北京园林绿地40种树木一年生枝和叶片吸收镉、铅、铜能力评价及筛选

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城市重金属污染问题已不容小觑,成为威胁人居环境和人类健康的重要问题,引起人们关注。近年来,利用植物吸收重金属成为研究热点,但目前相关研究对象多集中于草本及木本植物幼苗,对实地生长的成年树木研究相对较少,此外在现有研究中,多以单个样地或单一时间的测量为评价筛选依据。针对以上问题,本研究以北京6个不同园林绿地中的40种成年园林树木叶片和一年生枝条为对象,进行了为期两年的测定,同时选择相应树种一年生幼苗作污染胁迫,研究其间的关联性。在此基础上,对园林树木吸收重金属能力进行评价并对评价体系进行探讨,以期更准确、科学、简便地筛选出吸收重金属能力强的树种,为北京生态建设树种的选择提供依据。主要结果如下:(1)园林绿地中40种园林树木中,以树木叶片和一年生枝条总含量看,白扦(Picea meyeri)、流苏树(Chionanthus retusus)、贴梗海棠(Chaenomeles speciosa)、金银木(Lonicera maackii)、紫薇(Lagerstroemiaindica)、油松(Pinus tabuliformis)、圆柏(Sabina chinensis)对镉(Cd)吸收能力强,含量在0.33~0.58mg/kg之间,山茱萸(Cornus officinalis)、鸡麻(Rhodotypos scandens)、紫荆(Cercischinensis)、枫杨(Pterocarya stenoptera)、国槐(Sophora japonica)和洋白蜡(Fraxinus pennsylvanica)较弱,含量在0.10~0.17 mg/kg之间;白扦、金银木、贴梗海棠、圆柏、雪松(Cedrus deodara)、银杏(Ginkgo biloba)、油松和圆柏对铅(Pb)吸收能力强,含量在15.10~40.64 mg/kg 之间,而杜仲(Eucommia ulmoides)、山茱萸、鸡麻、山桃(Amygdalus davidiana)、紫荆、连翘(Forsythia suspensa)和洋白蜡较弱,含量在7.69~9.97mg/kg之间;白扦、金银木、雪松、木槿(Hibiscus syriacus)和暴马丁香(Syringa reticulata var.amurensis)对铜(Cu)吸收能力强,含量在26.50~35.51 mg/kg之间,而华山松(Pinus armandii)、山茱萸、流苏树、锦带(Weigelaflorida)、碧桃(Amygdalus persica var.persicaf.duplex)和珍珠梅(Sorbaria sorbifolia)较弱,含量在 17.28~19.18mg/kg之间。(2)40种园林树木叶片和一年生枝条对Cd、Pb和Cu三种重金属综合吸收能力中白扦、金银木、雪松、圆柏、银杏和贴梗海棠较强,枫杨、山茱萸、鸡麻、碧桃和珍珠梅较弱。(3)树木叶片和一年生枝条中重金属含量因树种、重金属种类而异,同种植物中叶片与一年生枝条的重金属吸收能力不同,40种树木叶片吸收Cd含量在0.03~0.14mg/kg之间,吸收Pb含量在3.19~9.04mg/kg之间,吸收Cu含量在7.48~18.69 mg/kg之间;枝条吸收Cd含量在0.06~0.51 mg/kg之间,吸收Pb含量在2.82~36.67 mg/kg之间,吸收Cu含量在6.09~30.85 mg/kg之间,叶片和一年生枝条分别排序与总排序不一致。本研究显示:40种树木仅枝条与叶片的Cd含量有正相关,相关系数为0.20(p<0.05),而Pb和Cu不相关。(4)从40种树木中选择了有代表性的10种植物一年生幼苗进行盆栽,设置与成年土壤重金属相似浓度进行处理,结果显示,成年树木与相应一年生幼苗对于富集3种重金属能力的排序并无十分明显的相关性。(5)10种幼苗在不同重金属浓度处理下,根、茎、叶重金属吸收含量测定结果显示,不同器官吸收能力不同,根是重金属的主要吸收器官。叶片Cd含量在0.05~0.89 mg/kg 之间,Pb 含量在 3.37~153.53 mg/kg 之间,Cu 含量在 5.10~77.19 mg/kg之间;枝条Cd含量在0.04~1.11 mg/kg之间,Pb含量在1.49~402.98 mg/kg之间,Cu含量在9.63~383.10 mg/kg之间;根Cd含量在0.22~1.16 mg/kg之间,Pb含量在24.58~423.26 mg/kg之间,Cu含量在32.08~419.84mg/kg之间。不同种幼苗的重金属转运系数存在差异,且转运系数受重金属处理浓度的影响。10种幼苗中,锦带花、白皮松(Pinus bungeana)和暴马丁香分别对Cd、Pb和Cu的转运能力最强,而珍珠梅、银杏和砂地柏(Sabina vulgaris)分别为最弱。(6)成年树木叶片对重金属元素的吸收能力与其叶片表面特征的关系与重金属种类有关。叶片气孔密度、气孔长度、粗糙程度均有利于植物吸收Pb,对Cd和Cu没有显示相关。(7)成年树木叶片和一年生枝条重金属含量与叶片叶绿素总含量、抗氧化酶活性和MDA含量无显著相关性。而10种幼苗在85 mg/kg的Pb浓度处理下,枝条Pb含量和地上部总和Pb含量与CAT酶活性显著相关,系数分别为0.90和0.92(P<0.01);400 mg/kg的Cu浓度处理下,枝条Cu含量和地上部总和Cu含量与POD酶活性显著相关,系数分别为0.77和0.75(P<0.01);40mg/kg的Cu浓度处理下,枝条Cu含量和总和Cu含量与叶绿素总含量显著相关,系数分别为0.80和0.84(P<0.01);且10种幼苗在40 mg/kg的Cu浓度处理下,叶片Cu含量和株高、根长变化量有着显著的相关,相关系数分别为0.59和0.69(P<0.01),以及该处理下枝条Cu含量、总和Cu含量和根长变化量呈显著相关,相关系数分别为0.62和0.77(P<0.01)。这表明通过控制盆栽浓度,利用相关生长生理指标可指征其吸收重金属的能力。本研究以两年不同绿地,生长相同树木为对象,评价了 40种园林绿地成年树木吸收Cd、Pb、Cu三种重金属的能力,筛选出了吸收Cd、Pb、Cu能力较强的树种;并对园林树木吸收重金属能力的评价体系进行了探讨,得出成年树木叶片气孔密度、长度和表面粗糙程度对叶片吸收Pb有明显的影响。通过控制实验可利用幼苗的相关生长生理指标指征其吸收重金属的能力。
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