锰胁迫下青葙与黄花草种子萌发与幼苗生长的比较研究

来源 :中南林业科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gold704
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锰矿开采在为国民经济发展提供重要原材料的同时,也导致严重的环境污染。矿区污染的植物修复技术具有效率高、成本低、无二次污染等优点,受到人们普遍重视,选育出适合锰矿修复的合适植物是利用该技术的前提。本研究以湖南省湘潭锰矿废弃地为研究区域,对该区域复羽叶栾树(Koelreuteria bipinnata)林、狗尾草(Setaria viridis)人工草地、黄花草(Malvastrum coromandelianum)草丛、白桐(Paulownia kawakamii)灌丛4种群落土壤种子库开展研究,从中优选出适合锰矿治理的修复植物;同时,以土壤种子库中的2种优势植物青葙(Celosia argentea)与黄花草(Malvastrum coromandelianum)作为研究材料,在7种Mn2+浓度下对其种子萌发及幼苗生长特征进行研究,其目的是探讨2种植物对锰胁迫的适应,优选出适合矿区修复的植物,从而为锰矿废弃地植物修复提供科学依据。主要研究结果如下:(1)湘潭锰矿废弃地4种群落土壤种子库研究结果显示,土壤种子库储量介于420±671至1030±1083之间,其中,白桐灌丛的最高,黄花草草丛的最低;各群落物种数介于6-15之间;4个群落土壤种子库垂直分布均为上层>中层>下层;双子叶草本植物在4个群落土壤种子库中所占比例相对较高,其次为单子叶草本植物,乔木与灌木所占比例较低。(2)4个群落共具有14个优势种(车前(Plantago depressa)、酢浆草(Oxalis corniculata)、繁缕(Stellaria media)、附地菜(Trigonotis peduncularis)、狗尾草(Setaria viridis)、鬼针草(Bidens pilosa)、红茎马唐(Digitaria ischaemum)、黄花草(Malvastrum coromandelianum)、灰灰菜(Chenopodium album)、复羽叶栾树(Koelreuteria bipinnata)、商陆(Phytolacca acinosa)、青葙(Celosia argentea)、早熟禾(Poa annua)、苎麻(Boehmeria nivea)),这些优势种具有种子数量大、个体小等特征。其中,附地菜和繁缕是复羽叶栾树林、黄花草草丛、狗尾草草地三种群落共有的优势种。青葙与黄花草为尾矿废弃地优势种,并具有生物量大、形态美观等特点,可作为矿区污染治理的候选植物。(3)在青葙与黄花草的萌发过程中,青葙、黄花草种子在各种浓度均在第3天开始萌发,第4-6天时萌发最多,第8天之后种子不再萌发;Mn2+浓度为0-8 mmol/L时,浓度越高青葙的萌发率和发芽势越高,最高分别达65.0%与60.0%;Mn2+浓度高于12.0mmol/L时抑制青葙种子的萌发。当Mn2+浓度在8.0mmol/L时,黄花草萌发率与发芽势最高,分别达19.0%与17.0%。(4) Pearson相关分析结果显示,Mn2+浓度与青葙的胚芽长度呈显著负相关(R2=0.869,P=0.038),与黄花草的胚芽长度相关不显著(R2=0.472,P=0.109); Mn2+浓度与青葙(R2=0.869,P=0.013)、黄花草(R2=0.959,P=0.006)的胚根长度均呈显著负相关关系。Mn2+浓度与青葙胚重呈显著负相关(R2=0.658,P=0.029),与黄花草相关不显著(R2=0.087,P=0.489)(5)在不同Mn2+浓度进行水培实验的结果显示,低浓度(0.0-1.0 mmol/L)的Mn2+对青葙根长有促进作用,而Mn2+达到一定浓度时(大于1.0 mmol/L时)则有抑制作用。青葙根重与Mn2+浓度呈负相关(R2=0.445,P=0.017); Mn2+浓度对青葙茎长-(R2=0.084,P=0.437)与茎重(R2=0.118,P=0.319)影响不显著;Mn2+浓度与青葙叶面积(R2=0.477,P=0.018)、叶重(R2=0.241,P=0.028)呈显著负相关关系。青葙根冠比与Mn2+浓度相关不显著(R2=0.118,P=0.397)。(6)鉴于青葙是锰矿废弃地土壤种子库的优势种之一,其种子相对黄花草在不同Mn2+浓度下具有较高的萌发率及萌发势,该植物可在各种Mn2+浓度下生长,我们认为青葙可作为锰矿废弃地修复的候选植物。
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