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，探討了辣椒、小白菜、黃瓜和茄子幼苗對重金屬Pb的吸收和累積以及不同濃度Pb對蔬菜幼苗生長發(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Pb的敏感性大小排序為黃瓜＞小白菜＞茄子＞辣椒；莖葉對Pb的敏感性大小排序為黃瓜＞小白菜＞辣椒＞茄子；低濃度的Pb對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，會威脅到人類的健康、生存與發(fā)展。其對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，不同種類的蔬菜對同一種重金屬的吸收能力不同，同一種類的蔬菜對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，探討鉛對蔬菜幼苗生長發(fā)育的影響以及幼苗根和莖葉對鉛的吸收累積，從而為推斷出鉛對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 試驗方法

試驗土壤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，每個處理重復(fù)8次，種植前使每個處理土壤的含水量達(dá)到田間持水量平衡2 d，每種蔬菜每個處理重復(fù)8次，種植64盆，4種蔬菜共種植256盆，試驗前催芽。每個塑料直筒播種13粒，14 d后收獲。實驗室日間溫度可調(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 測定項目及方法

1.3.1 蔬菜根和莖葉Pb含量的測定 經(jīng)過14 d的培養(yǎng)后，在不同土壤Pb濃度培養(yǎng)下，測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)行測定[5]。

1.3.2 葉綠素含量的測定 參見《植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)》[6]測定葉綠素含量。

1.3.3 根長和芽長的測定 分別測量經(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 不同濃度鉛對蔬菜幼苗植株生長的影響

試驗在不同處理下對蔬菜幼苗根長和芽長生長進(jìn)行了統(tǒng)計測定。由圖1可知，土壤中Pb的添加量為300 mg/kg時，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，對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[7-8]。

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

2.2 不同濃度鉛對蔬菜幼苗根和莖葉含量的影響（均以干質(zhì)量計）

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，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Pb的敏感性排序為黃瓜＞小白菜＞茄子＞辣椒；莖葉對Pb的敏感性排序為黃瓜＞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差異不大。Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)在300 mg/kg時，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，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

本試驗結(jié)果表明，不同種類蔬菜對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]。各類蔬菜對吸收累積Pb污染的特性不同，產(chǎn)生的結(jié)果不同。本試驗探討了黃瓜、小白菜、茄子和辣椒幼苗對Pb的富集作用，吸收富集作用越大，蔬菜對Pb越敏感。根對Pb含量吸收累積的敏感性大小排序為黃瓜＞小白菜＞茄子＞辣椒；莖葉對Pb的敏感性大小排序為黃瓜＞小白菜＞辣椒＞茄子。

4種蔬菜對鉛的反應(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對植物生長有促進(jìn)作用，高濃度Pb對植物生長起到抑制作用。對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，可推測出Pb污染情況，并及時采取有效措施來解決污染問題。因此，探索研究Pb污染對不同種類蔬菜的器官間敏感性具有極其重要的作用。

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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)域國家科技計劃課題（2012AA101401-2）；山西省青年科技研究基金項目（2013021027-2）；山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院博士研究基金項目（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。