پاسخ‎ های رویشی و فیزیولوژیکی نهال‎ های نر و ماده صنوبر تبریزی (populus nigra l.) به تنش کادمیوم

مقدمه و هدف: تجمع کادمیوم یکی از سمّی‎ترین آلاینده‎ها در خاک، می‎تواند به کاهش فعالیت‎های میکروبی و حاصلخیزی خاک و در نتیجه مرگ و میر گیاهان منجر شود؛ این مساله همواره نگرانی‌های جهانی را به‌همراه داشته است. پژوهش حاضر با هدف بررسی مقاومت به کادمیوم پایه‎های نر (کلون 62/167) و ماده (کلون 62/149) صنوبر تبریزی (populus nigra l.) بر اساس مشخصه‎های رویشی و فیزیولوژیکی انجام شد.مواد و روش‌ها: برای این‎منظور، یک آزمایش گلخانه‌ای در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با دو عامل غلظت کادمیوم در سه سطح (0، 50، 150 و 200 میلی‌گرم در کیلوگرم خاک) و جنسیت  در دو سطح (پایه نر و پایه ماده صنوبر تبریزی) در یک دوره 120 روزه انجام شد. متغیرهای فیزیولوژیک نهال‎ها از جمله، نرخ فتوسنتز خالص، نرخ تعرّق، هدایت روزنه‎ای، کارایی مصرف آب، پتانسیل آبی، هدایت مزوفیلی و غلظت co2 درون سلولی و مشخصه‎های رویشی از جمله قطر و ارتفاع نهال‎ها، زی‌توده کل و سطح برگ مورد بررسی قرار گرفت. تیمار تنش آلودگی در اوایل خرداد از طریق آبیاری با محلول نمک کادمیوم به‌صورت هفتگی و به‎مدت پنج هفته اول انجام شد. پس از آن، آبیاری نهال‎ها با آب باران با رعایت ظرفیت زراعی خاک در فواصل سه روزه تا پایان دوره (اوایل مهر) صورت گرفت.یافته‌ها: صرف‎نظر از جنس پایه، با افزایش غلظت کادمیوم، سطح برگ و رویش ارتفاع نهال‎ها کاهش یافت. در تیمار شاهد، بیشترین رویش ارتفاع (30/4 سانتی‌متر) و سطح برگ (51/8 سانتی‌متر مربع)، و در تیمار غلظت 50 میلی‌گرم در کیلوگرم کادمیوم، بیشترین زی‌توده کل نهال (59/2 گرم) مشاهده شد. صرف نظر از غلظت کادمیوم، اندازه رویش قطر یقه (نر 2/1، ماده 2 میلی‌متر)، رویش ارتفاع نهال (نر 21/5، ماده 19/9 سانتی‌متر)، سطح برگ (نر 43/08 ، ماده 43/64 سانتی‌متر مربع)، زی‌توده کل نهال (نر 46/48، ماده 44/19 گرم)، کارایی مصرف آب (نر 0/31، ماده 0/26 میکرومول بر میلی‌مول)، هدایت مزوفیلی (نر 0/003، ماده 0/002 مول بر متر مربع در ثانیه) و هدایت روزنه‌ای (نر 0/45، ماده 0/39 مول بر مترمربع در ثانیه) در جنس نر بیشتر از جنس ماده بود و تنها، مقدار تعرق (نر 3/31، ماده 4/01 میلی‌مول بر مترمربع در ثانیه) در جنس ماده بیشتر از جنس نر بوده است. اگرچه با افزایش غلظت کادمیوم، اندازه‎های فتوسنتز، پتانسیل آب، کارایی مصرف آب، قطر، ارتفاع، سطح برگ و زی‌توده روند کاهشی داشت؛ اما به‌طور کلی، نهال‌های هر دو جنس در غلظت‌های بالای کادمیوم فعالیت‎های فیزیولوژیکی و رویشی خود را تا حدودی حفظ کردند.نتیجه‌گیری: از نتایج این تحقیق استنتاج می‎شود که هر دو پایه، تحمل به غلظت‎های بالای کادمیوم را دارند؛ با این‎وجود، برای جنگل‎کاری با صنوبر تبریزی در خاک‎های آلوده به کادمیوم، استفاده از پایه نر (کلون 62/167) می‌تواند موفقیت بیشتری نسبت به پایه ماده (کلون 62/149) به‎دنبال داشته باشد.

growth and physiological responses of populus nigra l. male and female seedlings under cadmium stress

introduction and objective: accumulation of cadmium (cd) as one of the most toxic pollutants in the soil can lead to the reduction of microbial activities and soil fertility and as a result the death of plants; this issue has always caused global concerns. the present study was conducted with the aim of investigating the resistance to cd of male (62-167) and female (62-149) individuals of black poplar (populus nigra l.) based on vegetative and physiological characteristics.material and methods: for this purpose, a greenhouse experiment was conducted in the form of a randomized complete block design with factors of cadmium (concentrations of 0, 50, 150 and 200 mg/kg soil) and gender (male and female bases of poplar) for a 120-day period. physiological variables of seedlings including net photosynthesis rate, transpiration rate, stomatal conductance, water use efficiency, water potential, mesophilic conductance, intracellular co2 concentration, and vegetative characteristics including root collar diameter growth and height growth, total biomass and leaf area were investigated. the stress treatment was done in late may through irrigation with cadmium salt solution on a weekly basis for the first five weeks. after that, the seedlings were irrigated with rainwater, respecting the soil capacity, at intervals of three days until the end of the period (late september).results: regardless of the root species, with the increase of cd concentration, the leaf area and height growth of seedlings decreased. the highest height growth (30.4 cm) and leaf area (51.8 cm2) were observed in the control, and the highest total biomass of seedling (59.2 g) was observed at the concentration of 50 mg/kg of cd. regardless of the concentration of cd, the size of collar diameter growth (male 2.1, female 2 mm), seedling height growth (male 21.5, female 19.9 cm), leaf area (male 43.08, female 43.64 cm2), total seedling mass (male 46.48, female 44.19 g), water use efficiency (male 0.31, female 0.26 μmol mmol-1), mesophilic conductance (male 0.003, female 0.002 mol m-2 s-1) and stomatal conductance (male 0.45, female 0.39 mol m-2 s-1) was higher in males than females and only, the amount of transpiration (male 3.31, female 4.01 mol m-2 s-1) was higher in females than in males. although, with the increase of cd concentration, the size of most of the physiological and growth characteristics including photosynthesis, water potential, water use efficiency, diameter, height, leaf surface, and biomass decreased in general, the seedlings of both clones maintained their physiological and growth activities to some extent in high cd concentrations.conclusion: it can be concluded that both clones can tolerate high concentrations of cd; nevertheless, for afforestation development with populus nigra in cd-contaminated soils, the use of male individual (clone 62-167) can be more successful than female one (clone 62-149).