馬萬(wàn)征，趙鳳，馬萬(wàn)敏，姚發(fā)展，圣冬冬，汪凱，鮑起

(1.安徽科技學(xué)院 城建與環(huán)境學(xué)院，安徽 鳳陽(yáng) 233100;2.青島市開(kāi)發(fā)區(qū)農(nóng)機(jī)監(jiān)理管理站，山東 青島 266555)

鉻在自然界中廣泛分布。作為人體所必需的微量金屬元素之一，若在環(huán)境中過(guò)量接觸，會(huì)引起急性或慢性中毒，甚至癌癥的嚴(yán)重后果。在我國(guó)工業(yè)化迅速發(fā)展的今天，含鉻工業(yè)廢水、廢渣大量的排出。以土壤、水體和生物為介質(zhì)進(jìn)行遷移轉(zhuǎn)化，使環(huán)境受到嚴(yán)重污染，對(duì)生物體產(chǎn)生了嚴(yán)重的毒害作用［1-3］。

目前我國(guó)有許多鉻對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)發(fā)育影響的研究報(bào)告，但是不同濃度鉻對(duì)黃瓜幼苗營(yíng)養(yǎng)元素的吸收分配的研究鮮有報(bào)道。氮、磷、鉀是植物三大必需營(yíng)養(yǎng)元素，植物生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)于營(yíng)養(yǎng)元素的吸收是決定植物健康生長(zhǎng)的必要條件。另外，黃瓜作為人類日常食用的蔬菜，人們對(duì)于黃瓜的品質(zhì)要求也日益增高。因此，研究不同濃度鉻脅迫下黃瓜幼苗根、莖、葉對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收，可為黃瓜養(yǎng)分吸收和利用這類的研究提供新的理論支持。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

重鉻酸鉀(K2Cr2O7)、硫酸(H2SO4)、雙氧水(H2O2)、氯化銨(NH4Cl)、磷酸二氫鉀(KH2PO4)、氯化鉀(KCl)、霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液配方［4］均為分析純。

150C 光照培養(yǎng)箱;DHG-910·3S 電熱鼓風(fēng)干燥箱;HYP-10 系列消化爐;AA3 型流動(dòng)分析儀;722G可見(jiàn)分光光度計(jì);6400A 火焰光度計(jì)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

在光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)條件下，采用霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液水培黃瓜。在無(wú)土栽培方面，霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液是一直被沿用的經(jīng)典配方，能夠更好的保證植物生長(zhǎng)發(fā)育，黃瓜幼苗生長(zhǎng)發(fā)育所需的營(yíng)養(yǎng)元素來(lái)自于營(yíng)養(yǎng)液。使用時(shí)，取等量的A、B 兩桶溶液以1∶50作為稀釋比［5］。

以神魯青瓜王子雜交一號(hào)黃瓜種子為試驗(yàn)材料，用不同的含鉻溶液處理種子，待萌發(fā)后長(zhǎng)出兩片子葉后，將其轉(zhuǎn)移到含不同鉻濃度的營(yíng)養(yǎng)液中培養(yǎng)，定期加入含鉻營(yíng)養(yǎng)液，其中鉻溶液的濃度設(shè)為0，0.5，1，2，5，10 mg/L 6 個(gè)實(shí)驗(yàn)組，0 mg/L 為對(duì)照組(營(yíng)養(yǎng)液澆灌)。幼苗培養(yǎng)至長(zhǎng)出3 ～4 片葉時(shí)，停止培養(yǎng)。稱取各組黃瓜幼苗的根、莖、葉鮮重，然后放入鼓風(fēng)干燥箱中105 ℃殺青15 min，85 ℃烘干之恒重，取出用萬(wàn)分之一天平稱取干重并記錄數(shù)據(jù)。將烘干后的根、莖、葉，研磨成粉末，稱取磨細(xì)烘干的植物樣品0.1 000 ～0.200 0 g，置于100 mL 的消煮管中。采用H2SO4-H2O2消煮法，將獲取的消煮液過(guò)濾，然后將過(guò)濾液存儲(chǔ)于瓶中，貼好標(biāo)簽，供N、P、K 等元素的測(cè)定。

1.3 測(cè)定方法

全氮的測(cè)定采用流動(dòng)分析儀、全磷的測(cè)定采用鉬銻抗比色法、全鉀的測(cè)定采用火焰光度法［6］。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同濃度鉻處理下黃瓜幼苗生長(zhǎng)發(fā)育

不同濃度鉻處理下黃瓜幼苗根莖葉的干重見(jiàn)圖1。

圖1 不同濃度鉻處理下黃瓜幼苗根莖葉的干重的數(shù)據(jù)記錄Fig.1 Different concentrations chromium processing to cucumber seedling rhizomes leaf dry weight data records

由圖1 可知，鉻濃度對(duì)黃瓜幼苗中各器官干重有很大的影響。隨著鉻濃度的增大，黃瓜幼苗各器官的干重逐漸增加，在鉻濃度為0.5 mg/L 時(shí)，黃瓜幼苗干重最大;當(dāng)鉻濃度＞0.5 mg/L 且逐漸增加時(shí)，黃瓜幼苗的干重逐漸減小。說(shuō)明適宜濃度的鉻對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用，當(dāng)鉻濃度過(guò)大時(shí)，會(huì)抑制黃瓜幼苗的生長(zhǎng)，同時(shí)抑制黃瓜對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收。

2.2 不同濃度的鉻對(duì)黃瓜幼苗全氮的吸收分配

不同濃度的鉻對(duì)黃瓜幼苗全氮的吸收分配見(jiàn)圖2。

圖2 不同濃度鉻對(duì)黃瓜幼苗全氮的吸收分配Fig.2 Different concentrations chromium to cucumber seedling total N (%)absorption distribution

由圖2 可知，鉻濃度對(duì)黃瓜各組織N(%)影響不大，但略微有趨勢(shì)變化，其中葉部全N(%)值最大，其次是莖，根略小。根部全N(%)受鉻濃度增大呈下降趨勢(shì);莖部全N(%)隨鉻濃度增大而增大，葉部N(%)在鉻濃度0 ～2 mg/L 呈下降趨勢(shì)，在鉻濃度2 ～10 mg/L 呈上升趨勢(shì)。鉻濃度為2 mg/L時(shí)，植株根莖葉對(duì)于全氮的吸收分配均較為接近。結(jié)合圖1 可得鉻濃度為2 mg/L 處理下黃瓜幼苗生長(zhǎng)發(fā)育受到鉻的抑制。鉻濃度為0.5 mg/L 時(shí)植株生長(zhǎng)發(fā)育的最佳，鉻濃度過(guò)低會(huì)抑制黃瓜植株的生長(zhǎng)，鉻濃度過(guò)高會(huì)毒害植株。說(shuō)明黃瓜幼苗對(duì)于全氮的吸收分配并不是每個(gè)部位吸收均勻時(shí)黃瓜幼苗生長(zhǎng)最好。

2.3 不同濃度的鉻對(duì)黃瓜幼苗全磷的吸收分配磷標(biāo)準(zhǔn)曲線見(jiàn)圖3。

圖3 磷標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.3 Phosphorus standard curve

由圖3 可知，擬合曲線的擬合方程:y =0.631 7x－0.028 0，R2=0.995 9，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線得出黃瓜幼苗中根莖葉的全磷含量，見(jiàn)圖4。

圖4 不同濃度鉻對(duì)黃瓜幼苗全磷的吸收分配Fig.4 Different concentrations chromium to cucumber seedling total P(%)absorption distribution

由圖4 可知，黃瓜植株生長(zhǎng)發(fā)育周期中鉻濃度對(duì)莖部P(%)影響最大，其次是根，葉部影響最微。從圖可知，鉻濃度0 ～1 mg/L 時(shí)，根、莖部全P(%)隨鉻濃度增大而呈下降趨勢(shì)，鉻濃度1 ～10 mg/L時(shí)，根、莖部全P(%)均隨鉻濃度增大而呈上升趨勢(shì)，所以結(jié)合圖1 黃瓜植株根、莖、葉干重圖可知，在溶液鉻濃度為1 mg/L 時(shí)，根、莖的全P(%)最小，但黃瓜長(zhǎng)勢(shì)是較好，所以鉻濃度為1 mg/L 時(shí)比較最適宜黃瓜生長(zhǎng)發(fā)育，而當(dāng)鉻濃度＞1 mg/L 時(shí)則抑制了黃瓜植株的生長(zhǎng)發(fā)育，但全P(%)值逐漸增大。說(shuō)明高濃度的鉻可以促進(jìn)植株對(duì)于全磷的吸收，全磷吸收過(guò)多則不利于黃瓜幼苗生長(zhǎng)發(fā)育。

2.4 不同濃度鉻對(duì)黃瓜幼苗全鉀的吸收分配

鉀標(biāo)準(zhǔn)曲線見(jiàn)圖5。

圖5 鉀標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.5 Phosphorus standard curve

由圖5 可知，擬合曲線的擬合方程:y =1.148 3x+3.340 1，R2=0.990 0，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線得出黃瓜幼苗中根莖葉的全鉀含量，見(jiàn)圖6。

由圖6 可知，黃瓜植株莖部全鉀的值最大，其次是根，葉全鉀的值最小。黃瓜幼苗生長(zhǎng)發(fā)育周期中鉻濃度影響K 吸收最敏感的部位是莖，其次是根，葉部影響最小。黃瓜幼苗在生長(zhǎng)發(fā)育周期中對(duì)鉻濃度敏感范圍各有不同，當(dāng)鉻濃度為1 mg/L 時(shí)，黃瓜植株根部對(duì)K 吸收最大。當(dāng)鉻濃度為1 mg/L 時(shí)，莖所含K(%)最大。當(dāng)鉻濃度為5 mg/L 時(shí)，葉所含K(%)最大。實(shí)驗(yàn)證明適宜的鉻濃度有利于黃瓜生長(zhǎng)發(fā)育中植株的根、莖、葉對(duì)K 的吸收，但鉻濃度過(guò)大會(huì)抑制植物生長(zhǎng)發(fā)育周期中對(duì)K 的吸收作用，使植株缺少鉀素，葉面發(fā)黃，生長(zhǎng)遲緩。

圖6 不同鉻濃度對(duì)黃瓜幼苗全鉀的吸收分配Fig.6 Different concentrations chromium to cucumber seedling total K(%)absorption distribution

3 討論

(1)氮素是植物體內(nèi)的大分子物質(zhì)如蛋白質(zhì)、核酸、葉綠素這類有機(jī)化合物形成的必需元素。氮素對(duì)于調(diào)節(jié)黃瓜幼苗生長(zhǎng)起著重要的作用［7］。對(duì)比幼苗根、莖、葉對(duì)于N、P、K 營(yíng)養(yǎng)元素的吸收黃瓜各組織N(%)含量幅度變化較小，說(shuō)明鉻的濃度對(duì)幼苗全氮的吸收影響不大。

(2)磷是植物生長(zhǎng)的必需元素，是植物細(xì)胞中細(xì)胞核蛋白、卵磷脂等的形成中不可缺少的營(yíng)養(yǎng)元素。某研究報(bào)告，缺少磷素會(huì)使細(xì)胞分離、根系的生長(zhǎng)等造成抑制作用，降低黃瓜幼苗的質(zhì)量［8］。實(shí)驗(yàn)研究表明，葉對(duì)全P(%)的吸收受鉻濃度影響不明顯，當(dāng)鉻濃度為1 mg/L 時(shí)，根、莖的全P(%)最小，但黃瓜長(zhǎng)勢(shì)是相對(duì)較好。隨鉻濃度的增加，黃瓜植株各部分對(duì)磷素的吸收量增加，但幼苗的生長(zhǎng)受到鉻的抑制作用亦增強(qiáng)。

(3)鉀素是保證植物正常生長(zhǎng)的一個(gè)關(guān)鍵因素，缺少鉀素會(huì)導(dǎo)致黃瓜葉面發(fā)黃，葉雜色或缺綠，葉尖和葉緣有壞死斑點(diǎn)［9］。高濃度鉻處理下的黃瓜幼苗葉面出現(xiàn)了上述癥狀，對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的毒害［10］。在低濃度鉻處理下有利于黃瓜生長(zhǎng)發(fā)育周期中幼苗的根、莖、葉對(duì)K 的吸收，促進(jìn)黃瓜幼苗生長(zhǎng)。

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