水淹和非水淹條件下秋華柳扦插苗鎘積累特征比較*

陳錦平 曾成城 馬文超 劉 媛 賈中民,3 魏 虹 劉永賢

(1. 三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點實驗室 重慶市三峽庫區(qū)植物生態(tài)與資源重點實驗室 西南大學生命科學學院 重慶400715；2. 廣西農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所 南寧530007； 3. 重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局川東南地質(zhì)大隊 重慶400038)

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水淹和非水淹條件下秋華柳扦插苗鎘積累特征比較*

陳錦平1,2曾成城1馬文超1劉 媛1賈中民1,3魏 虹1劉永賢2

(1. 三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點實驗室 重慶市三峽庫區(qū)植物生態(tài)與資源重點實驗室 西南大學生命科學學院 重慶400715；2. 廣西農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所 南寧530007； 3. 重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局川東南地質(zhì)大隊 重慶400038)

【目的】 研究秋華柳在水淹-鎘脅迫下的生長適應(yīng)性及其在水淹條件下的鎘積累特征，探究秋華柳對鎘污染土壤的修復潛力變化及其適應(yīng)性管理途徑，為更好利用該植物改善三峽庫區(qū)消落帶土壤環(huán)境提供理論依據(jù)?！痉椒ā?以秋華柳扦插苗為材料，采取向土壤添加外源鎘(CdCl2·2.5H2O)的形式，共設(shè)0、0.5、2，10 mg·kg-14個鎘處理濃度，每個鎘處理濃度下又設(shè)置常規(guī)供水和水淹2個水分條件，研究秋華柳植株各組分生物量及鎘含量的變化?！窘Y(jié)果】 1) 秋華柳在水淹-鎘脅迫下的總生物量、地上生物量和莖、葉生物量與對照無顯著差異(P> 0.05)； 在相同鎘處理濃度時，水淹條件下秋華柳根生物量均小于常規(guī)供水。2) 常規(guī)供水下秋華柳植株地上各組分具有較高鎘含量，在2 mg·kg-1鎘處理時秋華柳萌枝、葉片、插條木質(zhì)部和插條樹皮鎘含量分別為12.98、10.08、7.47和17.2 mg·kg-1。3) 水淹顯著影響秋華柳植株各組分的鎘含量(P< 0.05)，其中地上各組分(萌枝、葉、插條樹皮和木質(zhì)部)的鎘含量明顯降低，4個鎘處理濃度(0、0.5、2、10 mg·kg-1)萌枝鎘含量分別為常規(guī)供水的39.0%、23.7%、34.0%和51.8%。但根隔含量顯著增加(P< 0.05)，為常規(guī)供水下的133.0%～390.0%。4) 在水淹條件下，秋華柳鎘的根-枝轉(zhuǎn)移系數(shù)顯著小于常規(guī)供水(P< 0.05)。5) 在水淹條件下，秋華柳鎘積累能力明顯降低，包括地上部分和整株。在2 mg·kg-1鎘處理濃度時，常規(guī)供水下秋華柳整株和地上部分鎘積累量分別是146.40、125.35 μg·plant-1，該數(shù)值水淹時分別是常規(guī)供水時的56.7%和35.2%。【結(jié)論】 秋華柳在水淹-鎘脅迫下具有良好的生長適應(yīng)性，但水淹條件下秋華柳地上各組分鎘含量明顯降低，地上部分和整株鎘積累量下降。為了提高秋華柳對土壤鎘的清除效果，防止部分枝葉在水淹情況下腐爛造成水體二次污染，建議在每年水淹前對其地上部分進行收割。關(guān)鍵詞：秋華柳； 水淹； 鎘污染； 三峽庫區(qū)； 消落帶

2014年4月公布的全國土壤污染狀況調(diào)查公報顯示，鎘的超標率最高，達到7%，為中國土壤的首要污染物(環(huán)境保護部等， 2014)。三峽庫區(qū)段早期研究表明，鎘也是當?shù)乇韺油寥赖氖滓廴疚?，部分地區(qū)已達中度污染(0.6～1 mg·kg-1)(唐將， 2005)，高鎘異常地區(qū)自然土壤中鎘含量可達8.5 mg·kg-1(劉意章等， 2013)。目前，三峽庫區(qū)消落帶土壤已呈現(xiàn)鎘污染加劇趨勢，若不及時采取措施進行控制，將會帶來嚴重的環(huán)境和社會問題(賈旭威等， 2014)。另外，消落帶的反季節(jié)和長時間水淹已造成庫區(qū)消落帶很多原生陸生植物物種的消失，引起了嚴重的環(huán)境問題(Singhetal.， 2006)。開展人工植被修復是近年來治理三峽庫區(qū)消落帶環(huán)境問題的一項重要措施(Yeetal.， 2012)。為了更加有效地改善消落帶的土壤環(huán)境，消落帶植被構(gòu)建所需的物種不僅需要具有耐水淹的能力(李昌曉等， 2005)，還要有較強的耐受重金屬脅迫的能力，并具有較好的重金屬富集和積累能力(賈中民等， 2011)。

秋華柳(Salixvariegata)是三峽庫區(qū)鄉(xiāng)土物種，在消落帶具有較廣泛的分布。已有研究表明，秋華柳具有較強的耐受水淹能力(Schreiberetal.， 2011； 李婭等， 2008； 羅芳麗等， 2008； 2007)和一定的鎘耐受及積累能力(賈中民等， 2011； Anetal.， 2015)，在消落帶植被重建中具有較大應(yīng)用潛力。在三峽庫區(qū)消落帶植被構(gòu)建的研究中，很多學者建議將秋華柳等鄉(xiāng)土灌木作為170 m水位以上區(qū)域植被恢復的推薦物種之一(杜立剛等， 2012； 譚淑端等， 2008； 黃世友等， 2013)。但有關(guān)秋華柳的研究均僅局限在單一水淹或單一鎘脅迫的處理上，秋華柳能否同時應(yīng)對水淹-鎘脅迫尚不清楚，水淹是否會改變秋華柳的鎘富集積累作用也有待進一步研究。鑒于此，本研究以秋華柳扦插苗為對象，通過水淹盆栽模擬試驗，了解秋華柳在水淹-鎘脅迫下的生長適應(yīng)性以及在水淹條件下的鎘富集積累特征，探究其在特殊水文環(huán)境中對鎘污染土壤的修復差異并據(jù)此尋找適應(yīng)性管理途徑，為更好地利用該物種改善庫區(qū)消落帶的土壤鎘污染提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與設(shè)計 試驗材料為秋華柳扦插苗。2013年10月從重慶市嘉陵江同興街段河岸(29°41′2″N，106°26′56″E)采集秋華柳枝條，用超純水沖洗干凈后統(tǒng)一剪成15 cm的小段，將各小段枝條扦插到小型育苗袋中進行預(yù)培養(yǎng)，期間采用常規(guī)田間管理，適時澆水除草。

2014 年2 月中旬，將風干過篩土壤裝入試驗用花盆(上徑18 cm×下徑13 cm×高15 cm)，每盆2 kg(盆內(nèi)土壤高度約8.5 cm)。土壤為生態(tài)試驗園地中的一般性壤土，pH7.18，有機質(zhì)含量2.52%，元素含量為全氮1.41 g·kg-1、全磷1.01 g·kg-1、全鉀17.82 g·kg-1、堿解氮132.82 mg·kg-1、有效磷31.72 mg·kg-1、速效鉀129.54 mg·kg-1、總鎘0.23 mg·kg-1，田間持水量為33.6%。根據(jù)三峽庫區(qū)土壤鎘污染情況(唐將， 2005； 劉意章等， 2013)，共設(shè)0、0.5、2和10 mg·kg-1(Cd2+/土壤)4個鎘處理濃度，以CdCl2·2.5H2O溶液形式加入，土壤加入鎘溶液后拌勻陳化1個月待用。

2014年3月中旬，選取生長基本一致的秋華柳扦插苗，隨機栽入經(jīng)鎘處理的花盆中，每盆1株，栽入幼苗后將鎘處理植株隨機平均分成2組，一組為常規(guī)供水組(對照組)，常規(guī)供水為保持田間持水量70%～80%，另一組則放入塑料盆(上徑26 cm×下徑19.5 cm×高17 cm)進行水淹處理(水淹組)，水淹組始終保持水位高出土壤表面5 cm處。試驗設(shè)計見表1。

表1 試驗設(shè)計Tab. 1 Experimental design

所有植株均置于生態(tài)試驗園地(海拔249 m)的遮雨棚(棚頂透明，4面敞開)下進行培養(yǎng)，試驗期間每天按時檢查，適時補充水分，保證各處理水分條件處于試驗所設(shè)置的水平。處理60天后進行取樣測試，每處理15株，生物量和鎘含量測定以隨機抽取的5株苗木的平均值作為1次重復，共3次重復。

1.2 生物量測定 處理60天后將樣品采回，分為根、葉、萌枝、插條木質(zhì)部和插條樹皮5部分，在80 ℃下烘干至恒質(zhì)量，用電子天平稱量各部分生物量。莖生物量=萌枝生物量+插條木質(zhì)部生物量+插條樹皮生物量；地上生物量=莖生物量+葉生物量；總生物量=地上生物量+根生物量。

1.3 植株各組分鎘含量的測定 用球磨儀粉碎烘干的樣品，樣品消解定容后用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(iCAP6300型)測定植株各組分鎘含量并計算鎘積累量。

1.4 數(shù)據(jù)分析 采用轉(zhuǎn)移系數(shù)分析鎘在秋華柳植株中的遷移特征，根-枝轉(zhuǎn)移系數(shù)是指萌枝鎘含量與根鎘含量的比值(程龍玲等， 2012)。

植株各組分鎘積累量=植株各組分生物量×相應(yīng)鎘含量；插條積累量=插條木質(zhì)部積累量+插條樹皮積累量。

利用SPSS22.0雙因素方差分析法，揭示水分和鎘處理及其交互作用對秋華柳生物量、鎘含量和鎘積累量的影響。采用Duncan多重比較檢驗不同鎘濃度之間鎘含量和生物量的差異顯著性以及相同處理下植株不同組分隔積累量的差異顯著性，以t檢驗比較相同鎘濃度下不同水分處理間生物量、鎘含量及轉(zhuǎn)移系數(shù)的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 秋華柳在水淹-鎘脅迫下的生物量變化 雙因素方差分析顯示，水分和鎘處理的交互作用對秋華柳總生物量、地上生物量和根、莖、葉生物量均無顯著效應(yīng)(P> 0.05)(表2)。從圖1可以看出，秋華柳在經(jīng)歷60天的水淹或鎘脅迫后，其總生物量、地上生物量和莖、葉生物量與對照相比無顯著差異(P> 0.05)。對照組根生物量隨著鎘處理濃度增加呈現(xiàn)出降低趨勢，水淹組不同鎘處理濃度間根生物量無顯著差異(P> 0.05)。

表2 不同水分和鎘處理對秋華柳生物量的影響①Tab.2 Effects of water treatments and Cd treatments on biomass of S. variegata

① * 和**分別表示在0.05和0.01水平存在顯著性差異，ns表示在0.05水平差異不顯著。下同。* and ** mean signification at 0.05 level and 0.01 level, respectively, ns mean no signification. The same below.

圖1 水淹-鎘脅迫對秋華柳生物量的影響Fig.1 Effects of flooding-and-Cd stress on biomass of S. variegata圖中數(shù)值為平均值±標準誤。不同大寫字母表示相同水分條件各鎘處理組之間差異顯著(P < 0.05)，不同小寫字母表示相同鎘處理組不同水分組之間差異顯著(P < 0.05)。下同。Values in the figures are means±SE. Values with the different capital letters are significantly different at P < 0.05 among different Cd treatments at the same water condition. The same below.

在相同鎘處理濃度下，水淹組秋華柳根生物量均小于對照組。總體來看，秋華柳對鎘或水淹都有很好的耐受性，秋華柳對鎘-水淹脅迫表現(xiàn)出較強的生長適應(yīng)性。

2.2 水淹對秋華柳各組分鎘含量的影響 從試驗結(jié)果可看出，無論在水淹還是常規(guī)供水條件下，秋華柳根、枝、葉、插條木質(zhì)部和插條樹皮鎘含量均隨鎘濃度增加而增大(圖2)。水淹組4個鎘處理濃度(0、0.5、2、10 mg·kg-1)根鎘含量依次是6.05、16.43、56.00、124.46 mg·kg-1，分別是對照組的133.0%、120.9%、308.8%、390.0%，其中，在中、高鎘濃度時根鎘含量顯著升高(P< 0.05)(圖2A)。相同鎘濃度下水淹組地上部分(萌枝、葉、插條樹皮和木質(zhì)部)的鎘含量小于對照組。4個鎘處理濃度(0、0.5、2、10 mg·kg-1)，水淹組萌枝鎘含量分別是對照組的39.0%、23.7%、34.0%和51.8%，葉、插條樹皮和木質(zhì)部的結(jié)果與萌枝類似(圖2B、C、D、E)。雙因素方差分析結(jié)果顯示，水分和鎘處理交互作用顯著影響秋華柳根、萌枝、葉和插條樹皮鎘含量(表3)；相同鎘處理濃度下，2種水分處理間秋華柳根、萌枝、葉和插條樹皮與木質(zhì)部的鎘含量均差異極顯著(P< 0.01)，尤其是地上部分的鎘含量明顯降低(表3)。2.3 水淹對秋華柳鎘的根-枝轉(zhuǎn)移系數(shù)的影響 水淹組4個鎘處理濃度秋華柳鎘的根-枝轉(zhuǎn)移系數(shù)均顯著小于對照組(P< 0.05)，并隨著鎘濃度升高而降低； 對照組的根-枝轉(zhuǎn)移系數(shù)在所有鎘處理濃度一直處于較高水平(圖3)。

表3 不同水分和鎘處理對秋華柳鎘含量的影響Tab.3 Effects of water treatments and Cd treatments on Cd content of S. variegata

圖2 水淹對秋華柳各器官鎘含量的影響Fig.2 Effects of flooding on Cd concentration in organs of S. variegata

圖3 水淹對秋華柳鎘轉(zhuǎn)移系數(shù)的影響Fig.3 Effects of flooding on Cd translocation factors of S. variegata

2.4 水淹對秋華柳各組分鎘積累量的影響 經(jīng)雙因素方差分析得知，水淹和鎘處理交互作用顯著或極顯著影響秋華柳的插條鎘積累量、地上部分鎘積累量、整株鎘積累量和根、葉鎘積累量(表4)。綜合考慮秋華柳各組分生物量和鎘含量，在常規(guī)供水條件下，4個鎘處理濃度秋華柳各組分鎘積累量由大到小依次為萌枝>插條>根>葉，除T0常規(guī)供水外，萌枝和插條的鎘積累量均顯著高于根和葉(P< 0.05)。T0、T1、T2和T3處理秋華柳地上部分鎘積累量分別占整株積累量的75.1%、82.6%、85.6%和82.7%(表5)，高比例的地上部分積累量有利于通過定期收割其地上部分而移除鎘污染。在水淹條件下，秋華柳各組分鎘積累量的大小順序與常規(guī)供水相比變化較大。WT2和WT3處理秋華柳根鎘積累量大于萌枝、插條和葉，4個處理中秋華柳萌枝、插條和葉的鎘積累量相近，三者間無顯著差異(P> 0.05)(表5)。4個鎘處理濃度對照組地上部分鎘積累量和總鎘積累量均大于相同鎘濃度處理水淹組的相應(yīng)值。4個鎘處理濃度(0、0.5、2，、0 mg·kg-1)秋華柳地上部分鎘積累量水淹組分別是組的61.5%、28.6%、35.2%、43.0%，總鎘積累量則分別是61.0%、32.8%、56.7%、95.8%(表5)。由此可見，水淹減少了秋華柳的總鎘積累量和地上部分鎘積累量。

表4 不同水分和鎘處理對秋華柳鎘積累量的影響Tab.4 Effects of water treatments and Cd treatments on Cd accumulations of S. variegata

表5 水淹對秋華柳鎘積累量的影響①Tab. 5 Effects of flooding on Cd accumulation of S. variegata

① 表中數(shù)值為平均值(標準誤)。不同大寫字母表示相同處理條件下秋華柳各部分鎘積累量之間差異顯著(P< 0.01)，不同小寫字母表示相同水分條件各鎘處理組之間差異顯著(P< 0.05)。Values in the figures are means(SE). Different capital letters are significantly different atP< 0.01 among Cd accumulations of various parts ofS.variegataat the same treatment; Different lowercase letters are significantly different atP< 0.05 among different Cd treatments at the same water condition.

綜合考慮秋華柳植株的生物量及鎘含量，并與已有研究中其他鎘富集備選物種相比較(表6)可知，秋華柳在消落帶鎘污染土壤的治理方面具有較大潛力，可應(yīng)用于消落帶退化生態(tài)系統(tǒng)的重建。

表6 秋華柳與其他鎘富集備選物種鎘積累的比較①Tab. 6 Comparison of cadmium (Cd) accumulation between S. variegata and other candidate plant species for Cd phytoremediation

①“-”表示缺失值。The symbol “-”in the table indicates missing values.

3 討論

秋華柳在水淹-鎘脅迫下的生長適應(yīng)性對其在水淹條件下以及非水淹期的鎘積累能力具有重要影響，良好的應(yīng)對脅迫能力為其度過水淹期后發(fā)揮富集土壤鎘的作用提供了良好基礎(chǔ)。從本研究結(jié)果來看，水淹-鎘脅迫對秋華柳根生物量具有不利影響，但對其他生長指標的影響不顯著。秋華柳經(jīng)過水淹-鎘脅迫后，其總生物量、地上生物量與常規(guī)供水均無顯著差異。由此可見，秋華柳在水淹-鎘脅迫同時存在的情況下具有良好的生長適應(yīng)性，這為其應(yīng)用于消落帶170 m水位以上區(qū)域鎘污染土壤的治理提供了良好基礎(chǔ)。

秋華柳作為柳屬樹種，具有生長速度快和可定期收割等特點，能有效提高植株對土壤污染元素(包括重金屬元素)的吸收(Pulfordetal.， 2003)。將重金屬富集于植物體內(nèi)作為凈化土壤的一種方法，除了受限于植物生物量外，植物體內(nèi)的重金屬濃度和積累位置對土壤修復效果也具有重要影響(Punshonetal.， 1995； Ebbsetal.， 1997)。在2 mg·kg-1鎘處理水平下，秋華柳萌枝、葉片、插條木質(zhì)部和插條樹皮的鎘含量分別達到12.98、10.08、7.47和17.2 mg·kg-1，其地上各組分鎘含量均高于相近土壤鎘濃度(1～5 mg·kg-1)下某些鎘富集植物(如牛膝菊、毛枝柳和蒿柳等)的相應(yīng)值，其樹皮鎘含量達到牛繁縷在25 mg·kg-1鎘濃度下地上部分鎘含量的45.3%(表6)，可見秋華柳對土壤鎘的清除具有較大潛力。但是，水淹對秋華柳各組分鎘含量具有顯著影響，尤其顯著地降低地上各組分的鎘含量。水淹條件下秋華柳的地上各組分(萌枝、葉、插條樹皮和插條木質(zhì)部)鎘含量顯著小于常規(guī)供水，其中水淹條件下萌枝鎘含量僅為常規(guī)供水條件下的23.7%～51.8%。水淹不僅使新生器官(萌枝和葉)的鎘濃度降低，而且使原有生物量(插條木質(zhì)部和樹皮)中的鎘流失。與常規(guī)供水相比，水淹顯著影響秋華柳植株不同組分的鎘含量，尤其是降低植株地上部分的鎘含量，這與水稻(Oryzasativa)的鎘富集研究結(jié)果類似(Sunetal.， 2014)。同時，各鎘處理濃度下水淹時鎘的根-枝轉(zhuǎn)移系數(shù)均顯著低于常規(guī)供水，水淹顯著降低了鎘在秋華柳植株內(nèi)向地上部分轉(zhuǎn)移，Li等(2015)的研究也發(fā)現(xiàn)持續(xù)水淹條件下鎘向稻米的轉(zhuǎn)移能力明顯減弱。由此可見，在水淹條件下秋華柳地上部分對鎘的富集能力受到明顯抑制。

水淹除了改變秋華柳的鎘富集特征外，也顯著影響秋華柳的整株鎘積累水平。已有研究表明，植物對土壤重金屬的積累能力一方面與物種特性密切相關(guān)，另一方面也受到土壤因素尤其是土壤重金屬生物有效性的限制(Huetal.， 2013)。土壤水分是影響土壤重金屬化學形態(tài)的最重要因素之一，水淹條件下土壤理化性質(zhì)的改變對重金屬形態(tài)特性具有決定性作用(Vodyanitskiietal.， 2014)。水淹條件下，土壤氧化還原電位(Eh)降低，土壤中的硫元素容易被還原成負二價硫S2-，S2-易與Cd2+結(jié)合成難溶于水的CdS，從而降低植物對鎘的吸收，但當積水排除后，CdS又能迅速被氧化，從而恢復植物對鎘的吸收(Binghametal.， 1976)。綜合考慮秋華柳各組分生物量和鎘含量，在常規(guī)供水條件下秋華柳地上各組分鎘積累量和總鎘積累量均處于較高水平，萌枝是其最大鎘富集部位，地上部分鎘積累量占整株積累量的比值高達75.1%～85.6%，其中2 mg·kg-1鎘處理地上部鎘積累量達到125.35 μg·plant-1，遠高于牛繁縷在25 mg·kg-1鎘處理地上部鎘積累量(82.74 μg·plant-1)(張瀟等， 2015)，體現(xiàn)了木本植物在植物修復上擁有較大生物量的優(yōu)勢。秋華柳這種積累特征有利于在每年落葉前對其地上部分進行收割，從而提高對土壤鎘的清除效率。水淹條件下2 mg·kg-1鎘處理秋華柳的地上部分鎘積累量只有44.08 μg·plant-1，僅是非水淹條件下的35.2%。水淹條件下各鎘處理濃度秋華柳整株總鎘積累量也均小于常規(guī)供水，在2 mg·kg-1鎘處理時，水淹條件下秋華柳整株鎘積累量(82.94 μg·plant-1)僅是常規(guī)供水(146.40 μg·plant-1)的56.7%。由此可見，水淹總體上降低了秋華柳對土壤鎘的吸收和積累，這與Zhao等(2010)和Kawasaki等(2011)對水稻的研究結(jié)果一致。

4 結(jié)論

綜上所述，秋華柳在水淹-鎘脅迫下具有良好的生長適應(yīng)性，可為其在度過水淹期后發(fā)揮高效的鎘富集能力提供良好保障。但水淹會明顯降低秋華柳地上各器官的鎘含量，使得地上部分和整株秋華柳對土壤鎘的積累量下降，即在水淹條件下秋華柳對鎘的富集積累能力明顯下降，在土壤鎘治理方面的應(yīng)用潛力受到一定抑制。本研究結(jié)果對在三峽庫區(qū)野外應(yīng)用秋華柳移除土壤鎘污染具有一定的啟發(fā)作用。對于三峽庫區(qū)170 m水位以上區(qū)域來說，水淹期較短且主要處于植物生長緩慢的冬季，為了提高秋華柳對土壤鎘的清除效果，防止原有生物量中的鎘流回土壤，也為了防止部分枝葉在水淹條件下腐爛造成水體及土壤的二次污染，建議在每年9月水淹前，對秋華柳地上部分進行收割處理。

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(責任編輯 王艷娜 郭廣榮)

Comparisons on the Accumulation Characteristic of Cadmium in Cuttings ofSalixvariegataunder Flooding and Non Flooding Conditions

Chen Jinping1,2Zeng Chengcheng1Ma Wenchao1Liu Yuan1Jia Zhongmin1,3Wei Hong1Liu Yongxian2

(1.KeyLaboratoryofEco-EnvironmentsinThreeGorgesReservoirRegionofMinistryofEducationChongqingKeyLaboratoryofPlantEcologyandResourcesResearchinThreeGorgesReservoirRegionSchoolofLifeSciences,SouthwestUniversityChongqing400715; 2.AgriculturalResourcesandEnvironmentResearchInstitute,GuangxiAcademyofAgriculturalSciencesNanning530007; 3.SoutheastSichuanGeologicalGroup,ChongqingBureauofGeologyandMineralsExplorationChongqing400038)

【Objective】 This study aimed at revealing variation in the phytoremediation ability of the cadmium-contaminated soil and providing theoretical basis on the adaptive management strategies ofSalixvariegataunder flooding in the water-level-fluctuation zone of the Three Gorges Reservoir Region. For this end, the growth adaptability ofS.variegatato flooding-and-Cd stress and its Cd accumulation characteristic under flooding were studied. 【Method】 The biomass and cadmium concentrations in various parts of cuttings ofS.variegatawere determined. The plants were treated by four concentrations of cadmium (0, 0.5, 2 and 10 mg·kg-1individually, achieved by adding CdCl2·2.5H2O to soil), interacted with two water conditions (Control group, CK; Flooding group, FL).【Result】1) The total biomass, aboveground, stem and leaf biomass ofS.variegatawere not significantly influenced by flooding-and-Cd stress treatments (P> 0.05), while the root biomass under flooding was less than that of control at the same cadmium concentration. 2) The Cd contents in the aboveground parts ofS.variegatawere higher in the control groups than in the corresponding flooding groups. Under the concentration of 2 mg·kg-1Cd, the Cd contents in branch, leaf, bark and xylem were 12.98, 10.08, 7.47 and 17.2 mg·kg-1, respectively. 3) Flooding significantly influenced the cadmium contents in various parts ofS.variegata(P< 0.05). The Cd contents in branch, leaf, bark and xylem were obviously decreased by flooding. With the increasing of Cd concentration (from 0, 0.5, 2 to 10 mg kg-1), the Cd contents in those tissues were 39.0%, 23.7%, 34.0% and 51.8% of the corresponding control treatment, respectively. However, the Cd contents of root increased significantly under flooding as compared to the controls, accounting for 133.0% to 390.0%. 4) Cd translocation ability from root to branch in flooding was decreased significantly compared to control (P< 0.05). 5) Cd accumulations in the aboveground and whole plant ofS.variegatawere obviously reduced by flooding. For instance, with treatment of 2 mg·kg-1Cd, the Cd accumulations of total plant and aboveground part under flooding accounted for 56.7% and 35.2% of the control, which were 146.40 μg·plant-1and 125.35 μg·plant-1, respectively.【Conclusion】S.variegatahad a high growth adaptation under flooding-and-Cd stress. Cd contents of aboveground parts, Cd accumulations of aboveground parts and total plant ofS.variegatawere reduced under flooding. In order to enhance the efficiency of phytoremediation in Cd contaminated area of the Three Gorges Reservoir Region, and to prevent the secondary pollution caused by decayed litter, it is necessary to harvest the shoots ofS.variegatabefore flooding every year.

Salixvariegata; flooding; Cd pollution; Three Gorges Reservoir Region; water-level-fluctuation zone

10.11707/j.1001-7488.20170419

2015-10-16；

2017-02-10。

國家國際科技合作專項(2015DFA90900)； 國家重點研發(fā)計劃項目(2016YED0800705-1)；重慶市自然科學基金項目(CSTC2012jjA8003)； 重慶市林業(yè)重點科技攻關(guān)項目(渝林科研2015-6)；廣西重點研發(fā)計劃(桂科AB16380084)。

S718.5

A

1001-7488(2017)04-0166-09

*魏虹為通訊作者。