论文部分内容阅读
为研究干旱和重金属铅双重胁迫对紫穗槐和侧柏苗木不同生长阶段生长及重金属Pb的吸收、富集、转运的影响,阐明紫穗槐和侧柏幼苗对逆境的抗性和适应能力,以期为充分利用木本植物资源,恢复矿业废弃地生态环境提供理论依据和技术。本文采用土培盆栽试验和室内分析相结合的方法,研究了不同水分处理(土壤相对含水率为40%、60%、80%、100%)及5个重金属铅胁迫水平(0、1000、2000、4000、6000mg·kg-1)双重作用对紫穗槐和侧柏生长及金属铅的吸收和转运的影响。主要研究结论如下:1.紫穗槐在整个种植过程中,Pb6000W40处理在栽种150天后死亡,其余处理在双重胁迫中都能生长,但各生长指标受干旱胁迫的抑制作用明显,在双重胁迫处理下,重度干旱胁迫组株高增长量的均值为对照的17.4%,同时各生长指标受铅胁迫影响的变化幅度没有干旱胁迫明显;侧柏在双重胁迫中都能生长,但各生长指标受干旱胁迫的抑制作用明显,且仅在外源铅含量为6000mg/kg各生长指标受抑制作用明显,重度干旱胁迫组株高增长量的均值仅为对照的6.5%。2.干旱胁迫严重抑制紫穗槐的株高生长;不同水分胁迫处理的紫穗槐株高增长量均在土壤铅含量2000mg/kg时达到最大值,在土壤铅含量6000mg/kg时达到最小值。土壤铅含量为2000mg/kg,4000mg/kg时对紫穗槐株高生长有促进作用,而在土壤铅含量为1000mg/kg,6000mg/kg时对紫穗槐株高生长有抑制作用。双重胁迫下对紫穗槐地径变化起主导作用的因素是水分;紫穗槐的根系生长对铅比较敏感;紫穗槐各部位的生物量顺序大小是根>茎>叶;水分和铅胁迫没有改变紫穗槐的生物量分配格局;充分供水处理下的叶干重是重度水分胁迫处理下的22.3倍,根干重是重度水分胁迫处理下的5.9倍;相同水分处理下,不同铅处理间无显著差异;重度水分胁迫处理组的根冠比显著低于其余各水分处理下紫穗槐根冠比,重度水分胁迫处理的根冠比值在1附近波动,而其余各水分处理下紫穗槐根冠比值在2-2.5之间波动。3.干旱胁迫,铅胁迫以及双重胁迫均对侧柏株高生长有极显著影响;随着干旱胁迫的加剧,侧柏株高增长量呈下降趋势;相同水分胁迫处理下,侧柏株高增长量随着铅胁迫的增大呈逐渐下降趋势,但是其下降幅度与水分胁迫相比不明显;在土壤外源铅含量不变时,随着水分胁迫的加剧,株高增长量呈下降趋势,双重胁迫处理下的侧柏株高增长量小于对照处理(P <0.01);双重胁迫对侧柏地径变化起主导作用的因素是水分;充分供水条件下,主根增长量随铅胁迫的加剧总体呈降低-上升趋势,在铅浓度为2000mg/kg处理时达到最小值;单一水分胁迫下,侧柏苗木叶、茎、根的生物量均随水分胁迫的加剧呈下降趋势,且下降显著(P<0.05);单一铅胁迫侧柏苗木叶、茎、根的生物量总体上均呈下降趋势;相同水分处理下,随着铅处理浓度的增加,侧柏根冠比呈逐渐增加趋势。4.随着紫穗槐生长时间的延长,POD活性呈先增加后降低的趋势;在生长中期,水分和铅胁迫共同影响紫穗槐POD活性,侧柏通过增加POD活性来适应逆境;在生长末期,双重胁迫处理下的POD活性均显著高于对照;SOD活性总体上随紫穗槐生长的进程呈先降低再升高的趋势;在双重胁迫下,SOD和CAT均对1000mg/kg的外源铅含量比较敏感;随着紫穗槐的生长进程,双重胁迫下的CAT活性逐渐降低。5.三个不同的生长阶段侧柏三种保护酶总体上均在生长中期表现出较高的活性,这说明在生长中期抵御逆境的能力最强;长时间铅胁迫会抑制植物体内的保护酶,在生长初期和生长末期,重度水分处理组仅当铅含量为2000mg/kg时对铅胁迫比较敏感;POD活性可以作为受重度水分胁迫影响的敏感指标;充分供水条件下铅污染会抑制POD活性,而重度水分胁迫下的铅污染会激活POD活性;在生长中期,SOD和CAT皆对铅浓度为1000mg/kg比较敏感;随着侧柏的生长进程,SOD和CAT活性均呈现先升高后降低的趋势。6.紫穗槐苗木各器官铅吸收量分布均表现为根>叶>茎;在单一铅胁迫处理下,铅在植物组织中的含量变化范围为2.05~50.18mg/kg(叶),1.35~21.56mg/kg(茎),4.78~98.75mg/kg(根);在双重胁迫处理下,铅在植物组织中的含量变化范围为1.05~219.42mg/kg;试验中紫穗槐BCFPb、TFPb均小于1。双重胁迫处理下的紫穗槐地下部的BCFPb均大于充分供水处理下的地下部的BCFPb,说明水分胁迫可以促进紫穗槐苗木地下部对铅的富集;但是双重胁迫处理下的TFPb均小于充分供水处理下的TFPb,说明水分胁迫会抑制紫穗槐地下部的铅向地上部的转运。7.双重胁迫下,侧柏苗木各器官铅吸收量分布均表现为根>叶>茎;在单一铅胁迫处理下,铅在植物组织中的含量变化范围为1.99~8.78mg/kg(叶),3.08~30.54mg/kg(茎),13.36~341.17mg/kg(根);在双重胁迫处理下,铅在植物组织中的含量变化范围为4.70~16.74mg/kg(叶),4.50~28.18mg/kg(茎),52.32~701.41mg/kg(根);随着铅浓度的提高,侧柏各器官中铅含量均呈现出增加趋势。双重胁迫处理下的侧柏苗木根Pb吸收量均显著高于相应的单一铅胁迫处理(P<0.05);随水分胁迫的加剧,双重胁迫处理下的侧柏苗木根Pb吸收量呈下降趋势。侧柏地上部的BCFPb为0.003~0.005,地下部的BCFPb为0.05~0.17。单一铅胁迫处理下,侧柏地下部的BCFPb随铅含量的增加呈下降趋势。侧柏各处理铅的转移因子(TFPb)均小于1,因此收获的侧柏很难有效的去除土壤中的铅污染。