干旱條件下三種旱生灌木對土壤重金屬 Cd、Pb脅迫響應及其修復潛能研究.pdf

1、鎘、鉛是土壤中最常見的有毒重金屬元素，在表土層累積后不僅使土壤生態(tài)系統(tǒng)功能遭到破壞，而且進入植物后會降低植物葉片葉綠素含量，抑制呼吸作用，對細胞代謝產生直接影響，破壞植物體內酶系統(tǒng)，影響各種酶的活性，降低植物生物量。并可通過食物鏈富集，嚴重威脅人體健康。污染土壤中重金屬通常出現(xiàn)多種重金屬共存，對土壤形成復合污染。多種重金屬共存時可能會改變彼此在土壤中的生物有效性，因此探究多種重金屬共存時對彼此的影響十分必要，可更有針對性地對其進行植物修

2、復。在干旱、半干旱地區(qū)，干旱脅迫成為影響植物生長的主要限制因子。長期干旱脅迫下，植物的地徑、株高、生物量、根冠比等都會發(fā)生變化。因此，干旱是西北內陸地區(qū)，鎘、鉛污染土壤植物修復過程中的一大重要限制因素。
　　本研究以沙棘（Hippophae rhamnoides Linn.）、長梗扁桃（Amygdalus pedunculata Pall.）、互葉醉魚草（Buddleja alternifolia Maxim.）為試驗材料，通過盆

3、栽試驗設置常規(guī)水分條件下不同濃度的Cd、Pb及Cd-Pb復合脅迫和干旱條件下Cd、Pb及Cd-Pb復合脅迫處理對三種旱生灌木生長與生物量積累的影響，以期為開發(fā)鄉(xiāng)土樹種作為土壤重金屬污染“生物修復型”灌木新品種提供科學依據。同時，測定重金屬脅迫對三種旱生灌木生理參數(shù)的影響，從生理的角度闡明三種灌木在干旱條件下對不同濃度重金屬脅迫的響應及解毒機制。主要研究結果如下：
　?。?）常規(guī)水分條件下，在鎘、鉛單一脅迫和復合脅迫條件下，沙棘、長

4、梗扁桃、互葉醉魚草生長和生物量均受到抑制，濃度愈大抑制作用越強。干旱與重金屬復合脅迫下也表現(xiàn)出相同的規(guī)律。由于重金屬對植物毒性的差異性，不同重金屬對植物生長與生物量抑制程度不同，從生物量來看，Cd-Pb復合脅迫對植物的抑制作用高于Cd單一脅迫，而Pb脅迫對植物的抑制作用相對較輕。在不同脅迫條件下，互葉醉魚草的生物量積累均優(yōu)于其它2個樹種。
　?。?）重金屬對植物的傷害是一個緩慢的過程，高濃度和長時間的重金屬脅迫會導致植物光合生理過

5、程受阻。在 Cd、Pb單一及其復合處理時，沙棘、長梗扁桃、互葉醉魚草的凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導度（Gs）、胞間二氧化碳濃度（Ci）均隨土壤中鎘、鉛濃度的增加顯著降低。干旱脅迫能夠加重 Cd、Pb單一及其復合脅迫對植物的影響，復合脅迫下三種旱生灌木Pn、Tr、Gs進一步下降。而干旱與Cd、Pb復合脅迫下，互葉醉魚草Ci均隨土壤中鎘、鉛濃度的增加顯著增加。干旱與Cd-Pb復合脅迫下，沙棘、長梗扁桃葉片中葉綠素含量因葉片過

6、量失水，葉綠素濃縮，使其含量高于單一 Cd-Pb脅迫，但是葉綠素a/b的比值卻顯著下降。
　?。?）在Cd、Pb單一及其復合處理下，隨著處理濃度的增大，三種旱生灌木幼苗葉片脯氨酸、可溶性蛋白、丙二醛含量、SOD、POD、CAT活性均呈現(xiàn)不同程度的升高，但上升幅度因植物種類、重金屬種類而異。總體而言，干旱與重金屬復合脅迫下，這個六個指標上升幅度大于單一重金屬脅迫。
　?。?）通過對三種旱生灌木體內鎘、鉛含量測定，研究三種植物對

7、鎘、鉛的耐性及富集能力，結果表明：不同水分條件下，三種旱生灌木根、莖、葉對兩種重金屬的吸收與土壤中重金屬含量分別呈顯著的正相關。根部吸收 Cd、Pb的能力最強；Cd-Pb復合處理時三種植物對Cd、Pb的積累量比Cd、Pb單一處理時的積累量??；而當處于土壤干旱條件下，植物對 Cd、Pb的積累量低于常規(guī)水分條件。從植物對重金屬富集角度看，互葉醉魚草對鎘、鉛的積累量高于長梗扁桃，沙棘積累量最低。另外植物對鎘的轉移系數(shù)要大于鉛，鉛更多的積累于植