方和 自由度 均方 F 值 显著程度
胁迫浓度 0. 306 8 2 0. 153 4 26. 942 **
胁迫时间 0. 025 6 4 0. 006 4 1. 123 -
浓度 ×时间 0. 016 0 8 0. 002 0 0. 352 -
误差 0. 170 8 30 0. 005 7
总变异 0. 513 9 44
　　　　注:**表示 1%显著水平;-表示差异不显著。
表 4　类胡萝卜素含量的方差分析
Tab. 4　The var iance analysis of carotenoid conten t
变异来源 平方和 自由度 均方 F 值 显著程度
胁迫浓度 0. 037 9 2 0. 019 0 29. 751 **
胁迫时间 0. 013 9 4 0. 003 5 5. 443 **
浓度 ×时间 0. 006 3 8 0. 000 8 1. 245 -
误差 0. 019 1 30 0. 000 6
总变异 0. 077 3 44
　　　　注:**表示 1%显著水平;-表示差异不显著。
2. 2　叶绿体色素含量的变化
植物进行光合作用的色素以叶绿素 a、b为主 。在 Pb污染胁迫下 ,晚松叶绿体色素含量随土壤 Pb
污染程度的增加而降低 ,但
各类色素含量的变化各异 。
随着植株进入生长周期的旺
盛生长期 ,各种处理的晚松
叶绿素 a含量均呈逐渐增加
的趋势 。对照初期增加较
慢 ,生长中期增加幅度较明
显 ,可能与生长期叶绿素合
成增加有关。轻度 Pb污染
(500 mg /kg)使晚松叶绿素
a含量先升高而后基本保持
稳定;但高 Pb含量的土壤污
染胁迫下晚松叶绿素 a的含
量增加较少 ,叶绿素 a合成
受抑(图 2)。
方差分析表明 (表
2, 3), 不同 Pb浓度污
染下晚松叶绿素 a、叶
绿素 b含量间差异极显
著 ,但不同胁迫时间下
晚松叶绿素 a、叶绿素 b
含量间差异不显著 , 说
明晚松叶绿素的含量主
要受 Pb污染程度的影
响 ,与胁迫时间的相关
性较小 ,由此可以表明
Pb在晚松体内没有累
积或晚松对 Pb有拒绝
吸收的能力 。
Pb污染程度与胁
迫时间对类胡萝卜素的
作用略有不同 (表 4),
二者对类胡萝卜素含量
的影响均达到极显著差
异水平 ,但其相互作用
对类胡萝卜素的影响不
显著 ,说明 Pb污染程度
与胁迫时间对类胡萝卜
素的影响也是相对独立
的过程 。
经进一步多重比较
得知 , Pb污染程度对叶
绿素的影响在污染胁迫
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　江 西 农 业 大 学 学 报 第 28卷
图 3　不同胁迫处理 90 d, 120 d, 150 d晚松叶绿体色素含量
F ig. 3　The e ffec t o f different treatm ents on ch lo rophy ll con tents
图 4　不同处理对脯氨酸(P ro)含量的影响
F ig. 4　The e ffect o f diffe rent trea tm ents on pro line conten t
90 d后较为明显 ,其中重度污染 (1 000 mg /kg)胁迫 90 d、120 d和 150 d时 ,叶绿素 a含量分别只有对
照的 0. 46倍 、0. 44倍和 0. 45倍 ,处理间差异极显著;重度污染胁迫 90 d后 ,叶绿素 b含量较之对照也
降低了 1倍多;类胡萝卜素含量在重度污染胁迫 90 d和 120 d时 ,分别为对照的 0. 6倍和 0. 4倍 。轻度
Pb污染胁迫短时间内对晚松叶绿素含量的影响较小 ,在长时间胁迫(150 d)后 ,叶绿素 a含量与对照之
间存在极显著差异 ,叶绿素 b在土壤含 Pb量较低的条件下则未受影响 ,与对照相比 ,差异不显著 。在胁
迫时间较短 (90 d)的条件下 ,不同程度的 Pb污染对晚松叶绿体色素含量的影响均不大。
2. 3　晚松脯氨酸含量的变化
脯安酸通常作为一种渗透调节剂或细胞质酶的保护性物质 ,保持细胞中生物聚合物的结构及膜的
完整性 。植物在正常情况下游离脯氨酸的含量很低 ,但遇到干旱 、低温 、盐碱 、农药等逆境胁迫时游离脯
氨酸含量便会大量积
累 [ 10] 。逆境下脯氨
酸大量积累被认为是
植物适应环境的一种
自我保护反应 , 有助
于细胞持水 、防止脱
水的作用 ,能够调节
渗透压 , 稳定生物大
分子结构 ,降低细胞
酸性 ,提供合成蛋白
质的碳源和氮源 ,解
除氨毒 , 提供代谢能
源 [ 10] 。也有人认为
植物脯氨酸的积累能
力与耐盐性 、抗旱性等有关 。
由图 4可知 ,土壤中 Pb污染能引起晚松体内脯氨酸含量的升高 ,尤以含 Pb量较低的土壤条件 (500
mg /kg)引起脯氨酸含量的变化最大 。这与盐胁迫 、干旱胁迫条件下随着胁迫强度的增大脯氨酸含量明
显升高的结论不完全一致 [ 10] ,需进一步试验 。从图 4还可以看出 ,随着污染胁迫时间的增加 ,污染胁迫
处理的脯氨酸含量都有先升高后降低的趋势 ,这与曲爱军等研究的农药胁迫对大叶黄杨的脯氨酸含量
影响规律一致[ 10] 。经方差分析表明 ,不同污染胁迫处理脯氨酸含量之间差异显著 。特别是污染胁迫处
理 90 d后 ,污染胁迫与对照之间以及不同浓度污染胁迫的脯氨酸含量之间差异更为明显。
3　讨论与结论
(1)1年生晚松可以适应土壤轻度的 Pb污染(≤500 mg /kg)环境 。
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第 6期 黄桂萍等:土壤铅污染对晚松生理特性的影响
(2)1年生晚松针叶质膜相对透性随着土壤中 Pb含量的增加和胁迫时间的延长明显增加 ,尤以长
时间(150 d)的重度污染 (1 000 mg /kg)增量最大 , Pb含量的增加和胁迫时间对晚松质膜相对透性的影
响均达到极显著差异水平 。
(3)不同 Pb浓度污染下晚松叶绿素 a、叶绿素 b、类胡萝卜素含量间差异极显著 ,但不同胁迫时间
下晚松叶绿素 a、叶绿素 b含量间差异不显著 ,类胡萝卜素含量间差异显著 。
(4)土壤中 Pb污染能引起晚松体内脯氨酸含量的升高 ,随着污染胁迫时间的增加 ,污染胁迫处理
的脯氨酸含量都有先升高后降低的趋势。
(5)植物在不同生长阶段和不同的生境下抗逆能力不尽相同 ,为了全面了解晚松的抗 Pb污染能力
以及在城市园林绿化中的应用前景 ,还需进一步开展不同年龄晚松以及在 Pb污染区的田间试验 。特别
是对于多来源的复合污染 , Pb在复合污染中对晚松的影响有待于进一步研究。
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