5种栎树幼苗对铅锌尾矿砂的耐性与植被恢复前景

通过盆栽试验,评价栎属植物在铅锌尾矿中的生长响应及植被恢复前景.分析比较了覆瓦栎、猩红栎、樱皮栎、舒玛栎和白栎5种栎树幼苗在铅锌矿砂中生长30个月后的生物量、根系形态及其对营养元素和重金属的吸收及转移特征.结果表明: 5种栎树在矿砂中均能生长,其中,猩红栎和白栎的生物量较对照有下降趋势,其他3种栎树的生长与对照相比无显著差异;栎树根系生物量均较对照有不同程度增加(猩红栎除外),且仅猩红栎侧根形态学参数较对照有所减少.重金属胁迫下,栎树根系和茎中营养元素浓度较对照无显著变化.5种栎树体内重金属浓度均较低,且其生物富集系数和转移系数均小于1.但樱皮栎叶片和茎中Cd浓度分别为22.4和15.1 mg·kg^-1,转移系数为2.3,显著高于其他4种栎树.除猩红栎以外,其他参试栎树均可作为有潜力的污染土壤修复树种.其中舒玛栎的耐性较高、生物富集系数和转移系数较低,是适合在尾矿区造林和生态修复的优选树种.     

盐胁迫对2种珍贵速生树种种子萌发及幼苗生长的影响

以1/2Hoagland营养液为基础培养液,研究了在0.1%、0.2%、0.4%和0.6%NaCl胁迫条件下,毛红椿〔Toona ciliata Roem. var. pubescens(Franch.)Hand.-Mazz.〕和水松〔Glyptostrobus pensilis(Staunt.ex D.Don)K.Koch〕的种子萌发和幼苗生长情况。结果表明,随着NaCl浓度的增加,2个树种的种子萌发率和简化苗木活力指数均明显下降,在0.1%、0.2%、0.4%和0.6%NaCl胁迫条件下,毛红椿和水松种子的最终萌发率分别为89.3%、87.3%、62.7%、32.0%和26.0%、16.7%、6.0%、3.3%,简化苗木活力指数分别为1.39~0.08和1.52~0.07,且毛红椿的种子萌发率和简化苗木活力指数均明显高于水松。萌发恢复实验结果表明,高浓度NaCl处理后的种子具有较高的萌发恢复率。根据实验结果初步判定毛红椿种子具有较强的耐盐性。     

盐胁迫对2种栎树苗期生长和根系生长发育的影响

以低浓度(50 mmol/L)和高浓度(150 mmol/L)NaCl处理弗吉尼亚栎(Quercus virginiana)和麻栎(Quercus acutissima)1年生幼苗,研究了2种栎树在盐胁迫下的生长、对盐分的敏感性和耐受性及其根系形态学参数变化以及根系对盐离子的吸收与积累。结果表明,高浓度盐胁迫明显抑制了2种栎树地上部生物量的积累(P0.05),而低浓度盐胁迫对弗吉尼亚栎地上部干重的影响不明显,但显著抑制了麻栎地上部干重(P0.05);2种栎树的根冠比在盐胁迫下呈增加趋势,特别是在高浓度盐胁迫下,2种栎树的根冠比明显增加(P0.05),盐胁迫下增加生物量在根部的分配是植物应对盐胁迫的方式之一。2种栎树根部生物量积累在盐胁迫下变化不明显,但2种栎树根系形态学参数在盐胁迫下的响应不同,弗吉尼亚栎根系总长度、总表面积和总体积在盐胁迫下均有不同程度增加,特别是在低浓度盐胁迫下,根系形态学参数明显增加(P0.05),但麻栎根系形态学参数有下降趋势,但与对照相比变化不明显;通过对不同径级根系总长的分析发现,弗吉尼亚栎根系总长度的增加主要是由于直径小于2 mm的细根总长的增加,细根长度的增加对于植物吸收水分和营养物质具有重要意义;通过对Na+和Cl-在根系的含量分析表明,盐胁迫下2种栎树根系盐离子的积累均有明显增加,但弗吉尼亚栎根系盐离子的含量在低浓度和高浓度盐胁迫下的差异不明显,而麻栎在高浓度盐胁迫下根系盐离子的含量明显高于弗吉尼亚栎。综合2种栎树盐胁迫下的生物量分配策略和根系形态学响应以及盐离子的积累规律,证明2种栎树尽管在生物量分配策略方面具有相同的特点,但根系的响应策略截然不同,弗吉尼亚栎在盐胁迫下能够扩大根系吸收范围,维持较高的K+/Na+比值,而麻栎在盐胁迫下根系由于吸收过多的盐离子,导致根系的生长发育受到抑制,影响了根系在逆境中的分布范围,从而在一定程度上避免了进一步的盐害。     

镉胁迫对旱柳光合作用和内肽酶变化的影响

通过水培方法,添加不同浓度CdCl2(0、5、25、50 μmol·L^-1)处理14 d,测定叶绿素含量、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性、游离氨基酸含量及内肽酶活性,调查Cd对旱柳光合作用和内肽酶变化活性影响。结果发现：Cd处理降低了总叶绿素、叶绿素a、b含量; Rubisco活性随着介质中Cd浓度增加而降低;Cd抑制根和叶PEPC活性;同对照相比,根中游离氨基酸含量没有显著变化,而叶中游离氨基酸含量增加;不同浓度Cd处理降低根的内肽酶活性,高浓度Cd使叶内肽酶活力增加。这些结果表明,Cd通过降低叶绿素含量,促进叶内肽酶活性和抑制了CO₂羧化酶活性来影响旱柳光合作用。     

3种木本植物在铅锌和铜矿砂中的生长及对重金属的吸收

通过盆栽试验评价3种木本植物紫穗槐、桤木和黄连木修复铅锌矿和铜矿尾矿的潜力。结果表明,150d后3种植物在矿砂中都能生长,其中黄连木在铅锌矿砂中生长受到明显抑制,桤木的叶绿素含量显著降低。3种植物的根系发育在2种矿砂中没有受到显著抑制。重金属在3种植物组织中的含量为17.66 -55.36 mg/kg (铜)、2.67-196.00 mg/kg(铅)、58.93-333.67 (锌,铅锌矿砂)和49.20-199.33(锌,铜矿砂)。3种植物的生物富集系数(BCF)和转移系数(TF)值都小于1。60d后,桤木和黄连木叶片的叶绿素荧光参数与对照相比没有显著变化,PSⅡ的最大量子产量有下降的趋势。重金属胁迫后显著增加Mg、Fe、Cu在功能叶的含量,显著地降低Mn的含量。因此可利用固氮植物紫穗槐在尾矿区造林和修复。     

盐胁迫对弗吉尼亚栎生长及矿质离子吸收、运输和分配的影响

以低浓度(50 mmol.L-1)和高浓度(150 mmol.L-1)NaC l处理弗吉尼亚栎(Quercus virginiana)2年生扦插苗,研究了弗吉尼亚栎生长和根系形态学参数变化以及Na+、K+、Ca2+、Mg2+、NO3-等矿质离子在不同器官的吸收、运输和分配。结果表明,盐胁迫不同程度促进了地上部和根系生长,地上部和根系干重、根长、表面积和体积在低浓度盐胁迫下明显增加(P0.05),而在高浓度盐胁迫下变化不大。随着根系对Na+和C l-吸收的增加,K+、Ca2+、Mg2+在根部和茎部的积累明显降低,矿质离子由根部向茎部运输的能力在低浓度盐胁迫增加而高浓度下受到抑制。叶片在低浓度和高浓度盐胁迫下对K+、NO3-具有很强的选择吸收能力,这对于维持叶片离子平衡和正常的光合作用及代谢过程具有重要意义。Na+和C l-在根部的浓度远远大于地上部,说明弗吉尼亚栎根系对盐离子具有较高的耐受性,而减少盐离子在地上部的积累,对于维持地上部的正常生长具有重要意义,这也是弗吉尼亚栎对盐胁迫的适应机制之一。     

镉胁迫下杞柳对金属元素的吸收及其根系形态构型特征

采用水培方法,研究了杞柳(Salix integra)2个品种在0-90 μmol/L Cd处理下不同组织对Cd的吸收和积累规律,探讨了镉胁迫下杞柳根系形态学功能响应特征以及对矿质离子吸收的影响。结果发现,镉在杞柳2个品种不同组织的含量均表现为根>韧皮部>木质部>叶。2个品种地上部组织对镉的吸收和积累规律相似:在0-70 μmol/L Cd处理浓度范围内,随着溶液Cd浓度的增加,叶、木质部、韧皮部中镉的含量逐渐增加,到50 μmol/L时,镉在地上部组织的含量达到最高,当Cd处理浓度达90 μmol/L时,地上部各组织中Cd含量出现下降趋势。而2个品种根系对Cd的吸收则不同,"微山湖"品种在溶液Cd达70 μmol/L时,根系镉的积累量最大,在90 μmol/L时,根系Cd的积累量明显下降;"一枝笔"品种根系在0-90 μmol/L范围内,根系Cd的积累量均为增加趋势。通过分析2个品种根系形态学参数变化发现,Cd胁迫抑制了杞柳2个品种根的伸长,促进了"微山湖"品种根的径向生长,导致根系平均直径增加;进一步对叶片矿质营养状态分析发现, Ca、Mn的吸收受镉胁迫的影响较大,在高浓度镉胁迫下(50-70 μmol/L)"微山湖"和"一枝笔"对Ca和Mn的吸收明显下降;Cd胁迫对Fe在叶片的含量影响不明显;同时发现,在50 μmol/L Cd处理下,Cu²⁺在叶片的积累明显增加。由此可见,杞柳2个品种间对镉的吸收和积累差异主要体现在根系,地上部对镉毒害的响应差异不大。