耐旱树种对铅和节律性干旱双重胁迫的共存耐性与交叉适应机制

针对旱区铅锌矿业废弃地植被恢复与植物修复面临的干旱和铅毒害两大限制因素以及重金属- - 树木- - 水分关系研究的现状与问题，以耐旱性强的典型造林树种播种幼苗和植苗幼树为研究对象，从重金属分布的空间差异性、树木生理需水的阶段异质性和土壤供水的节律性特征出发，采用环境控制技术和盆栽模拟实验相结合的方法，对多变低水干旱和土壤Pb污染胁迫下，侧柏、刺槐、紫穗槐苗木／幼树在年生长期内不同生长阶段的生长、生理反应特征及其调节机制进行研究。揭示节律性干旱与土壤重金属Pb双重胁迫下树木不同构件生长、生理过程的差异及其内在联系，阐明土壤干旱和Pb污染共存条件下，树木对干旱和重金属Pb的共存耐性、交叉适应对策及其调节机制，为我国西部不同类型干旱区铅锌矿业废弃地人工植被恢复与重建提供理论依据，对合理利用耐旱树种资源恢复与重建旱区矿业废弃地植被、修复重金属Pb污染土壤，弥补铅污染土壤植物修复研究的不足，将具有重要意义。

针对旱区铅锌矿业废弃地植被恢复与植物修复面临的干旱和铅毒害两大限制因素以及重金属-树木-水分关系研究的现状与问题，以耐旱性强的典型造林树种种子、幼苗和盆栽苗木为研究对象，采用环境控制技术和盆栽模拟实验相结合的方法，对多变低水干旱和土壤Pb污染胁迫下，12种主要乔灌木树种种子发芽和幼苗生长对干旱和铅胁迫的耐性阈值，侧柏、刺槐、紫穗槐、国槐4种典型造林树种苗木在年生长期内不同生长阶段的生长、生理反应特征及其调节机制进行研究。结果表明：铅胁迫对侧柏、刺槐、紫穗槐、油松、华山松、樟子松、栾树、山皂角、臭椿、杜梨、胡枝子、沙棘12种林木种子萌发与幼苗生长各指标的抑制效应顺序相同，即根长＞活力指数＞茎长＞发芽率＞鲜重；随着干旱胁迫的加剧，铅对种子萌发和幼苗生长的抑制作用减弱；刺槐、国槐的叶水势与铅含量无明显的相关性，但侧柏、紫穗槐的叶水势受土壤铅胁迫影响显著；多指标综合分析得出的铅胁迫阈值为EC10国槐为1526.79 mg·kg-1，EC10侧柏为1731.62 mg·kg-1；EC50国槐为9104.59 mg·kg-1，EC50侧柏为6414.73 mg·kg-1；水分胁迫会抑制侧柏、紫穗槐地下部的铅向地上部的转运；细胞壁是铅在侧柏和国槐叶片细胞内的主要分布位点，其次是细胞核部分和叶绿体线粒体部分，随着外源铅浓度增加，细胞核部分的分配增加，可溶性部分减少；铅胁迫下，生长末期土壤供水率对刺槐、侧柏枝条PLC的影响最大，生长盛期次之，生长前期最小，并得出了使4个典型树种枝条PLC最小时各生长阶段的最优土壤含水率；铅胁迫下（铅浓度2000 mg·kg-1）轻度的干旱胁迫能够锻炼四种典型苗木的抗旱性，但铅胁迫下侧柏、紫穗槐对重度干旱胁迫的抗性比国槐、刺槐强；铅胁迫下不同类型节律性干旱对刺槐、侧柏、国槐和紫穗槐四种苗木各器官铅吸收量分布的影响规律基本一致，均表现为根＞叶＞茎，各处理下四种苗木的铅转移因子(TFPb)均小于 1；各树种铅的富集能力依次为侧柏＞刺槐＞紫穗槐＞国槐；生长期内不同生长阶段适度的干旱胁迫可以提高4个典型树种（如侧柏前期100%，中期76.53%，末期49.20%）对铅的吸收与累积量。研究结果对揭示节律性干旱与土壤重金属Pb双重胁迫下树木不同构件生长、生理过程的差异及其内在联系，阐明树木对干旱和重金属Pb的交叉适应对策及其调节机制，提供了重要理论依据。