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黄葛树(Ficus virens Aiton)为重庆市市树,是重庆地区园林绿化常用树种,生长速度快、寿命长,抗污染能力强,观赏价值高。Pb,Cd属生物毒性较强,在重庆地区分布范围较广的两种重金属元素。柠檬酸是一种毒性较低的天然低分子量有机酸,可通过影响植物生长、改变重金属移动性、重金属毒性等途径对植物重金属耐性与吸收累积能力造成影响,影响植物修复效率。本研究以黄葛树为实验材料,根据《土壤环境质量标准》,在Pb(250,500,700,900 mg/kg)、Cd(5,10,20,30 mg/kg)单因素胁迫下,对黄葛树Pb,Cd耐性与吸收富集能力进行研究;在Pb(250,500,900 mg/kg)、Cd(5,10,30 mg/kg)单因素胁迫土壤中分别施加三种浓度(2.5,5,10mmol/kg)柠檬酸,研究柠檬酸对Pb,Cd胁迫下黄葛树耐性与对吸收累积特性的影响,为今后进一步研究黄葛树及树木在重金属污染土壤中的植物修复应用提供依据。主要研究结论如下:1黄葛树对Pb胁迫的耐性与吸收累积特性1.1 Pb胁迫下黄葛树的形态学特征:土壤Pb浓度小于700mg/kg,黄葛树幼苗叶片与根系无明显病状;大于700mg/kg时,叶片失绿、萎蔫,从植株上脱落,靠近基部的老叶受害症状更明显;根部生长受到抑制,根量稀少、根长变短,与对照差异显著。1.2 Pb胁迫对黄葛树幼苗生长的影响:Pb胁迫浓度为700,900mg/kg时,株高、地径净生长量,各器官生物量,总生物量显著降低。处理90d后,900mg/kg处理组幼苗株高、地径净生长量,总生物量分别为对照的35.3%,64.5%,32.0%,显著低于对照。1.3 Pb胁迫对黄葛树幼苗生理的影响:处理10d后,900mg/kg处理组幼苗MDA含量、可溶性糖含量、SOD活性较对照增加了90.21%,8.43%,27.45%,叶绿素a+b值较对照减小了31.91%,差异显著;处理40d后,MDA含量较对照增加了77.91%,叶绿素a+b值减小了24.85%,SOD活性与对照无显著差异,这说明Pb对黄葛树的生理毒性随处理时间延长有所缓解。1.4黄葛树对Pb的吸收累积特性:随Pb浓度增加,黄葛树各器官Pb含量与Pb积累量均表现为先增后减,根、茎Pb含量与叶片Pb含量在Pb浓度为700,500mg/kg时达到最大值,为对照的59.99,26.80,13.06倍。相同浓度Pb胁迫下,各器官Pb含量与积累量均表现为根>茎>叶,根系Pb积累量占单株总积累量的91.64%~93.38%。700mg/kg Pb胁迫下,幼苗富集系数达到最大值0.623,为对照的1.41倍,转移系数达到最小值0.118,为对照的34.01%。土壤Pb浓度为900mg/kg(土壤污染指数:3.623,属重度污染)时幼苗生长受到严重抑制,吸收累积能力变弱,修复效率低;黄葛树在250~700mg/kg Pb胁迫(土壤污染指数:0.975~2.759,属轻度、中度污染)下表现出良好耐性,富集能力强,转移能力弱,适用于轻中度Pb污染土壤的植物固定修复。2黄葛树对Cd胁迫的耐性与吸收累积特性2.1 Cd胁迫下黄葛树的形态学特征:Cd胁迫浓度为5mg/kg(土壤污染指数:17.193,属重度污染)时,植株形态学特征与对照无显著差异;大于5mg/kg时,叶面出现褐色粒状斑点与锈色斑点、叶尖坏死、叶片失水干枯;主根、侧根发育受到抑制,根系颜色变深至褐色,与对照差异显著。2.2 Cd胁迫对黄葛树幼苗生长的影响:土壤Cd胁迫对黄葛树生长的抑制作用随处理浓度的增加而增加,处理90d后,30mg/kg处理组株高、地径净生长量,根粗,根、茎、叶生物量与总生物量分别为对照的32.04%,56.83%,73.38%,34.27%,16.76%,32.29%,29.32%,差异显著。2.3 Cd胁迫对黄葛树幼苗生理的影响:处理10d后,30mg/kg处理组幼苗可溶性糖含量、SOD活性较对照增加了10.81%,29.19%,叶绿素a+b值减小了28.70%,MDA含量在20mg/kg处理组达到最大值,较对照增加了46.11%;处理40d后,SOD活性与叶绿素a+b值与对照无显著差异。2.4黄葛树对Cd的吸收累积特性:黄葛树各器官Cd含量随处理浓度的增加而增加,各器官Cd含量大小依次为根、茎、叶;富集系数均大于1,转移系数均小于1。30mg/kg Cd胁迫下,根、茎、叶Cd含量与单株积累量分别为133.772,15.110,6.907mg/kg,1025.285μg/plant;根部Cd积累量占单株总积累量的96.09%。黄葛树在Cd污染土壤中具有耐性强、单株积累量大、重金属转移能力弱、富集能力强的优势,适用于重度(土壤污染指数:17.193~94.970)Cd污染土壤的植物固定修复。3柠檬酸对Pb胁迫下黄葛树修复效率的影响3.1柠檬酸对Pb胁迫下黄葛树耐性的影响:250mg/kg Pb胁迫下,施加5mmol/kg柠檬酸使幼苗株高、地径净生长量,生物量减小。500mg/kg Pb胁迫下,2.5mmol/kg柠檬酸使幼苗株高净生长量,根、茎、叶生物量,总生物量,根长,根粗较不加酸处理组减小了19.36%,55.19%,21.03%,26.19%,45.59%,25.84%,27.22%,差异显著。900mg/kg Pb胁迫下,2.5mmol/kg柠檬酸处理组幼苗根长、根粗、总生物量为不加酸处理组的38.07%,52.04%,66.64%。3.2柠檬酸对黄葛树Pb吸收累积特性的影响:250mg/kg Pb胁迫下,三种浓度柠檬酸均能使黄葛树根、茎、叶Pb含量增加,柠檬酸浓度为5mmol/kg时,根、茎、叶Pb含量、富集系数、转移系数达到最大值,是不加酸处理组的1.62,1.68,3.34,1.63,1.29倍。500mg/kg Pb胁迫下,2.5mmol/kg柠檬酸使根、茎、叶Pb含量分别较不加酸处理组增加了23.63%,33.27%。900mg/kg Pb胁迫下,施加柠檬酸均能使幼苗茎、叶Pb含量,富集系数,转移系数显著增加;柠檬酸浓度为2.5mmol/kg时,根、茎、叶Pb含量较不加酸处理组增加了22.35%,202.08%,116.22%,差异显著。施加10mmol/kg柠檬酸,幼苗根、茎、叶及总Pb积累量在250mg/kg Pb胁迫下较不加酸处理组增加了69.59%,20.36%,113.32%,67.59%;500mg/kg Pb胁迫下增加了69.1%,6.44%,126.62%,67.70%;900mg/kg Pb胁迫下增加了20.58%,172.16%,278.00%,35.17%,差异显著。在Pb胁迫下施加外源柠檬酸使幼苗根、茎、叶Pb含量显著增加,促进Pb向地上部转移,高浓度(10mmol/kg)柠檬酸能显著提高幼苗各器官与总Pb积累量。但不同浓度Pb胁迫下,柠檬酸对黄葛树生理耐性与吸收累积特性的影响无规律性变化,具体原因还需进一步研究。4柠檬酸对Cd胁迫下黄葛树修复效率的影响4.1柠檬酸对Cd胁迫下黄葛树耐性的影响:5mg/kg Cd胁迫下,2.5,5mmol/kg柠檬酸使幼苗株高净生长量、根长、各器官生物量与总生物量减小;10mmol/kg柠檬酸使叶片MDA含量、SOD活性、叶绿素a+b含量降低,可溶性糖含量增加,三种浓度柠檬酸均会不同程度增加Cd毒性。10mg/kg Cd胁迫下,10mmol/kg柠檬酸使幼苗株高净生长量,根长,根粗,根、茎生物量,总生物量较不加酸处理组减小了25.27%,23.11%,19.40%,55.19%,44.25%,10.97%,47.77%,差异显著。30mg/kg Cd胁迫下,10mmol/kg柠檬酸使幼苗株高净生长量,根长,根粗较不加酸处理组减小了18.99%,35.02%,37.80%,生物量与不加酸处理组无显著差异。4.2柠檬酸对黄葛树Cd吸收累积特性的影响:5mg/kg Cd胁迫下,5mmol/kg柠檬酸使幼苗根、茎、叶Cd含量、富集系数与转移系数显著增加,较不加酸处理组增加了39.63%,210.26%,200.00%,33.01%,101.10%;2.5,10mmol/kg柠檬酸使幼苗茎、叶Cd含量显著增加。10mg/kg Cd胁迫下,10mmol/kg柠檬酸使幼苗根、茎、叶Cd含量较不加酸处理组增加了26.20%,51.43%,100.36%;2.5,5mmol/kg柠檬酸对各器官Cd含量无显著影响。30mg/kg Cd胁迫下,10mmol/kg柠檬酸使幼苗根、茎、叶Cd含量较不加酸处理组增加了9.19%,50.09%,25.16%;施加柠檬酸对富集系数与转移系数无显著影响。5mg/kg Cd胁迫下,施加柠檬酸使幼苗叶片Cd积累量显著增加;对总Cd积累量无显著促进作用。10mg/kg Cd胁迫下,10mmol/kg柠檬酸使总Cd积累量较不加酸处理组减小了41.97%,差异显著。30mg/kg Cd胁迫下,施加柠檬酸对各器官及总Cd积累量无显著促进作用。施加柠檬酸使幼苗各器官Cd含量增加,促进Cd向地上部转移,加重Cd毒性,生物量显著降低,对总Cd积累量无显著促进作用,未达到提高修复效率的效果;不同程度Cd胁迫下,柠檬酸对黄葛树生理耐性与吸收累积特性的影响无规律性变化,具体原因有待研究。