镉与聚乙烯微塑料胁迫对小白菜根系的形态特征和分形维数的影响

摘要：

根系是植物适应环境条件的重要器官,分形维数是快速准确的评估根系形态特征的有效方法,尤其是在胁迫下评估植物根系对水分和养分吸收及植物生长贡献分析具有重要意义.为探讨重金属镉及聚乙烯微塑料对小白菜根系生长的影响,采用盆栽实验,研究了不同添加质量分数下(镉:0、10、20 mg·kg?1;聚乙烯:0、18、36 g·kg?1)两种污染物对小白菜根系形态的影响.运用根系分析仪的图像分析系统来研究受镉和聚乙烯胁迫90 d的小白菜的根系形态.采用分形分析的方法对小白菜根系进行描述,并确定镉和聚乙烯的添加对根系的分形维数的影响.结果表明,镉和聚乙烯添加会促进根系的分生能力,增加根系的分形维数,同时在不同浓度的镉和聚乙烯胁迫下,小白菜会形成不同的根系构型.在低浓度胁迫下,小白菜通过增加根系比表面积,减小根平均直径和根体积,促进细根发育来适应胁迫环境.在高浓度胁迫下,小白菜通过增加根长、根表面积、比表面积和比根长,增加根尖数,减小根平均直径,促进细根发育来适应胁迫环境.镉和聚乙烯胁迫影响小白菜根系的分形能力,使得分形维数介于1.55—1.70之间变化.镉浓度对分形维数有显著影响,而聚乙烯对分形维数的影响差异性不显著.基本根系形态与分形维数的变化呈正相关,且分形维数对根直径和根体积的影响更大.该研究揭示了在重金属和微塑料胁迫下,植物会通过构建不同的根系构型来适应土壤环境;实验结果还间接证明了微塑料对重金属有一定的吸附作用.

关键词：镉、聚乙烯、小白菜、分形维数、根系形态、根系构型

所属期刊栏目：32

分类号：X171.5(环境生物学)

资助基金：科技部第二次青藏高原综合科学考察项目;西华师范大学博士科研启动项目

在线出版日期：2023-04-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：158-165