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随着矿产资源的不断开发以及全球水资源的不断匮乏,干旱和半干旱地区的土壤重金属污染问题也日益严重。植物修复技术可用于干旱和半干旱地区重金属污染土壤的修复治理,而植物修复技术成功的关键在于选择适合的修复植物。本试验利用三因素三水平正交设计,再加上一组空白对照,共计10种处理组合,采用盆栽土培法研究了重金属镉(Cd:50、110和170mg/kg)和铜(Cu:100、275和450mg/kg)以及水分胁迫(20%、50%和80%)对虉草(Phalaris arundinacea L.)地上部分和地下生物量、脯氨酸、相对电导率、MDA、光合特性、矿质元素Ca、Mg、Zn、Fe、Mn和K的转移及Cd和Cu积累特性的影响,从而对虉草用于修复土壤镉和铜污染及干旱和半干旱地区的重金属污染的潜力进行综合评估。研究结果如下:1)虉草生物量及叶绿素在田间持水量20%的所有处理中含量显著下降、相对电导率、MDA和脯氨酸含量显著升高,这些指标的其余处理组与对照组之间存在的差异相对较小或不显著,表明虉草对重金属和干旱胁迫有一定的抗性。2)虉草对Cd和Cu的积累主要在根系。虉草Cd和Cu富集系数大于1,转移系数都小于1,虉草对Cd富集能力强于Cu,说明虉草可用于植物固定。3)虉草的光合参数(Pn、Ci、Gs和Tr)都在田间持水量为20%的所有处理中显著降低,田间持水量为50%和80%的所有处理组相对于对照组差异较小或不存在差异。这说明虉草具有较高的抗性。4)在田间持水量20%所有处理中,虉草对矿质元素K、Ca、Mg、和Mn的转移系数显著降低,Zn转移系数和Fe转移系数显著升高,矿质元素转移系数在其余处理组中的变化与对照组差异相对较小。这表明适度的干旱和重金属对虉草矿质元素转移的影响不大。5)Cd和Cu及水分胁迫下,水分胁迫对虉草的生物量、生理指标、光合指标、矿质营养的转移、Cd和Cu地上部积累浓度及转移系数的影响大于重金属,而对虉草Cd和Cu的根部积累浓度和富集系数的影响正好相反。6)虉草地上部分生物量及地下部分生物量和光合参数、叶绿素含量和矿质元素Ca、Mg、K、Mn转移系数都存在极显著正相关,与相对电导率、MDA、脯氨酸和虉草地上部Cd和Cu积累浓度存在极显著负相关。综上,虉草对Cd和Cu及水分胁迫有较强的抗性,可用于适度干旱和半干旱地区重金属Cd和Cu污染土壤的植物固定,可有效地减少对生态环境毒害作用。相对于Cd和Cu而言,虉草更适宜于Cd土壤污染固定。