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主要環境因子脅迫下紅花槭生理生態效應研究摘要
發布者:張營   發布日期:2009-07-15   點擊次數:1770716

本研究采用盆栽試驗方法研究了紅花槭(AcerrubrumL.)兩年生幼樹對土壤酸、鹽堿(H2SO4、Na2CO3和NaCl)脅迫和重金屬(Cd和 )脅迫的生理生化和生長響應,并分析了重金屬在紅花槭體內的分配和富集狀況。酸、鹽堿脅迫處理中,酸(H2SO4)處理濃度(以干土重量百分比濃度計)分別為0(CK)、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%;鹽堿(NaCl、Na2CO3)處理濃度分別為0(CK)、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%。重金屬脅迫處理中Cd(3CdSO4·8H2O)處理濃度(以干土重量百分比濃度計)分別為0(CK)、0.5、5、10、100mg·kg-1; ( Pb(NO3)2)處理濃度分別為0(CK)、100、300、500、700mg·kg-1。

研究結果如下:

1.酸脅迫及鹽堿脅迫對紅花槭幼樹生理生態指標的影響 在H2SO4、Na2CO3和NaCl脅迫條件下,測定了受害指數、相對含水量、葉綠素含量、電解質外滲率和脯氨酸含量等指標。從植物表觀來看,各脅迫處理下紅花槭都有不同程度的落葉和葉面受害癥狀,受害指數也隨脅迫濃度的增加而增加,其中,鹽脅迫下植株的受害癥狀更為明顯,這在生理指標上也得到印證。酸脅迫作用下,紅花槭幼樹植株相對含水量、葉綠素含量均隨脅迫濃度的增加先上升后下降,電解質外滲率先下降后上升,且峰值(谷值)存在于脅迫濃度0.1%(pH為6.13)處,其含量與對照植株相比達到顯著水平(P<0.05),后隨著酸脅迫濃度的增加,相對含水量、葉綠素含量顯著下降,電解質外滲率顯著上升。H2SO4濃度大于0.3%開始,紅花槭幼樹葉片的脯氨酸含量增加顯著(P<0.05)。鹽堿脅迫作用下,相對含水量、葉綠素含量均隨脅迫濃度的增加而呈明顯下降趨勢,而電解質外滲率和脯氨酸含量隨脅迫濃度的增加而增加。比較其含量變化值可見,紅花槭幼樹對堿脅迫的耐受性大于鹽脅迫。

2.Cd、 Pb重金屬脅迫對紅花槭幼樹生理生態指標的影響 在Cd、 Pb脅迫條件下,測定了株高、地徑、葉綠素含量、凈光合速率( )、蒸騰速率(Tr)、氣孔導度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)、電解質外滲率、SOD活性、脯氨酸含量等指標。結果表明,從植物外觀來看,重金屬脅迫下葉片出現失綠癥狀,以鎘處理最為明顯。土壤中低濃度Cd2+, Pb2+刺激紅花槭株高和地徑的生長,隨著Cd2+, Pb2+濃度的繼續增加生長量下降,這在生理指標上也得到印證。低濃度的Cd2+, Pb2+可增加紅花槭幼樹葉片葉綠素的含量,隨著各處理濃度的增加及時間的延續,葉綠素含量明顯下降,最高濃度處理與對照相比均達到顯著水平(P<0.05)。紅花槭葉片的 、Tr和Gs隨Cd2++, Pb2+處理濃度的增加均呈現先增加后降低的趨勢,在Cd0.5mg·kg-1和 100mg·kg-1處理時達到峰值。Ci則表現為隨Cd2+, Pb2+處理濃度的增加先降低而后增加,高Cd2+濃度(10、100mg·kg-1)和高 Pb2+濃度(700mg·kg-1)抑制光合速率增加胞間CO2濃度,因此,高濃度Cd2+, Pb2+對紅花槭的影響可能是由于非氣孔因素所引起的。電解質外滲率隨著Cd2+, Pb2+濃度的增加和處理時間的延長而增加。Cd、 脅迫使紅花槭體內保護酶系統失調。0.5mg·kg-1Cd++、100和300mg·kg-1 Pb2+處理能誘導SOD活性逐漸上升;Cd2+≥5mg·kg-1和 Pb2+≥500mg·kg-1處理SOD活性首先隨Cd2+, Pb2+濃度的增加而上升,然后隨Cd2+, 2+濃度的增加而下降。Cd2+≥5mg·kg-1和 2+≥500mg·kg-1時,Pro含量增加顯著(P<0.05)。

3.Cd2+, Pb2+在紅花槭植株體內的分配與富集 紅花槭植株各部位Cd2+, Pb2+濃度以及吸收總量總體上與處理濃度呈正相關。Cd2+, Pb2+被紅花槭吸收后,大部分累積在根部,主要是細根中,遷移到地上部的較少。在Cd100mg·kg-1處理下,紅花槭吸收的鎘大部分積累到細根,占整個富集量的82.34%,遷移到莖和葉的分別占4.16%和5.51%;在 700mg·kg-1處理下,紅花槭吸收的鉛大部分積累到細根,占整個富集量的59.84%,遷移到莖和葉的分別占13.97%和14.14%。可見,紅花槭對鉛的相對遷移能力較強,而對鎘的相對遷移能力較弱。從紅花槭各器官的Cd和 富集總量來看,均表現為:細根>葉>莖>側根>主根。

總體上,紅花槭的生長適應性很強,在pH值為5~8的土壤環境中都能良好生長,在微酸性土壤中生長最為良好,最適pH值為6左右;在鹽含量0.2%時能正常生長,屬中度耐鹽植物。Cd2+對紅花槭的毒害大于 Pb2+,紅花槭具有一定的自我保護能力,在一定程度上能抵御鎘鉛危害,在土壤Cd2+<5mg·kg-1和 Pb2+<500mg·kg-1的環境中能良好生長,Cd2+, Pb2+被紅花槭吸收后,大部分累積在細根中,紅花槭對鉛的相對遷移能力比鎘更強,具有一定的改善環境作用。

關鍵字:紅花槭,酸脅迫,鹽堿脅迫,重金屬脅迫,生理生化反應

--來源:【學位論文】

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