植物修复技术是土壤重金属污染治理的环境友好型技术。选择合适的植物样本,基于外源强化措施,诱导植物对土壤重金属的胁迫反应产生较强的耐适性,是修复技术应用的关键研究问题。木本植物白桦(Betula Platyphylla Suk.)具有生物量大、根系发达,对土壤逆境水分胁迫有好的环境适应性和强的调控环境适应能力。目前研究主要集中在盐胁迫,干旱胁迫及高温胁迫等方面,对于镉(Cd)胁迫方面的研究鲜有报道。本文以2年生白桦为研究对象,基于叶绿素荧光技术,探讨Cd胁迫下,外源乙二胺四乙酸(EDTA)、水杨酸(SA)和脯氨酸(Pro)对白桦幼苗叶片光合气体交换参数、叶绿素荧光特性的影响;外源SA和Pro对白桦的应激及富集转移Cd的效应,为Cd污染土壤修复研究树种筛选提供详实参考。主要结果如下:(1)50 mg/kg Cd处理下,胁迫5周(wks)后,白桦的净光合速率(Pn)与空白(control)相比增长了 11.84%,表明白桦对低浓度Cd处理表现出兴奋效应。低于100 mg/kg Cd处理下,白桦叶片的实际光化学量子效率(ΦPSⅡ)、光化学淬灭系数(qP)、非光化学淬灭(NPQ)和表观电子传递速率(ETR)等参数基本维持在一定的范围,说明白桦对Cd胁迫具有一定的耐受性。200 mg/kg Cd处理下,白桦热耗散能力已部分失效。白桦的叶绿素荧光参数光系统Ⅱ中原初反应最大量子效率(/Fm)、ΦPS Ⅱ、ETR和NPQ与Pn和生物量均表现出显著相关的趋势(相关系数|r|>0.95,P<0.01),证明了叶绿素荧光技术可以很好地表征白桦叶片光合作用的强度。(2)低浓度EDTA(1～3mmol/kg)处理使白桦的叶绿素含量、光合作用强度、叶绿素荧光强度和生物量显著增大,膜脂过氧化水平显著下降(P<0.05)。当Cd污染处理浓度不大于100 mg/kg时,浓度为1 mmol/kg的EDTA处理效果最好。这表明低浓度EDTA处理可以有效缓解Cd胁迫对白桦造成的影响和伤害。低浓度EDTA处理下,白桦对Cd的富集转运能力包括生物富集系数(BCF)、转运系数(TF)、累积量(AC)和重金属提取率(MER)显著增大,其中1 00 mg/kg Cd处理下,1 mmol/kg EDTA处理使白桦的MER达到了 0.98%,占100mg/kg Cd单独处理的1.96倍;在200 mg/kg Cd处理下,2 mmol/kg外源EDTA处理使白桦的MER达到了 0.68%,占200 mg/kg Cd单独处理的2.35倍。这表明EDTA处理有效地提高了白桦对Cd的富集、转运和累积能力,进一步地加强了白桦修复Cd胁迫污染土壤的能力。(3)喷施SA和Pro后,白桦生物量、叶绿素含量、光合作用强度显著提高(P<0.05),膜脂过氧化水平显著降低,白桦对Cd的AC和MER显著减少。当喷施浓度为5 mmol/L时,SA和Pro使白桦的TF根-干较100 mg/kg Cd单独处理分别增大了 2.86%和5.71%;当喷施5 mmol/L的SA时,白桦TF干-叶较100 mg/kg Cd增大了 32.25%,喷施5 mmol/L的Pro时,白桦TF干-叶较100 mg/kg Cd增大了 30.11%。这表明外源SA/Pro的喷施,增强了白桦地上部分对Cd的转移,减弱Cd对白桦的氧化损伤,促进叶绿素的合成,增强白桦的抗性。研究结果显示,在植物修复方面,外源EDTA的效果主要表现在增大白桦对Cd的富集和累积,而SA和Pro更多表现在通过减少白桦对Cd的累积,从而促进白桦的健康生长,且EDTA对白桦的修复效果远超SA和Pro。在提高白桦抗性方面,外源EDTA处理和叶片喷施SA/Pro处理均可有效增强白桦PSⅡ反应中心光能转换的效率,提高叶肉细胞中叶绿素的含量,缓解Cd对PSⅡ反应中心活性的影响和抑制,从而有效提高了植株的抗逆性。