镉对刺玫果和金银忍冬叶绿素荧光特性的影响

曹玲 陈莉 陈晨 刘光武

摘要：采用盆栽方法研究了土壤镉污染对刺玫果（Rosa davurica Pall.）和金银忍冬（Lonzcera maackii Max.）叶绿素荧光参数的影响。设置4种镉污染浓度处理，即0（CK）、50、100和200mg/kg风干土，让苗木在不同浓度的土壤中生长70d后，进行了叶绿素荧光参数测定。结果表明：随着土壤中镉处理浓度的增大，2树种的荧光参数Fv/Fm、φPS11、qP均逐渐降低，qNP则逐渐上升;2树种荧光参数的变化幅度不同，刺玫果的变化幅度比金银忍冬小;以叶绿素荧光参数评价2树种抗镉污染胁迫能力，刺玫果较强，金银忍冬较弱。

关键词：镉;叶绿素荧光;刺玫果;金银忍冬

中图分类号：X171

文献标识码：A

文章编号：1674-9944（2018）6-0160-02

1引言

工矿业的飞速发展，城市汽车保有量的增加，城市垃圾堆放等使城市中重金属有了一定程度的累积。镉因其在土壤中的高度移动性和对植物的高度危害性，被视为重金属中最具危害性的一种污染元素，它对城市园林生态系统的健康和稳定构成了一定的威胁。

木本植物是城市园林生态系统的重要组成部分，在城市环境维护和改善中发挥着重要作用。北方城市绿化植物缺乏，难以满足城市绿化的多种需求。引进新的绿化植物，必须充分考虑它们对城市中污染胁迫的抗性，这是保证城市园林生态系统健康和持续稳定的关键。

刺玫果（Rosa davurica Pall.）和金银忍冬（Lonicera maackii Max.）是东北东部地区的乡土树种，树姿优美、叶形奇特、季相明显，在城市园林绿化、景观配置方面效果极佳。本文以此为对象，对不同浓度梯度土壤镉污染下2种苗木叶绿素荧光参数的变化进行研究，以此评价不同树种抗重金属镉污染胁迫的能力，为揭示植物对镉污染的抗性机制提供基础数据。

2材料与方法

2.1试验材料

刺玫果（Rosa davurica Pall.）和金银忍冬（Loniceramaackii Max.）为1年生实生苗。栽培基质为东北地区典型黑土和河沙的混合物（黑土和河沙比为3：1）。采用99%分析纯Cd（CI）2·2.5H₂O试剂，配置成镉质量浓度分别为50、100和200mg/kg基质，以不添加镉溶液的基质为对照（简称为CK，Cd50 ，Cdl00和Cd200）。

2.2测定方法

2.2.1栽培方法

土壤处理、苗木栽植及指标测定方法参见文献。苗木栽植好后，桶下垫托盘，采用常规水分管理措施，每次渗到托盘种的溶液倒回桶中。

2.2.2 数据处理

采用Excel 2003和SPSS 13.0进行数据处理。

3结果与分析

3.1镉对刺玫果和金银忍冬叶绿素荧光参数的影响

由表1可见，刺玫果和金银忍冬的叶片PSⅡ光化学效率（Fv/Fm）随着镉处理浓度的增加呈下降趋势。对照处理时，二者的Fv/Fm值较一致。在Cd50处理时，刺玫果与对照相比显著下降（P<0.05），而金银忍冬不显著，但其下降幅度较前者大。在Cdl00处理时，刺玫果和金银忍冬分别下降了5.26%和6.94%。随着浓度的增大，刺玫果和金银忍冬分别下降了8.07%和22.06%。说明了刺玫果的抗性较金银忍冬强。

随着处理浓度的增加，2树种的φPSⅡ值均呈下降趋势。刺玫果在不同浓度处理下分别下降了1.95%、5.56%和10.23%。金银忍冬在不同浓度处理下分别下降了8.22%、14.46%和23.74%。金银忍冬的下降幅度大于刺玫果，说明镉胁迫对金银忍冬光电子传递效率的抑制作用较刺玫果强。

2个树种的qP值均呈降低趋势，降低幅度因树种而异。随着处理浓度的增加，刺玫果的qP值分别下降了1.88%，4.76%和6.53%。金银忍冬qP值分别下降了7.28%，13.97%，22.30%。与Fv/Fm和qP的变化趋势相反，2树种的非光化学猝灭系数（qNP）随着镉处理浓度的增加呈上升趋势，刺玫果上升了5. 73%，18.06%，38.77%，金银忍冬上升了9.44%，26.67%，53.89%。刺玫果上升幅度较金银忍冬小。

4结论与讨论

有研究证明，镉对光合作用的光化学特性，特别是对光系统Ⅱ的活性有抑制作用，本试验也证明了这一点。镉污染导致2树种的Fv/Fm值降低，说明叶片PSⅡ的原初光化学效率和从天线色素到PSⅡ反應中心的传能效率明显受到镉污染的影响，出现了光抑制现象。

φPSⅡ是PSⅡ非环式电子传递的量子效率，反应了在环境胁迫中PSⅡ反应中心部分关闭情况下的实际原初光能捕获效率，可反映实际的PSⅡ反应中心进行光化学反应的效率。在本试验中随着处理浓度的增加，两树种的φPSⅡ值均显著（P<0.05）降低，说明镉污染降低了PSⅡ反应中心进行光化学反应的效率。许多研究结果也得出了相似的结论。

qP和qNP两个参数反映了叶片对激发能利用的情况。随着处理浓度的增加，2树种的qP值均呈下降趋势，qNP值呈上升趋势，表明镉污染胁迫降低了2树种PSⅡ反应中心中开放部分的比例，减少了用于推动光合电子传递的光能，降低了光合电子传递能力，增加了PSⅡ天线色素吸收的光能中被用于非光化学反应如热耗散等的比例。

综合几个荧光参数，认为金银忍冬对镉污染较为敏感，而刺玫果则具有较高的耐受能力，从城市绿化应用方面来看，刺玫果适合于镉污染严重区栽培，而金银忍冬则适合于镉轻污染区栽培。