4種蔬菜幼苗對(duì)鉛的敏感性研究

霍曉蘭，程 濱，趙秀峰，滑小贊，趙瑞芬

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與資源研究所，山西太原030031）

4種蔬菜幼苗對(duì)鉛的敏感性研究

霍曉蘭，程 濱，趙秀峰，滑小贊，趙瑞芬

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與資源研究所，山西太原030031）

采用盆栽試驗(yàn)，探討了辣椒、小白菜、黃瓜和茄子幼苗對(duì)重金屬Pb的吸收和累積以及不同濃度Pb對(duì)蔬菜幼苗生長發(fā)育的影響。結(jié)果表明，蔬菜幼苗根和莖葉累積的Pb含量隨土壤Pb濃度的增加而加大，且在同一處理濃度中，根中Pb的含量高于莖葉中Pb的含量；蔬菜苗期根對(duì)Pb的敏感性大小排序?yàn)辄S瓜＞小白菜＞茄子＞辣椒；莖葉對(duì)Pb的敏感性大小排序?yàn)辄S瓜＞小白菜＞辣椒＞茄子；低濃度的Pb對(duì)葉綠素的合成有一定程度的刺激作用，但隨Pb濃度的增加，葉片中葉綠素含量逐漸降低。

鉛；蔬菜；幼苗；敏感性

鉛是一種穩(wěn)定的不可降解的污染物，在土壤環(huán)境中可長期累積污染，是為害土壤的重要污染物之一。鉛是可在人體和動(dòng)物組織中積蓄的有毒金屬。鉛進(jìn)入人體后，通過食物鏈的生物放大作用，會(huì)威脅到人類的健康、生存與發(fā)展。其對(duì)作物的生長也有一定的毒害作用，主要表現(xiàn)在作物的產(chǎn)量與質(zhì)量上[1]。低濃度的鉛對(duì)某些作物的生長起促進(jìn)作用，而高濃度的鉛除了在作物的食用部位積累外，還表現(xiàn)為幼苗萎縮、生長緩慢、產(chǎn)量下降甚至出現(xiàn)絕收等現(xiàn)象。

國內(nèi)外研究鉛污染的蔬菜比較多，主要集中在Pb對(duì)蔬菜生長發(fā)育、生物有效性分布特征及規(guī)律等[2-3]。已有的研究表明，不同種類的蔬菜對(duì)同一種重金屬的吸收能力不同，同一種類的蔬菜對(duì)不同重金屬的吸收累積能力也不同[4]。

本研究選擇4種不同蔬菜，采用盆栽試驗(yàn)，探討鉛對(duì)蔬菜幼苗生長發(fā)育的影響以及幼苗根和莖葉對(duì)鉛的吸收累積，從而為推斷出鉛對(duì)不同蔬菜污染的臨界值提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試材料

供試蔬菜為辣椒、小白菜、黃瓜和茄子。土壤類型為石灰性褐土。土壤Pb添加量為0～2500mg/kg。準(zhǔn)確稱取480 g Pb（NO3）2，加少許純凈水溶解并定容至1 L。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)土壤Pb的添加量設(shè)0，100，300，600，1 000，1 500，2 000，2 500 mg/kg共8個(gè)水平，以保證從無毒性到完全毒性。

采用可以裝100 g土的塑料直筒，每個(gè)處理重復(fù)8次，種植前使每個(gè)處理土壤的含水量達(dá)到田間持水量平衡2 d，每種蔬菜每個(gè)處理重復(fù)8次，種植64盆，4種蔬菜共種植256盆，試驗(yàn)前催芽。每個(gè)塑料直筒播種13粒，14 d后收獲。實(shí)驗(yàn)室日間溫度可調(diào)控在22～25℃，濕度91%～98%；夜間溫度可調(diào)控在20～23℃，濕度85%～95%。播種后從第5天開始，每隔5 d補(bǔ)加同體積的水50 mL，并記錄每天溫濕度，觀察蔬菜幼苗發(fā)芽、出苗及生長發(fā)育情況。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 蔬菜根和莖葉Pb含量的測(cè)定 經(jīng)過14 d的培養(yǎng)后，在不同土壤Pb濃度培養(yǎng)下，測(cè)定各種蔬菜的根和莖葉中累積的Pb含量。將蔬菜幼苗在自然狀態(tài)下風(fēng)干后，用瑪瑙研磨儀研磨，采用王水水浴消解法消解，用原子吸收分光光度法進(jìn)行測(cè)定[5]。

1.3.2 葉綠素含量的測(cè)定 參見《植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》[6]測(cè)定葉綠素含量。

1.3.3 根長和芽長的測(cè)定 分別測(cè)量經(jīng)14 d培養(yǎng)后不同土壤Pb濃度下各種蔬菜幼苗的主根長和芽長，并取平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度鉛對(duì)蔬菜幼苗植株生長的影響

試驗(yàn)在不同處理下對(duì)蔬菜幼苗根長和芽長生長進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)測(cè)定。由圖1可知，土壤中Pb的添加量為300 mg/kg時(shí)，辣椒和小白菜的根長和芽長生長最旺盛。當(dāng)Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)為600 mg/kg時(shí)，對(duì)辣椒與小白菜的根長和芽長產(chǎn)生抑制作用，根長和芽長的生長逐漸下降，且隨著土壤Pb濃度的增加，辣椒和小白菜生長逐漸呈下降趨勢(shì)[7-8]。

土壤中Pb添加量為0～300mg/kg時(shí)，茄子的根長和芽長生長不明顯。當(dāng)Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)為600 mg/kg時(shí)，茄子的根長和芽長呈下降趨勢(shì)，但不明顯。隨著Pb濃度的增加，茄子生長逐漸呈下降趨勢(shì)。土壤中Pb的添加量為0～300 mg/kg時(shí)，黃瓜的根長和芽長雖然呈上升趨勢(shì)，但是不明顯。隨著Pb濃度的增加，黃瓜的生長呈下降趨勢(shì)（圖1）。因此，Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)在300 mg/kg時(shí)，蔬菜幼苗生長最旺盛，起到促進(jìn)作用。Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)在600 mg/kg時(shí)，對(duì)蔬菜幼苗生長產(chǎn)生抑制作用[8-9]。

2.2 不同濃度鉛對(duì)蔬菜幼苗根和莖葉含量的影響（均以干質(zhì)量計(jì)）

結(jié)果表明，4種蔬菜幼苗根和莖葉中Pb含量均隨土壤Pb處理濃度的增加而增加（表1，2）。

隨著土壤Pb濃度逐漸增加，4種蔬菜幼苗的根系和莖葉中Pb含量也在逐漸增加，二者呈顯著正相關(guān)，且相關(guān)系數(shù)均在0.9以上。蔬菜作物中的重金屬主要來自于土壤，重金屬被植株的根吸收后，首先在根中積累，然后有一部分被轉(zhuǎn)運(yùn)到植株的其他部位，因而，不同部位對(duì)重金屬的積累不同，通常情況下重金屬在植株地下部的積累要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于地上部[10]。在土壤Pb處理濃度相同條件下，蔬菜幼苗地下部根中的Pb含量高于地上部莖葉中的Pb含量。由于鉛污染的原因，使植物體內(nèi)代謝過程產(chǎn)生紊亂，導(dǎo)致鉛在植物體內(nèi)運(yùn)輸能力低，生長發(fā)育受到抑制。所以，植物吸收的鉛大部分富集在植物體內(nèi)的根部，只有少部分向上運(yùn)輸?shù)角o葉，因此，4種蔬菜幼苗受到的最直接毒害是在根部，然后才是地上部的莖葉[11]。

表1 不同處理蔬菜幼苗根中Pb含量 mg/kg

表2 不同處理蔬菜幼苗莖葉中Pb含量 mg/kg

由表1，2可知，不同種類蔬菜的根系和莖葉之間Pb含量差異是不同的。地下部根中Pb含量最高的是黃瓜，其次是小白菜和茄子，辣椒根中Pb含量最低。如Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2 500 mg/kg時(shí)，辣椒根中Pb含量是黃瓜根中Pb含量的37%。4種蔬菜地上部莖葉中Pb含量最高的是黃瓜，其次是小白菜和辣椒，茄子莖葉中的Pb含量最低[12]。

由表1，2分析得出，4種供試蔬菜根系對(duì)Pb的敏感性排序?yàn)辄S瓜＞小白菜＞茄子＞辣椒；莖葉對(duì)Pb的敏感性排序?yàn)辄S瓜＞小白菜＞辣椒＞茄子。因此，在相同環(huán)境條件下，4種蔬菜根、莖葉對(duì)Pb含量累積高低之間存在較大差異。其主要取決于各種蔬菜的生長習(xí)性、生理特性和生物學(xué)特性的不同。

2.3 不同濃度鉛對(duì)蔬菜葉綠素含量的影響

葉綠素含量的高低能夠反映出光合作用水平的強(qiáng)弱，因此，葉綠素是作為植物進(jìn)行光合作用的主要色素[13-14]。

由圖2可知，隨著Pb處理濃度的加大，4種蔬菜葉片中的葉綠素含量之間變化趨勢(shì)差異不大。Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)在300 mg/kg時(shí)，黃瓜幼苗葉片中葉綠素的含量最高，其次是小白菜和茄子，含量最低是辣椒。Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)在600 mg/kg時(shí)，4種蔬菜的葉綠素含量開始下降。隨著Pb濃度的增大，各種蔬菜的葉綠素含量逐漸降低[15]。但4種蔬菜之間葉綠素含量變化不明顯。

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同種類蔬菜對(duì)同種重金屬吸附累積能力不同，有的差別甚至更大，這與其他學(xué)者研究結(jié)果相符[2，16-17]。各類蔬菜對(duì)吸收累積Pb污染的特性不同，產(chǎn)生的結(jié)果不同。本試驗(yàn)探討了黃瓜、小白菜、茄子和辣椒幼苗對(duì)Pb的富集作用，吸收富集作用越大，蔬菜對(duì)Pb越敏感。根對(duì)Pb含量吸收累積的敏感性大小排序?yàn)辄S瓜＞小白菜＞茄子＞辣椒；莖葉對(duì)Pb的敏感性大小排序?yàn)辄S瓜＞小白菜＞辣椒＞茄子。

4種蔬菜對(duì)鉛的反應(yīng)，根部受Pb影響嚴(yán)重，地上部莖葉受Pb脅迫的危害要比根系小。低濃度的Pb對(duì)植物生長有促進(jìn)作用，高濃度Pb對(duì)植物生長起到抑制作用。對(duì)供試蔬菜葉片中葉綠素含量合成有促進(jìn)作用的主要是低濃度的Pb污染，隨Pb污染濃度增加，葉綠素含量逐漸下降，從而降低光合作用。所以，根據(jù)蔬菜生產(chǎn)中出現(xiàn)的各器官敏感性的變化，可推測(cè)出Pb污染情況，并及時(shí)采取有效措施來解決污染問題。因此，探索研究Pb污染對(duì)不同種類蔬菜的器官間敏感性具有極其重要的作用。

［1］馬永剛.鉛污染現(xiàn)狀、原因及對(duì)策[J].中國資源綜合利用，2001（2）：26-28.

［2］宗良綱，孫靜克，沈倩宇，等.Cd、Pb污染對(duì)幾種葉類蔬菜生長的影響及其毒害癥狀[J].生態(tài)毒理學(xué)報(bào)，2007，2（1）：63-68.

［3］宋玉芳，許華夏，任麗萍，等.土壤重金屬對(duì)白菜種子發(fā)芽與根伸長抑制的生態(tài)毒性效應(yīng)[J].環(huán)境科學(xué)，2002，23（1）：103-107.

［4］王玲，劉鳳枝，蔡彥明，等.不同種類蔬菜幼苗對(duì)鉛的敏感性研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2010（9）：1646-1652.

［5］滑小贊，霍曉蘭，程濱，等.王水水浴消解法測(cè)定土壤中Cu，Zn， Pb，Ni的方法[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（9）：960-962，970.

［6］鄒琦.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2010.

［7］王林，史衍璽.鎘、鉛及其復(fù)合污染對(duì)辣椒生理生化特性的影響[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2005（1）：107-112，118.

［8］洪春來，賈彥博，王潤屹，等.鉛毒害對(duì)蔬菜生長影響的研究[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2008（20）：27，31.

［9］周娜娜，王剛，林偉.不同濃度的鉛污染對(duì)黃瓜幼苗生長的影響[J].瓊州大學(xué)學(xué)報(bào)，2006（5）：25-26，29.

［10］楊亞麗，李友麗，陳青云，等.土壤鉛、鎘、鉻對(duì)蔬菜發(fā)育影響及遷移規(guī)律的研究進(jìn)展 [J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2015，30（增刊）：511-517.

［11］楊卓亞，張福鎖.土壤-植物體系中的鉛[J].土壤學(xué)進(jìn)展，1993（5）：1-10.

［12］梁稱福，陳正法，劉明月.蔬菜重金屬污染研究進(jìn)展[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002（4）：45-48.

［13］杜連彩.鉛脅迫對(duì)小白菜幼苗葉綠素含量和抗氧化酶系統(tǒng)的影響[J].中國蔬菜，2008（5）：17-19.

［14］袁紅艷，劉嘉琦，陸小平.鉛脅迫對(duì)費(fèi)菜葉綠素含量及抗氧化酶活性的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（23）：12445-12447.

［15］封功能，陳愛輝，劉漢文，等.鉛對(duì)茄果類蔬菜生長特性的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36（34）：14862-14863，14868.

［16］柳丹，潘凡，楊肖娥.鉛富集植物對(duì)鉛的吸收及其耐性生理機(jī)制進(jìn)展研究[J].池州學(xué)院學(xué)報(bào)，2007（5）：88-91.

［17］紀(jì)玉琨，李廣賀.作物對(duì)重金屬吸收能力的研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2006（S1）：104-108.

Study on Four Kinds of Vegetable Seedling Susceptibility to Lead

HUOXiaolan，CHENGBin，ZHAOXiufeng，HUAXiaozan，ZHAORuifen
（Institute ofAgricultural Environment＆Resources，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Taiyuan 030031，China）

The paper discussed the effect of pepper,Chinese cabbage,cucumber and eggplant seedlings on Pb uptake and accumulation amount and Pb on the seedling growth and development by potted method.The results showed that Pb contents in all roots and stem leaves of the four vegetable seedlings had highly positive correlation with the concentration of Pb and Pb was easily absorbed and accumlated in roots than in stem leaves.The sort of Pb sensitivity in the roots of four vegetable seedlings was cucumber＞Chinese cabbage＞eggplant＞pepper,and it was cucumber＞Chinese cabbage＞pepper＞eggplant in the stem leaves.It indicated that cucumber was most sensitive to Pb among the roots of tested vegetables.With the increase of the Pb concentration,chlorophyll contents in the four tested vegetables increased first and decreased afterwards.

lead;vegetables;seedling;sensitivity

X173

A

1002-2481（2016）06-0797-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.06.19

2016-01-29

“十二五”農(nóng)村領(lǐng)域國家科技計(jì)劃課題（2012AA101401-2）；山西省青年科技研究基金項(xiàng)目（2013021027-2）；山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院博士研究基金項(xiàng)目（YBSJJ1502）

霍曉蘭（1977-），女，山西大同人，助理研究員，碩士，主要從事土壤環(huán)境保護(hù)研究工作。程 濱為通信作者。