北方地区7种主要绿化树种对铅镉胁迫的生理生态响应

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采用盆栽试验研究了在土壤重金属铅镉胁迫下,2年生的栾树(koelreuteria paniculata)、连翘(Forsythia suspense)、紫叶小檗(Berberis thunbergii cv atropurpurea)、迎春(Jasminum nudiflorum)、红瑞木(Cornus alba)不同器官对铅镉的的积累与转移的影响。探讨这五种树种对铅镉的转移能力,分析他们是否是修复重金属铅镉的理想植物,为城市修复土壤重金属树种的选择提供科学依据。结果表明:栾树、连翘、紫叶小檗、迎春和红瑞木重金属积累量均表现为根>茎>叶的趋势,其体内铅镉重金属含量随着铅镉浓度的增加而增加。5种树种的转移系数,整体上随着浓度的增加转移系数表现为降低的趋势。铅含量表现为栾树>连翘>紫叶小檗>迎春>红瑞木的趋势,镉含量表现为栾树>紫叶小檗>连翘>迎春>红瑞木的趋势。Pb转移系数顺序表现为连翘>栾树>紫叶小檗>迎春>红瑞木;Cd转移系数顺序表现为栾树>连翘>迎春>紫叶小檗>红瑞木。栾树、连翘、紫叶小檗、迎春、红瑞木铅镉临界值分别为500 mg. kg-1和50 mg. kg-1。以扦插的方式盆栽垂柳(Salix babylonica)为试验材料,分析不同时间不同浓度铅镉单一胁迫和复合胁迫下,对垂柳生长、生理生化特性和光合作用的影响,旨在分析垂柳对铅镉的抗性大小,对铅镉的积累与分布特征,及其确定种植垂柳的土壤铅镉的临界值。研究结果表明:1.在铅镉单一胁迫和复合胁迫条件下,垂柳高生长、根系生长和生物量均受到抑制,浓度愈大抑制作用也越大。铅镉在垂柳各器官含量表现为根>茎>叶,且随着铅镉处理浓度的增加,垂柳各器官含量呈现增加的趋势,且铅镉复合胁迫大于铅镉单一胁迫的影响。与对照相比,高浓度时铅镉含量均达到显著水平。铅镉在垂柳根中的分配系数大于茎叶。铅镉的转移系数小于1,表明垂柳并不是铅镉的超积累植物。垂柳的铅镉临界值分别为500 mg. kg-1和30 mg.kg-1。2.垂柳叶片相对电导率呈和MDA含量随铅镉处理浓度的增加而增加。当铅镉的浓度分别为750 mg. kg-1和60 mg. kg-1时,与对照相比差异显著。随着处理浓度和处理时间的增加,垂柳叶片SOD、POD、CAT和APX酶活性和GSH、可溶性糖、可溶性蛋白表现出先增加后降低的趋势,而脯氨酸含量随着浓度的增加呈现增加的趋势。不同月份之间垂柳叶片保护酶活性和渗透调节物质含量之间表现出不一致的变化趋势,但总体上,铅镉复合影响大于镉的影响大于铅对垂柳的影响。3.在铅的胁迫下,垂柳的活性氧的产生速率、相对电导率与MDA关系密切,呈显著正相关。膜伤害指标与POD、APX呈负相关关系,与SOD、CAT、可溶性糖和脯氨酸呈正相关关系。在镉的胁迫下,膜伤害指标与SOD、POD、APX和可溶性蛋白呈负相关关系,与CAT、可溶性糖和脯氨酸呈正相关关系。在铅镉复合胁迫下,膜伤害指标与SOD、POD、CAT、APX和可溶性蛋白呈负相关关系,与可溶性糖呈正相关关系。保护酶与谷胱甘肽、脯氨酸和可溶性蛋白呈负相关关系,与可溶性糖呈正相关关系。4.垂柳在铅镉单一胁迫和复合胁迫下,垂柳叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率在相同的时间内,随着浓度的增加表现出先增加后降低的趋势,而胞间CO2浓度呈现相反的变化趋势。垂柳光合日变化规律,随着时间的延长,净光合速率、气孔导度、蒸腾速率在11点作用出现单峰峰值,随后又降低,但胞间CO2浓度呈现V型的变化。从不同季节光合作用变化规律来看,垂柳净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率呈现不同的变化趋势。同时研究了保定市西郊河道公路污染区3年生、5年生和10年生毛白杨(Populus tomentosa)对Pb、Cd、Cd、Zn、Cr和Ni的吸收、积累、转移和富集能力,旨在分析不同年龄大小毛白杨对重金属的积累和转移能力。研究结果表明:5.整体上3年生的毛白杨吸收重金属的能力大于5年生和10年生的毛白杨。重金属含量呈现Zn>Cu>Cd>Cr>Pb>Ni的规律。毛白杨吸收的重金属均表现为叶、根部和树皮较大,枝和树干较小。Pb、Cr、Zn、Ni的转移能力随着年龄的增加而降低。六种重金属的转移系数均大于1,表明毛白杨具有较强的转运Pb、Zn、Cu、Cr、Cd、Ni的能力。Pb、Cd、Cu、Zn、Cr、Ni的富集系数随着年龄的增加而降低。
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