楝和梧桐对Hg及Cd的耐性和吸收累积特性研究

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楝(Melia azedarach)、梧桐(Firmiana platanifolia)为重庆地区常见落叶大乔木,生长迅速、根系发达、抗污染能力强,均为优良的城市绿化及矿区修复树种。麦冬(Ophiopogon japonicus)为重庆地区常用园林地被植物,适应性强。Hg、Cd是毒性大、移动性强、污染范围广的两种重金属。本研究以1年生楝、梧桐幼苗为试验材料,通过温室水培和田间盆栽试验,根据《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》,在溶液Hg(1,5,10,20mg/kg),溶液Cd(1,5,10,20mg/kg),土壤Hg(轻度1mg/kg,中度10mg/kg,重度50mg/kg),土壤Cd(轻度1mg/kg,中度10mg/kg,重度50mg/kg)单因素胁迫下,研究楝、梧桐对Hg、Cd胁迫的耐性和吸收累积能力;根据试验结果,将Cd胁迫下综合表现良好的梧桐和Hg胁迫下表现较好的楝2年生幼苗分别与麦冬组合盆栽,研究组合模式下两个树种对Hg或Cd的耐性及富集、转移能力,为筛选Hg、Cd污染修复树种,更高效应用于实践提供参考。研究结果如下:1楝和梧桐对Hg、Cd的耐性及吸收累积特性(水培)胁迫30d后,各处理组楝和梧桐根伸长受抑制,老根腐烂,受害程度梧桐>楝。Hg整体抑制了楝和梧桐地径、根长、生物量的增长。随Hg浓度增加,楝、梧桐叶片SOD活性和可溶性蛋白含量均先增大后减小。楝、梧桐各部位Hg含量均为根部>地上部,楝各部位Hg含量及单株积累量在20mg/kg处理组最大,梧桐在1mg/kg处理组最大,楝的Hg转移系数大于相同处理下的梧桐。胁迫30d后,各处理组梧桐老根褐化、新根数减少,楝在20mg/kg处理组叶片褪绿,株高和根伸长受到显著抑制。所有浓度的Cd均抑制了楝的生长,对梧桐表现为低促高抑。随Cd浓度增加,楝、梧桐SOD活性和可溶性蛋白含量整体先增大后减小。楝、梧桐各部位Cd含量均为根部>地上部,所有Cd浓度下,梧桐各部位Cd含量和单株积累量均显著高于楝,梧桐单株积累量在1mg/kg最大429.660μg,为相同处理下楝的63.2倍,差异极显著。利用主成分分析和隶属函数法进行综合评价,楝和梧桐对溶液Hg、Cd耐性的综合评价值为:梧桐耐Cd(0.466)>楝耐Cd(0.400);楝耐Hg(0.414)>梧桐耐Hg(0.377)。综合来看,梧桐对溶液Cd的耐性和吸收累积能力强于楝;楝和梧桐对溶液Hg的综合耐性差异较小,楝略强于梧桐。2楝和梧桐对Hg、Cd的耐性及吸收累积特性(土培)轻、中度Hg促进了梧桐株高、地径、生物量的增长,楝生长正常;重度Hg抑制了楝、梧桐侧根的生长和根部生物量的累积。随Hg浓度增加,梧桐MDA和可溶性蛋白含量整体先增大后减小,楝MDA含量持续增大,可溶性蛋白含量递减。楝、梧桐各部位Hg含量及积累量均为根部>地上部,楝在重度组最大,梧桐在中度组最大,单株积累量分别高达270.130μg、66.022μg。对土壤Hg的吸收累积能力为楝>梧桐。重度Cd胁迫10d,楝叶片褪绿、发黄,叶脉扭曲;梧桐叶片出现黑斑、叶脉加粗变红,60d后症状消失。Cd对楝和梧桐各部位生物量累积均表现为轻、中度促进,重度抑制。梧桐重度组总生物量与对照差异不显著。随Cd浓度增加,楝和梧桐叶绿素含量均先增大后减小,MDA含量均持续增大。楝、梧桐各部位Cd含量及积累量随Cd浓度增加而增大,均在重度组最大,单株Cd积累量分别达369.483μg、162.590μg,轻、中度处理组梧桐的Cd转移系数大于1。对土壤Cd的富集、转运能力为梧桐>楝。楝、梧桐对土壤Hg和Cd耐性的综合评价值为:梧桐耐Hg(0.553)>楝耐Hg(0.376);梧桐耐Cd(0.436)>楝耐Cd(0.307)。综合来看,楝对土壤Hg的综合耐性弱于梧桐,但吸收累积能力显著强于梧桐;梧桐对土壤Cd的耐性、富集、转运均能力强于楝,在重度处理组差异显著。3麦冬对Hg、Cd胁迫下楝和梧桐生长和富集特性的影响所有Hg浓度下,与麦冬组合栽培显著促进了楝主根的伸长和加粗、各部位生物量的累积和株高的增大。根部及总生物量在中度组增幅最大,分别为对照的1.65、1.29倍,差异显著。当Hg为50mg/kg时,与麦冬组合栽培显著降低了楝根部Hg含量和单株Hg积累量,分别为对照的0.50、0.62倍,差异极显著。所有Cd浓度下,与麦冬组合栽培促进了梧桐主根的伸长和加粗、根部和总生物量的增大。根部和总生物量在中度组增幅最大,分别为对照的1.93倍、1.62倍,差异极显著;与麦冬组合栽培显著提高了梧桐在所有浓度下的Cd转移系数以及在重度处理组各部位Cd积累量。梧桐重度处理组地上部、单株Cd积累量分别比对照增大了57.04%、18.63%,差异极显著。梧桐作为西南地区常见园林植物,在没有超富集树种的情况下,与麦冬组合栽培,能够有效促进梧桐的生长和对土壤Cd的富集、转运能力,也许能用于重度(50mg/kg)Cd污染土壤的植物提取或植物固定,起到一定修复作用。
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