水淹对三峡库区岸生植物秋华柳(Salix variegata Franch.)存活和恢复生长的影响

植物在水淹后的存活和恢复生长状况可以衡量其对水淹的耐受能力,为了解三峡库区岸生植物秋华柳(Salix variegata Franch.)的水淹耐受能力,研究了长期水淹条件下秋华柳植株的存活和恢复生长状况。实验设置了3个水淹深度:对照,水淹根部(植株置于水中,仅地下部分被淹没)和水淹2m(植株置于水中,顶部距水面2m),6个水淹时间:20d,40d,60d,90d,120d和180d。研究结果表明:(1)水淹对秋华柳植株存活率的影响较小。水淹根部处理的植株在水淹180d后,存活率仍为100%,水淹2m处理的植株在水淹120d后,存活率也为100%,直到180d后,存活率才下降为0。(2)水淹后,秋华柳植株仍然可以进行恢复生长,表现出很强的恢复生长能力,但因水淹处理的不同,其恢复生长存在差异。随着水淹时间的延长,秋华柳植株出水后到开始恢复生长之前所需的时间增加,但所有水淹处理的植株在水淹结束后一周内都可以开始恢复生长。在相同水淹时间处理下,水淹处理的秋华柳植株在恢复生长期间的相对生长速率都高于对照植株,水淹40d,60d,90d后,水淹2m的秋华柳植株分别比对照植株高57.8%,143.4%,130.4%。水淹结束时,秋华柳地上部分生物量随水淹深度的不同而不同,水淹根部处理的植株几乎与对照植株无显著差异,水淹2m处理的植株都低于对照植株。水淹结束后,不同处理的秋华柳植株生长2个月后的地上部分生物量与其在水淹结束时不同处理植株地上部分生物量的变化趋势相似。本研究表明,秋华柳在长时间的水淹后具有很高的存活率,并可以进行很好的恢复生长,表现出较强的水淹耐受能力,可以考虑将其应用于三峡库区消落区的植被构建。

长期水淹对秋华柳(Salixvariegata Franch)根部非结构性碳水化合物含量的影响

分析了不同水淹深度和水淹时间对秋华柳根部非结构性碳水化合物含量的影响.结果表明:水淹60-d后,秋华柳根生物量显著低于未淹对照组植株;水淹20-d时,全淹和半淹组植株可溶糖、淀粉和总糖含量与对照组差异不显著.水淹60-d后,可溶糖、总糖含量从少到多依次为全淹组,半淹组,对照组,不同水淹方式间淀粉含量差异不显著.

水淹对三峡库区两种岸生植物秋华柳(Salix variegata Franch.)和野古草(Arundinella anomala Steud.)水下光合的影响

为了阐明水淹对三峡库区岸生植物秋华柳(Salix variegata Franch.)和野古草(Arundinella anomala Steud.)水下光合作用的影响,模拟三峡库区消落带水淹发生情况,考察了在不同水淹处理下秋华柳和野古草的水下光合。实验设置了对照(不进行水淹,常规供水管理)和2m深度水淹(植株置于水中,植株顶部在水面下2m)2个不同的水淹深度和5、15、20、40d和60d等5个不同的水淹时间处理,采用Chlorolab-2液相氧电极(英国Hansatech公司生产)测定了在不同水淹时间和水淹深度处理下秋华柳和野古草的水下光合作用。实验结果表明:(1)水淹60d后,秋华柳和野古草的存活率均为100%,而典型的陆生植物香樟和马唐分别在水淹40d和15d后全部死亡。(2)在相同的水淹时间和水淹深度下,秋华柳和野古草的水下光合速率(放氧速率)显著高于典型的陆生植物(香樟(Cinnamomumcamphora(L.)Presl.)和马唐(Digitariasanguinalis(L.)Scop.))(3)在长期水淹的条件下,秋华柳和野古草仍具有水下光合的能力。在水淹60d后,水淹2m的秋华柳和野古草植株的水下放氧速率显著低于对照植株的水下放氧速率,但仍具有水下光合的能力,其水下光合速率分别为0.202μmol.m-.2s-1和0.139μmo.lm-.2s-1。同时,研究也表明在水淹40d和60d后,秋华柳表现出比野古草强的水下光合能力。研究表明,秋华柳和野古草在存活率和水下光合方面对长期水淹表现出良好的适应性,是可以用于三峡库区消落区植被构建的优良植物物种。

秋华柳种群光合作用性能对人工调节水位消涨的响应

【目的】研究秋华柳夏季水淹后整个生长期内不同阶段光合作用性能的变化,揭示秋华柳种群光合性能对水生态环境变化的适应机制,为该物种的保护和利用提供科学依据。【方法】以三峡大坝下游关洲岛的秋华柳(Salix variegata Franch)种群为实验材料,通过野外调查测定的方式,设定不同梯度测定时间:在出露初期(出露60 d内)每隔10 d以及整个生长期的前期、中期和后期(出露50、110和170 d),分别测定植株的光合作用性能,揭示人工调节河流对植物种群光合作用性能与植株生长的影响。【结果】在人工调节水位消涨格局下,秋华柳种群的光合作用性能在出露初期能快速恢复。植物的光合速率(P_(n))、气孔导度(G_(s))、蒸腾速率(T_(r))等均随着生长恢复进程显著上升,最大净光合速率(P_(n max))和表观量子效率(AQY)等光响应曲线特征值以及光合色素含量也相应快速增加。种群光合作用性能在整个生长期内以生长前期最高,其次分别为生长后期和中期,其中生长前期的净光合速率分别比生长中期和后期增加59.39%和30.77%。光响应曲线特征值以及光合色素含量的变化也呈相近的变化趋势。Pearson相关分析显示,秋华柳种群光合作用性能的相关参数均与土壤含水量呈显著相关,蒸腾速率和类胡萝卜素含量与水位呈显著相关。【结论】大型水利水电工程对河流水位消涨调节引起的生境地土壤含水量下降和出露时间减少,会对秋华柳种群的光合作用性能产生较为严重的影响,并进一步影响种群的生长。

三峡库区岸生植物秋华柳对水淹的光合和生长响应

为阐明三峡库区岸生植物秋华柳(Salix variegata)对水淹的耐受机制,模拟三峡库区消落带水淹发生的情况,研究了在不同水淹时间和水淹深度处理下秋华柳的光合和生长特性。实验设置了对照(不进行水淹,常规供水管理)、水淹根部(植株置于水中,植株地下部分被淹没)、水下0.5 m(植株置于水中,植株顶部在水面下0.5 m)和水下2 m(植株置于水中,植株顶部在水面下2 m)4个不同的水淹深度和0、10、20、40、60和90 d 6个不同的水淹时间处理,并测定了在不同水淹时间和水淹深度处理下秋华柳的光合作用、叶绿素荧光和生长。研究结果发现:随着水淹时间的延长,对照和水淹根部植株都具有高的净光合速率、表观量子效率和羧化效率。水淹40 d后,相同水淹深度处理秋华柳植株的净光合速率显著高于耐水湿环境的垂柳(Salix babylonica)(p<0.05)。水淹90 d后,全淹处理植株的光合能力较对照有显著的下降(p<0.05),对照、水下0.5 m和水下2 m植株的净光合速率分别为13.2、10.1和8.05μmol.m-2·s-1,同时全淹植株PSII的最大光化学效率也有一定程度的下降,显著低于对照和水淹根部处理的植株(p<0.05)。水淹40、60和90 d后,全淹植株的胞间CO2浓度都高于对照和水淹根部植株。随着水淹时间的增加,水淹根部植株不定根数量不断增加,而全淹植株只有极少量的不定根产生。水淹根部植株的主茎长的增量、分枝数的增量、主茎新生叶片数、根生物量的积累和总生物量的积累都高于全淹植株,全淹植株在水淹过程中,其主茎长、分枝数、主茎新叶数、根生物量和总生物量都有增加,同时其凋落叶片较多。水淹90 d后,秋华柳植株的存活率为100%。研究结果表明,秋华柳在经过较长时间的水淹后,表现出较强的光合和生长适应性,可以考虑将秋华柳列为三峡库区消落带植被构建的物种之一。

秋华柳对镉的积累及其亚细胞分布特征

【目的】探讨Cd在秋华柳各器官及叶片亚细胞组分中的分布特征,为深入了解秋华柳的耐受解毒机制,进一步指导其在Cd污染地区的植物修复工作提供理论依据。【方法】采用水培试验方式,设置CK(0 mg·L^(-1)Cd^(2+))、T_1(2 mg·L^(-1)Cd^(2+))、T_2(10 mg·L^(-1)Cd^(2+))、T_3(20 mg·L^(-1)Cd^(2+))、T_4(50 mg·L^(-1)Cd^(2+))5种Cd处理浓度,测定秋华柳各营养器官和0、6、12、18天叶片中亚细胞组分的Cd含量。【结果】1)不同浓度Cd处理下,秋华柳根部积累的Cd含量远高于茎和叶,表明秋华柳通过根系对Cd的滞留效应,可降低Cd向地上部分的转运,从而减少Cd对地上部分的毒害。2)时间和浓度处理均显著增加秋华柳各亚细胞组分中的Cd含量,但细胞壁和细胞质中Cd含量的增幅远大于细胞器,且其亚细胞组分中Cd含量的分布为细胞壁>细胞质>细胞器,表明细胞壁的固定和液泡的区室化均为秋华柳的重要解毒作用,但细胞壁对Cd的结合和固定作用占主导。3)相同处理时间下,与CK相比,低Cd浓度处理时,细胞壁组分中的Cd含量显著增加,而随着处理浓度的增加,细胞壁组分中的Cd含量及百分比呈降低趋势,细胞质组分中的Cd含量及百分比显著增加。同时,随着处理时间的延长,秋华柳细胞质组分中的Cd含量百分比上升,而细胞壁组分中的Cd含量百分比下降。高Cd含量和长时间胁迫时,细胞壁对Cd的固定能力有所下降,而液泡的区室化作用显著提高,这可能是秋华柳耐受高Cd含量和长时间胁迫的一种策略。4)时间和浓度的交互作用对秋华柳亚细胞组分中Cd含量的增加效应大于单一时间处理或单一浓度处理效应,表明在Cd处理浓度和处理时间的双重影响下,秋华柳细胞壁的固定作用和液泡的区室化作用更加显著。【结论】1)器官水平上,秋华柳通过根系对Cd的滞留效应限制其向地上部分的转运,从而降低Cd对地上部分细胞器的毒害,增强秋华柳对Cd的耐受能力。2)在亚细胞水平上,细胞壁固定和液泡区室化是秋华柳对Cd胁迫的重要解毒机制,且以细胞壁的固定作用占主导地位,这是秋华柳为确保其核心细胞器免受Cd毒害而产生的耐受策略。

三峡库区岸生植物秋华柳对镉胁迫的光合响应

镉是一种植物非必需元素,以毒性强、在土壤-植物系统中移动性大等特点受到广泛关注,它在生物圈中通常给生物带来有害的生态效应。土壤中过量的镉会引起植物的许多胁迫症状,研究表明：叶镉浓度超过5～10mg·k^g-1（千质量）时对大多数植物都是有害的（White et al.,2010）;

镉胁迫对秋华柳植物螯合肽含量的影响

以秋华柳为试验对象,采用水培法,设置0 mg/L Cd^(2+)(CK)、2 mg/L Cd^(2+)(T_1)、10 mg/L Cd^(2+)(T_2)、20 mg/L Cd^(2+)(T_3)、50 mg/L Cd^(2+)(T4_)5种镉处理水平,通过对不同时间、不同质量浓度Cd^(2+)处理下秋华柳叶片和根系中镉含量和各巯基肽含量的测定,研究Cd胁迫下秋华柳植物体内巯基肽的螯合解毒机制。结果表明:1)在Cd胁迫下,叶片诱导生成4种植物螯合肽(PC2、PC3、PC4和PC5),根系诱导生成2种植物螯合肽(PC2和PC3)。2)各处理组秋华柳叶片和根系中的巯基肽总量明显高于对照,且随着处理时间的延长和Cd胁迫程度的增加而升高。秋华柳叶片和根系中的谷胱甘肽含量均高于对照,且在一定质量浓度的Cd^(2+)处理水平下差异有统计学意义;在秋华柳叶片中,各处理组的PCs含量均显著高于对照,且随着Cd胁迫程度的增加而升高;在秋华柳根系中,各处理组的PC2含量均显著高于对照,T4处理组的PC3含量显著高于对照。秋华柳叶片和根系中各巯基肽含量与其对应的Cd积累量之间均呈显著正相关。3)各处理组秋华柳叶片和根系中的PC2为含量最高的巯基肽,且根系中PC2占的比例更大。综上表明:在Cd胁迫下,秋华柳叶片和根系中的巯基肽含量随Cd积累量的增加而增加,从而增强其对Cd的螯合作用,提高对Cd的耐受和解毒能力;且秋华柳细胞内的PC2对Cd的螯合作用最强,尤其是在根部。

冬季水淹对秋华柳的开花物候及繁殖分配的影响

开花物候及繁殖分配是植物适应环境的重要因素,为了解长期冬季水淹对三峡库区耐淹物种秋华柳(Salix variegata Franch.)繁殖的影响,研究了长期冬季水淹条件下秋华柳的开花物候和繁殖分配情况。实验在2006年11月份设置了如下处理:对照,完全水淹(植株置于水中,顶部距水面2m)30,60,90,120d和150d。结果表明:(1)对照及各水淹处理的秋华柳花期都较长,在7-11月份持续开花,个体开花进程(开花振幅曲线)呈单峰曲线。(2)冬季水淹对秋华柳群体及个体的开花物候有显著影响。水淹时间越长,始花期越晚,花期持续时间越短(P<0.05)。(3)长期冬季水淹下,秋华柳显著降低了繁殖分配比例和全株生物量及单株花序数(P<0.05)。(4)开花物候指数与繁殖分配的相关分析表明:始花时间越晚的个体,花期持续时间越短。花期持续时间越短的个体花序数越少,致使繁殖分配越小。总的来说,冬季水淹下,秋华柳通过推迟开花日期、缩短花期持续时间使繁殖分配比例降低,将更多的资源分配到生存力上,是秋华柳对长期冬季水淹的一种适应。同时,在长期冬季水淹后,秋华柳仍保持一定的开花繁殖能力,是其在应用于三峡水库消落区植被构建后产生后代延续种群的前提条件。

铜尾矿自然定居腺柳对重金属吸收及分布的研究

选取安徽安庆月山铜尾矿废弃地的自然定居腺柳为研究对象,探讨自然定居腺柳对重金属Cd、Pb、Zn、Cu的吸收、转运以及在其根茎木质部、皮部、叶部中的分布差异。研究发现,腺柳植株体内的不同器官对重金属Cd、Pb、Zn和Cu的吸收与分布存在一定的差异。重金属Cd在根皮部含量最高,达到1 438.919μg·kg-1,茎木质部含量最低,为228.065μg·kg-1;Pb在根木质部含量最高,为4 010.225μg·kg-1,而在根皮部含量最低,为272.312μg·kg-1;Zn在茎皮部含量最高,为137.563 mg·kg-1,茎木质部含量最低,为11.554 mg·kg-1;Cu在茎皮部含量最高,为36.024 mg·kg-1,而茎木质部含量最低为19.786 mg·kg-1。腺柳对不同重金属的富集系数大小顺序为Cd>Zn>Cu>Pb。腺柳植株叶片中的Cd含量与铜尾矿废弃地基质土中重金属Cd、Pb、Zn、Cu的含量呈显著正相关(P<0.05),叶片中Zn含量与铜尾矿基质土中全氮的含量达到极显著正相关(P<0.01),但腺柳植株中Pb和Cu的含量与土壤中对应元素含量没有显著相关性。结果表明腺柳对土壤重金属Cd具有较好的富集特性,可用于受重金属Cd污染土壤的植物修复。

水淹对野古草和秋华柳不定根形成的影响

在不同水淹缺氧环境条件下,对三峡库区岸生植物野古草和秋华柳不定根的形成情况进行研究。结果表明:(1)在连续水淹条件下,野古草不定根的生成早于秋华柳植株;(2)随着连续底淹时间的增加,秋华柳不定根生长有增加的现象,但增长量不显著;(3)连续底淹30 d前,野古草植株不定根的生长量随水淹时间的增加而不断增长;30 d后,不定根量开始减少;(4)不同的水淹方式下,野古草植株不定根的生长情况不同,水淹10 d时,底淹和全淹的野古草不定根生长量无明显差异;水淹20 d后,底淹的野古草不定根生长量都明显高于全淹环境中的野古草;(5)全淹环境中的秋华柳植株几乎无不定根的生成,只在全淹60 d后一两株秋华柳植株有不定根生长现象。可见不同的水淹时间和水淹方式对秋华柳和野古草不定根的形成有着不同程度的影响。

水淹和非水淹条件下秋华柳扦插苗镉积累特征比较

【目的】研究秋华柳在水淹-镉胁迫下的生长适应性及其在水淹条件下的镉积累特征,探究秋华柳对镉污染土壤的修复潜力变化及其适应性管理途径,为更好利用该植物改善三峡库区消落带土壤环境提供理论依据。【方法】以秋华柳扦插苗为材料,采取向土壤添加外源镉(CdCl_2·2.5H_2O)的形式,共设0、0.5、2,10 mg·kg^(-1)4个镉处理浓度,每个镉处理浓度下又设置常规供水和水淹2个水分条件,研究秋华柳植株各组分生物量及镉含量的变化。【结果】1)秋华柳在水淹-镉胁迫下的总生物量、地上生物量和茎、叶生物量与对照无显著差异(P>0.05);在相同镉处理浓度时,水淹条件下秋华柳根生物量均小于常规供水。2)常规供水下秋华柳植株地上各组分具有较高镉含量,在2 mg·kg^(-1)镉处理时秋华柳萌枝、叶片、插条木质部和插条树皮镉含量分别为12.98、10.08、7.47和17.2 mg·kg^(-1)。3)水淹显著影响秋华柳植株各组分的镉含量(P<0.05),其中地上各组分(萌枝、叶、插条树皮和木质部)的镉含量明显降低,4个镉处理浓度(0、0.5、2、10 mg·kg^(-1))萌枝镉含量分别为常规供水的39.0%、23.7%、34.0%和51.8%。但根隔含量显著增加(P<0.05),为常规供水下的133.0%~390.0%。4)在水淹条件下,秋华柳镉的根-枝转移系数显著小于常规供水(P<0.05)。5)在水淹条件下,秋华柳镉积累能力明显降低,包括地上部分和整株。在2 mg·kg^(-1)镉处理浓度时,常规供水下秋华柳整株和地上部分镉积累量分别是146.40、125.35μg·plant^(-1),该数值水淹时分别是常规供水时的56.7%和35.2%。【结论】秋华柳在水淹-镉胁迫下具有良好的生长适应性,但水淹条件下秋华柳地上各组分镉含量明显降低,地上部分和整株镉积累量下降。为了提高秋华柳对土壤镉的清除效果,防止部分枝叶在水淹情况下腐烂造成水体二次污染,建议在每年水淹前对其地上部分进行收割。

三峡库区两种耐水淹植物的存活率和碳水化合物储备关系(英文)

野古草和秋花柳是三峡库区消落带两种强水淹耐受能力的植物物种。以往研究显示植物的水淹耐受性和体内碳水化合物储备有关。为了探明野古草和秋花柳水淹下的高存活率是否和碳水化合物储备有关,研究了在室外6个月的模拟水淹条件下两个物种在不同水淹时间(40、90、120和180d)和不同水淹深度下(不水淹、根部水淹和完全淹没)的生物量积累、存活率和碳水化合物含量和分布。结果表明:(1)野古草和秋花柳对长期水淹具有很高的耐受性,根部水淹植物6个月处理后完全存活;而完全淹没条件下,野古草仅在4个月,秋花柳仅在6个月处理后才开始死亡;(2)碳水化合物主要储备在野古草的茎和秋花柳的茎与主根中,野古草的根和秋华柳的细根中碳水化合物含量很低;(3)水淹深度和水淹时间对植物生物量积累和碳水化合物含量影响显著(P<0.05):与未水淹植株相比,根部水淹仅略微降低了生物量积累以及可溶性糖和淀粉含量(P>0.05),且保持基本稳定或增加的趋势,而完全淹没的植株生物量随水淹时间逐渐降低,碳水化合物含量在前90天快速下降(P<0.05),之后缓慢下降或保持不变。研究结果表明,野古草和秋花柳强的水淹耐受性是和它们高的碳水化合物储备以及水淹条件下对碳水化合物的动用能力有关,后期的死亡率增加与碳水化合物储备消耗殆尽有关,野古草和秋花柳对碳水化合物储备对水淹的响应的差异可能和它们的碳水化合物储备在不同组织中的分配模式有关。

淹水胁迫对秋华柳内生细菌抗氧化能力的影响

以三峡河岸带植物秋华柳(Salix variegata)为研究对象,分离了其在淹水胁迫前后不同部位的内生细菌,在测定其总抗氧化能力的基础上,对部分具高抗氧化能力的内生细菌进行了生物学鉴定。结果共分离获得105株内生细菌,其中淹水前共分离54株,淹水后共分离51株。分析表明秋华柳内生细菌的多样性程度较高,无明显组织偏爱性,而且其丰富度和多样性不会显著受淹水胁迫影响。抗氧化试验结果表明,72 h是测定秋华柳内生细菌总抗氧化能力的最佳时间,淹水胁迫后的内生细菌抗氧化能力强,根部的内生细菌抗氧化能力强。筛选出2株具强抗氧化能力的内生细菌sar3和sar4,其发酵液的抗氧化值达到40 U/m L,生物学鉴定结果显示,这2株菌都是耐寒短杆菌(Brevibacterium frigoritolerans)。

水淹生境下秋华柳对镉污染土壤的修复能力

以耐水淹和耐重金属的秋华柳(Salix variegata)作为试验材料,从土壤角度出发,探究秋华柳在水淹条件下对镉污染土壤的修复能力。设置无植物和种植秋华柳两个处理组,分别对两组设置两个水分处理组:正常供水组(CK)及土壤水淹组(FL),4个镉浓度处理组:对照组(0 mg/kg)、低浓度(0.5 mg/kg)、中浓度(2 mg/kg)及高浓度(10 mg/kg)。分别于处理后的第30天和第60天对各处理组的土壤和水淹组水样进行取样。试验结果表明:(1)镉处理浓度越高,土壤中镉活性态浓度越高,生物毒性越强。(2)水淹显著降低土壤活性态Cd浓度(P<0.05),增大土壤修复难度。(3)种植秋华柳对30d土壤Cd全量及各形态镉浓度均无显著影响(P>0.05);对第60天正常供水和水淹组土壤中交换态、碳酸盐结合态的镉浓度以及60d水淹组土壤Cd全量均有显著影响(P<0.05)。(4)秋华柳种植显著降低土壤Cd迁移系数,30d正常供水组、水淹组以及60d正常供水组和水淹组平均降幅分别为2.0%、4.12%、9.71%、9.32%。处理时间过短和试验用苗生物量小可能是秋华柳对土壤全量Cd影响不大的主要原因,但秋华柳均显著降低正常供水和水淹组土壤迁移系数且二组降幅差异不大。研究表明:水淹生境下,秋华柳对Cd污染的土壤仍有较好的修复能力。

水淹生境下秋华柳对Cd污染土壤微生物数量及酶活性的影响

三峡库区消落带面临水淹及Cd污染双重胁迫,为探究秋华柳(Salix variegata Franch.)在水淹条件下对Cd污染土壤的修复能力,以秋华柳扦插苗为试验材料,设置正常供水(CK)和水淹组(FL)两个水分处理方式,4个Cd浓度梯度:对照组(0mg/kg)、低浓度(0.5mg/kg)、中浓度(2mg/kg)及高浓度(10mg/kg),分别对处理60 d和120 d的土壤微生物数量及酶活性变化特征进行研究。试验结果表明:(1)Cd浓度处理均未显著影响土壤微生物数量(P>0.05),水淹显著降低处理60 d土壤细菌数、真菌数及处理120 d的土壤放线菌数及真菌数(P<0.05)。(2)种植秋华柳显著提高处理60 d土壤细菌数量(P<0.05),对土壤放线菌、真菌数量也有一定提升。(3)Cd浓度处理显著影响处理60 d土壤磷酸酶活性及处理120 d脲酶活性(P<0.05),水淹显著降低处理60 d土壤磷酸酶活性及处理120 d脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性(P<0.05)。(4)正常供水及水淹条件下,种植秋华柳对土壤酶活均有一定改善作用。种植秋华柳显著提高了处理60 d土壤磷酸酶活性以及处理120 d脲酶和蔗糖酶活性(P<0.05)。研究结果表明:水淹生境中,秋华柳对Cd污染土壤微生物数量及酶活性具有改善作用,在Cd污染土壤修复方面有一定应用前景。

外源有机酸对镉胁迫下秋华柳镉积累特征的影响

为探究外源有机酸在加强秋华柳(Salix variegata Franch.)镉积累效率中的应用潜力,采用营养液培养方法,研究了5种100μmol/L外源有机酸(草酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸和琥珀酸)对50μmol/LCd胁迫下秋华柳生长适应性及Cd积累特征的影响,并通过化学平衡程序VISUALMINTEQv3.0计算溶液中不同化学形态Cd(游离态和螯合态Cd)的含量.结果表明:柠檬酸、酒石酸、苹果酸和琥珀酸的添加有效缓解了Cd对秋华柳的毒害,明显促进了秋华柳的生长.除草酸处理组外,其余4个有机酸处理组培养液中游离Cd^2+含量均得到较大提升,显著促进了秋华柳对Cd的吸收.柠檬酸、酒石酸、琥珀酸和苹果酸的添加显著提高了秋华柳植株的Cd积累量,分别是未加入有机酸Cd处理组的210%、190%、190%和178%.外源有机酸的施加提高了介质中游离Cd2+的含量,并通过与重金属的络合等作用提升了植株对Cd的吸收和积累能力.但不同有机酸对秋华柳Cd积累特征的影响差异明显,柠檬酸加入后通过提高秋华柳根生物量和根中Cd含量,显著增加了根系Cd积累量;酒石酸、苹果酸和琥珀酸的应用则明显提高了秋华柳地上部分Cd积累量.因此,外源酒石酸、琥珀酸和苹果酸的应用可提高秋华柳地上部分的Cd积累效率,更有利于对Cd污染土壤的修复.

湿生植物根系泌氧能力与其结构相关性研究

为了更好地了解湿生植物对湿地基质供氧能力,对西伯利亚鸢尾、风车草、芦竹和腺柳根系泌氧能力进行研究,并计算湿地植物泌氧能力,为人工湿地不同植物选择提供参考数据。结果表明:在26℃、3000 lux光照的水培条件下,芦竹根系干重泌氧率最高,达到0.201 mmol/(g·h)。湿生植物植株干重泌氧速率与根重-根长比及植株-根系干重比呈显著正相关(p<0.01),也与根系孔隙度呈显著正相关。除木本植物腺柳外,西伯利亚鸢尾、风车草和芦竹单植株干重的泌氧率与通气组织面积占比呈显著正相关(p<0.01),而与根系表皮层平均厚度呈显著负相关(p<0.01),因此,通气组织发育程度和根系表皮层厚度也是影响湿生植物根系泌氧能力的重要因素。基于试验条件,湿地芦竹泌氧率为38.4 g/(m^2·d),湿地腺柳泌氧率为98.3 g/(m^2·d),都高于西伯利亚鸢尾和风车草泌氧率。因此,腺柳和芦竹有利于提高湿地基质中氧含量,其根际易于形成好氧环境。

水淹条件下秋华柳对Cd污染土壤化学性质的影响

为探究秋华柳(Salix variegata Franch.)在消落带水淹环境中对Cd污染土壤化学性质的影响,设置无镉处理组(Cd0)和镉浓度为2mg/kg的镉处理组(Cd2),水分设置为正常供水组及土壤表面以上5cm水淹组,所有处理组包括秋华柳种植组和无植物组.结果表明:1)秋华柳种植及水分处理均显著降低了土壤的pH值,使土壤酸碱度趋向于中性.2)所有处理及其交互作用未对土壤有机质质量分数表现出显著影响.3)秋华柳种植、水分处理及其交互作用极显著影响了土壤全氮质量分数;植物处理以及植物与Cd的交互作用显著影响土壤全磷质量分数;土壤全钾质量分数受到Cd处理、植物与水分以及水分与Cd处理之间交互作用的影响显著.水淹条件下种植秋华柳后,其土壤全氮质量分数为正常供水条件下裸地的79%;在Cd污染环境中,种植秋华柳使土壤全磷质量分数降低了15%,水分与植物的联合处理使全钾质量分数降低21%.4)与裸地正常供水组相比,水淹条件下秋华柳种植显著提高了土壤碱解氮质量分数;土壤速效磷质量分数仅受到Cd处理的影响,植物和水分处理未对土壤速效磷质量分数形成显著性影响;在无Cd环境中,与正常供水土壤相比,水淹显著降低了土壤速效磷的质量分数.研究表明,水淹条件下,秋华柳的种植显著降低土壤pH值,将对土壤中Cd离子形态产生明显影响,有利于植物对Cd的吸收.土壤营养元素的潜在供应能力有所降低,供应容量与供应强度随元素种类的变化以及外界环境的影响而表现出一定的差异性.因此,建议在秋华柳修复消落带Cd污染土壤的过程中,严格监控土壤中营养元素的质量分数,在必要的时候可在每年退水期适当施肥以促进秋华柳的生长,从而保证更好的植物修复效果.

水淹条件下秋华柳亚细胞中镉的分配特征

选取秋华柳(Salix variegata)扦插苗为研究对象,通过设置0、0.5、2、10 mg/kg 4个镉胁迫浓度,研究了水淹条件下秋华柳根、枝、叶亚细胞中镉的分配特征。结果表明:(1)试验各处理组秋华柳存活率均为100%,表现出良好的镉和水淹耐受能力。(2)与对照相比,在水淹条件下,各处理组秋华柳根、枝和叶的细胞壁仍是镉最主要的富集部位。各处理组植株细胞壁中的镉含量显著高于其他组分,质体中镉含量次之,细胞核和线粒体组分中的镉含量始终处于较低水平。(3)水淹显著提高了秋华柳根细胞壁中的镉含量,显著降低了高浓度镉处理(10 mg/kg)下萌枝细胞壁中的镉含量,但对叶细胞壁中的镉含量没有显著影响。(4)水淹显著提高了秋华柳根细胞中质体中的镉含量,对萌枝、叶细胞质体中的镉含量没有显著影响。研究证明,水淹条件下,秋华柳根枝叶细胞壁仍然是镉积累富集的最主要部位,从而减少了重金属对植物细胞的伤害。秋华柳适用于三峡消落带镉污染区域的植物修复。