土耳其恰帕克丘尔微集水区野生植物多元素浓度差异及其富集指数与多变量统计分析

《BMC Plant Biology》：Variation in above-ground tissue multi-element concentrations among wild plant taxa in the ?apak?ur microcatchment, Eastern Türkiye

　　

摘要

背景

生长在半自然生态系统中的野生植物类群，其组织中潜在毒性元素和微量金属的浓度可能表现出显著差异。这种差异可为理解基于植物的元素分布模式以及筛选需要在生物监测研究中进一步验证的类群提供有用的初步信息。然而，在半自然生态系统——尤其是以森林与牧场过渡带及退化森林条件为特征的异质性微集水区——中，结合科与类群水平比较、相对多元素指数以及多变量统计方法进行的综合评估仍然有限。

结果

本研究对土耳其东部恰帕克丘尔微集水区123个复合野生植物样品（涵盖14个植物科的26个类群）地上部或叶片组织中Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Pb和Zn的浓度进行了评估。所有研究元素在科间和类群间均观察到显著差异。PERMANOVA分析表明，多元素组织浓度特征在科与类群组间存在显著差异；然而，由于采样设计不平衡、类群嵌套于科内的结构以及采样点之间可能存在的环境暴露差异，对这些结果的解释持谨慎态度。将金属污染指数（MPI）解释为植物组织相对多元素指数的同时，物种金属积累评分（SMAS）提供了关于数据集内部差异的互补性描述信息。Globularia trichosantha的SMAS值最高，而Centaurea bingoelensis的MPI值最高。科金属富集比（FMER）分析表明，在本数据集中存在元素特异性的富集倾向，但由于若干科仅由单一类群代表，这些模式不应被解释为普遍的科级特征。主成分分析（PCA）、热力图、聚类分析及Spearman相关分析进一步表明，组织元素特征具有异质性且大多呈现元素特异性，除Ni-Cu之间的正相关关系外，缺乏强共关联的证据。

结论

结果表明，恰帕克丘尔微集水区中的野生植物类群在它们地上部或叶片组织中的多元素浓度特征方面存在差异。这些差异可能反映了类群身份、组织类型、局部环境暴露和微生境条件的综合作用，而非仅由内在组织浓度特征所决定。本数据集中得分相对较高的类群可被优先选作未来生物监测验证的对象，但需要通过土壤-植物配对采样、标准化植物器官、土壤生物可利用量分相、空间共点采样以及季节性监测来确认其指示价值并阐明土壤-植物转移机制。