环境污染的治理是当今国际研究的热点和难点。随着矿产资源的大量开发利用及各种化学产品、农药、化肥、城市污泥、污水在农业生产中的广泛使用，导致重金属对土壤的污染越来越严重。植物修复技术作为一项重金属污染土壤治理的新技术，具有广阔的应用前景。本研究以灰杨组培苗为材料，采用营养液培养法，研究了灰杨在Cd²⁺胁迫下的光合特性、抗氧化能力、螯合作用、对Cd²⁺的耐受性及其解毒机理，以期为其在植物修复技术改良与优化中的应用提供科学依据。本研究的主要结果如下：（1）灰杨对Cd²⁺具有较强的富集能力和耐受性。低浓度（低于10μM·L-1）的Cd²⁺胁迫对灰杨生长具有促进作用，高浓度（高于30μM·L-1）的Cd²⁺胁迫对灰杨生长具有抑制作用。灰杨不同器官对Cd²⁺的富集量为：根系>叶片>皮>茎。其中，根、叶片和皮富集系数均大于1.0，而茎的富集系数小于1.0；不同器官的耐性指数均大于0.5。（2）随着Cd²⁺胁迫浓度的增加和胁迫时间的延长，灰杨叶片中叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量下降，而叶绿素a/b比值增大。在Cd²⁺胁迫下，灰杨叶绿素b比叶绿素a更易受到伤害，灰杨叶片中类胡萝卜素含量的下降在一定程度上影响着对活性氧的清除。（3）低浓度Cd²⁺胁迫（10μM L-1）下，灰杨叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率增加，而胞间CO2浓度降低。低浓度Cd²⁺胁迫下灰杨能够通过提高最大光化学效率（Fv/Fm）、潜在光化学效率（Fv/Fo）、实际光化学效率（ΦPSⅡ）、非光化学猝灭系数（qN）和光化学猝灭系数（qP）来提高净光合速率；高浓度Cd²⁺胁迫（高于30μM L-1）下，灰杨叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率降低，而胞间CO2浓度升高。高浓度Cd²⁺胁迫可使灰杨的Fv/Fm值、Fv/Fo值、qN和qP降低，导致灰杨叶片光合作用出现光抑制，使叶片净光合速率降低。光系统Ⅱ活性下降是导致净光合速率降低的非气孔限制因子之一。（4）随着Cd²⁺胁迫浓度的增加和胁迫时间的延长，灰杨不同器官中丙二醛（MDA）、过氧化氢（H2O2）、超氧自由基（O2）和脯氨酸含量显著增加，导致膜脂过氧化加剧。灰杨能够通过提高脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量、增强超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、谷胱甘肽还原酶（GR）、脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）、单脱氢抗坏血酸还原酶（MDHAR）活性，增加总抗坏血酸（AsA）、抗坏血酸（AsA）、抗坏血酸/脱氢抗坏血酸（AsA/DHA）含量来减少膜脂过氧化伤害。但高浓度、较长时间的Cd²⁺胁迫也会造成CAT、SOD、APX酶受损，酶活性降低，导致脱氢抗坏血酸（DHA）、还原型谷胱苷肽（GSH）、还原型谷胱苷肽/氧化型谷胱苷肽（GSH/GSSG）与总谷胱苷肽（GSH+GSSG）含量下降；灰杨的谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）活性随着Cd2＋胁迫浓度增加而降低，在灰杨的耐Cd2＋和脱毒中起着重要作用。（5）随着Cd²⁺胁迫的加剧，Cd²⁺会在灰杨细胞壁积累。当细胞壁Cd²⁺积累达到饱和时，会使多余的Cd²⁺进入原生质体内，并在液泡中积累。