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氮、镉作用下桐花树生理过程与生物量的变化

王妮娜  
【摘要】: 针对目前红树林湿地重金属污染加重的现实及利用红树林湿地进行污水处理的设想,本研究以红树植物桐花树(Aegiceras cornicula Tum)为研究对象,通过温室砂培,模拟研究不同浓度镉(Cd)和氮(N)交互处理条件下,桐花树幼苗的生长、生理响应及N、Cd累积分配规律的变化。试验中N、Cd各设四个浓度梯度,分别为:Cd:0 mg/L、0.5 mg/L、1.0 mg/L、2.0mg/L;N:0 mg/L、20 mg/L、40 mg/L、60 mg/L。桐花树幼苗在不同浓度N、Cd条件下培养90d后,其植株生物量、Cd含量、N含量、叶绿素含量、膜保护酶活性等指标的变化表明: 1.在同一N水平条件下,桐花树幼苗根、茎、叶的生物量随着Cd胁迫浓度的增加而改变,在大多数处理中,生物量均随着Cd胁迫浓度的增加而表现出降低的变化趋势。在同一Cd胁迫浓度下,幼苗根、茎、叶的生物量均随着施N量的增加而显著增加,表明培养液中增施一定量的N可以促进桐花树红树幼苗的营养生长,提高根、茎、叶生物量,N的施用可以有效缓解Cd对桐花树红树幼苗的胁迫作用。 2.试验条件下,N、Cd交互作用对桐花树幼苗不同器官中N含量影响的研究表明,桐花树幼苗根、茎、叶中N含量随N施用量和Cd胁迫浓度的改变而改变,叶片N含量高于茎、根。在同一N水平条件下,Cd胁迫浓度的增加通常会导致幼苗各器官中N的含量减少;而在同一Cd胁迫浓度下,N施用量的增加则会使幼苗各器官N含量显著增加。高浓度Cd(Cd-2.0)胁迫下,各器官含N量随着施N量增加而增加,一方面说明N的增施可在一定程度上降低Cd的危害,同时也说明,桐花树幼苗具有较高的耐Cd能力,在高浓度Cd(Cd-2.0)胁迫下,植株仍有一定的吸收、累积N的能力。 3.试验条件下,N、Cd交互作用对桐花树幼苗不同器官中Cd含量影响的研究表明:桐花树幼苗根部Cd含量明显高于茎和叶,根部是吸收、累积Cd的主要器官。不同的Cd处理系列中,桐花树幼苗各器官中Cd的含量随着施N量的增加而增加;同样,在不同的N处理系列中,Cd处理浓度增加时,幼苗各器官中Cd含量亦随之增加,在同一Cd胁迫水平条件下,桐花树幼苗各器官对Cd的累积系数均表现为随施N量的增加而变大,说明N并没有抑制桐花树幼苗根系对Cd的吸收,相反促进了它对Cd的吸收和转运。在同一施N水平下,随着Cd处理水平的提高,桐花树幼苗叶片、茎对Cd的累积系数逐渐下降,说明尽管培养基中的Cd含量上升,但植株对Cd的转运能力下降了。 4.除高浓度Cd(2.0mg/L)处理外,在同一Cd胁迫水平下,叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)及叶绿素总量(Chla+Chlb)均随着施N量的增加而升高;但在高浓度Cd(2.0mg/L)处理中,当N处理为20mg/L时,这几个指标均达到其最大值;在不同Cd系列中,Oala/Chlb均随着N浓度的增加而降低。但在同一施N量不同浓度Cd胁迫条件下,与不添加Cd处理相比,叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)及叶绿素总量(Chla+Chlb)表现出下降的趋势,但差异分析表明,其变化规律并不一致。 5.试验条件下,N、Cd交互作用对桐花树幼苗叶片SOD活性影响的变化表明,在同一施N水平条件下,SOD活性有着相近的变化规律,均表现为:0.5 mg/L、1.0 mg/LCd胁迫下,SOD活性与对照(Cd—0 mg/L)相比显著提高,而高浓度Cd(2.0mg/L)胁迫下,SOD活性又下降甚至显著低于对照。在同一Cd胁迫条件下,无Cd(0 mg/L)和高Cd(2.0mg/L)处理系列中,SOD活性随着培养液中N浓度的提高表现出上升趋势;低浓度Cd(0.5 mg/L)系列中SOD活性则随着N水平的提高而呈下降变化趋势;在中浓度Cd(1.0mg/L)处理中,SOD活性随氮处理水平的变化差异不显著。 6.在同一施N水平条件下,POD活性变化表明,0.5 mg/L、1.0 mg/L Cd胁迫下,幼苗叶片POD活性与对照(Cd—0 mg/L)相比均显著提高,而高浓度Cd(Cd—2.0mg/L)胁迫下,POD活性与对照(Cd—0 mg/L)相比表现并不统一,不施N水平条件下(N—0 mg/L),POD活性显著低于对照;低施N水平时(20 mg/L),幼苗叶片POD活性无显著差异,但更高施N量时(40 mg/L、60 mg/),幼苗叶片POD活性则显著高于对照。在同一Cd胁迫条件下,无Cd(0 mg/L)、低浓度Cd(0.5 mg/L)和中浓度Cd(1.0mg/L)处理系列中,桐花树幼苗叶片POD活性随着N水平的提高基本呈下降变化趋势,而高浓度Cd(2.0mg/L)处理条件下,幼苗叶片POD活性则随着N水平的提高而表现出上升的趋势。 7.在不同的Cd处理系列中,除无Cd(Cd—0 mg/L)处理条件下,随着施N量增加,桐花树幼苗叶片MDA含量变化不显著外;其余Cd系列中幼苗叶片MDA含量均表现出下降的变化趋势。说明氮水平的增加使得植株的受害症状得到缓解。在不同的N处理系列中,植株幼苗叶片MDA含量随着Cd浓度的提高而提高,说明Cd对植株的伤害明显。


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