硅元素提高柏树镉耐性的机理探讨

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1、硅元素提高柏树镉耐性的机理探讨　　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，

2、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（100mgkg-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

3、，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　　1.1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.　　1.2试验设计　　试验用塑料盆钵直径20cm,高15cm,每盆装土3.0kg.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4.0gkg-1比例与供试土壤充分混匀，

4、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0mgCdkg-1+0mgSikg-1（T1）、0mgCdkg-1+400mgSikg-1（T2）、0mgCdkg-1+1000mgSikg-1（T3）、200mgCdkg-1+0mgSikg-1（T4）、200mgCdkg-1+400mgSikg-1（T5）和200mgCdkg-1+1000mgSikg-1（T6）,每个处理5次重复，共计60盆。Si与Cd分别以Na2SiO39H2O和CdCl2H2O的形式添加，其中Na2SiO39H2O溶解后，

5、用稀H2SO4调pH值至7.4（对照土壤pH）.为了使Si、Cd施用均匀，先预备制少量分别含有30000mgkg-1Si和10000mgkg-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。　　1.3测定方法　　1.3.1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

6、态、铁锰氧化物结合态和有机结合态Cd进行分步提取[17].　　1.3.2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0.5mmolL-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。　　1.3.3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].　

7、　1.3.4Cd的测定称取磨碎样品约0.20g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。　　1.4数据分析　　试验数据在Excel下建立数据库，用SPSS11.5统计软件进行差异显着性分析。共3页:123　　2结果与分析　　2.1根际土壤中Cd形态分布　　由表2可知，2种柏树根际土壤中Cd形态以交换态为主，Si400处理下2种柏树根际交换态Cd含量均有所下降，碳酸盐结合态和有机结合态Cd含量有所增加

8、，且Si处理对交换态Cd影响远高于其他形态。　　Si400处理中侧柏根际交换态Cd含量降低幅度达17.1mgkg-1,而碳酸盐结合态和有机态结合态Cd含量仅分别增加为3.7mgkg-1和0.6mgkg-1.此外，Si400处理下，侧柏根际交换态Cd含量降低幅度（16.2%）远高于龙柏（6.5%）.Si1000处理对2种柏树根际土壤中的Cd形态影响不大。　　2.22种柏树生长情况　　如图1所示，单独S