铅离子对两种叶用芥菜生长影响的初步研究

来源:用户上传      作者: 刘婉玲

　　[摘要]利用在配制植物生长的营养液中加入不同浓度的铅离子来研究其对竹芥和南风芥这两种芥菜生长的影响。结果表明,南风芥对Pb的敏感性比竹芥强。在50mg•L-1铅浓度下,竹芥的生长基本不受影响,而南风芥在10mg•L-1的铅浓度下,其生长就受到显著的抑制。在本试验条件下,提高Pb浓度显著地降低了竹芥和南风芥对K的吸收,但对N和P吸收的影响较小。竹芥和南风芥体内的Pb浓度都随着外界Pb浓度的增加而提高,但吸收进入体内的Pb主要集中在地下部,但南风芥转运Pb至地上部的能力比竹芥强。
　　[关键词]铅营养液芥菜生长含量
　　
　　随着工业化和城镇化进程的推进,重金属污染问题日益严重[1]。重金属中的铅污染问题常由冶炼、电镀、采矿等各种工业废水、汽车尾气和城市固体废弃物的渗出液直接排入水体或土壤中,致使环境中铅含量越来越高,同时化学肥料、农药的不合理使用及其动物饲料中重金属添加剂的应用等人为活动也间接增大了环境压力。许多研究表明,铅对植物生长有着显著的抑制作用,当其浓度达到一定水平时就会抑制植物的生长[2]。王林等人的研究发现,在铅单一污染条件下,随污染浓度的增加,辣椒生长明显受到抑制,生物量、株高明显下降[3]。而蔬菜是人们日常生活不可或缺的食物,如果蔬菜中的重金属含量过高,则会对人体的健康产生严重的影响。有许多的研究结果表明,生长在受铅污染的土壤中的蔬菜,其体内的铅含量会随着铅浓度的提高而在一定程度上提高[4]。芥菜是一种南方主要的叶用蔬菜,消费量大,而重金属铅对于芥菜生长的影响以及铅在芥菜体内的分布等相关研究较少。本研究拟通过在配制芥菜生长的营养液中添加不同浓度的铅离子,以研究铅对芥菜生长的影响和在体内的分布,为今后研究芥菜忍受铅的生理基础和重金属在蔬菜中的行为提供理论依据。
　　1材料与方法
　　1.1 供试植物
　　选用竹芥和南风芥作为供试植物。芥菜[Brassica juncea (L.) Coss. Var. foliosa Bailey]为十字花科芸薹属一年生或二年生草本植物,根系浅,稍耐霜冻,适宜水培中种植。竹芥和南风芥均为南方地区常见的栽培品种。
　　1.2 试验设计
　　两种芥菜均设铅离子的0、10、50、100mg•L-1等4个浓度水平,5次重复。
　　1.3 试验方法
　　试验在三明市农科所试验大棚内进行,从2007年5月6日开始至2007年8月4日结束,试验容器为5.0L的不透明塑料桶,上面覆盖10mm厚的硬质塑料板,板中央对称开2个直径为55mm的小孔作为定植孔,定植孔中放入定值杯,每盆种植2株植物。
　　营养液采用华南农业大学叶菜B配方营养液1个剂量[5],铅按试验设计的各处理需要浓缩液量单独加入营养液中。以硫酸铅与等摩尔质量的螯合剂Na2EDTA配成1 mol•L-1浓缩液备用。
　　供试材料的育苗管理:供试的两种芥菜采用预先混好的基质[泥炭:河沙:珍珠岩=7:2:1(V/V)]在育苗穴盘中种植,待出苗后根据基质干湿情况进行浇水,待幼苗长至2片真叶时移苗定植于上述水培容器中。
　　1.4 测定项目及分析方法
　　试验结束时沿茎基部剪下,分别称取地上部和地下部鲜质量,然后放入105℃烘箱杀青30分钟后,在60~70℃下烘干,称取干质量。
　　植物体内重金属铅、铬含量采用称取烘干样品干灰化-硝酸消化溶解后,用HITACHI5000型原子吸收光度计AAS法进行测定,植物中全N、P、K的测定用浓H2SO4-H2O2消煮,其中全N用Foss自动定氮仪(瑞典)测定,全P用钼锑抗比色法,全K用火焰光度法[6]。
　　1.5数据处理和统计分析
　　所有数据采用Excel和SAS软件处理。
　　2结果与分析
　　2.1 不同浓度Pb处理对两种芥菜生长的影响
　　从表1可以看到,竹芥和南风芥的生长无论是地上部还是地下部,都受营养液中铅离子浓度的很大影响,而且不同品种的芥菜的影响不同。竹芥在10mg•L-1和50 mg•L-1的铅浓度下,其地上部和地下部的生长与对照的没有显著差别,而只有在100mg•L-1的铅浓度下,地上部和地下部的生长才会受到显著的抑制;而南风芥则在10 mg•L-1的铅浓度下,无论是地上部还是地下部都受到显著的抑制,并随着铅浓度的增加,抑制更加明显。也就是说,不同品种的芥菜对于铅污染的耐受程度不同,这是由于不同品种的特性所造成的。
　　表1不同Pb处理下植物生物量的变化(g)
　　
　　注:表中数据为5次重复的平均值±标准误(SE)。经DMRT检验,同列数据具有相同字母的表示差异不显著(p=0.05)。
　　2.2 不同浓度Pb处理对两种芥菜地上部N、P、K含量的影响
　　从表2可以看到,竹芥地上部N含量在10 mg•L-1、50 mg•L-1时较高,而0 mg•L-1和100 mg•L-1时则显著低于10 mg•L-1时的N含量;南风芥则在任何处理时,地上部的氮含量都没有显著差异。
　　竹芥的地上部P含量在100 mg•L-1处理时达到最高值,显著高于对照和其它铅浓度处理,而南风芥在任何浓度处理下的P含量均没有显著差异。
　　对于K含量来说,竹芥在10mg•L-1处理的与对照的没有显著差异,但都显著高于50mg•L-1和100mg•L-1处理的K含量。与蕹菜、白菜一样都是在100 mg•L-1处理时达到最低。香港甜竹芥随着铅浓度的升高对地上部N、P含量没有明显影响,显著降低了K含量。
　　
　　表2Pb对两种芥菜地上部N、P、K吸收量的影响
　　
　　注:表中数据为5次重复的平均值±标准误(SE)。经DMRT检验,同列数据具有相同字母的表示差异不显著(p=0.05)。
　　
　　一些研究结果认为,黄瓜等植物体内的N、P、K含量均有随着铅浓度的提高而降低的趋势[7-8],而我们的结果表明,除了K含量是随着Pb浓度的提高而逐渐降低的之外,南风芥即使在100 mg•L-1的铅浓度下,其体内的N、P含量并没有降低,而竹芥的N含量在Pb浓度达到50 mg•L-1时甚至比对照的还要高。究竟是什么原因造成的这种现象,还有待于进一步研究。
　　2.3 不同浓度Pb处理对两种芥菜地体内Pb含量的影响
　　从表3可以看出,随着Pb处理浓度的增加,两种芥菜无论是地上部还是地下部中Pb含量都随着升高,同时还可以发现同种芥菜在相同的Pb浓度水平下,地下部中Pb含量要远远大于地上部中Pb含量,这可能是由于这两种芥菜吸收的Pb主要存在于地下部,而转运到地上部的Pb较少所致。在Pb浓度为10mg•L-1处理下,两种芥菜的地上部中Pb含量与对照的没有显著差异,对比表1也可以看出,这两种芥菜在10mg•L-1Pb处理下的生物量基本上没有受到影响,因此较低浓度Pb处理未能够对供试的两种芥菜产生毒害作用,也就是说此时芥菜对10mg•L-1的Pb有较好的耐受性。

　　但当Pb浓度提高到50mg•L-1和100 mg•L-1时,地上部和地下部的Pb含量都大幅度提高了,而在本试验的条件下,在Pb浓度为100mg•L-1时,两种芥菜的地上部分和地下部分中Pb含量都达到最大值,显著高于对照和相应其它Pb处理水平。
　　如果把表3的竹芥和南风芥这两种芥菜地上部和地下部的Pb含量分别计算其转运系数,则可得到表4。转运系数为地上部重金属含量与地下部重金属含量的比值,反映了植物将重金属向地上部运输的能力。目前,在重金属污染植物修复领域研究的结果中,重金属一般都主要积累在植物体的根系部位,转移到地上部的只是一小部分,如玉米[9]和鱼腥草[10]等。
　　表3不同Pb浓度处理下两种芥菜体内的Pb含量(mg•kg-1,干基)
　　
　　注:表中数据为5次重复的平均值±标准误(SE)。经DMRT检验,同列数据具有相同字母的表示差异不显著(p=0.05)。
　　
　　由表4可以看出,两种芥菜在不同的Pb浓度处理水平下的转运系数在0.06~0.27之间,可见它们将重金属Pb向地上部运输的能力较低。比较两种芥菜的Pb转运系数可知,南风芥在3种Pb浓度下的转运系数都较竹芥的高。
　　表4两种芥菜在不同Pb浓度时Pb在
　　
　　注:地上部/地下部转运系数为地上部Pb含量与地下部Pb含量的比值。表中数据为3次重复的平均值。
　　3结论
　　3.1 南风芥和竹芥的生长对铅的敏感性不同。南风芥比竹芥来得敏感。在50mg•L-1铅浓度下,竹芥的生长基本不受影响,而南风芥在10mg•L-1的铅浓度下,其生长就受到显著的抑制。
　　3.2 在本试验条件下,提高Pb浓度显著地降低了竹芥和南风芥对K的吸收,但对N和P吸收的影响较小。
　　3.3 竹芥和南风芥体内的Pb浓度都随着外界Pb浓度的提高而迅速提高,但吸收进入体内的Pb主要集中在地下部,但南风芥转运Pb至地上部的能力比竹芥强。
　　
　　参考文献:
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