摘要：根據(jù)桶栽試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著土壤鋅含量的增加，棉花（Gossypium hirsutum L.）根、莖、葉、棉絮的鋅含量顯著增加。鋅在棉花體內(nèi)的富集規(guī)律為：當(dāng)土壤鋅濃度較低時(shí)，棉花根系吸收轉(zhuǎn)運(yùn)鋅元素至莖葉；土壤鋅濃度較高時(shí)棉花根系出現(xiàn)鋅富集，但同時(shí)棉花葉片中鋅含量仍然較高；當(dāng)土壤鋅含量大于1 600 mg/kg時(shí)，棉花的生殖過(guò)程受到抑制。

關(guān)鍵詞：棉花（Gossypium hirsutum L.）；鋅（Zn）；富集規(guī)律；土壤

中圖分類(lèi)號(hào)：X592；S562 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2012）21-4733-03

Absorption and Accumulative Rules of Zinc in Cotton Plant

REN Xiu-juan1，ZHU Dong-hai2，WU Hai-qing2，WU Da-fu1

（1. Henan Institute of Science and Technology， Xinxiang 453003，Henan，China；

2. Farmland Irrigation Research Institute， CAAS， Xinxiang 453003，Henan，China）

Abstract：According to tub culture experimental， zinc content in roots， stems， leaves and fibers of cotton increased with the increase of soil zinc content. Zinc enrichment pattern in cotton plant was as follows， when the soil zinc concentration was low， the zinc was absorbed by roots and then transformed to the stems and leaves. When the soil zinc content was high， the zinc could enrich in the root， at the same time， the leaves could contain high content of zinc. When soil zinc content was higher than 1 600 mg/kg， the reproductive process of cotton was inhibited.

Key words： cotton（Gossypium hirsutum L.）； zinc（Zn）；enrichment regularity；soil

由于工業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展以及農(nóng)田污灌，大量的Cd、Pb、Zn進(jìn)入環(huán)境中，嚴(yán)重影響了植物生長(zhǎng)[1]，因而研究Cd、Pb、Zn對(duì)植物的影響具有重要的理論和實(shí)踐意義。Cd、Pb、Zn在小麥、玉米、水稻、花生等農(nóng)作物體內(nèi)的富集規(guī)律均有廣泛的研究[2-11]，但針對(duì)棉花（Gossypium hirsutum L.）的相關(guān)研究則較少。棉花不同于糧食作物，其經(jīng)濟(jì)產(chǎn)物為非直接食用產(chǎn)品，所以有必要研究Cd、Pb、Zn對(duì)棉花生長(zhǎng)的影響以及在棉花體內(nèi)的富集規(guī)律，探討將棉花種植于輕度重金屬污染土地的可行性。采集湖南省郴州市礦區(qū)0～20 cm的土壤，以非糧食作物棉花為試驗(yàn)對(duì)象，研究棉花對(duì)鋅的富集特征。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與土壤

供試棉花品種為中棉50。供試土壤采自湖南省郴州市礦區(qū)農(nóng)田0～20 cm耕作層，土壤質(zhì)地為壤土。土壤基本性質(zhì)：有機(jī)質(zhì)10.74 g/kg、全氮1.69 g/kg、全磷0.93 g/kg、全鉀0.45 g/kg、pH 7.19、土壤全鋅含量為85.32 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)Zn濃度分別為100、400、800、1 200、1 600 mg/kg 5個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次。所用Zn的化學(xué)形態(tài)為Zn（CH3COO）2·2H2O。

試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在中國(guó)農(nóng)田灌溉研究所新鄉(xiāng)站防雨棚下。污染土壤配制采用分批多次混勻的方式，根據(jù)處理要求將稱(chēng)好的醋酸鋅混入1 kg過(guò)5 mm篩的干土中，接著把這1 kg混合土壤混入10 kg的過(guò)5 mm篩的土中，最后把11 kg的土壤混入到104 kg過(guò)5 mm篩的土中，經(jīng)過(guò)多次混勻后裝桶踏實(shí)。將盆栽大桶放入提前挖好的土坑內(nèi)，大桶上平面與地面平行，然后用土填實(shí)桶與周?chē)寥赖目障叮詈髮⑼皟?nèi)土壤灌水至飽和狀態(tài)。

1.3 棉花樣品的種植、采集與處理

2010年4月每桶移栽2棵棉苗，每桶施尿素12 g，灌水采用地下水，田間管理同一般大田。2010年10月11日將棉花整株拔出帶回實(shí)驗(yàn)室，用自來(lái)水沖洗后再用純水沖洗，將根、莖、葉、棉絮4個(gè)部分分別裝入紙質(zhì)樣品袋，在105 ℃的烘箱中殺青10 min，在70 ℃下烘干至恒重，將根、莖、葉樣品粉碎過(guò)40目篩備用，棉絮烘干后直接稱(chēng)量（棉絮烘干后無(wú)法用粉碎機(jī)粉碎）。

1.4 測(cè)定方法

根據(jù)文獻(xiàn)[12，13]對(duì)棉花樣品進(jìn)行處理與測(cè)定分析。

1.4.1 樣品前處理 稱(chēng)取樣品0.500 0 g放入聚四氟乙烯消解罐，加入5 mL濃HNO3浸泡過(guò)夜，再加入3 mL H2O2，在微波消解系統(tǒng)中消解18 min，溫度設(shè)置為3檔，即120 ℃（360 s）、120～150 ℃（360 s）、150～180 ℃（360 s）。待消解完全后在電熱板上趕酸至溶液為1～2 mL，用2% HNO3多次稀釋后轉(zhuǎn)移到25 mL容量瓶中，最后用2% HNO3溶液定容后待測(cè)。同時(shí)設(shè)空白對(duì)照。

1.4.2 儀器設(shè)備及工作參數(shù) Optima 2100DV型電感耦合等離子發(fā)射體，美國(guó)Perkin Elmer公司。其工作參數(shù)為：等離子體氣流量15 L/min，輔助氣流量0.2 L/min，霧化器氣流量0.8 L/min，射頻功率1 300 W，試樣流量1.5 mL/min。Zn元素選擇的分析線為 213.9 nm。XT-9912型微波消解儀，上海新拓分析儀器科技有限公司。

1.4.3 測(cè)量方法 Zn混合標(biāo)準(zhǔn)溶液由德國(guó)Merck公司提供，試驗(yàn)用水為二次去離子水，用0.45 mol/L HNO3逐級(jí)稀釋為0.0、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)系列。依次上機(jī)測(cè)定，采用外標(biāo)法定量，儀器自動(dòng)完成校正曲線，測(cè)定樣品液時(shí)，儀器根據(jù)校正曲線自動(dòng)給出各元素的含量值。

1.5 數(shù)據(jù)分析與計(jì)算

利用SPSS 11.5進(jìn)行基本的統(tǒng)計(jì)分析及LSD檢驗(yàn)。

鋅富集系數(shù)=不同部位鋅含量/土壤鋅含量；

鋅轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)=地上部各部位鋅含量/根系鋅含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 棉花不同器官的鋅含量

由表1可知，隨著土壤鋅濃度的增加，棉花根、莖、葉、棉絮中的鋅含量顯著增加，不同鋅處理棉絮的鋅含量最低。

當(dāng)土壤鋅含量為100 mg/kg時(shí)，棉花各部位鋅含量順序?yàn)槿~>莖>根>棉絮；土壤鋅含量為400～800 mg/kg時(shí)，棉花各部位的鋅含量順序?yàn)槿~>根>莖>棉絮；土壤鋅含量為1 200～1 600 mg/kg時(shí)，棉花各部位的鋅含量順序?yàn)楦?gt;葉>莖>棉絮；當(dāng)土壤鋅處理濃度為1 600 mg/kg時(shí)，棉花根的鋅含量最高為135.694 3 mg/kg，棉花沒(méi)有結(jié)出棉鈴。鋅污染處理?xiàng)l件下，鋅在棉花體內(nèi)的分布規(guī)律為：土壤鋅濃度等于100 mg/kg時(shí)，棉花葉和莖的鋅含量較高；土壤鋅濃度大于400 mg/kg時(shí)，鋅則主要富集在棉花的葉和根中；各處理中棉絮的鋅含量最低，當(dāng)土壤鋅濃度達(dá)到1 600 mg/kg時(shí)，棉花的生殖過(guò)程受到抑制。

2.2 棉花不同部位的鋅富集系數(shù)

由表2可知，棉花不同部位的鋅富集系數(shù)均小于1，隨著土壤鋅含量的增加，鋅在根、莖、葉、棉絮中的富集系數(shù)逐漸降低。當(dāng)土壤鋅含量為100 mg/kg時(shí)，棉花葉片的鋅富集系數(shù)最高為0.654，其次為莖、根和棉絮。土壤鋅含量在800 mg/kg及以上時(shí)，棉花各部分鋅富集系數(shù)均小于0.1。

2.3 棉花不同部位的鋅轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)

植物對(duì)金屬的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)是表征其根系對(duì)某種金屬的轉(zhuǎn)運(yùn)能力及其地上部對(duì)金屬的富集能力的指標(biāo)之一。表3的數(shù)據(jù)顯示，莖、葉、棉絮的鋅轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)隨著土壤鋅含量的增加而降低。土壤鋅含量等于100 mg/kg時(shí)，棉花莖、葉的鋅轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均大于1，棉花葉片的鋅轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)最高為1.981，這說(shuō)明在土壤鋅濃度較低的情況下，棉花葉片對(duì)鋅具有一定的富集作用。

3 小結(jié)與討論

隨著土壤鋅濃度的增加，棉花根、莖、葉、棉絮中的鋅含量呈顯著增加的趨勢(shì)，不同鋅處理棉絮的鋅含量最低。土壤鋅含量為100 mg/kg時(shí)，鋅元素主要富集在棉花的葉和莖中，鋅元素在棉花體內(nèi)分布特征為地上部含量大于根系含量；當(dāng)土壤鋅含量大于400 mg/kg時(shí)，鋅則主要富集在棉花的葉和根中，棉花根、莖、葉、棉絮的鋅富集系數(shù)均小于1。土壤鋅含量小于1 200 mg/kg時(shí)，棉花葉片鋅的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均大于1，說(shuō)明棉花對(duì)鋅具有一定的富集轉(zhuǎn)運(yùn)能力，可以嘗試在鋅污染農(nóng)田種植棉花來(lái)修復(fù)其鋅污染。當(dāng)土壤鋅含量為100 mg/kg時(shí)，棉花葉片的鋅轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)最高為1.981，這說(shuō)明在土壤鋅濃度較低的情況下，棉花葉片對(duì)鋅具有較高的富集作用。棉花為雙子葉植物，鋅在棉花體內(nèi)的分布特征為：當(dāng)土壤鋅濃度較低時(shí)，棉花根系吸收轉(zhuǎn)運(yùn)鋅元素至莖葉；土壤鋅濃度較高時(shí)，棉花根系出現(xiàn)鋅富集，但同時(shí)棉花葉片中鋅含量仍然較高。

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收稿日期：2012-03-13

作者簡(jiǎn)介：任秀娟（1976-），女，河南許昌人，講師，碩士，主要從事土壤污染及治理研究，（電話(huà)）13782591241（電子信箱）singrule@163.com；

通訊作者，吳大付（1967-），男，河南確山人，教授，博士，主要從事重金屬在土壤中的生態(tài)效應(yīng)研究，（電子信箱）uau@hist.edu.com.cn。