大花萱草在Cd污染土壤的修复

Cd污染不仅会导致土壤正常的功能失调、质量下降，而且会对植物体产生毒害，引起代谢紊乱、抑制生长发育(Moyaetal．，1992)。目前国内外有关Cd对植物影响方面的研究多集中在对粮食、蔬菜、果树等的影响(程旺大等，2005;杨金凤等，2009)，关于Cd对园林植物的影响研究较少。植物修复方面的研究集中于超富集植物的发现和筛选(牛之欣等，2010)，但是已经发现的超富集植物一般生物量小、生长缓慢、Cd迁移总量相对不高且园林观赏价值一般，难以在城市地区大量应用。城市工业和交通的迅速发展使越来越多的Cd沉降到土壤中大量积累，成为城市土壤污染的重要方面(卢瑛等，2004;李章平等，2006)。因此，园林植物很多情况下可能会受到土壤中积累Cd的影响，生长发育不正常，观赏价值降低。萱草(Hemerocallisspp.)为我国的传统名花，是优良的地被绿化及庭院观赏植物，素有“中国母亲花”之称(沈鹏，2010)。大花萱草(Hemerocallisful-va)为百合科萱草属的多年生宿根草本花卉，是在萱草的基础上经过处理的多倍体矮生品种，其形态优美，花色艳丽，适应性强，管理粗放，是当前城市节约型绿化的重要地被植物材料，适合各种形式的园林应用(黎海利和董丽，2009)。随着生态节约型绿化理念的推广，宿根花卉在园林绿化中应用将越来越广泛。目前对大花萱草的研究主要集中在分类育种(黎海利，2008)、繁育(Adelbergetal．，2005;兰丽婷等，2011)等方面，关于Cd胁迫方面的研究鲜有报道。本试验以大花萱草“金娃娃”为材料，通过盆栽培养探讨了大花萱草对土壤不同浓度Cd的耐性和积累规律，阐明生理指标的变化与大花萱草受Cd影响的相关性，为大花萱草在城市中特别是在Cd污染地区的园林应用和生态恢复提供参考，并探索大花萱草在Cd污染土壤修复中应用的可行性。

1材料与方法

1.1供试材料

供试大花萱草由泰安恒源大地景观工程有限公司提供。供试土壤取自泰安周边地区，褐土，pH值7.0，有机质10.5g•kg－1，全氮0.65g•kg－1，速效钾0.032g•kg－1，速效磷0.032g•kg－1，Cd0.0083mg•kg－1。Cd添加形式为CdCl2•2.5H2O，分析纯。

1.2试验设计

室外盆栽试验于2010年7月—2011年7月在山东农业大学试验基地进行。试验以不施用Cd处理作为对照，Cd所设浓度梯度为:0.5、1、5、10和20mg•kg－1(以Cd2+计)，每个处理3次重复。供试土壤风干后过1cm筛，拌入5%质量草炭作基肥，充分混合后装入下口直径16.5cm、上口直径21cm、高22cm的盆中，每盆装土5.5kg。按预先设置的浓度于每盆中添加CdCl2•2.5H2O，喷施清水平衡一周后从苗床上小心移取长势大小均一致的大花萱草幼苗，用蒸馏水洗净根系泥土，去除地上部分后每盆一株移植于盆中，进行正常养护管理，控制土壤含水量为其田间持水量的70%左右。

1.3测定方法

2010年7月18日移栽后每隔10d用尺子直接量取每株大花萱草的株高，直至所有处理的植株株高不再随时间增长，株高为大花萱草最顶端到地面的垂直高度;试验期间观测每个处理大花萱草的花期和绿期长短，以花序完全舒展开为开花期、花序枯黄为落花期，以叶片完全枯黄为枯黄期、春季长出新叶为返青期。2010年8月24日测定每个处理大花萱草倒3片功能叶叶面积(采用美国LI-COR公司产LI-3000A型便携式叶面积测定仪测定)，取大花萱草成熟叶片用烘干称重法测定含水量，含水量(WC)按照下式计算:WC=(FW－DW)/FW×100%(Kimetal．，2005)，式中，FW为叶片鲜重，DW为叶片干重。2010年9月2日在天晴、无风的条件下使用CB1102型光合蒸腾仪不离体测定每株大花萱草同一部位成熟叶片的净光合速率和蒸腾速率，8:00—18:00每隔2h测定一次，每个样叶测定3次。2010年9月7日取每个处理大花萱草倒3片功能叶测定生理指标，生理指标的测定参照邹琦(2000)的方法:细胞膜透性使用电导法测量;叶绿素含量使用丙酮提取，721型分光光度计测定;游离脯氨酸含量使用磺基水杨酸提取法测定;可溶性糖含量使用蒽酮比色法测定。取大花萱草根系用TTC法测定根系活力(邹琦，2000)。

2011年7月28日试验结束后将每盆大花萱草分为地上、地下(根系)两组收获，用蒸馏水冲洗干净，测定分蘖数后沥去水分，105℃杀青30min。之后在70℃下烘干至衡重，地上部分和地下部分分别测定生物量。磨碎，过60目筛，测定Cd含量并计算富集系数、转运系数、积累量。Cd含量采用火焰原子分光光度法测定(章家恩，2007)。富集系数(accumulatorfactor)=植物地上或地下部分Cd积累浓度/土壤中Cd浓度(Chamberlain，1983)转运系数(translocationfactor)=地上部分的Cd积累浓度/根中的Cd积累浓度(Bakeretal．，1994)积累量(accumulation)=植物地上或地下部分Cd积累浓度×植物地上或地下部分生物量

1.4数据分析

所有测定均设置3次重复，使用MicrosoftExcel软件计算重复测定结果的平均值;用SAS数据分析软件进行标准差运算和差异显著性检验(α=0.05)。

2结果与分析

2.1Cd对大花萱草生长的影响

Cd浓度为0.5和1mg•kg－1时，随着胁迫时间的延长大花萱草株高相近，但50d时的株高高于对照(图1)。Cd浓度为5mg•kg－1时，大花萱草20d内株高与对照相近，20～40d株高增长慢于对照，40～50d株高增长快于对照，50d株高与对照相近;Cd浓度大于5mg•kg－1时，不同处理间随着Cd浓度的增大，大花萱草50d时的株高逐渐降低，Cd浓度为20mg•kg－1时，不同生长天数的大花萱草株高均明显低于其他处理。Cd对大花萱草生长状况的影响呈现明显的浓度效应:Cd浓度为0.5mg•kg－1时刺激大花萱草的生长;大于5mg•kg－1时明显抑制大花萱草生长(表1)。Cd浓度为0.5mg•kg－1时大花萱草叶面积高于对照但差异不显著，大于1mg•kg－1时显著低于对照且不同处理间差异不显著。Cd浓度为0.5mg•kg－1时大花萱草分蘖数显著高于对照，Cd浓度大于1mg•kg－1时随着Cd浓度的升高，大花萱草分蘖数呈先迅速下降后略有升高再下降的趋势。Cd浓度小于1mg•kg－1时大花萱草生物量与对照相近，大于1mg•kg－1时随着Cd浓度的增大生物量先迅速下降后略有升高再下降，Cd浓度大于5mg•kg－1时不同处理间差异不显著。Cd浓度小于5mg•kg－1时延长大花萱草的绿期和花期，Cd浓度为0.5mg•kg－1时绿期最长，Cd浓度为5mg•kg－1时花期最长，分别较对照延长11和4.3d。