Pb胁迫对欧美杂交杨（Populus deltoids×P. nigra）幼苗生长及Pb富集特征的影响

论文摘要

土壤Pb污染正在威胁到环境安全及人类的生存与健康,也可能对植物生长发育产生不同程度的影响,这意味着,研究不同Pb污染水平下不同土壤上的植物生长及其Pb富集特征,可为Pb污染土壤的植物修复以及农林生产布局等提供重要的科学依据。但迄今为止,未见不同土壤的Pb污染对植物生长及其Pb富集特征影响的研究报道。因此,为深入了解杨树在不同Pb胁迫条件下的生长适应特征及其Pb富集特征,采用盆栽控制试验,研究了长江上游典型酸性紫色土和钙质紫色土上欧美杂交杨（Populus deltoids×p.nigra）幼苗生长,C、N和P积累、分配与利用特征及其Pb吸收、富集特征对不同浓度Pb处理（CK:O mg.kg-1；T1:200mg.kg-1；T2:450mg.kg-1；T3:2000mg.kg-1）的响应。研究结果可能为Pb污染土壤的生态修复、城市森林建设和速生丰产林基地建设等提供一定科学依据。研究结果表明：两种不同土壤条件下,较低浓度Pb处理对杨树高增长和地径增长的影响并不显著,但是极端浓度Pb胁迫显著降低了酸性紫色土上杨树的高增长。酸性紫色土和钙质紫色土上的杨树根长均表现出随Pb处理浓度的增大而降低的趋势。低浓度Pb处理下,酸性紫色土和钙质紫色土上的杨树总生物量均表现为随Pb胁迫程度的增加而显著降低,相同浓度的Pb处理条件下,钙质紫色土中单株杨树总生物量较大。钙质紫色土中杨树各器官生物量在各处理浓度下的分配格局均表现为：茎>粗根>叶>细根。酸性紫色土中各处理浓度下杨树根冠比无显著差异,而极端浓度Pb胁迫下钙质紫色土中杨树根冠比最大。低浓度Pb处理对酸性紫色土和钙质紫色土上杨树叶绿素a含量和总叶绿素含量的影响不显著,但较高浓度Pb处理显著降低了杨树叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素含量。不同Pb处理浓度下,钙质紫色土上生长的杨树光补偿点（LCP）、表观量子效率（AQE）及最大净光合速率（Pmax）高于酸性紫色土,但光饱和点（LSP）均较小。相同浓度的Pb处理条件下,钙质紫色土中杨树的暗呼吸速率（Rd（?））、羧化效率（CE）及最大净光合速率（Pmax’）均高于酸性紫色土,而二氧化碳饱和点（CSP）均较小两种土壤上的杨树C、N和P积累量均表现出随Pb处理浓度的增加而降低的趋势,且钙质紫色土上杨树C、N和P积累量在各处理浓度下均高于酸性紫色土。Pb胁迫处理明显改变各器官C、N和P的分配格局。相对于对照,Pb胁迫处理使酸性紫色土中杨树细根C、N和P积累量的比例明显增加,而叶C、N和P积累量的比例则呈现出降低的趋势。相对于酸性紫色土,钙质紫色土中杨树细根C、N和P积累量的比例明显降低,其叶C、N和P积累量的比例则表现出增加的趋势。此外,两种土壤上的杨树P利用效率均表现出随Pb胁迫程度的增加而增加的趋势,而较高浓度Pb处理下两种土壤中N的利用效率均显著降低。杨树各器官Pb含量及积累量在两种不同土壤条件下均随Pb处理浓度的增大而增大。相对于酸性紫色土,钙质紫色土中杨树粗根Pb含量较大,而细根Pb含量较小；随着Pb处理浓度的增大,钙质紫色土杨树茎Pb含量逐渐大于酸性紫色土中杨树茎Pb含量且差异逐渐增大。两种不同土壤条件下,杨树粗根Pb积累量均随处理浓度的增大而增加,杨树叶中Pb积累量均呈现出随处理浓度的增大先增加后减小的趋势,且明显低于根部Pb积累量。较高浓度Pb处理下酸性紫色土中杨树Pb富集系数（BC）、转移系数（TF）与转移总量系数（TF’）较高,且各处理条件下杨树在酸性紫色土中的耐性系数（Ti）较大。较低浓度Pb处理下（T1）钙质紫色土中杨树叶Cd含量显著增加,极端浓度Pb肋、迫下酸性紫色土中杨树叶Cd含量与对照相比显著增加。相对于酸性紫色土,各处理浓度下,钙质紫色土中杨树叶Cd含量均较大。相同浓度的Pb处理条件下,两种不同土壤条件下杨树叶Zn含量最高,粗根zn含量最低。杨树茎、叶和粗根Zn积累量均随处理浓度的增大而显著降低,且各处理浓度下均为钙质紫色土中较大。两种不同土壤条件下,单株杨树的Zn积累量随着Pb处理浓度的增加而显著降低,且各处理浓度下钙质紫色土中单株杨树Zn积累量均较高。可见,土壤Pb污染对欧美杂交杨的生长及生理指标均产生了不同程度的影响,这取决于土壤类型和Pb污染的程度。过量的Pb改变了土壤的养分有效性,明显抑制了杨树生物量生产,但低浓度Pb胁迫处理对其影响并不显著。Pb胁迫处理明显改变各器官C、N和P的分配格局。同时,极端Pb胁迫条件下,杨树均表现出了一定的吸收和富集重金属的能力,且相对于钙质紫色土,酸性紫色土中杨树具有较高的Pb积累量和转移能力。尽管这些结果并没有完全揭示杨树在不同Pb胁迫环境下的生长机制及Pb富集特征,但是充分证明了杨树对一定程度Pb污染具有抗性,这为Pb污染区域植物的生长适应特征的研究及杨树的栽植推广和Pb污染土壤修复提供了一定的科学依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 1 文献综述
• 1.1 Pb对植物生长的影响
• 1.2 Pb对植物生理的影响
• 1.3 植物对Pb的吸收和富集
• 1.4 研究的目的和意义
• 2 研究方法
• 2.1 试验地点与试验材料
• 2.2 试验设计
• 2.3 取样和实验分析
• 2.4 数据处理及统计分析
• 3 结果与分析
• 3.1 Pb胁迫对杨树生长的影响
• 3.1.1 高、地径及根长
• 3.1.2 生物量及其分配
• 3.2 Pb胁迫对杨树光合生理特征的影响
• 3.2.1 叶绿素含量
• 3.2.2 光利用特征
• 3.2.3 二氧化碳利用特征
• 3.3 Pb肋、迫对杨树C、N和P元素积累、分配与利用的影响
• 3.3.1 C、N和P含量
• 3.3.2 C、N和P积累与分配
• 3.3.3 N和P利用效率
• 3.4 Pb胁迫对杨树Pb富集和吸收的影响
• 3.4.1 Pb含量
• 3.4.2 Pb积累量
• 3.4.3 Pb富集特性
• 3.5 Pb胁迫对杨树Cd和Zn吸收的影响
• 3.5.1 Cd和Zn含量
• 3.5.2 Zn积累量
• 4 讨论
• 4.1 Pb胁迫条件下杨树生理和生长特征
• 4.2 杨树的Pb、Zn和Cd富集特征
• 5 结论
• 6 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 致谢