环境因素对美国红枫生长的影响

本研究采用盆栽试验方法研究了美国红枫两年生幼树对土壤酸、盐碱(H2SO4、Na2CO3和NaCl)胁迫和重金属(Cd和)胁迫的生理生化和生长响应，并分析了重金属在美国红枫体内的分配和富集状况。酸、盐碱胁迫处理中，酸(H2SO4)处理浓度(以干土重量百分比浓度计)分别为0(CK)、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％；盐碱(NaCl、Na2CO3)处理浓度分别为0(CK)、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％。重金属胁迫处理中Cd(3CdSO4·8H2O)处理浓度(以干土重量百分比浓度计)分别为0(CK)、0.5、5、10、100mg·kg-1；(Pb(NO3)2)处理浓度分别为0(CK)、100、300、500、700mg·kg-1。

研究结果如下：

1.酸胁迫及盐碱胁迫对美国红枫幼树生理生态指标的影响

在H2SO4、Na2CO3和NaCl胁迫条件下，测定了受害指数、相对含水量、叶绿素含量、电解质外渗率和脯氨酸含量等指标。从植物表观来看，各胁迫处理下美国红枫都有不同程度的落叶和叶面受害症状，受害指数也随胁迫浓度的增加而增加，其中，盐胁迫下植株的受害症状更为明显，这在生理指标上也得到印证。酸胁迫作用下，美国红枫幼树植株相对含水量、叶绿素含量均随胁迫浓度的增加先上升后下降，电解质外渗率先下降后上升，且峰值(谷值)存在于胁迫浓度0.1％(pH为6.13)处，其含量与对照植株相比达到显著水平(P＜0.05)，后随着酸胁迫浓度的增加，相对含水量、叶绿素含量显著下降，电解质外渗率显著上升。H2SO4浓度大于0.3％开始，美国红枫幼树叶片的脯氨酸含量增加显著(P＜0.05)。盐碱胁迫作用下，相对含水量、叶绿素含量均随胁迫浓度的增加而呈明显下降趋势，而电解质外渗率和脯氨酸含量随胁迫浓度的增加而增加。比较其含量变化值可见，美国红枫幼树对碱胁迫的耐受性大于盐胁迫。

2.Cd、Pb重金属胁迫对美国红枫幼树生理生态指标的影响

在Cd、Pb胁迫条件下，测定了株高、地径、叶绿素含量、净光合速率()、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、电解质外渗率、SOD活性、脯氨酸含量等指标。结果表明，从植物外观来看，重金属胁迫下叶片出现失绿症状，以镉处理最为明显。土壤中低浓度Cd2+，Pb2+刺激美国红枫株高和地径的生长，随着Cd2+，Pb2+浓度的继续增加生长量下降，这在生理指标上也得到印证。低浓度的Cd2+，Pb2+可增加美国红枫幼树叶片叶绿素的含量，随着各处理浓度的增加及时间的延续，叶绿素含量明显下降，最高浓度处理与对照相比均达到显著水平(P＜0.05)。美国红枫叶片的、Tr和Gs随Cd2++，Pb2+处理浓度的增加均呈现先增加后降低的趋势，在Cd0.5mg·kg-1和100mg·kg-1处理时达到峰值。Ci则表现为随Cd2+，Pb2+处理浓度的增加先降低而后增加，高Cd2+浓度(10、100mg·kg-1)和高Pb2+浓度(700mg·kg-1)抑制光合速率增加胞间CO2浓度，因此，高浓度Cd2+，Pb2+对美国红枫的影响可能是由于非气孔因素所引起的。电解质外渗率随着Cd2+，Pb2+浓度的增加和处理时间的延长而增加。Cd、胁迫使美国红枫体内保护酶系统失调。0.5mg·kg-1Cd++、100和300mg·kg-1Pb2+处理能诱导SOD活性逐渐上升；Cd2+≥5mg·kg-1和Pb2+≥500mg·kg-1处理SOD活性首先随Cd2+，Pb2+浓度的增加而上升，然后随Cd2+，2+浓度的增加而下降。Cd2+≥5mg·kg-1和2+≥500mg·kg-1时，Pro含量增加显著(P＜0.05)。

3.Cd2+，Pb2+在美国红枫体内的分配与富集

美国红枫植株各部位Cd2+，Pb2+浓度以及吸收总量总体上与处理浓度呈正相关。Cd2+，Pb2+被美国红枫吸收后，大部分累积在根部，主要是细根中，迁移到地上部的较少。在Cd100mg·kg-1处理下，美国红枫吸收的镉大部分积累到细根，占整个富集量的82.34％，迁移到茎和叶的分别占4.16％和5.51％；在700mg·kg-1处理下，美国红枫吸收的铅大部分积累到细根，占整个富集量的59.84％，迁移到茎和叶的分别占13.97％和14.14％。可见，美国红枫对铅的相对迁移能力较强，而对镉的相对迁移能力较弱。从美国红枫各器官的Cd和富集总量来看，均表现为：细根＞叶＞茎＞侧根＞主根。

总体上，美国红枫的生长适应性很强，在pH值为5～8的土壤环境中都能良好生长，在微酸性土壤中生长最为良好，最适pH值为6左右；在盐含量0.2％时能正常生长，属中度耐盐植物。Cd2+对美国红枫的毒害大于Pb2+，美国红枫具有一定的自我保护能力，在一定程度上能抵御镉铅危害，在土壤Cd2+＜5mg·kg-1和Pb2+＜500mg·kg-1的环境中能良好生长，Cd2+，Pb2+被美国红枫吸收后，大部分累积在细根中，美国红枫对铅的相对迁移能力比镉更强，具有一定的改善环境作用。