珊瑚樹(Viburnum odoratissinum)對(duì)污染土壤中鎘的耐受和富集特征

曾 鵬,曹 霞,郭朝暉,肖細(xì)元,劉亞男,辛立慶

中南大學(xué)冶金與環(huán)境學(xué)院環(huán)境工程研究所, 長(zhǎng)沙 410083

珊瑚樹(Viburnumodoratissinum)對(duì)污染土壤中鎘的耐受和富集特征

曾 鵬,曹 霞,郭朝暉*,肖細(xì)元,劉亞男,辛立慶

中南大學(xué)冶金與環(huán)境學(xué)院環(huán)境工程研究所, 長(zhǎng)沙 410083

通過(guò)溫室盆栽試驗(yàn),研究珊瑚樹對(duì)土壤中鎘(Cd)的耐受和富集特征。研究結(jié)果表明,珊瑚樹對(duì)污染土壤中Cd具有較強(qiáng)的耐受能力。培養(yǎng)56 d內(nèi),土壤中Cd含量對(duì)珊瑚樹生物量影響不明顯；隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)(105—203 d),珊瑚樹的生長(zhǎng)明顯受到土壤中Cd的抑制作用。與對(duì)照處理(土壤中Cd含量為3.6 mg/kg)相比,培養(yǎng)154 d后,土壤中Cd含量為24.6 mg/kg處理下珊瑚樹葉片中葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素和丙二醛(MDA)含量沒(méi)有明顯變化；培養(yǎng)203 d后,土壤中Cd含量為24.6 mg/kg處理下珊瑚樹葉片中類胡蘿卜素和MDA含量無(wú)明顯變化,但葉片中葉綠素a和葉綠素b含量明顯受到抑制,從而導(dǎo)致珊瑚樹葉片的生長(zhǎng)明顯受到抑制(P<0.05)。培養(yǎng)203 d后,珊瑚樹對(duì)土壤中Cd的富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均大于1,表明珊瑚樹對(duì)土壤中Cd具有一定的富集和轉(zhuǎn)運(yùn)能力。上述結(jié)果表明,珊瑚樹對(duì)Cd污染土壤具有一定的生態(tài)修復(fù)潛力。

Cd；污染土壤；景觀植物；植物修復(fù)；珊瑚樹

隨著我國(guó)工業(yè)化和城鎮(zhèn)化建設(shè)的快速發(fā)展,土壤污染形勢(shì)嚴(yán)峻,尤其是重金屬污染問(wèn)題突出[1- 3]。Cd是毒性較強(qiáng)的重金屬元素,0.1 mg/L處理濃度即可引起細(xì)胞代謝的紊亂和結(jié)構(gòu)損傷[4],而且Cd等重金屬能通過(guò)生物富集和生物放大作用對(duì)生產(chǎn)者和消費(fèi)者產(chǎn)生一定的毒害[5],因此解決土壤Cd污染問(wèn)題刻不容緩。利用物理和化學(xué)方法治理與修復(fù)大面積Cd污染土壤存在難度較大、處理成本高等問(wèn)題,而植物修復(fù)技術(shù)具有治理成本低廉、環(huán)境友好、可原位治理且后期處理簡(jiǎn)易等特點(diǎn),成為目前研究較多且發(fā)展前景較好的一種修復(fù)技術(shù)[6-7]。Cd污染土壤修復(fù)植物如東南景天(Sedumalfredii)[8]、龍葵(SolanumnigrumL.)[9]、寶山堇菜(Violabaoshanensis)[10]等備受關(guān)注,由于這些超富集植物植株矮小、生長(zhǎng)緩慢,且均為1年生草本植物,對(duì)土壤中重金屬的吸收具有明顯的選擇性和地理分布特征,從而限制其修復(fù)應(yīng)用[11]。近年來(lái),一些Cd耐性植物如蘆竹(ArundodonaxL.)[12]、東方香蒲(TyphaorientalisPresl)[13]、蔞蒿(Artemisiaselengensis)[14]等對(duì)土壤中Cd具有較強(qiáng)的耐受和一定的富集能力,但主要用于濕地Cd污染土壤和礦區(qū)土壤的生態(tài)修復(fù)。一些耐性強(qiáng)、具有觀賞價(jià)值和廣泛生態(tài)位適應(yīng)的景觀植物,如常綠灌木或小喬木海桐(Pittosporumtobira)[15]、四季桂(Osmanthusfragransvar.thunbergii)[16]、雪松(Cedrusdeodara)[17]等是抗Cd污染較好的園林綠化樹種,由于具有較好的Cd耐性、運(yùn)移能力和地上部分積累能力,因此選擇具有一定耐受和富集能力的景觀植物修復(fù)重金屬污染土壤具有重要意義[18]。

珊瑚樹(Viburnumodoratissinum),為忍冬科莢蒾屬常綠灌木或小喬木樹種,廣泛用于城市景觀美化和道路綠化,具有很高的觀賞價(jià)值和廣泛的生態(tài)適應(yīng)性。杜曉等[19]發(fā)現(xiàn)珊瑚樹對(duì)Cd具有較強(qiáng)的抗性,而且土壤中Cd濃度為400 mg/kg時(shí),根部對(duì)Cd的富集量可達(dá)90.10 mg/kg。譚立敏等[20]對(duì)株洲霞灣港域的珊瑚樹重金屬蓄積量進(jìn)行調(diào)查,發(fā)現(xiàn)珊瑚樹對(duì)Cd富集系數(shù)為2.299,屬于重金屬富集型植物。楊學(xué)軍等[21]研究表明Cd在珊瑚樹葉片和枝條的含量均高于其它綠化樹木,分別達(dá)到1.043 mg/kg和1.834 mg/kg。然而,珊瑚樹對(duì)污染土壤中Cd的耐受和富集特征目前還沒(méi)有系統(tǒng)的研究報(bào)道,本文通過(guò)溫室培養(yǎng)試驗(yàn),研究污染土壤中Cd對(duì)珊瑚樹生物量、光合色素和MDA含量的影響,以及Cd在珊瑚樹不同部位的累積和分布特征,旨在為選用珊瑚樹生態(tài)修復(fù)Cd等重金屬污染土壤工程應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試土壤和植物

供試土壤取自湖南省衡陽(yáng)市某典型礦冶區(qū)周邊0—20 cm的表層土壤,其基本理化性質(zhì)如表1所示。供試植物珊瑚樹幼苗從長(zhǎng)沙市某苗木基地選購(gòu),為2年生幼苗,其Cd含量為1.37 mg/kg。

表1 供試土壤的基本理化性質(zhì)

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試土壤樣品自然風(fēng)干、磨細(xì)后過(guò)5 mm篩,每盆裝入3.5 kg風(fēng)干土于上口直徑18 cm、下口直徑13 cm和高17 cm的塑料盆中。根據(jù)我國(guó)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618—1995)和《展覽會(huì)用地土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(暫行)》(HJ350—2007),以Cd(NO3)2·4H2O作為外源鎘向供試土壤中分別添加0 mg/kg(對(duì)照,CK,即土壤中Cd背景值為3.6 mg/kg),6 mg/kg(T1,即土壤中Cd含量為9.6 mg/kg),21 mg/kg(T2,即土壤中Cd含量為24.6 mg/kg)形成Cd污染土壤系列,每個(gè)處理重復(fù)4次。在室內(nèi)平衡2周后統(tǒng)一移栽健壯、大小基本一致的珊瑚樹幼苗,每盆4株,于2013年7月—2014年2月在溫室內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)。培養(yǎng)期間,澆灌去離子水以保持供試土壤田間持水量為70%。光照10 h/d,溫室內(nèi)晝夜溫度為30/20℃。分別在培養(yǎng)56、105、154 d和203 d后進(jìn)行動(dòng)態(tài)取樣,同時(shí)收集每株植物相同部位葉片用于葉綠素和丙二醛含量分析,其余按根、莖、葉分開,依次用自來(lái)水、去離子水清洗后,在105℃下殺青30 min,然后在60℃下烘干至恒重。稱量干重、粉碎后備用。

1.3 測(cè)試與分析

土壤基本理化性質(zhì)的測(cè)定采用魯如坤[22]的方法：土壤pH采用Mettler Toledo 420 pH計(jì)測(cè)定(水土比為2.5∶1)；有機(jī)質(zhì)采用低溫外熱重鉻酸鉀氧化-比色法測(cè)定；土壤葉片速效氮采用堿解擴(kuò)散-硫酸滴定法測(cè)定；土壤速效磷采用碳酸氫鈉提取-鉬銻抗比色法測(cè)定；土壤速效鉀采用乙酸銨提取-原子吸收分光光度法測(cè)定。植物葉綠素和MDA含量采用分光光度計(jì)測(cè)定[23]。供試土壤樣品采用HNO3-HCl-H2O2(MDS- 8G型多通量密閉微波消解儀)消解；植物樣品采用HNO3-HClO4法消解[24](體積比為3∶1)。所有消解液中Cd含量采用原子吸收分光光度計(jì)(TAS- 990,北京普析通用)測(cè)定。植物中Cd的富集系數(shù)[25]和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)[26]根據(jù)如下公式計(jì)算：

富集系數(shù)BC=植物地上或地下部分Cd含量/土壤中Cd含量

轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)TF=植物地上部分Cd含量/根部Cd含量

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010進(jìn)行分析處理。采用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行顯著性檢驗(yàn),利用單因素方差分析(One-way ANOVA)不同處理之間的差異,P<0.05為顯著性水平。利用CANOCO software V 4.5軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行典型對(duì)應(yīng)分析(CCA)。

2 結(jié)果與討論

2.1 Cd對(duì)珊瑚樹生物量的影響

圖1 不同Cd處理對(duì)珊瑚樹整株生物量的影響 Fig.1 Effect of soil Cd on the total dry biomass of Viburnum odoratissinum CK：對(duì)照Control；T1：土壤中Cd含量為9.6 mg/kg;T2：土壤中Cd含量為24.6 mg/kg

植物的生物量在一定程度上可反應(yīng)植株對(duì)土壤中Cd的耐受能力。從圖1可看出,當(dāng)土壤Cd含量范圍為9.6—24.6 mg/kg時(shí),珊瑚樹的生長(zhǎng)受到一定的抑制作用。培養(yǎng)56 d,CK、T1和T2處理下,珊瑚樹的生物量沒(méi)有明顯變化。隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)(105—203 d),珊瑚樹的生長(zhǎng)明顯受到土壤中Cd的抑制作用。在培養(yǎng)105、154、203 d后,T1處理下珊瑚樹的生物量與CK處理相比分別下降16.2%、37.3%、19.7%；T2處理下珊瑚樹的生物量較CK處理分別下降40.6%、39.7%、20.2%。上述研究表明,土壤中Cd會(huì)對(duì)珊瑚樹的生長(zhǎng)產(chǎn)生不利影響,這與Zhou等[27]研究結(jié)果相似。但從整個(gè)培養(yǎng)周期來(lái)看,在供試條件下珊瑚樹生物量呈現(xiàn)明顯增加趨勢(shì),表明在Cd含量為3.6—24.6 mg/kg范圍的污染土壤上,珊瑚樹生長(zhǎng)狀況良好。

圖2 培養(yǎng)203 d后不同Cd處理對(duì)珊瑚樹根、莖、葉生物量的影響Fig.2 Effect of soil Cd on the biomass of roots, stems and leaves of Viburnum odoratissinum after 203 days cultivation不同字母表示不同水平處理間存在顯著差異(P<0.05)

對(duì)培養(yǎng)203 d后的珊瑚樹根、莖和葉生物量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。從圖2可看出,T1和T2處理下珊瑚樹的根、莖和整株生物量與CK處理相比無(wú)顯著差異,這與董萌等[14]研究結(jié)果類似。T1處理下(土壤中Cd含量為9.6 mg/kg),土壤中Cd對(duì)珊瑚樹葉片的生長(zhǎng)發(fā)育有促進(jìn)作用,葉片生物量較CK處理顯著增加13.9%(P<0.05)；T2處理下(土壤中Cd含量為24.6 mg/kg),珊瑚樹葉片的生長(zhǎng)明顯受到土壤中Cd抑制作用,其葉片生物量較CK處理顯著下降20.9%(P<0.05)。盡管在高Cd含量(24.6 mg/kg)土壤上珊瑚樹葉片生物量有明顯降低,但其整株生物量降低較小,與對(duì)照相比沒(méi)有明顯差異(圖2),表明珊瑚樹在高Cd含量(24.6 mg/kg)土壤上仍能正常生長(zhǎng),對(duì)土壤中Cd表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐受能力。

2.2 Cd污染土壤上珊瑚樹的逆境生理響應(yīng)特征

2.2.1 光合色素含量

圖3 不同Cd處理對(duì)珊瑚樹葉片光合色素的影響Fig.3 Effect of soil Cd on the contents of photosynthetic pigments in Viburnum odoratissinum leaves

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的主要色素,其含量的高低直接反映植株光合作用水平的強(qiáng)弱[28]。在光合作用過(guò)程中,葉綠素a主要將光能進(jìn)行轉(zhuǎn)化,葉綠素b主要是對(duì)光能進(jìn)行收集,類胡蘿卜素主要保護(hù)葉綠素分子免遭受光氧化損傷,葉綠素a/b值可以反應(yīng)植物的光能利用效率[29]。從圖3可看出,在整個(gè)培養(yǎng)期間,珊瑚樹葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量變化幅度較大。經(jīng)過(guò)56 d培養(yǎng),T1和T2處理下珊瑚樹葉片葉綠素a含量與CK處理相比分別下降22.7%和34.2%,葉綠素b含量分別下降18.8%和37.4%,類胡蘿卜素含量分別下降13.6%和24.8%,表明在珊瑚樹生長(zhǎng)的初期階段,土壤中Cd對(duì)珊瑚樹光合色素合成會(huì)產(chǎn)生一定的影響,其原因可能是培養(yǎng)初期珊瑚樹吸收Cd后,Cd可與合成葉綠素相關(guān)酶的肽鏈中富含巰基(-SH)部分結(jié)合,改變酶的結(jié)構(gòu),從而抑制葉綠素合成酶的活性[30-31]。培養(yǎng)至105 d時(shí),T1處理下珊瑚樹葉片葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量較CK處理分別下降30.1%,18.0%和32.9%,而T2處理下珊瑚樹葉片葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量與CK處理下相近,其原因可能是植株體內(nèi)活性氧產(chǎn)生和清除處于一種動(dòng)態(tài)平衡,而高濃度Cd脅迫下可導(dǎo)致植株產(chǎn)生大量的活性氧自由基,使珊瑚樹體內(nèi)的抗氧化系統(tǒng)在一定程度上可保護(hù)其免受傷害[32-33],也有研究表明一定濃度Cd對(duì)植物葉片葉綠素的合成具有刺激作用[34],從而導(dǎo)致T2處理下光合色素含量與CK處理相當(dāng)。經(jīng)過(guò)154 d培養(yǎng)后,T1與T2處理下珊瑚樹葉片葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量均與CK處理相近,表明在9.6—24.6 mg/kg Cd作用下,珊瑚樹可能通過(guò)提升自身的某種保護(hù)機(jī)制來(lái)維持正常的光合作用。當(dāng)培養(yǎng)至203 d時(shí),珊瑚樹葉片的類胡蘿卜素含量不受影響,但T1和T2處理下葉綠素a和葉綠素b含量均受到土壤中Cd的抑制作用。珊瑚樹葉片葉綠素a/b隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)整體上呈現(xiàn)下降的趨勢(shì),說(shuō)明Cd對(duì)珊瑚樹葉片的光能利用產(chǎn)生微弱的影響。因此,從光合作用層次上表明珊瑚樹對(duì)污染土壤中Cd具有一定的耐受能力。

2.2.2 丙二醛含量

圖4 不同Cd處理對(duì)珊瑚樹葉片丙二醛含量的影響 Fig.4 Effect of soil Cd on the content of malondialdehyde in Viburnum odoratissinum leaves

丙二醛(MDA)是細(xì)胞脂質(zhì)過(guò)氧化的毒性產(chǎn)物,也是植物組織遭受自由基持續(xù)破壞的一個(gè)重要指標(biāo)[35]。從圖4可以看出,經(jīng)過(guò)56 d培養(yǎng)后,T2處理下MDA含量較CK處理增加21.0%,而T1處理下MDA含量較CK處理降低17.8%。培養(yǎng)至105 d,T1和T2處理下珊瑚樹葉片中MDA含量較CK處理分別降低16.3%和31.3%。上述結(jié)果可能與植物受到Cd毒害后會(huì)應(yīng)激產(chǎn)生保護(hù)作用來(lái)抑制膜脂過(guò)氧化反應(yīng),從而維持細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能的完整性有關(guān)[36]。經(jīng)過(guò)154 d培養(yǎng)后,T1和T2處理下珊瑚樹葉片中MDA含量逐漸高于CK處理,與CK處理相比分別增加35.6%和32.9%,表明隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加,Cd會(huì)對(duì)珊瑚樹的生長(zhǎng)產(chǎn)生一定的毒害作用,有研究表明,Cd直接或者間接的造成植物葉片細(xì)胞的損害,從而使植物細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生大量的O2-、OH-和H2O2,其可使細(xì)胞內(nèi)的脂肪酸轉(zhuǎn)化為膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物[37],這可能是在Cd作用較長(zhǎng)時(shí)間后造成珊瑚樹葉片中MDA含量增加的原因。經(jīng)過(guò)203 d培養(yǎng)后,珊瑚樹葉片中MDA含量與56 d相比并未出現(xiàn)明顯的增加,表明供試土壤中Cd含量對(duì)珊瑚樹的毒害作用處于其耐受范圍之內(nèi),并未對(duì)其正常生長(zhǎng)造成明顯影響,其原因可能是珊瑚樹體內(nèi)存在某種保護(hù)機(jī)制(SOD、POD和CAT),可在一定濃度Cd污染范圍內(nèi)對(duì)膜脂過(guò)氧化物起到清除作用[38],這可能是珊瑚樹對(duì)污染土壤中Cd具有一定耐性的原因。

2.3 珊瑚樹體內(nèi)Cd的累積和分布特征

從圖5可明顯看出,隨著培養(yǎng)時(shí)間和土壤中Cd含量的增加珊瑚樹體內(nèi)Cd含量逐漸增加。從56 d到203 d的培養(yǎng),CK、T1和T2處理下珊瑚樹體內(nèi)重金屬Cd含量分別增加了6.16%、162.92%和179.55%,其中根部重金屬Cd含量分別增加8.34%、69.50%和95.71%,莖部Cd含量分別提高了44.16%、145.38%和70.44%,葉片重金屬含量分別增加43.34%、513.51%和322.58%。從56 d到203 d的培養(yǎng),CK處理下,珊瑚樹整株、根、莖和葉片Cd含量的變化幅度分別為4.38—4.65、3.64—3.94、4.69—6.76、4.89—7.01 mg/kg,其中珊瑚樹體內(nèi)重金屬含量的增加趨勢(shì)不明顯,其中葉片和莖部Cd含量增加趨勢(shì)高于根部。T1處理下,珊瑚樹體內(nèi)重金屬含量增加趨勢(shì)非常明顯,從56 d到203 d的培養(yǎng),珊瑚樹整株、根、莖和葉片Cd含量的變化幅度分別為4.51—11.86、6.65—11.87、5.05—12.38、2.52—15.46 mg/kg。T2處理下,珊瑚樹的體內(nèi)Cd含量增加趨勢(shì)亦非常明顯,從56 d到203 d的培養(yǎng),珊瑚樹整株、根、莖和葉片Cd含量的變化幅度分別為9.95—27.83、14.28—27.96、15.02—25.61、6.23—25.66 mg/kg。研究結(jié)果進(jìn)一步表明,隨著土壤中Cd含量增加,珊瑚樹根部中Cd逐漸向莖部和葉片轉(zhuǎn)移?？傊?在整個(gè)培養(yǎng)期間珊瑚樹對(duì)污染土壤中Cd表現(xiàn)出一定的累積能力。

圖5 不同Cd處理下珊瑚樹根、莖、葉和整株中Cd含量Fig.5 Cd contents in roots, stems, leaves and total plants of Viburnum odoratissinum from Cd contaminated soil

富集系數(shù)是評(píng)價(jià)植物富集重金屬能力的重要指標(biāo)之一,植物地上部富集系數(shù)大于1,說(shuō)明植株地上部的某種重金屬含量大于所生長(zhǎng)土壤中該種重金屬含量[39]。從表2可以看出,CK處理下,珊瑚樹的地上部分和地下部分的富集系數(shù)均在1左右,而且T1和T2處理下,珊瑚樹的地上部分和地下部分對(duì)Cd的富集系數(shù)隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加而增加,而且隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)(154—203 d),珊瑚樹對(duì)Cd的富集系數(shù)均大于1。CK處理下,珊瑚樹的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)在0.84—1.73,表明當(dāng)土壤中Cd含量為3.6 mg/kg,珊瑚樹表現(xiàn)出較強(qiáng)的轉(zhuǎn)運(yùn)能力。在T1和T2處理下,珊瑚樹對(duì)Cd的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加而呈現(xiàn)逐漸遞增的趨勢(shì),而且培養(yǎng)至203 d,珊瑚樹對(duì)Cd的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均大于1。上述研究表明珊瑚樹能有效富集土壤中的Cd,并存在較好的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制。

表2 Cd在珊瑚樹體內(nèi)的富集系數(shù)(BC)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)(TF)

CK：對(duì)照Control；T1：土壤中Cd含量為9.6 mg/kg;T2：土壤中Cd含量為24.6 mg/kg

圖6 珊瑚樹體內(nèi)Cd含量與植物生理特征的典型對(duì)應(yīng)分析 Fig.6 Canonical correspondence analysis of Cd contents and plant physiology characteristics in Viburnum odoratissinum

利用CANOCO software V 4.5對(duì)珊瑚樹體內(nèi)Cd含量和植物葉片的生理特征指標(biāo)進(jìn)行典型對(duì)應(yīng)分析(CCA)。從圖6中可看出,珊瑚樹體內(nèi)Cd對(duì)葉片葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素等生理指標(biāo)影響明顯。珊瑚樹體內(nèi)Cd含量與其葉片MDA呈正相關(guān)；而珊瑚樹體內(nèi)Cd含量與葉綠素a/b呈負(fù)相關(guān)。葉綠素a與類胡蘿卜素之間夾角最小,表明兩者之間具有較強(qiáng)的相關(guān)性。研究表明,污染土壤中Cd的吸收會(huì)促進(jìn)珊瑚樹體內(nèi)MDA含量的增加,一定程度抑制葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素的合成,影響珊瑚樹對(duì)光能的利用,從而一定程度影響珊瑚樹正常生長(zhǎng)。

3 結(jié)論

(1)土壤中Cd對(duì)珊瑚樹的生長(zhǎng)有一定影響。珊瑚樹對(duì)污染土壤中Cd的吸收會(huì)促進(jìn)體內(nèi)MDA含量增加,抑制葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素的合成,從而影響珊瑚樹對(duì)光能的利用。培養(yǎng)56 d內(nèi),土壤中Cd含量對(duì)珊瑚樹生物量影響不明顯；隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)(105—203 d),珊瑚樹的生長(zhǎng)明顯受到土壤中Cd的抑制作用。在土壤中Cd含量為9.6 mg/kg和24.6 mg/kg供試處理?xiàng)l件下,整個(gè)培養(yǎng)期(56—203 d)珊瑚樹生長(zhǎng)良好,對(duì)土壤中Cd表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐受能力。

(2)珊瑚樹對(duì)污染土壤中Cd具有一定的耐受和富集能力。土壤中Cd含量為3.6 mg/kg處理下,珊瑚樹的富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均維持在1左右；土壤中Cd含量為9.6 mg/kg和24.6 mg/kg處理下,珊瑚樹對(duì)Cd的富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)基本大于1,表明珊瑚樹具有較好的轉(zhuǎn)運(yùn)能力和富集能力。上述結(jié)果表明,珊瑚樹對(duì)Cd污染土壤具有一定的生態(tài)修復(fù)潛力。

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ToleranceandaccumulationcharacteristicsofViburnumodoratissinumtocadmiumincontaminatedsoil

ZENG Peng, CAO Xia, GUO Zhaohui*, XIAO Xiyuan, LIU Yanan, XIN Liqing

InstituteofEnvironmentalEngineering,SchoolofMetallurgyandEnvironment,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China

A pot experiment was conducted to study the tolerance and accumulation characteristics ofViburnumodoratissinumgrowing in cadmium (Cd)-contaminated soil. The results showed thatV.odoratissinumhad a strong tolerance to Cd in contaminated soil. The biomass ofV.odoratissinumwas slightly changed by the soil Cd content within 56 days cultivation. With extended cultivation time (105—203 d), the growth ofV.odoratissinumwas obviously inhibited by the soil Cd content. After 154 days of cultivation, when the content of Cd in soil was 24.6 mg/kg, the contents of chlorophyll a, chlorophyll b, carotenoid and malondialdehyde (MDA) in fresh leaves ofV.odoratissinumwere slightly different from that of the control. After 203 days of cultivation, the carotenoid and MDA contents in fresh leaves increased slightly, whereas the chlorophyll a and chlorophyll b contents was obviously inhibited. Especially, the leaf growth ofV.odoratissinumwas inhibited significantly (P<0.05) when the Cd content in soil was 24.6 mg/kg. Moreover, the accumulation and transferring factors ofV.odoratissinumfor Cd in the soil were more than 1 after 203 days of cultivation. The results suggested thatV.odoratissinumis helpful for Cd-contaminated soil ecoremediation.

Cd; contaminated soil; ornamental plants; phytoremediation;Viburnumodoratissinum

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(41271330)

2016- 07- 19; < class="emphasis_bold">網(wǎng)絡(luò)出版日期

日期:2017- 05- 27

*通訊作者Corresponding author.E-mail: zhguo@csu.edu.cn

10.5846/stxb201607191464

曾鵬,曹霞,郭朝暉,肖細(xì)元,劉亞男,辛立慶.珊瑚樹(Viburnumodoratissinum)對(duì)污染土壤中鎘的耐受和富集特征.生態(tài)學(xué)報(bào),2017,37(19):6472- 6479.

Zeng P, Cao X, Guo Z H, Xiao X Y, Liu Y N, Xin L Q.Tolerance and accumulation characteristics ofViburnumodoratissinumto cadmium in contaminated soil.Acta Ecologica Sinica,2017,37(19):6472- 6479.