矿业开采过程中产生的重金属污染对当地生态环境产生极大威胁,其对土地资源和景观的破坏不容小觑。矿区恢复植被对重金属污染土壤的适应潜力及其生理生态对环境响应的研究尚需进一步加强。为揭示金川矿区本土植物在不同重金属污染程度下的适应机制,本研究采用Li-6400光合测定仪和调制叶绿素荧光仪,对金川矿区一年生草本植物盐生草的光合和荧光参数、水分利用效率等进行了研究,并就最佳模型进行了拟合,初步揭示了荒漠植物盐生草在重金属胁迫下的响应机制,为金川矿区植被恢复和缓解重金属污染提供理论参考。主要研究结果如下:1.在重金属Cr、Pb和Zn单一胁迫条件下,相对低浓度对盐生草种子的发芽率(Cr≤160mg/L、Pb≤100mg/L、Zn≤100mg/L)和发芽势(Cr≤80mg/L、Pb≤100mg/L、Zn≤50mg/L)具有促进作用,反之,相对高浓度抑制其发芽率(Cr≥320mg/L、Pb≥200mg/L、Zn≥200mg/L)和发芽势(Cr≥160mg/L、Pb≥200mg/L、Zn≥100mg/L)。2.在Cr的胁迫作用下,盐生草幼苗中叶绿素和丙二醛(MDA)的含量均呈先上升后降低的趋势,并且低浓度可促进叶绿素的合成,而高浓度胁迫会导致其含量降低。在Cr浓度为320mg/L时,MDA达最大值,之后又有所降低,但仍高于对照,说明重金属浓度超出了盐生草对铬的耐受范围,产生了应激反应,使得其体内MDA含量显著升高,而随着重金属浓度的继续增加,幼苗逐渐适应了高浓度重金属铬的胁迫。低浓度的Cr处理对POD活性有促进作用,高浓度Cr胁迫对POD活性有抑制作用。这表明盐生草在一定程度上都能够通过提高抗氧化酶的活性来抵御Cr的胁迫,表现出一定的耐性,但其耐受能力是有限的。在Cr胁迫下,盐生草脯氨酸含量与对照相比呈先上升后下降的变化趋势。3.在Pb胁迫作用下,盐生草幼苗中叶绿素含量呈先上升后下降趋势,即“低促高抑”;MDA含量总体呈上升趋势,说明随着Pb浓度的增加,盐生草幼苗受到的胁迫也俞之加大,而高浓度的Pb胁迫对植物叶片产生毒害作用。随着Pb胁迫加剧,盐生草叶片中POD活性呈先升高后降低的趋势,低浓度的Pb处理对POD活性有促进作用,高浓度Pb胁迫对POD活性有抑制作用。在Pb胁迫下盐生草脯氨酸含量变化不规律。4.在重金属Zn胁迫条件下,盐生草幼苗中叶绿素含量和MDA含量呈先升高后降低的变化趋势,低浓度促进叶绿素的合成,高浓度胁迫使叶绿素的含量降低。随着Zn胁迫加剧,盐生草叶片中POD活性呈逐渐增加的趋势,说明在锌的胁迫下,POD活性升高并维持较高水平。在Zn胁迫下盐生草脯氨酸含量变化没有明显的规律性。5.不同的模型对同一种植物的光响应曲线拟合结果存在较大差异,而非直角双曲线模型对盐生草的拟合效果最佳;盐生草在龙首矿区的光合能力要比下四分的强,在不同环境下,盐生草净光合速率日变化均存在光合“午休”现象,且“光合午休”现象主要受非气孔限制因素的影响。在下四分和龙首矿,盐生草的净光合速率日变化最大峰值均出现在10:00和16:00左右。盐生草在龙首矿区的净光合速率日变化却高于下四分,在不同重金属浓度梯度环境下,随着重金属浓度的升高,初始荧光Fo逐渐降低,NPQ呈下降的趋势,Yield呈逐渐增加的趋势,由此说明,随着重金属浓度的升高,其对盐生草植株光系统没有造成损害,说明在龙首矿区,盐生草能较好的适应当地环境,对重金属有一定的耐受性。说明在本实验中,重金属浓度高,越有利于盐生草光能用于光合电子传递。6.在不同重金属浓度梯度环境下,随着重金属浓度的升高,盐生草的光谱反射率在近红外区和绿峰位置均有升高趋势。龙首矿盐生草的红边振幅龙首矿高于下四分,龙首矿红边位置相对于下四分出现蓝移的现象。从整体上看,随着重金属浓度的增加,盐生草反射光谱的红边振幅有增加的趋势,红边位置出现蓝移现象。