Cd污染对四川珍贵乡土树种的影响及螯合剂效应研究

发布时间：2017-11-10 11:14

  本文关键词：Cd污染对四川珍贵乡土树种的影响及螯合剂效应研究

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【摘要】：利用乡土木本植物修复日益加剧的镉(Cadmium, Cd)污染土壤正逐步受到关注,林木对Cd的生理适应性和富集能力是选择修复材料的重要依据。本研究以生长较为迅速的珍贵乡土木本植物樟科(Lauraceae)的香樟(Cinnamomum camphora)和油樟(Clongepaniculatum),以及楝科(Meliaceae)的红椿(Toona ciliata)和香椿(T. sinensis)为实验材料,研究Cd污染(对照(CK) 0.12 mg·kg-1;处理1(T1) 2.5 mg·kg-1;处理2 (T2) 5 mg·kg1)对四种树种形态生长、生理生化、养分特征、Cd积累与分配的效应,旨在比较树种间的重金属耐受性及修复能力差异,从中筛选出具有良好Cd修复潜能的树种,并研究外施螯合剂EDTA和柠檬酸对所筛选材料重金属修复效率和生理适应性的影响,以期为低山丘陵区Cd污染土壤生物修复和珍贵乡土树种的开发利用提供理论基础和科学依据。主要研究结果如下：(1)油樟和红椿幼苗在T1处理条件下色素含量下降、光合速率(Photosynthetic rate, Pn)降低、生物量积累下降(尤其是细根),T2条件下下降达显著水平,而香樟和香椿受到的负面影响较小；油樟和红椿在两个污染梯度时超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase, SOD)活性和过氧化物酶(Peroxidase, POD)活性缺乏有效响应,甚至被显著抑制,导致两个树种积累了过量的活性氧(Reactive oxygen species, ROS)离子,引起了膜结构受损,丙二醛(Malondialdehyde, MDA)含量显著增加,而香樟和香椿在受Cd胁迫条件下SOD和POD活性显著上升,有利于清除过量ROS,减轻Cd引起的氧化胁迫伤害；两个梯度的Cd污染对四个物种各器官中N含量影响较小,但对P和K的影响较大,T1和T2处理显著降低了油樟所有器官中的P含量及新茎、老茎、粗根和细根中的K含量,T1和T2处理均显著降低红椿所有器官中的K含量以及叶片的P含量,而香樟和香椿在受到Cd污染时P和K受到的负面影响较小。两个污染梯度条件下,四个树种所有器官的Cd浓度都有不同程度的上升,细根中的含量上升幅度最大,其次是叶片(红椿除外),从积累总量来看,四种树种的根系是Cd积累的主要器官,香樟对Cd的总积累量为875.43 μg g-1,大于油樟791.98 μg g-1、香椿的786.97μg g-1、红椿的345.51μg g-1。(2)添加EDTA·柠檬酸及同时施加两种螯合剂的处理对受Cd胁迫(含Cd量为10 mgkg-1土壤)的香樟幼苗形态生长、色素含量和Pn的影响较小(单独添加柠檬酸增加了细根生物量和Pn除外),但施加各种螯合剂均提高香樟幼苗叶片的SOD和POD活性,降低ROS对细胞的伤害,香樟叶片的MDA含量并未显著增加。添加各种螯合剂对N、P和K的养分积累与分配有一定负面影响,例如,同时添加两种螯合剂显著降低了受Cd胁迫条件下香樟细根中的N含量、茎中的P含量、叶片和茎中的K含量,总的来看,单独添加EDTA对香樟幼苗的生理负面效应最小,同时添加两种螯合剂时的负面影响最大。单独添加EDTA以及同时添加两种螯合剂显著促进了香樟幼苗Cd的浓度和积累量,能够提高香樟幼苗的Cd富集能力。综上所述,通过研究Cd污染条件下香樟、油樟、红椿、香椿等四个树种在生物量积累、光合生理、ROS代谢、养分特征和重金属积累能力等方面的种间差异,总体来看,香樟生物量积累受到Cd污染影响较小,光合作用并没有受到显著影响,并能有效清除过多的ROS,养分吸收和转运也没有受到显著的负面影响,并且表现出良好的重金属Cd吸存能力,所以香樟被认为是这四种植物中Cd耐受性和修复能力最强的树种。通过对香樟幼苗施加常用的螯合剂,考察施加EDTA和柠檬酸对受Cd污染条件下香樟以上形态、生理生化指标的效应,以及对Cd积累与分配的影响,综合来看,单独施加EDTA对各种生理生化指标影响不大,并不会显著影响香樟各器官的养分吸收和积累,并且又能较好的提升香樟的Cd积累量,所以认为添加EDTA可以有效地提高香樟幼苗的Cd修复效率。
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X173;X53

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