胁迫对白菜生理特征及元素吸收的影响研究

ＰｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃａｎｄＵｐｔａｋｅｏｆＣｄ，ＮｕｔｒｉｔｉｏｕｓＥｌｅｍｅｎｔｓｉｎＣａｂｂａｇｅＧｒｏｗｎｏｎＣｄ－ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄＳｏｉｌｓＦＡＮＧＸｉａｏ－ｈａｎｇ，ＺＥＮＧＸｉａｏ－ｗｅｎ，ＹＵＦａｎｇ－ｍｉｎｇ，ＤＵＳｕｏ－ｊｕｎ，ＬＩＵＷｅｎ，ＱＩＵＲｏｎｇ－ｌｉａｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｕｎＹａｔ－ＳｅｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０２７５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙｇｒｏｗｉｎｇｃａｂｂａｇｅ（ＢｒａｓｓｉｃａｐｅｋｉｎｅｎｓｉｓＲ）ｉｎＣｄ－ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｓｏｉｌｓ，ｔｈｅｕｐｔａｋｅａｎｄｔｒａｎｓｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｃａｄｍｉｕｍｉｎｃａｂｂａｇｅｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｔｏｅｖａｌｕａｔｅｉｔｓｐｏｔｅｎｔｉａｌｈａｒｍｔｏｈｕｍａｎｈｅａｌｔｈａｎｄｐｒｏｖｉｄｅａｎｅｗａｐｐｒｏａｃｈｆｏｒｐｈｙｔｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｏｆｃａｄｍｉｕｍｉｎｓｏｉｌｓ．ＮｏｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｗａｓｏｂｓｅｒｖｅｄｉｎｐｌａｎｔｂｉｏｍａｓｓａｎｄｈｅｉｇｈｔｓｏｆｔｈｅｃａｂｂａｇｅｓａｍｏｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｏｆＣｄ．ＣｄｃｏｎｔｅｎｔｉｎｐｌａｎｔｓｈｏｏｔｓａｎｄｒｏｏｔｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇＣｄａｄｄｉｔｉｏｎ，ｗｉｔｈｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔｃｏｎｔｅｎｔｓｉｎｓｈｏｏｔａｎｄｒｏｏｔｒｅａｃｈｉｎｇ１０７．９ｍｇ・ｋｇ－１ａｎｄ１３５．４ｍｇ・ｋｇ－１ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｂｉｏａｃｃｕｍｕｌａｔｉｎｇｆａｃｔｏｒｓ（ＢＦ）ｏｆｃａｂｂａｇｅｇｒｏｗｎｏｎＣｄｔｒｅａｔｅｄｓｏｉｌｓｗｅｒｅｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎ１，ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇｃａｂｂａｇｅｈａｄａｎａｂｉｌｉｔｙｔｏａｃｃｕｍｕｌａｔｅＣｄｔｏａｃｅｒｔａｉｎｅｘｔｅｎｔ．ＣｈｌｏｒｏｐｈｙｌｃｏｎｔｅｎｔａｎｄＧＳＨｃｏｎｔｅｎｔｈａｄａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ，ｂｕｔｔｈｅｙｆｌｕｃｔｕａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇＣｄｃｏｎｔｅｎｔｓｉｎｃａｂｂａｇｅ．ＣｄａｄｄｉｔｉｏｎｉｎｓｏｉｌｓｍｉｇｈｔｓｔｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｕｐｔａｋｅｏｆＮａａｎｄＭｇｉｎｃａｂｂａｇｅ，ｂｕｔｍｉｇｈｔｄｅｃｒｅａｓｅｔｈｅｕｐｔａｋｅｏｆＭｎ．ＣｈｌｏｒｏｐｈｙｌｃｏｎｔｅｎｔａｎｄＭｇｃｏｎｔｅｎｔａｌｓｏｅｘｈｉｂｉｔｅｄａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｄｍｉｕｍ；ｃａｂｂａｇｅ；ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｎｕｔｒｉｅｎｔｅｌｅｍｅｎｔ；ｕｐｔａｋｅ

收稿日期：２００５－０４－２２

基金项目：国家８６３计划项目（２００１－ＡＡ－６４０５０１－０３）；国家自然科学基金（４０５７１１４４）；广东省重大科技专项项目（２００４Ａ３０３０８００２）；教育部新世纪人才支持计划（ＮＣＥＴ０４－

０７９０）作者简介：方晓航（１９７５—），男，广东普宁人，中山大学在读博士研究

生，研究方向为水土污染环境的生物修复。联系人：仇荣亮Ｅ－ｍａｉｌ：ｅｅｓｑｒｌ＠ｓｙｓｕ．ｅｄｕ．ｃｎ

农业环境科学学报２００６，２５（１）：２５－２９

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｇｒｏ－ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅ

Ｃｄ胁迫对白菜生理特征及元素吸收的影响研究方晓航，曾晓雯，于方明，杜锁军，刘雯，仇荣亮（中山大学环境科学与工程学院，广东广州５１０２７５）

摘要：通过土培试验研究了Ｃｄ在白菜体内的富集以及对白菜的生理特征、营养元素吸收的影响。结果表明，Ｃｄ污染浓度的增大对白菜的株高、生物量并无显著影响，但白菜地上部以及地下部的Ｃｄ含量逐渐增加，地上、地下部最大Ｃｄ浓度分别为１０７．９ｍｇ・ｋｇ－１和１３５．４ｍｇ・ｋｇ－１

。试验中除对照组之外，所有Ｃｄ处理土壤中生长的白菜对Ｃｄ的生物富集系数均大于１，表明白菜对Ｃｄ有一

定的富集作用。Ｃｄ处理对白菜的叶绿素以及谷胱甘肽含量影响并不明显，两者均呈现降低－升高－降低的趋势，叶绿素与谷胱甘肽之间相关性显著（Ｐ＜０．０５）。Ｃｄ处理对白菜吸收Ｎａ、Ｍｇ可能存在促进作用（Ｐ＜０．０１），而对白菜吸收Ｍｎ可能存在拮抗作用（Ｐ＜０．０５）。白菜的叶绿素含量与Ｍｇ之间也存在显著正相关关系。关键词：镉；白菜；生理特征；营养元素；吸收中图分类号：Ｘ５０３．２３１文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－２０４３（２００６）０１－００２５－０５

土壤环境中的Ｃｄ来源除包括自然因素外，还包括工业废物排放、污水灌溉、大气沉降和长期施用磷肥等人为因素，但普遍认为工业废物和污灌可能是农田土壤Ｃｄ污染的主要来源之一［１］。由于Ｃｄ位于五毒（Ｈｇ、Ｃｄ、Ｐｂ、Ｃｒ、Ａｓ）之首，其在蔬菜中的积累问题引起极大的关注［２￣４］，某些蔬菜（如莴苣和卷心菜）中Ｃｄ的含量可达１００ｍｇ・ｋｇ以上，而且当Ｃｄ污染蔬菜后，容易通过食物链进入人体，影响人体健康［５］。作者野外调查也发现在土壤Ｃｄ浓度为１ｍｇ・ｋｇ－１时，试验选用的白菜体内的Ｃｄ含量可达２０ｍｇ・ｋｇ－１（干重），表明某些蔬菜对Ｃｄ有良好的富集作用。因此，本文研究白菜在土壤Ｃｄ污染的情况下对Ｃｄ的富集、对元素吸收的影响以及Ｃｄ污染对白菜生理特征的影响，对于了解Ｃｄ在蔬菜中吸收以及迁移、防止Ｃｄ污染对人２００６年２月方晓航等：Ｃｄ胁迫对白菜生理特征及元素吸收的影响研究

体健康危害具有一定的积极意义，并可为植物修复重金属污染土壤提供一种新的途径。１材料与方法１．１试验材料白菜种子（ＢｒａｓｓｉｃａｐｅｋｉｎｅｎｓｉｓＲ）为一代交配的小杂５６号，购自北京东升鸿钧种苗园艺所。试验用土壤采自广州琶洲蔬菜地，其基本理化性质如表１。１．２试验方法采集的土壤粉碎后，搅拌均匀，自然风干２周，每盆土壤用量１ｋｇ，Ｃｄ污染以ＣｄＣｌ２溶液形式均匀加入，浓度设置为０、１、５、１０、２０、４０、８０ｍｇ・ｋｇ－１，混合均匀后平衡１个月。种子经消毒后，于营养土中育苗，经１５ｄ后选取大小一致，生长良好的苗移栽，每盆移栽３株，室温下每天光照１２ｈ，生长１个月后收获，植物洗净后测定其株高、生物量，烘干消化测定其Ｃｄ以及Ｋ、Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｎ含量。收获前１ｄ分别剪取离代表性叶片顶端３￣５ｃｍ部位测定白菜的叶绿素以及谷胱甘肽含量。每个处理设３个重复。植物消化采用ＨＮＯ３－ＨＣｌＯ４方法，叶绿素以及谷胱甘肽测定方法参考文献［６］，Ｃｄ以及营养元素的含量用Ｈｉｔａｃｈｉ－Ｚ５０００原子分光光度计测定。ＳＰＳＳ统计软件进行数据分析处理。

２结果与讨论２．１Ｃｄ处理对白菜株高以及鲜重的影响Ｃｄ处理对白菜株高及鲜重的影响如图１所示。Ｃｄ处理对白菜株高的影响不大，各处理之间并未呈显著差别（Ｐ＞０．０５）。随着Ｃｄ处理浓度的升高，白菜的鲜重与对照组相比并未呈现下降的趋势，其中２０

ｍｇ・ｋｇ－１Ｃｄ处理的白菜最大鲜重可达４５．２ｇ・株－１，平

均为３８．３ｇ・株－１，显著高于对照处理。Ａｒｄｕｉｎｉ等［７］也发现较低浓度的Ｃｄ处理能显著提高Ｍｉｓｃａｎｔｈｕｓ的生物量。对于Ｃｄ如何提高植物生物量仍需进一步深入的研究，但可能与Ｃｄ超极化细胞原生质膜，提高细胞跨膜电位，从而提高植物对离子的吸收有关［８］。

表１土壤基本理化性质Ｔａｂｌｅ１Ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｅｓｔｅｄｓｏｉｌ

注：表中数值为平均值±标准差。

０１５１０２０４０８００１５１０２０４０８０

３０２５２０１５１０５０

６０５０４０３０２０１００

ａａａａ

ａａａ

ａａ

ａａａ

ｂａｂ

Ｃｄ处理／ｍｇ・ｋｇ－１

Ｃｄ处理／ｍｇ・ｋｇ－１

株高／ｃｍ鲜重／ｇ・

株－１

图１Ｃｄ对白菜株高以及生物量的影响（相同字母之间表示其差别不显著，Ｐ＞０．０５）Ｆｉｇｕｒｅ１ＥｆｆｅｃｔｏｆＣｄａｄｄｉｔｉｏｎｏｎｂｉｏｍａｓｓａｎｄｐｌａｎｔｈｅｉｇｈｔｏｆｃａｂｂａｇｅ（Ｔｈｅｓａｍｅｌｅｔｔｅｒｓｈｏｗｅｄｎｏｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍ，Ｐ＞０．０５）

各处理白菜的株高和鲜重与对照组相比没有显著差别或有显著上升，因此，实验选用Ｃｄ处理浓度对白菜并未造成明显的毒害作用，白菜有较强的耐Ｃｄ能力。２．２Ｃｄ处理对白菜吸收Ｃｄ的影响由图２可知，随着Ｃｄ处理浓度的增大，白菜地上以及地下部的Ｃｄ浓度也随着增大，其中地上部、地下部的Ｃｄ含量与土壤添加Ｃｄ量之间呈极显著关系，相关系数分别为０．９６０３、０．９５７３（Ｐ＜０．０１，ｎ＝２１）。８０ｍｇ・ｋｇ－１Ｃｄ处理的白菜地上、地下部的Ｃｄ的质量分数分别为１０７．９、１３５．４ｍｇ・ｋｇ－１，其地上部Ｃｄ含量达到超富集植物标准。不同浓度Ｃｄ处理显著提高白菜地上部的Ｃｄ含量，而较低浓度Ｃｄ处理（≤１０ｍｇ・ｋｇ－１）对白菜地下部Ｃｄ含量差别影响并不显著（Ｐ＞０．０５），较高浓度Ｃｄ处理（≥２０ｍｇ・ｋｇ－１）则显著提高白菜地下部Ｃｄ含量

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