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硅元素提高柏树镉耐性的机理探讨,林业论文

日期:2019-05-15

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  硅(Si)是一种对植物生长有益的营养元素,在提高植物抗病、抗旱、抗盐、抗冻以及抗重金属毒害等诸多方面均起着重要的作用[1-6].目前关于Si提高植物镉(Cd)耐性的机制研究还较少,一般认为与其抑制植物Cd吸收有关[7-10].一方面,硅酸盐、炉渣等Si源可提高土壤pH,导致Cd在土壤化学活性降低[11];另一方面,Si主要沉积于植物根部内皮和外皮层细胞壁上,造成Cd在根部的吸收及转运过程受到阻控[12].  但Liang等[13]近来研究发现,虽然外源Si增强了玉米耐Cd性,但施Si显着提高了地上部和根中总Cd量,Vaculík等[14]和daCunha等[15]对玉米的研究也同样的到类似的结果,这表明Si在植物体内存在解毒作用,但相关机理还不明确。

柏科苗木具有耐寒、耐旱、耐贫瘠等特性,是我国常用的园林绿化树种。

笔者先前研究发现,蓝冰柏能在高Cd污染的土壤(100mg·kg-1)中正常生长[16],为了研究施用Si对龙柏和侧柏Cd吸收与累积的影响,本研究通过探讨Si对龙柏和侧柏根际土壤中Cd形态、根茎叶Cd含量以及叶片抗氧化系统的影响,旨在阐明Si提高柏树Cd耐性机理,并为重度Cd污染土壤上的植被绿化提供借鉴。   1材料和方法  供试材料  供试柏树品种为一年生龙柏(JuniperusChinensis)和侧柏(PlatycladusOrientalis),购自于浙江省萧山苗圃区。 盆栽试验的土壤是采自浙江省上虞市海涂,为滨海盐土。

供试土壤主要理化性质见表1.  试验设计  试验用塑料盆钵直径20cm,高15cm,每盆装土盆钵内附塑料袋,以防土壤中Cd随浇灌水析出。 美国APEX苗木缓释肥一次性以基肥方式施入,按·kg-1比例与供试土壤充分混匀,将长势一致的一年生侧柏和龙柏植于盆中。

试验共设6个处理,分别为0mgCd·kg-1+0mgSi·kg-1(T1)、0mgCd·kg-1+400mgSi·kg-1(T2)、0mgCd·kg-1+1000mgSi·kg-1(T3)、200mgCd·kg-1+0mgSi·kg-1(T4)、200mgCd·kg-1+400mgSi·kg-1(T5)和200mgCd·kg-1+1000mgSi·kg-1(T6),每个处理5次重复,共计60盆。

Si与Cd分别以Na2SiO3·9H2O和CdCl2·H2O的形式添加,其中Na2SiO3·9H2O溶解后,用稀H2SO4调pH值至(对照土壤pH).为了使Si、Cd施用均匀,先预备制少量分别含有30000mg·kg-1Si和10000mg·kg-1Cd的土壤,风干过筛后,按处理浓度与对照土壤混匀。 盆栽试验在浙江省农科院温室内进行,培养期间土壤湿度保持60%~80%,种植90d后收获。   测定方法  柏树根际土壤采集及其不同Cd形态的提取根际土壤采集:植物收获后,将根部表面附着的2~3mm厚度的土壤仔细用毛刷刷下,此部分土壤视为根际土壤[16].采用Tessier法对根际土壤中可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机结合态Cd进行分步提取[17].  植物分析植物收获后分为根部、茎部和叶片3个部分。 茎、叶部先后用自来水和蒸馏水仔细冲洗干净,根部用自来水洗净后,先在·L-1CaCl2溶液浸泡30min(去除根表面吸附Cd离子)[18],再用自来水冲洗,最后用蒸馏水冲洗干净。 根、茎和叶分别称取鲜重后,在70℃下烘干72h,磨碎,过2mm筛,待用。

  柏树叶片中MDA含量及抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性参照《植物生理生化实验原理与技术》的方法进行测定[19].  的测定称取磨碎样品约至50mL三角瓶中,加入10mL纯HNO3盖上弯颈小漏斗,于160℃下加热至消煮液澄清透明,定容至50mL.待测液中的Cd采用原子吸收火焰光度法进行测定。

  数据分析  试验数据在Excel下建立数据库,用统计软件进行差异显着性分析。

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