張曉麗 翟飛飛 李 偉 劉俊祥 錢永強(qiáng) 韓 蕾 孫振元

(中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所 國(guó)家林業(yè)局林木培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京100091)

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27個(gè)柳樹無性系對(duì)鎘的吸收分配特性*

張曉麗 翟飛飛 李 偉 劉俊祥 錢永強(qiáng) 韓 蕾 孫振元

(中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所 國(guó)家林業(yè)局林木培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京100091)

【目的】 研究27個(gè)柳樹無性系的根、插穗樹皮、枝條和葉片對(duì)Cd2+的吸收分配特性，獲得地上部和地下部富集Cd濃度最大的無性系，為Cd污染地的植物修復(fù)提供理論參考，為進(jìn)一步研究柳屬植物對(duì)Cd2+的解毒機(jī)制提供依據(jù)?！痉椒ā?以具有優(yōu)良經(jīng)濟(jì)價(jià)值和觀賞價(jià)值的27個(gè)柳樹無性系為研究對(duì)象，在水培條件下，40 mg·L-1Cd2+脅迫6天，分別取根、枝條、葉片和插穗樹皮樣品，采用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定不同部位的Cd濃度，并計(jì)算地上部插穗樹皮、枝條和葉片對(duì)Cd向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)的貢獻(xiàn)率。【結(jié)果】 27個(gè)柳樹無性系Cd2+主要富集在根中，很少向地上部轉(zhuǎn)移，根Cd濃度為1 106.08 ～4 261.46 mg·kg-1，無性系柳Q2根中Cd濃度僅為蒿柳的25.96%,地上部Cd濃度為38.29 ～207.87 mg·kg-1，柳D31地上部Cd濃度僅為柳SH31的18.42%； 柳SH31葉片、枝條和樹皮中Cd濃度均高于其他柳樹無性系，分別為177.17、506.85和263.04 mg·kg-1； 27個(gè)柳樹無性系對(duì)Cd的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均較小，最小的柳2465為0.016，最大的柳SH31也僅為0.199； 葉片、枝條和樹皮對(duì)Cd向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)的貢獻(xiàn)率不同，柳Q43和柳SH18的枝條對(duì)Cd轉(zhuǎn)運(yùn)的貢獻(xiàn)率最大，分別為56.3%和57.2%,其他無性系樹皮的貢獻(xiàn)率最大，最大的柳23達(dá)到了88.5%，最小的柳Q43為28.6%，僅為柳23的32.3%。【結(jié)論】 27個(gè)柳樹無性系主要將吸收的Cd富集在根中，以較少向地上部轉(zhuǎn)移； 蒿柳根富集Cd濃度最大，主要將吸收的Cd固定在根中，以減少其對(duì)自身其他器官的傷害，同時(shí)降低土壤中有效Cd的濃度，減少其對(duì)其他植物的傷害； 柳SH31地上部富集Cd濃度最大，可通過多次短輪伐并收集地上部達(dá)到減少土壤中Cd2+的目的。

柳樹； Cd； 地上部； 地下部； 根； 枝條； 葉片； 樹皮； 富集

重金屬污染是指相對(duì)密度大于5或4(主要包括Cu、Zn、Cd、Pb、Hg、Cr、As、Ni、Co)的金屬或其化合物在土壤環(huán)境中所造成的污染(萬云兵等， 2002)，其中，Zn、Cu等是植物正常生長(zhǎng)所必需的微量元素(武維華， 2008)，當(dāng)這些元素的濃度超出一定范圍時(shí)，會(huì)表現(xiàn)出毒害作用(Broadleyetal., 2007; Hanifetal., 2009)。在自然條件下，土壤中的重金屬主要來源于成土母質(zhì)(陳懷滿， 1996)，其平均含量為0.35 mg·kg-1(陳英旭， 2008)。 隨著工業(yè)三廢的日益排放、農(nóng)藥化肥的大量使用，土壤中重金屬含量升高(孫光聞， 2007)，姜蘋紅等(2012)調(diào)查了株洲市北部工業(yè)區(qū)和南部農(nóng)林綜合利用區(qū)重金屬污染狀況，發(fā)現(xiàn)工業(yè)區(qū)耕地和林地Cd平均含量分別為14.81和6.72 mg·kg-1，農(nóng)林綜合利用區(qū)耕地和林地Cd平均含量分別為5.16和4.18 mg·kg-1； 凡口鉛鋅尾礦Cd污染較為嚴(yán)重，其含量高達(dá)82.6 mg·kg-1(束文圣等， 1997)。重金屬進(jìn)入土壤后，因其不可降解，且很難被清除，對(duì)土壤的理化性質(zhì)和生物學(xué)特性將產(chǎn)生不良影響，進(jìn)而影響生態(tài)功能，破壞生物群落結(jié)構(gòu)(劉春陽(yáng)等， 2006； 孫賢斌等， 2005)。重金屬對(duì)植物的危害主要表現(xiàn)在細(xì)胞膜通透性增大、細(xì)胞膜酶失調(diào)，失去調(diào)節(jié)功能，有毒物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞，進(jìn)而造成細(xì)胞的生理生化過程紊亂，最終導(dǎo)致植物死亡(梁芳等， 2007)。土壤中的重金屬通過食物鏈傳遞，進(jìn)入并富集在人體內(nèi)，對(duì)人類健康造成直接危害，如Pb中毒易造成貧血、記憶力減退等(姚智卿， 2011)； 低濃度(0.003～0.04 mg·m-3)Ni與其化合物易引起鎳皮炎、中毒性類神經(jīng)癥、慢性咽炎病損等疾病(皮嵩云等， 2006)； 過量的Cd可降低骨礦密度、增加骨折發(fā)生率等(秦俊法等， 2004)。因此，修復(fù)重金屬污染地成為一個(gè)亟待解決的環(huán)境問題。

植物修復(fù)是指利用超積累植物轉(zhuǎn)移、固定或提取土壤中重金屬的一種技術(shù)，因其經(jīng)濟(jì)、高效且不易造成二次污染等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛運(yùn)用。 超積累植物是指重金屬含量超過一般植物100倍以上的植物，即Cr、Co、Ni、Cu和Pb含量在 1 000 mg·kg-1以上，Mn和Zn含量在10 000 mg·kg-1以上，Cd含量在100 mg·kg-1以上。研究表明，超積累植物龍葵(Solanumnigrum)在25 mg·kg-1Cd2+盆栽處理時(shí)，其莖和葉中Cd含量均超過了100 mg·kg-1，符合超積累植物的標(biāo)準(zhǔn)，并且具有抗逆能力強(qiáng)、生長(zhǎng)迅速、繁殖能力強(qiáng)等特點(diǎn)，可彌補(bǔ)現(xiàn)有修復(fù)植物生長(zhǎng)周期長(zhǎng)、生物量小等缺點(diǎn)，是Cd污染地理想的植物修復(fù)資源(魏樹和等， 2005)； 在40 mg·kg-1Cu脅迫下，蓖麻(Ricinuscommunis)地上部Cu含量高達(dá)2 186.41 mg·kg-1，且具有株型高大、根系發(fā)達(dá)、耐瘠薄、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，是Cu的超積累植物，適合在礦業(yè)廢棄地種植，用于修復(fù)污染土壤(康薇等， 2011)； 在Zn濃度高達(dá)240 mg·L-1的營(yíng)養(yǎng)液中，超積累植物東南景天(Sedumalfredii)仍能正常生長(zhǎng)，作為一種Zn超積累植物，為Zn污染土壤的植物修復(fù)提供了一種新的種質(zhì)資源(楊肖娥等， 2002)。

柳樹是楊柳科柳屬(Salix)植物的泛稱。世界柳樹有500多種，我國(guó)有256種120變種33變型。柳樹具有種質(zhì)資源豐富、分布廣泛、扦插繁殖成活率高等特點(diǎn)(涂忠虞， 1982)，在重金屬污染地的適應(yīng)性較強(qiáng)。Vassilev 等(2007)研究發(fā)現(xiàn)蒿柳(Salixviminalis)富集更多的Zn在葉片中，而白柳(Salixalba)富集更多的Zn在根系中。Kuzovkina 等(2004)研究發(fā)現(xiàn)黃線柳(S.exigua)和金剛石楊柳(S.eriocephala)比其他柳樹在根系中富集更多的Cu，但是葉中Cu含量較少?？梢姴煌鴺錈o性系對(duì)重金屬的富集特性不同。

本課題組自2009年開始對(duì)我國(guó)北方地區(qū)的柳樹資源進(jìn)行廣泛收集，共獲得92個(gè)無性系，其中喬木柳86個(gè)、灌木柳6個(gè)。2012年5月，選出具有優(yōu)良經(jīng)濟(jì)價(jià)值和觀賞價(jià)值的27個(gè)柳樹無性系參與試驗(yàn)，研究其對(duì)Cd2+的吸收分配特性，以期為Cd污染地的植被修復(fù)提供理論參考，為進(jìn)一步研究柳屬植物對(duì)Cd2+的解毒機(jī)制提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

以選出的27個(gè)柳樹無性系為試材(表1)(蔣冬月等， 2015)，每無性系30個(gè)插穗，直徑(1.0±0.2) cm，長(zhǎng)度(11.0±2.0) cm。2012年6月29日將插穗扦插于裝有水洗砂的直徑10 cm的營(yíng)養(yǎng)缽中，扦插當(dāng)天澆1次透水，扦插第5天澆1次1/2Hoagland營(yíng)養(yǎng)液。插穗生根后，每無性系選擇具2個(gè)新生枝條、生長(zhǎng)基本一致的12株轉(zhuǎn)移至37.5 cm×13.5 cm×17 cm水培盆中，每盆2株，根莖部用海綿固定，且不同無性系間不混種。1/2Hoagland營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)，每3天換1次營(yíng)養(yǎng)液。試驗(yàn)于2012年8月23日—8月29日在中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院科研溫室內(nèi)進(jìn)行，溫度 22.0～32.0℃，最大相對(duì)空氣濕度99.0%，光照強(qiáng)度200 μmol·m-2s-1，14 h光照+10 h黑暗。

表1 參試27個(gè)柳樹無性系概況Tab. 1 A survey of 27 willow clones which participated in trial

1.2 處理

以竹柳(Salixsp.)無性系為預(yù)試驗(yàn)材料[目前國(guó)際上還沒有對(duì)該植物命名，本文暫以竹柳定義(孫振元等，2014)],設(shè)置10、 20、50和100 mg·L-14個(gè)Cd2+濃度梯度，0 mg·L-1Cd2+濃度作為對(duì)照(Vyslou?ilová Metal., 2003a； 魏樹和等， 2005)，用1/2Hoagland營(yíng)養(yǎng)液配制處理液，Hoagland營(yíng)養(yǎng)液配方為：945 mg·L-1CaSO4·4H2O、506 mg·L-1KNO3、80 mg·L-1NH4NO3、136 mg·L-1KH2PO4、493 mg·L-1MgSO4、鐵鹽溶液(2.78 g FeSO4·7H2O+3.73 g EDTA·Na2+500 mL蒸餾水，pH5.5)2.5 mL、微量元素液(0.83 mg·L-1KI、6.2 mg·L-1H3BO3、22.3 mg·L-1MnSO4、8.6 mg·L-1ZnSO4、0.25 mg·L-1Na2MoO4、0.025 mg·L-1CuSO4、0.025 mg·L-1CoCl2，pH6.0)5 mL。處理6天，將根系剪下并放入30 cm×40 cm樹脂玻璃槽內(nèi)，根系充分散開，用EPSONV700掃描，用WinRHIZO根系分析系統(tǒng)進(jìn)行分析，利用根系的總長(zhǎng)度獲得半抑制濃度為40 mg·L-1(數(shù)據(jù)未列出)，以確定本試驗(yàn)所用1/2Hoagland營(yíng)養(yǎng)液Cd2+濃度為40 mg·L-1。

27個(gè)柳樹無性系，每個(gè)無性系各6盆，3盆對(duì)照，3盆處理。用不含Cd2+的1/2Hoagland營(yíng)養(yǎng)液作為對(duì)照，含有40 mg·L-1Cd2+的1/2Hoagland營(yíng)養(yǎng)液作為處理。處理6天后，將所有植株根系、枝條(不帶葉)、葉片和插穗樹皮分別取樣，其中，插穗樹皮樣品是插穗地上部分(即插穗營(yíng)養(yǎng)液以上部分)除木質(zhì)部外的部分(不包括枝條，因其另外取樣)。將根系放入含有20 mmol·L-1EDTA·Na2溶液中浸泡30 min，螯合其表面的Cd2+。然后將所有樣品用蒸餾水沖洗干凈，吸水紙吸干水分，裝入信封，并記錄。將信封和材料一起放入烘箱中，105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干至恒質(zhì)量。

1.3 鎘含量測(cè)定

取烘干后的葉片0.500 g灰化40 min，枝條0.500 g灰化60 min，樹皮0.500 g灰化40 min，根系0.100 g灰化20 min(微波灰化爐Phoenix，CEM公司)。將灰化好的材料轉(zhuǎn)移至消煮管中，并加入10 mL王水——V(HCl)∶V(HNO3)=3∶1，于控溫式遠(yuǎn)紅外消煮爐(LWY84B型，金壇市盛藍(lán)儀器制造有限公司)消煮至澄清，過濾，定容至50 mL容量瓶中，搖勻后轉(zhuǎn)移至50 mL離心管，用原子吸收分光光度計(jì)(AA-7000W，北京東西分析儀器有限公司)火焰法測(cè)定溶液Cd濃度，并計(jì)算各器官Cd濃度:

采用Excel 2007軟件統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，SPSS18.0軟件進(jìn)行方差分析，Duncan’s多重比較進(jìn)行差異性檢驗(yàn)(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 形態(tài)特征變化

Cd2+脅迫下，各柳樹無性系均呈現(xiàn)出不同程度的受害癥狀(圖1)。處理22 h后出現(xiàn)不同程度的萎蔫，其中，柳D38萎蔫較為嚴(yán)重，頂梢下垂，且葉片萎蔫(圖1B)； 柳Q2僅頂端葉片存在輕微萎蔫(圖1D)； 所有無性系萎蔫現(xiàn)象于當(dāng)天下午恢復(fù)。處理6天后，根系出現(xiàn)不同程度的受害癥狀，柳SH15受害最為嚴(yán)重，根系發(fā)黑(圖1E右)，根系伸長(zhǎng)生長(zhǎng)停止，二級(jí)側(cè)根減少； 地上部基部葉片變黃，柳Q43表現(xiàn)最嚴(yán)重，葉片變黃甚至脫落(圖1F右)。

2.2 處理6天后不同器官中Cd濃度

處理6天后，各柳樹無性系葉片Cd濃度存在較大差異，為16.16～177.17 mg·kg-1。其中，柳SH31葉片Cd濃度最大，達(dá)到177.17 mg·kg-1，與柳SH13(151.47 mg·kg-1)和柳10(132.92 mg·kg-1)間差異不顯著，但顯著高于其他柳樹無性系(P<0.05)； 柳Q108葉片Cd濃度最小，為16.16 mg·kg-1，僅為柳SH31的9.12%(圖2)。

由圖3可知，柳SH31枝條Cd濃度最大，為506.85 mg·kg-1，顯著高于柳10(400.38 mg·kg-1)(P<0.05)； 柳10顯著高于其他無性系(P<0.05)； 柳D38枝條中Cd濃度最小，為6.36 mg·kg-1，僅為柳SH31的1.3%。

由圖4可知，各柳樹無性系樹皮Cd濃度為32.23～263.04 mg·kg-1。其中，柳SH31樹皮Cd濃度最大，為263.04 mg·kg-1，與金絲垂柳(210.30 mg·kg-1)、柳SH13(222.56 mg·kg-1)、柳10(197.95 mg·kg-1)、柳Q31(178.47 mg·kg-1)、曲5(173.77 mg·kg-1)、蒿柳(195.72 mg·kg-1)和柳2443(245.63 mg·kg-1)間差異不顯著，但顯著高于其他柳樹無性系(P<0.05)； 柳Q43樹皮Cd濃度最小，為32.23 mg·kg-1，僅為柳SH31的12.25%。

圖1 Cd2+脅迫對(duì)柳屬植物形態(tài)特征的影響Fig.1 Cd2+ stress on morphological characteristics of SalixA: 柳D38對(duì)照植株Control plant of D38，B: 柳D38處理22 h，頂梢下垂，葉片萎蔫Treated plant of D38 for 22 h, top shoot dropping and leaves wilting； C: 柳Q2對(duì)照植株Control plant of Q2;D: 柳Q2處理22 h，頂梢葉片萎蔫Treated plant of Q2 for 22 h,leaves wilting； E:柳SH15，根系發(fā)黑SH15，Treated plant of Q2 for 22 h； F: 柳Q43，基部葉片變黃Q43, basal leaves turning yellow.

圖2 27個(gè)柳樹無性系40 mg·L-1 Cd2+處理下葉片Cd濃度Fig.2 Cd concentration in leaves of 27 willow clones in the solution including 40 mg·L-1 Cd2 +鄧肯氏法檢驗(yàn)，P<0.05。下同。Duncan’s test，P<0.05. The same below.

圖3 40 mg·L-1 Cd2+處理下27個(gè)柳樹無性系枝條中Cd濃度Fig.3 The Cd concentration of shoots of 27 willow clones in the solution including 40 mg·L-1 Cd2+

圖4 40 mg·L-1 Cd2+處理下27個(gè)柳樹無性系插穗樹皮中Cd濃度Fig.4 The Cd concentration of cuttings barks of 27 willow clones in the solution including 40 mg·L-1 Cd2+

各柳樹無性系地上部Cd濃度差異較大。其中，柳SH31地上部Cd濃度最大，為207.87 mg·kg-1，顯著高于其他柳樹無性系(P<0.05)； 與柳10(188.27 mg·kg-1)和柳SH13(183.91 mg·kg-1)間差異不顯著，顯著高于其他無性系(P<0.05)； 最小的為柳D31(38.29 mg·kg-1)，僅為柳SH31的18.42%(圖5)。

圖5 40 mg·L-1Cd2+處理下27個(gè)柳樹無性系地上部中Cd濃度Fig.5 The Cd concentration of aboveground of 27 willow clones in the solution including 40 mg·L-1 Cd2+

各柳樹無性系根系Cd濃度存在較大差異。富集Cd最多的為蒿柳，達(dá)到4 261.46 mg·kg-1，曲5(3 406.43 mg·kg-1)、柳38(3 152.60 mg·kg-1)、柳9(3 439.44 mg·kg-1)、柳J799(3 631.85 mg·kg-1)、柳23(3 445.17 mg·kg-1)、柳2443(3 287.65 mg·kg-1)、柳SH15(3 172.48 mg·kg-1)、柳SH7(3 196.68 mg·kg-1)和柳2465(3 389.37 mg·kg-1)間差異不顯著，但顯著高于其他無性系(P<0.05)； 最少的是柳Q2(1 106.08 mg·kg-1)，僅為蒿柳的25.96%(圖6)。

圖6 40 mg·L-1Cd2+處理下27個(gè)柳樹無性系根中Cd濃度Fig6 The Cd concentration of roots of 27 willow clones in the solution including 40 mg·L-1 Cd2+

2.3 不同器官對(duì)Cd的轉(zhuǎn)運(yùn)

各柳樹無性系對(duì)Cd的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)如表2所示，參試的柳屬植物對(duì)Cd的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均小于2。其中，轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)最大的是柳SH31，僅為0.199，顯著大于其他柳樹無性系(P<0.05)； 柳SH13(0.138)、柳10(0.129)和柳2459(0.098)次之，但差異不顯著； 柳SH13顯著高于其他柳樹無性系(P<0.05)； 最小的是柳2465，為0.016，僅為柳SH31的8.04%。

27個(gè)柳樹無性系地上部葉片、枝條和樹皮對(duì)Cd2+的轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率存在差異，葉片貢獻(xiàn)率最大的為柳SH18，達(dá)到57.2%，最小的是柳23(6.4%)，僅為柳SH18的11.2%； 柳9枝條貢獻(xiàn)率最大，為28.6%，最小的是柳D38(1.8%)，為柳9的6.3%； 樹皮貢獻(xiàn)率最大的為柳23，為88.5%，最小的是柳SH18(36.0%)，為柳23的40.7%。

根據(jù)地上部葉片、枝條和樹皮對(duì)Cd2+轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率的不同，可以將其分為2大類： 一類是葉片貢獻(xiàn)率大于樹皮和枝條，例如柳Q43和柳SH18，分別達(dá)到了56.3%和57.2%，柳Q43樹皮的貢獻(xiàn)率為枝條的1.9倍，柳SH18樹皮的貢獻(xiàn)率為枝條的5.2倍； 另一大類是其他25個(gè)柳樹無性系，其樹皮貢獻(xiàn)率大于葉片和枝條。25個(gè)樹皮貢獻(xiàn)率最大的柳樹無性系分為2類： 一類為枝條貢獻(xiàn)率較大，例如柳Q108和柳5，枝條的貢獻(xiàn)率約為葉片的1.5倍； 另一類為葉片貢獻(xiàn)率較大，其中葉片和枝條貢獻(xiàn)率差異最大的是柳D38，葉片的貢獻(xiàn)率為枝條的21倍； 其他無性系葉片的貢獻(xiàn)率為枝條的1.3～3.8倍； 柳SH32、金絲垂柳、柳SH13、柳Q31、柳D31、柳9、蒿柳、柳23、柳2465和柳SH15等葉片和枝條的貢獻(xiàn)率相近，差異較小。

表2 27個(gè)柳樹無性系對(duì)Cd2+的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)Tab. 2 Transfer coefficient of 27 willow clones on Cd2+

3 討論

柳樹生長(zhǎng)快、生物量大、重金屬積累量高，為非食用性植物，是提取或固定環(huán)境中重金屬最適宜的木本植物之一。有文獻(xiàn)報(bào)道，盆栽柳樹可以清除土壤中22%的Cd和4%的Zn(Vyslou?ilováetal., 2003b)。瑞典通過集中處理生長(zhǎng)在污泥和鋸末混合物上的柳樹，達(dá)到處理污泥中重金屬的目的(徐芝生， 2006)。

植物修復(fù)是利用超積累植物去除環(huán)境中污染物的一種環(huán)境污染治理技術(shù)，具有投資小、不會(huì)造成二次污染等特點(diǎn)，越來越受到關(guān)注(Lewandowskietal., 2006; Watsonetal., 2003)。一般認(rèn)為，超積累植物的主要特點(diǎn)是能超量吸收重金屬并將其轉(zhuǎn)運(yùn)至地上部，其應(yīng)滿足2個(gè)條件： 植物地上部富集的重金屬達(dá)到一定的量；植物地上部的重金屬含量高于根部(Saltetal., 1995)。27個(gè)柳樹無性系根Cd濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于地上部Cd濃度，地上部和地下部Cd濃度比值小于1，都不符合超積累植物地上部重金屬含量高于根部這一條件，與前人的研究結(jié)果(楊衛(wèi)東等， 2009a； Zacchinietal., 2009)一致。

參試的柳樹無性系主要將吸收的Cd富集在根中，向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)較少，這與前人的研究結(jié)果(Zacchinietal., 2009)一致。不同柳樹無性系對(duì)Cd的富集特性不同，葉片、枝條、樹皮對(duì)Cd向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)的貢獻(xiàn)率不同，可能與植物對(duì)Cd的吸收以及其在植物體內(nèi)的不同存在形態(tài)和存在部位有關(guān)。在旱柳葉中Cd主要存在于細(xì)胞壁和葉綠體中，可溶性部分含量較少，而在根中，Cd主要存在于細(xì)胞壁和可溶性部分，質(zhì)體等含量較少(楊衛(wèi)東等， 2009b)。秦建橋等(2009)研究2個(gè)種群五節(jié)芒(Miscanthusfloridulus)根和葉中Cd的存在形態(tài)，結(jié)果表明在礦區(qū)種群中，Cd主要以水提取態(tài)存在，在非礦區(qū)種群中，Cd主要以NaCl提取態(tài)為主。植物對(duì)Cd的區(qū)隔化、存在形態(tài)以及木質(zhì)部裝載能力等不同可能是其對(duì)Cd分配機(jī)制的主要影響因素。

4 結(jié)論

通過研究27個(gè)柳樹無性系對(duì)Cd的吸收分配特性，發(fā)現(xiàn)其轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均小于1，根中富集的Cd較多。其中柳SH31地上部富集Cd含量最大，顯著高于其他柳樹無性系，但轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)僅為0.199； 蒿柳地下部富集Cd的含量最大，高于其他無性系。

柳SH31是來自于山東種苗站的優(yōu)良單株，落葉喬木，具有萌芽力強(qiáng)、耐修剪、適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)、生長(zhǎng)迅速且耐干旱等特點(diǎn)，可用于公園景觀、河岸綠化等園林用途。其地上部富集Cd的含量最大，轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)大于其他柳樹無性系，不同器官向地上部轉(zhuǎn)移Cd的貢獻(xiàn)率表現(xiàn)為樹皮最大，葉片的貢獻(xiàn)率大于枝條，用于重金屬Cd污染地的綠化時(shí)，通過多次短輪伐并收集地上部，可逐漸減少土壤中Cd含量。

蒿柳是來自于中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)所的優(yōu)良單株，落葉小喬木，具有耐修剪、耐干旱、適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)等特點(diǎn)，其根系Cd含量較高，在重金屬污染地的植物修復(fù)中通過地下部器官固定土壤中的Cd2+，可達(dá)到減少污染土壤中Cd含量的目的。

本試驗(yàn)通過研究27個(gè)柳樹無性系對(duì)Cd的吸收分配特性，為進(jìn)一步研究柳樹無性系對(duì)Cd的解毒機(jī)制提供了試驗(yàn)基礎(chǔ)和理論參考。

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(責(zé)任編輯 于靜嫻)

Characteristics of Cadmium Absorption and Distribution in 27 Willow Clones

Zhang Xiaoli Zhai Feifei Li Wei Liu Junxiang Qian Yongqiang Han Lei Sun Zhenyuan

(KeyLaboratoryofForestCultivation,StateForestryAdministrationResearchInstituteofForestry,CAFBeijing100091)

【Objective】To select the clone with maximum Cd2+concentration both in above- and under-ground parts, we have studied characteristics of Cd2+absorption and distribution in 27 willow clones in their roots, bark of cuttings, branches and leaves, which can provide a theoretical basis for phytoremediation of Cd contaminated soil and an experimental basis for further studies of Cd detoxification mechanisms.【Method】A total of 27 willow clones with economic and ornamental value were studied. Different tissues of clones, including roots, branches, leaves and bark of cuttings, were sampled after 6 days of exposure to 40 mg·L-1CdCl2in hydroponic conditions and the cadmium concentration in these tissues were detected with atomic absorption spectrophotometer, contribution rate of cadmium transportation in different parts were then calculated.【Result】Cd were mainly accumulated in the roots of 27 clones with a range from 1 106.08 mg·kg-1to 4 261.46 mg·kg-1. Specially,S.viminalishad the highest concentration, while clone Q2 was only 25.96% of the former. The Cd concentrations in above-ground part were detected at a range from 38.29 mg·kg-1to 207.87 mg·kg-1, and the clones SH31 and D31 were the highest and the lowest cadmium accumulation respectively. Moreover, SH31 accumulated the most cadmium than other clones in leaf, branch and bark. Though the cadmium transport coefficient in the 27 willow clones was small, SH31 was the largest one with a value of 0.199, significantly higher than other clones, and clone 2465, was only 0.016. There were different contribution rates to Cd transportation in different tissues among different clones. Clones Q43 and SH18 had the biggest contribution to root-shoot transfer in branches, which was 56.3% and 57.2% respectively, while the bark was in dominant position during transportation in other clones, with a maximum accumulation of 88.5% in clone 23 and a minimum of 28.6% in Q43.【Conclusion】Cadmium were mainly enriched in roots in the 27 willow clones, and less cadmium was transferred to shoots. Furthermore,S.viminalishas the largest cadmium concentration in roots, mitigating the damage of Cd to other organs effectively and reducing the cadmium concentration in soil to alleviate the injury to other plants.SH31 accumulated the most cadmium in shoot than other clones, which could reduce the cadmium in soil by several short rotations and by collecting the shoots of SH3.

willow; Cd; aboveground; underground; root; branch; leaf; bark; beneficiation

10.11707/j.1001-7488.20170402

2014-04-20；

2017-03-15。

林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目“我國(guó)北方野生柳樹資源評(píng)價(jià)及開發(fā)利用研究”(201304115)。

S718.51+6

A

1001-7488(2017)04-0009-09

*韓蕾為通訊作者。