不同形態(tài)大氣鉛沉降對(duì)茄苗生長(zhǎng)和鉛積累特征影響

張大庚，栗杰，姚忠麗

（沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)土地與環(huán)境學(xué)院，沈陽(yáng) 100866）

近年來(lái)，農(nóng)業(yè)重金屬污染引起的農(nóng)產(chǎn)品安全問(wèn)題引起人們的廣泛關(guān)注[1?2]。土壤重金屬積累被認(rèn)為是農(nóng)作物吸收重金屬的主要來(lái)源，研究者針對(duì)重金屬?gòu)耐寥老蜣r(nóng)產(chǎn)品轉(zhuǎn)移的途徑、機(jī)制等開展了大量研究[3?5]。但隨著大氣污染多源化和污染物種類多樣化，大氣沉降已成為農(nóng)業(yè)地區(qū)重金屬的重要輸入源[6?7]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2008—2018 年大氣沉降對(duì)土壤As、Cd、Cr、Hg、Ni 和Pb 的輸入貢獻(xiàn)率為50%～93%[8]。作物不僅可以通過(guò)根系，也可以通過(guò)葉片吸收重金屬[9]。在工業(yè)活動(dòng)密集區(qū)域大氣沉降往往成為作物Pb、Cd、As、Hg 的主要來(lái)源[6]。通過(guò)覆膜和露天對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)大氣沉降使大白菜地上部Cd 含量增加152.63%，Pb 含量增加129.52%[10]。王京文等[11]的研究證實(shí)了大氣沉降對(duì)蔬菜地上部分Cd、Pb和Hg等重金屬積累有直接作用。

Pb 是最常見的“五毒”重金屬元素之一，由于其難降解性，在環(huán)境中可長(zhǎng)期存在[12]，過(guò)量積累對(duì)人體健康造成危害[13]。汽車尾氣、燃煤燃燒以及各類工業(yè)區(qū)建設(shè)等均可導(dǎo)致大氣Pb 含量升高[14]，人類活動(dòng)對(duì)區(qū)域性及全球性Pb循環(huán)的影響大于其他元素。1996—2015 年我國(guó)大氣降塵中Pb 均值含量超過(guò)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15618—1995）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值7.9 倍[15]，大氣沉降Pb 對(duì)區(qū)域范圍內(nèi)作物生長(zhǎng)的影響不容忽視。研究表明，作物對(duì)重金屬的吸收與其化學(xué)形態(tài)密切相關(guān)，而Pb顆粒物的形態(tài)與排放源密切相關(guān)，如工業(yè)煙氣中SO2含量高，則Pb 的排放形態(tài)主要是PbSO4和PbS[16]。但現(xiàn)有研究大多集中在大氣和葉片重金屬含量，對(duì)重金屬在大氣顆粒物中的形態(tài)關(guān)注較少[17]。因此，本研究以茄子為供試作物，以典型棕壤為供試土壤，通過(guò)室內(nèi)盆栽試驗(yàn)研究了硫化鉛（PbS）、二氧化鉛（PbO2）、硫酸鉛（PbSO4）3 種形態(tài)Pb 在葉面和土表沉降后對(duì)茄苗生長(zhǎng)的影響及其在茄子植物體的積累遷移特征，旨在為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)大氣重金屬污染的生態(tài)效應(yīng)、保障農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

土壤：2020 年春季施肥前采自沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)后山試驗(yàn)基地（41°49′35″N，123°33′49″E）0～20 cm 耕層，為典型棕壤。土樣去除礫石和植物殘?bào)w等物質(zhì)后自然風(fēng)干，過(guò)2 mm篩備用。供試土壤基本性質(zhì)如下：pH 4.93，堿解氮98.56 mg·kg?1，有效磷4.6 mg·kg?1，速效鉀97.22 mg·kg?1，有機(jī)質(zhì)15.4 g·kg?1，土壤本底Pb含量2.65 mg·kg?1。

作物：紫圓茄（Solanum melongenaL.），種子購(gòu)自遼寧富友種業(yè)有限公司。

試劑：分析純PbS（納米級(jí)，水力學(xué)直徑192 nm）、PbO2（納米級(jí)，水力學(xué)直徑630 nm）、PbSO4，購(gòu)自上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

圖1 為供試PbS、PbO2和PbSO4的電鏡掃描圖，由圖可見PbS 納米微粒間較緊密，PbO2微粒間較分散，PbSO4可溶于水。

圖1 不同形態(tài)Pb化合物的掃描電鏡圖（×10 000倍）Figure 1 SEM images of different Pb compounds（×10 000 times）

1.2 試驗(yàn)方法與設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)采用盆栽種植方法，在人工氣候室中模擬Pb 沉降處理，試驗(yàn)設(shè)計(jì)考慮了大氣Pb 沉降葉面和土表兩種情況。模擬大氣沉降Pb量參考了現(xiàn)有大氣重金屬沉降的研究結(jié)果[18]。

1.2.1 茄子育苗

將紫圓茄種子用清水搓洗，75 ℃熱水浸泡30 min，室溫浸泡過(guò)夜后在育苗盤中播種，待小苗長(zhǎng)到3個(gè)葉片后移栽至10 cm×10 cm 培養(yǎng)缽，每個(gè)培養(yǎng)缽裝土500 g，種植1株茄苗。

人工氣候室溫度：白天25 ℃，夜間20 ℃；濕度：70%；光照時(shí)間：12 h（8：00—20：00）。

1.2.2 葉面沉降Pb試驗(yàn)

試驗(yàn)共設(shè)置葉面滴加去離子水（CK）、PbS、PbO2和PbSO44 個(gè)處理，每個(gè)處理20 次重復(fù)。進(jìn)行葉面滴加前將PbS、PbO2、PbSO4溶液水浴超聲均勻，超聲30 min，功率設(shè)置為50 Hz。葉面施加Pb 試驗(yàn)：每天用200 μL 移液槍向茄子葉面滴加25 mg·L?1Pb 溶液1.6 mL，連續(xù)滴加5 d，滴加時(shí)注意均勻分散到整個(gè)葉面，試驗(yàn)共21 d。培養(yǎng)缽表面用封口膜覆蓋以防止溶液意外滴落。分別在試驗(yàn)的第2、6、11、15、21天收獲整株茄苗（破壞性取樣），每個(gè)處理每次收獲3 株。

將采集的整株茄苗用自來(lái)水和去離子水洗去附著的灰塵和污染物質(zhì)，將樣品按照根、莖、葉分成3 部分，將收獲的植株進(jìn)行殺青（105 ℃殺青30 min）、烘干（75 ℃烘干72 h）至恒質(zhì)量，測(cè)定干質(zhì)量；將烘干稱量后的樣品研磨、裝袋冷藏保存。

1.2.3 土表沉降Pb試驗(yàn)

試驗(yàn)設(shè)置與葉面沉降相同，共設(shè)CK、PbS、PbO2和PbSO44 個(gè)處理，每個(gè)處理20 次重復(fù)。茄苗移栽3 d后在土壤表面滴加Pb，每天用200μL 移液槍向土面滴加25 mg·L?1Pb溶液1.6 mL，連續(xù)施加10 d，保證均勻分布在整個(gè)土面。考慮到土表Pb 沉降量較高，滴加Pb 量設(shè)為葉面沉降處理的2 倍。分別在試驗(yàn)第10、15、20、25、30 天時(shí)收獲整株茄苗。樣品處理方法同上。

1.2.4 土柱淋溶試驗(yàn)

稱取土壤樣品（過(guò)2 mm 篩）763 g，按容重1.25 g·cm?3裝入有機(jī)玻璃淋溶柱（內(nèi)徑6 cm、高25 cm），土柱高約20 cm。土柱底部鋪一層惰性石英砂，下端用50 目濾網(wǎng)封口。淋溶前用0.01 mol·L?1CaCl2從底部對(duì)土壤柱進(jìn)行預(yù)潤(rùn)濕，排出土壤孔隙中空氣，并排出重力水。

試驗(yàn)設(shè)置同上，共設(shè)土表滴加CK、PbS、PbO2和PbSO44 個(gè)處理，每個(gè)處理9 次重復(fù)。每天用200 μL移液槍向土面滴加25 mg·L?1Pb 溶液1.6 mL，連續(xù)滴加10 d，保持與盆栽試驗(yàn)沉降Pb 量相同。每個(gè)土柱每次加水100 mL，每3 d加水1次，試驗(yàn)結(jié)束累積加水量為800 mL。在第10、20、30 天時(shí)采集土樣，分別采集0～5、5～10、10～15、15～20 cm 土層土樣，風(fēng)干，過(guò)2 mm篩，測(cè)定不同土層全量Pb。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 茄苗和土壤Pb含量的測(cè)定

茄苗植株P(guān)b含量采用混酸（HNO3?HClO4）消解，待測(cè)液用PTFE過(guò)濾器過(guò)濾，電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP?OES，Vista?MPX 美國(guó)安捷倫）測(cè)定。土壤總Pb含量采用HCl?HNO3?HClO4消解，ICP?OES測(cè)定。

1.3.2 茄苗光合指標(biāo)的測(cè)定

茄苗葉片葉綠素含量采用手持便攜式美國(guó)CCM?200 plus 葉綠素含量測(cè)定儀測(cè)定。茄苗葉片光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs）采用便攜式光合測(cè)定儀（LI?co 6400XTR，美國(guó)）測(cè)定。茄苗光合指標(biāo)測(cè)定均在上午10時(shí)進(jìn)行，選取茄苗主莖倒3完全展開葉，每個(gè)處理測(cè)定3株茄苗，每株重復(fù)測(cè)定3次。

1.3.3 茄苗生長(zhǎng)不同時(shí)期Pb遷移率的計(jì)算

遷移率是評(píng)判大氣沉降Pb 在茄子植株、不同土層及土壤?植株間運(yùn)移能力的重要指標(biāo)。

（1）葉面沉降Pb遷移率：

葉面?植株P(guān)b 總遷移率=根莖葉中Pb 量（mg·株?1）/沉降Pb總量（mg·株?1）×100%

葉?莖Pb 遷移率=根莖中Pb 量（mg·株?1）/根莖葉Pb總量（mg·株?1）×100%

莖?根Pb遷移率=根中Pb量（mg·株?1）/莖根Pb總量（mg·株?1）×100%

（2）地表沉降Pb遷移率：

土壤?植株P(guān)b遷移率=植株P(guān)b量（mg·株?1）/[沉降Pb量（mg·株?1）+土壤Pb總量（mg·株?1）]×100%

根?莖葉Pb遷移率=莖葉Pb量（mg·株?1）/植株P(guān)b總量（mg·株?1）×100%

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2013 和SPSS 23.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和繪圖，采用LSD法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉面沉降鉛對(duì)茄苗生長(zhǎng)和Pb積累遷移的影響

2.1.1 茄苗生物量

不同形態(tài)沉降Pb 對(duì)茄苗根莖葉干質(zhì)量的影響規(guī)律相似，在茄苗移栽第2～15 天各形態(tài)沉降Pb 對(duì)茄苗生長(zhǎng)表現(xiàn)為抑制作用（表1），茄苗根莖葉干質(zhì)量及植株總質(zhì)量均低于CK。在移栽第2 天，茄苗根莖葉干質(zhì)量在PbO2處理下達(dá)最小值，第15 天時(shí)PbO2沉降影響仍較大。隨著茄苗生長(zhǎng)，各形態(tài)沉降Pb 對(duì)其生長(zhǎng)的影響產(chǎn)生了一定差異。在移栽第21 天，PbO2處理對(duì)茄苗生長(zhǎng)抑制作用仍較大，與CK 相比茄苗總質(zhì)量降低了19.2%；PbSO4處理的抑制作用相對(duì)較小，茄苗葉根干質(zhì)量略低于CK；PbS 處理對(duì)茄苗生長(zhǎng)表現(xiàn)為促進(jìn)作用，與對(duì)照相比茄苗葉、莖干質(zhì)量分別增加了0.13 g 和0.04 g，但各處理間的差異不顯著。因此，從整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程來(lái)看，葉面滴加PbO2顯著抑制了茄苗生長(zhǎng)，PbSO4和PbS對(duì)茄苗生長(zhǎng)的影響不顯著。

表1 葉面沉降Pb對(duì)茄子根莖葉干質(zhì)量的影響（g）Table 1 Effects of deposited Pb on dry weight of eggplant（g）

2.1.2 茄苗光合特征

在茄苗的生長(zhǎng)過(guò)程中，凈光合速率（Pn）呈先升后降的規(guī)律（圖2）。在整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程中，各處理間茄子Pn的差異均不顯著。移栽第20天PbS、PbO2和PbSO4處理Pn 較CK 分別降低6.89%、9.07%和5.30%。隨幼苗生長(zhǎng)，CK 和PbS 處理下茄苗蒸騰速率（Tr）呈持續(xù)下降趨勢(shì)，PbO2和PbSO4則均呈先降低后升高規(guī)律，其中PbO2在移栽第5、10 天葉片Tr 較CK 顯著降低。移栽第20 天，葉面沉降Pb 各處理Tr 均高于CK。各處理葉片氣孔導(dǎo)度（Gs）隨茄苗生長(zhǎng)呈逐漸降低的趨勢(shì)。在整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程中PbO2處理Gs 均較低，移栽第5 天時(shí)與其他處理間差異顯著。移栽第20天時(shí)各處理Gs差異均不顯著。葉片水分利用效率（WUE）反映了植物耗水與其干物質(zhì)生產(chǎn)之間的關(guān)系，為凈光合速率與蒸騰速率的比值。在移栽的第5、10 天，滴加PbO2顯著增加了茄苗WUE 值，滴加PbS和PbSO4則無(wú)顯著影響。但在第20 天，3 種形態(tài)沉降Pb 處理WUE 值均顯著降低，表明Pb 對(duì)水分利用效率具有抑制作用。根據(jù)茄苗光合特征指標(biāo)的變化趨勢(shì)，3 種形態(tài)葉面沉降Pb 對(duì)茄苗生長(zhǎng)均產(chǎn)生了一定影響，其中PbO2的抑制作用相對(duì)較大。

圖2 葉面沉降Pb對(duì)茄苗葉片光合特征的影響Figure 2 Effects of deposited Pb on photosynthetic characteristics of eggplant seedling leaves

2.1.3 茄苗不同器官Pb積累

圖3表明，Pb在葉的積累量隨幼苗生長(zhǎng)呈先快速上升后降低的趨勢(shì)。在移栽第11 天，3 種形態(tài)Pb 處理葉中Pb 積累量達(dá)峰值，隨茄苗生長(zhǎng)，葉中Pb 積累量逐漸減少，在整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中，葉面滴加PbS 處理葉中Pb 積累量均顯著高于PbO2和PbSO4處理。莖中Pb積累量隨茄苗生長(zhǎng)變化不同，其中滴加PbS處理變化幅度最大，呈先增加后降低的變化趨勢(shì)，在移栽11 d 后莖中Pb 積累量與其他處理之間的差異達(dá)到顯著水平，其他處理則隨茄苗生長(zhǎng)呈緩慢增加趨勢(shì)，且變化幅度較小。但茄苗莖中Pb 的積累量較少，最高僅為0.60 μg。茄苗根中Pb 積累量隨其生長(zhǎng)呈逐漸增加的趨勢(shì)，在茄苗移栽第2～11天呈緩慢增加趨勢(shì)，且各沉降Pb處理之間的差異均不顯著。移栽11 d后根中Pb 積累量呈相對(duì)快速增加的趨勢(shì)，各處理間差異均達(dá)到了顯著水平，積累量表現(xiàn)為PbS>PbSO4>PbO2>CK。與茄苗葉中Pb積累量相比，根中Pb積累量也相對(duì)較低，最高僅為1.37μg·株?1。

圖3 葉面沉降Pb在茄苗葉、莖、根的積累量Figure 3 Accumulations of deposited Pb in eggplant leaves，stems and roots

2.1.4 茄苗不同器官間Pb遷移

由于茄苗莖和根中Pb 積累量較少，因此在計(jì)算茄苗不同器官間Pb的遷移率過(guò)程中忽略了由根進(jìn)入土中的Pb 量。本研究對(duì)不同遷移路徑Pb 最大遷移率進(jìn)行了比較（圖4），由圖可知PbS 由葉面進(jìn)入茄苗植株的遷移率相對(duì)較高，最高達(dá)到87.01%，與PbO2和PbSO4之間的差異達(dá)到了顯著水平。PbO2和PbSO4葉面?植株遷移率分別為50.44%和50.78%，兩者差異不顯著。

圖4 葉面沉降Pb在葉面?植株間的最大遷移率Figure 4 Maximum mobilities of leaf Pb deposition between leaf surface and plants

PbS、PbO2和PbSO43 種形態(tài)Pb 由茄苗葉向莖的遷移率僅為1.27%、1.39%和1.87%。Pb 由莖向根的遷移率均相對(duì)較高，PbS、PbO2和PbSO4處理分別為75.69%、78.90%和82.03%。各處理Pb 葉?莖和莖?根遷移率的差異均不顯著，其中PbSO4遷移率均相對(duì)較高。因此，由葉面進(jìn)入茄苗的Pb主要積累在葉中，由葉向莖遷移的量極少。雖然PbS最易由沉降的葉面進(jìn)入茄苗植株，但PbSO4向下遷移的能力相對(duì)更強(qiáng)。

2.2 土表沉降Pb對(duì)茄苗生長(zhǎng)和鉛積累遷移的影響

2.2.1 茄苗生物量

土表沉降各形態(tài)Pb 對(duì)茄苗生長(zhǎng)的抑制作用較小，隨移栽時(shí)間的增加，影響逐漸增強(qiáng)（圖5）。移栽第10～20天，添加3種形態(tài)Pb對(duì)茄苗地上部和根部干質(zhì)量的影響差異均不顯著。在移栽20 d 后茄苗生長(zhǎng)加快，土表沉降Pb 對(duì)茄苗生長(zhǎng)表現(xiàn)出一定的抑制作用。移栽第25 天和第30 天各形態(tài)Pb 均降低了茄苗地上部干質(zhì)量，但差異仍不顯著。3種形態(tài)Pb對(duì)茄苗根部干質(zhì)量的影響大于地上部。在移栽第25 天，各形態(tài)Pb 處理茄苗根部干質(zhì)量均略低于對(duì)照，但差異不顯著。在移栽第30 天各形態(tài)Pb 處理對(duì)茄苗根生長(zhǎng)的影響程度增強(qiáng)，其中PbS 和PbO2處理對(duì)茄苗根部干質(zhì)量的影響差異達(dá)到了顯著水平，表現(xiàn)為CK>PbSO4>PbO2>PbS。

圖5 土表沉降Pb對(duì)茄苗地上部、根部干質(zhì)量的影響Figure 5 Effects of soil Pb deposition on dry mass of eggplant

圖6 土表沉降Pb在茄苗地上部和根部的積累量Figure 6 Accumulations of soil Pb deposition in eggplant

2.2.2 茄苗不同器官Pb積累

PbS、PbO2和PbSO43種形態(tài)沉降Pb進(jìn)入土壤后，隨茄苗生長(zhǎng)，Pb 在茄苗地上部和根部逐漸積累（圖6）。添加外源沉降Pb 各處理茄苗地上部Pb 積累量均高于CK，其中PbS處理茄苗地上部Pb積累量最高，在移栽第30 天，增幅約為121.4%。PbO2和PbSO4處理的變化趨勢(shì)與PbS 相似，但Pb 積累量顯著低于PbS處理。在移栽第30天，PbS、PbO2和PbSO4處理茄苗地上部Pb積累量分別是CK的2.1、1.7倍和1.6倍。

PbS 處理茄苗根Pb 積累量隨茄苗的生長(zhǎng)也呈逐漸增加的趨勢(shì)，在移栽第30 天，茄苗根中Pb 積累量達(dá)到2.26μg·株?1，是CK處理的3.53倍。添加PbO2和PbSO4處理茄苗根中Pb 積累量在移栽第10～25 天呈增加的趨勢(shì)，但在第25～30 天則略有降低。各處理土表沉降Pb 在茄苗根部的積累量表現(xiàn)為PbS>PbO2>PbSO4>CK。

2.2.3 茄苗不同器官Pb遷移

Pb 沉降在土表后，與土壤發(fā)生相互作用，并產(chǎn)生遷移和轉(zhuǎn)化。隨著茄苗生長(zhǎng)，其會(huì)吸收一定數(shù)量土壤Pb，但Pb 在土壤?植株間的遷移率很低（圖7）。隨移栽時(shí)間增加，Pb 在土壤?植株間的遷移率略有增加。在移栽第30 天，添加PbS、PbO2和PbSO4處理Pb 在土壤?植株間的遷移率分別為0.83%、0.61%和0.43%，處理間無(wú)顯著差異。

圖7 土表沉降Pb在土壤和茄苗植株間的遷移率Figure 7 Migration of soil Pb deposition between soil and eggplants

茄苗根部從土壤中吸收3 種形態(tài)Pb 后，部分Pb從根部遷移至莖葉。在移栽第30天，滴加PbSO4處理茄苗根?莖葉的遷移最高，達(dá)到45.9%，PbO2和PbS 處理分別為34.6%和34.7%。各形態(tài)Pb在茄苗根?莖葉的遷移率均未超過(guò)50%，表明茄子吸收的Pb 主要積累在根部。

2.2.4 不同土層間Pb遷移

圖8 表明，大氣Pb 沉降在土表后，隨淋洗時(shí)間的增加，各土層遷移率均呈增加趨勢(shì)，不同處理間的差異則逐漸減小。在淋洗第10 天和第20 天，PbSO4由0～5 cm 向5～10 cm 土層和5～10 cm 向10～15 cm 土 層的遷移率最高，且與PbS和PbO2處理的差異均達(dá)到了顯著水平。在淋洗第30天，Pb的遷移率增加，但差異均不顯著，其中由0～5 cm向5～10 cm土層的遷移率相對(duì)較高，均在40%左右；5～10 cm 向10～15 cm 土層的遷移率則顯著降低，在16.67%～10.12%之間；10～15 cm 向15～20 cm 土層的遷移率則更低，在9.59%～5.21%之間。因此，外源Pb 主要積累在0～10 cm 土層。比較3 種沉降Pb 遷移特性可知，離子態(tài)的PbSO4更易由土表向下層遷移，小顆粒的PbS則更易在土壤中積累。

3 討論

3.1 葉面沉降Pb對(duì)茄苗生長(zhǎng)的影響與積累遷移

本研究通過(guò)開展3 種不同形態(tài)Pb 葉面沉降對(duì)茄苗生長(zhǎng)的影響試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，PbO2對(duì)茄苗生長(zhǎng)表現(xiàn)出顯著的抑制作用，PbS 和PbSO4影響不顯著。結(jié)合茄苗葉片光合特征分析可知，在相同條件下，Tr 越大累積的光合產(chǎn)物越多[19]，葉面沉降Pb 一定程度上降低了茄苗對(duì)光合產(chǎn)物的積累，PbO2處理影響最大。氣孔作為CO2和水分進(jìn)出葉片的共同通道，Gs調(diào)節(jié)著碳固定和水分散失的平衡關(guān)系，二者的不同步影響WUE，WUE 隨Gs 的下降反而升高。葉面沉降大顆粒態(tài)PbO2在茄苗移栽過(guò)程中降低了葉片的Gs和Pn。因此葉面沉降PbO2在一定程度上影響了茄苗葉對(duì)光合作用所需的CO2和水分的運(yùn)輸，進(jìn)而影響了光合產(chǎn)物的合成。

Gaibhive 等[20]利用掃描電鏡（SEM?EDX）觀測(cè)發(fā)現(xiàn)細(xì)顆粒物（1～2μm）直接覆蓋在氣孔和保衛(wèi)細(xì)胞上，因此沉降顆粒的大小直接影響葉片對(duì)重金屬的吸收。Birbaum 等[21]的研究也表明細(xì)微顆粒可以直接滲透到葉片內(nèi)部，而大顆粒則被黏附在表面蠟質(zhì)層上。在3 種形態(tài)沉降Pb 中，PbO2顆粒最大，直徑為630 nm，顆粒間較分散，覆蓋在葉片氣孔上會(huì)降低茄苗葉片Gs，對(duì)茄苗葉光合特征產(chǎn)生一定的影響，進(jìn)而抑制茄苗生長(zhǎng)。PbS 的直徑僅為192 nm，PbSO4可溶于水，均可直接進(jìn)入葉片，對(duì)光合特征未產(chǎn)生顯著影響，因此對(duì)茄苗的生長(zhǎng)影響相對(duì)較小。

Eichert 等[22]的研究表明較小的Cu 顆粒（43 nm）可以通過(guò)氣孔滲透進(jìn)入蠶豆葉片，而較大Cu 顆粒（1.1 μm）則不能。本研究結(jié)果表明，沉降Pb 的顆粒大小影響了葉面沉降Pb在茄苗植株的積累量。隨著葉面Pb 的沉降，顆粒較小的PbS 處理茄苗葉中Pb 積累量和遷移率相對(duì)較高，表現(xiàn)為PbS（小顆粒）>PbSO4（離子態(tài)）>PbO2（大顆粒）。結(jié)合上述分析可知，PbS在茄苗葉中的積累量相對(duì)較高，但對(duì)茄苗生長(zhǎng)未產(chǎn)生顯著影響。外源Pb進(jìn)入葉片后，可激活其適應(yīng)機(jī)制，植物為增強(qiáng)對(duì)重金屬的抗性，進(jìn)入植物體的Pb 等重金屬將大量沉積在細(xì)胞壁上，當(dāng)細(xì)胞壁結(jié)合的重金屬離子飽和后，進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的大部分重金屬離子被轉(zhuǎn)運(yùn)到液泡內(nèi)儲(chǔ)存起來(lái)[23?24]。因此，雖然葉面沉降PbS 在茄苗葉中積累量較高，但影響較小。葉面沉降PbO2在茄苗葉中積累量最低，但對(duì)茄苗的生長(zhǎng)影響最大，這也進(jìn)一步證明了PbO2通過(guò)影響光合特征進(jìn)而影響茄苗的生長(zhǎng)。Larue 等[25]的研究認(rèn)為葉片對(duì)重金屬的吸收分為脂溶性通道和水溶性通道兩種途徑，親水性物質(zhì)可以通過(guò)表皮的氣孔和水孔進(jìn)入表皮，而親脂物質(zhì)則吸附在蠟質(zhì)層上通過(guò)角質(zhì)層擴(kuò)散進(jìn)入表皮。Pb?SO4具有水溶性，屬于親水性物質(zhì)，因此也較易通過(guò)氣孔進(jìn)入葉片。

由葉面遷移進(jìn)入植株的Pb 主要積累在葉中，向莖、根遷移的量較少，遷移率僅為1.27%～1.87%。Sheng 等[26]發(fā)現(xiàn)Pb 在表皮細(xì)胞中的含量遠(yuǎn)高于周圍細(xì)胞和葉肉細(xì)胞，說(shuō)明Pb 向葉肉細(xì)胞的轉(zhuǎn)運(yùn)是有限的。Dollard 等[27]研究發(fā)現(xiàn)，Pb 會(huì)以磷酸鹽的形式沉淀，因此葉片吸收的Pb極少轉(zhuǎn)運(yùn)到其他器官，這與本研究結(jié)果基本一致。由莖向根遷移過(guò)程中離子態(tài)Pb?SO4的遷移率相對(duì)較高，表明離子形態(tài)Pb較易在植物體內(nèi)遷移。

3.2 土表沉降Pb對(duì)茄苗生長(zhǎng)的影響與積累遷移

土壤Pb 污染和根系吸收被認(rèn)為是作物Pb 的主要來(lái)源，針對(duì)土壤Pb 污染對(duì)作物生長(zhǎng)和Pb 吸收影響的研究已大量開展[28?29]。本試驗(yàn)中，土表沉降3 種形態(tài)Pb在移栽30 d后顯著降低了茄苗根干質(zhì)量。隨移栽時(shí)間的增加，茄苗中Pb積累量呈增加的趨勢(shì)，但外源Pb 在茄苗中的積累量較低。分析可知，沉降在土表的不同形態(tài)Pb在土層間的遷移特性不同，其中PbS更易在土層中積累，導(dǎo)致茄苗對(duì)Pb 的吸收量相對(duì)較高，而離子態(tài)PbSO4則易在土層中向下遷移，被吸收的量相對(duì)較低。

本試驗(yàn)中，三種形態(tài)Pb 從土壤到茄苗的遷移率均低于1%。有研究表明，進(jìn)入土壤的Pb 絕大部分會(huì)被固定在土壤中或植物根表，只有極少部分Pb 能夠被吸收進(jìn)入植物體[30]，這與本試驗(yàn)的研究結(jié)果相一致，即進(jìn)入茄苗的Pb 由根系向地上部遷移率均低于50%，主要積累在茄苗根部。研究也表明，土壤中的重金屬只有極少數(shù)能運(yùn)輸?shù)饺~片，植物葉片內(nèi)重金屬主要來(lái)源于葉片吸收[31]。本研究中，PbSO4處理由根部向地上部的遷移率最高，說(shuō)明離子態(tài)Pb 更易在植株體內(nèi)遷移。

在本試驗(yàn)中，顆粒較小的PbS 葉面直接沉降和土表間接沉降處理茄苗根部和地上部Pb 積累量均高于PbO2和PbSO4。葉面直接沉降PbO2在根中積累量低于PbSO4，地表間接沉降PbSO4處理根部的積累量低于PbO2，地上部積累量則差異較小。比較茄苗移栽第20 天時(shí)Pb 積累量可知，葉面沉降PbS、PbO2和PbSO4處理茄苗地上部Pb 積累量是土表沉降的163.2、99.1 倍和129.1 倍。因此，茄苗葉片中重金屬積累主要來(lái)源于葉面Pb 沉降，其中顆粒較大的PbO2葉面沉降對(duì)Pb積累的影響相對(duì)較小。已有的研究也表明，大氣源對(duì)農(nóng)產(chǎn)品Pb 貢獻(xiàn)率為32%～91%，大氣沉降對(duì)農(nóng)作物重金屬積累有重要的貢獻(xiàn)[13]，說(shuō)明根系對(duì)土壤中重金屬的吸收不是農(nóng)產(chǎn)品重金屬積累的唯一來(lái)源，甚至不是主要的來(lái)源，但是在土壤污染較重的情況下其對(duì)農(nóng)作物重金屬積累的影響也不可忽視。

4 結(jié)論

（1）大氣不同形態(tài)Pb 沉降處理中，小顆粒態(tài)PbS更易由葉面進(jìn)入茄苗植株體內(nèi)，且主要積累在茄苗葉中，離子態(tài)PbSO4更易在植株體內(nèi)遷移，葉面沉降PbO2通過(guò)降低葉片氣孔導(dǎo)度影響茄苗生長(zhǎng)。3 種形態(tài)土表沉降Pb 由土壤向茄苗植株的遷移率均低于1%，Pb積累量較低。

（2）葉面沉降Pb 由茄苗葉面向植株的遷移率較高，對(duì)茄苗體內(nèi)Pb 積累的貢獻(xiàn)較大，土表沉降Pb 對(duì)茄苗的生長(zhǎng)和Pb積累和遷移的影響則相對(duì)較小。