植物管理是近十年来出现的一种新的植物修复策略,是传统植物修复技术应用于中、重度污染土壤的一种新形式。对于重金属重度污染钙质土壤的植物管理,选择合适的修复植物对重金属的风险管控和修复至关重要。榆树作为我国的本土树种,具有良好的耐旱、耐寒、耐盐碱和抗风能力,适用于重金属复合污染钙质土壤的植物管理。榆树用于重金属污染钙质土壤植物管理的研究仍处于空白阶段,并且缺乏其对重金属的生理响应研究,使得榆树用于重金属污染场地的植物管理缺乏理论基础。本研究主要针对重金属重度污染钙质土壤构建榆树植物管理体系,以土壤中的Cd、Pb、Cu、Zn作为目标污染物,通过盆栽实验和大田实验相结合的方式考察了榆树对重金属的耐受性、榆树用于植物管理时的修复机制以及榆树在重金属胁迫下的生理响应机制。主要研究结果如下:(1)榆树对重金属Cd、Pb、Cu、Zn均有较高的耐受性,在较低重金属污染浓度下,榆树的生长性指标没有受到重金属的影响,随着重金属污染程度的增加,其株高、生物量等均有所下降,但榆树仍能够存活,没有出现发黄、失绿等的现象;在大田条件下,非根区土壤中的Cd、Pb、Cu、Zn的含量均超过了环境质量标准的风险筛选值的242～361、5～10、4～6、6～12倍,在此重度污染情况下即使榆树中重金属的含量超过了植物中重金属的临界值,但各树龄榆树均能够正常生长,说明榆树具有较高的金属耐性。榆树在重金属胁迫下能够维持较高的Pro含量以及抗氧化酶活性,说明榆树具有较高的金属抗逆性。(2)榆树对重金属的富集主要集中在根部和树皮,木质部和树叶中重金属的含量均很小。在盆栽实验中,榆树各器官对Cd、Pb、Cu的BCF和TF值均小于1,表现出对Cd、Pb、Cu植物固定的修复机制;在大田条件下榆树各器官仅对Cd的BCF和TF小于1,满足Cd排异植物的要求,对Cd表现出明确的植物固定的修复机制。因此榆树可作为在重金属污染钙质土壤上对Cd的植物固定物种用于植物管理。由于榆树根系和树皮对Cu、Zn、Pb的富集能力较强加之其较高的生物量,榆树可以作为干旱区重度污染钙质土壤上针对Cu、Zn、Pb植物固定的潜能植物。(3)榆树对重金属的防御机制主要是通过根区固定的作用阻止重金属向地上部的迁移。当重金属进入榆树体内后,重金属的胁迫导致榆树叶片中叶绿素含量有所下降,但叶片中象征破坏程度的丙二醛含量处于稳定状态,结合叶片中较高的脯氨酸含量,说明榆树具有较高的重金属抗逆性,并且榆树已建立重金属解毒机制,能够避免重金属对榆树的进一步伤害。榆树对重金属的解毒机制主要是通过超氧化物歧化酶和过氧化物酶构建的抗氧化体系来缓解重金属对榆树叶片的伤害,并且通过榆树叶片中谷胱甘肽和巯基化合物的螯合作用来降低重金属对叶片的毒性作用。综上所述,榆树在重金属重度污染钙质土壤上表现出较高的金属耐受性和抗逆性,可作为重金属重度污染钙质土壤上植被恢复的先锋植物。其快速生长的特性、对重金属较强的固定能力以及其本身具有的经济价值都使得榆树是用于重金属重度污染钙质土壤植物管理的优选物种。