林业论文
3 讨论
Cd 是一种在低浓度下就可对植物产生明显毒害作用的重金属。Cd 进入植物体后可与 2 价功能离子产生代换作用（ 如 Mg、Fe、Ca 等[20]） ; 还易与巯基（ -SH） 结合从而破坏功能蛋白的三维结构[21],使其活性丧失，进而引起蒸腾、光合、养分吸收与运移、抗氧化系统等一系列生理代谢功能失调，最终导致植物生长缓慢直至死亡[22].本试验中，土壤 Cd 浓度在 200 mg·kg- 1时 2 种柏树表现出毒害症状，这与 Guo 等先前对蓝冰柏 Cd 耐性研究所得到的结论一致[7].宋文恩等[23]对不同水稻品种 Cd 毒性的剂量 - 效应关系研究发现，在土壤 Cd 浓度仅为 18 ~47 mg·kg- 1时，水稻生长受到显着抑制。由此可见，相对于其他植物，柏树对Cd 的耐性极强，是一种适用于重度 Cd 污染土壤上绿化与修复的理想植物材料。
关于 Si 缓解 Cd 对植物毒害的研究已有报道，但相关研究中施 Si 量不一致。如在水培条件下，长期施用 25 mg·kg- 1或 56 mg·kg- 1Si 均可显着提高水稻对Cd 的耐性[7 -8],而施用 70 mg·kg- 1Si 可显着降低 Cd对玉米的毒害作用。本试验结果表明，向土壤中施入400 mg·kg- 1的 Si 可显着增强龙柏对 Cd 的抗性，这与Liang 等的研究结果相一致。进一步研究表明，施 Si限制了 Cd 由龙柏根部向地上部的转运过程。利用PTS 示踪剂研究表明，施 Si 可减少细胞壁间的孔隙度，进而影响 Cd 在根部质外体的运输过程。Vaculík等[12]对玉米根部的研究也表明，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。但与龙柏相反，施 Si 不仅提高了侧柏根部对 Cd 的积累，同时也促进了 Cd 向地上部的转移。近来的一些研究也得到类似结果，外源 Si 不仅增加了玉米对 Cd 的吸收，同时 Si 处理下 Cd 在地上部的累积也有所增加[13 -15].目前，关于 Si 促 Cd 吸收的相关机制尚不明确，Liang 等[13]认为这可能是由于施Si 增强了植物的长势，造成 Cd 总吸收量增加的现象。施 Si 使 2 种柏树根际交换态 Cd 含量均有所降低，该结果与杨超光的研究相一致[24].杨超光等[24]认为，Cd 与经过 pH 调整的 Na2SiO3施入土壤后，可能通过形成 Cd-Si 沉淀的形式，将土壤中一部分活性较高的交换态 Cd 转化为碳酸盐结合态。但是，本试验中交换态 Cd 降低的量远大于碳酸盐结合态 Cd 增加的量，这说明除了形态转化以外，植物吸收也是造成根际土壤交换态 Cd 含量下降的一个重要原因。比较 2种柏树发现，侧柏根际交换态 Cd 含量降低幅度远高于龙柏，这与侧柏对 Cd 吸收量显着高于龙柏的结果相印证。
当 Si 浓度过大时（ 1 000 mg·kg- 1） ,植物抗 Cd 性下降，甚至对龙柏的生长还产生了抑制作用。即使在单独施 Si 1 000 mg·kg- 1处理下，龙柏叶片也出现红棕色斑点，这可能与试验中 Si 处理以 Na2SiO3形式添加，土壤中含有较高浓度的 Na+离子并造成盐害有关。
MDA 是膜脂过氧化的最终产物，其含量高低与植物的氧化伤害呈正相关[25].本试验 Cd 处理下 2 种柏树叶片 MDA 的含量均显着增加，表明 Cd 对 2 种柏树均产生了氧化伤害。Cd 胁迫促使侧柏 SOD 酶活性上升，并抑制 2 种柏树 CAT 和 POD 酶的活性，这可能是造成两个柏树叶片氧化伤害的原因[26].当向土壤中加入 400 mg·kg- 1Si 后，2 种柏树 SOD 酶活均有所下降，从而降低了叶片中 H2O2的生成速率，而侧柏中CAT 和 POD 的酶活性被激活，H2O2迅速被分解，从而使 Cd 对 2 种柏树造成的氧化伤害有所降低。前人在水稻[5]、油菜[27]和小麦[28]的研究上也得到类似的结果。进一步比较 2 种柏树发现，龙柏叶片中 MDA 含量、SOD 及 POD 酶活受 Si、Cd 处理的影响程度远大于侧柏，说明侧柏抗氧化系统的稳定性要高于龙柏，这可能是侧柏对 Cd 的忍耐力高于龙柏的原因之一。
4 结论
柏树具有较高的 Cd 耐性，这可能与其根部能够有效阻控 Cd 向地上部迁移有关。不同柏树品种对 Cd的耐性不同，侧柏对 Cd 的累积能力及毒害忍耐力均强于龙柏。施用 Si 可显着提高龙柏和侧柏对 Cd 的耐性，但调节对 Cd 的抗性机制并不相同。对于龙柏来讲，施用 400 mg·kg- 1Si 限制了 Cd 由根部向地上部的运输，显着降低了茎、叶部的 Cd 浓度。而对于侧柏来讲，施 Si 显着提高了 POD、CAT 等抗氧化酶的活性，缓解了 Cd 造成的氧化伤害。
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