張遠兵，劉愛榮，張雪平

(安徽科技學院，安徽 鳳陽 233100)

檸檬酸和EDTA對彩葉草Pb和營養(yǎng)元素吸收和轉(zhuǎn)運特性的影響

張遠兵，劉愛榮，張雪平

(安徽科技學院，安徽 鳳陽 233100)

為了探究檸檬酸和EDTA-Na2對Pb污染下彩葉草(Coleusblumei)生長、Pb和營養(yǎng)元素N、P、K、Ca、Mg、Fe的吸收和轉(zhuǎn)運特性的影響，設(shè)置對盆栽彩葉草澆灌6 mmol·L-1的Pb(CH3COO)2，澆灌的同時分別加入1、5、10 mmol·L-1檸檬酸或1、5、10 mmol·L-1EDTA-Na2，以及完全Hoogland營養(yǎng)液處理(對照)，共8個處理。結(jié)果顯示，與對照相比，Pb處理降低彩葉草干重(P<0.05)、含水量(P<0.05)、根系活力(P>0.05)；除N(根中)、Ca(葉和根中)含量高于對照外，其它營養(yǎng)元素含量均降低，但均積累Pb。在Pb處理的同時加入1、5、10 mmol·L-1檸檬酸或1、5、10 mmol·L-1EDTA-Na2后，彩葉草干重、含水量和根系活力均呈下降趨勢；Pb含量、Pb積累量、6種營養(yǎng)元素含量和轉(zhuǎn)運系數(shù)的變化趨勢不完全相同。因此，添加檸檬酸1 mmol·L-1的強化地上部(葉和莖)Pb積累能力大于同一水平的EDTA-Na2，而添加檸檬酸5或10 mmol·L-1的強化能力則小于同一水平的EDTA-Na2，故一定濃度的檸檬酸或EDTA-Na2具有強化彩葉草吸收土壤中Pb的作用。

檸檬酸；EDTA-Na2；Pb積累；彩葉草；營養(yǎng)元素；轉(zhuǎn)運特性

伴隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市生態(tài)與環(huán)境形勢日益嚴峻。當前，重金屬污染土壤的修復已成為環(huán)境科學、土壤科學及相關(guān)學科研究的熱點問題之一[1]。目前，已發(fā)現(xiàn)較多重金屬Pb富集植物，如羽葉鬼針草(Bidensmaximovicziana)、酸模(Rumexacetosa)、香根草(Vetiveriazizanioides)、裂葉荊芥(Schizonepetafenuifolio)、蒼耳(Xanthiumsibiricum)、綠葉莧菜(Amaranthustricolor)、薺菜(Capsellabursa-pastoris)、糯米團(Memorialishirta)、水蓼(Polygonumhydropiper)、毛葉堇菜(Violaverecumda)、地榆(Sanguisorbaofficinalis)等，但這些植物大多觀賞價值低，城市綠化效果差，不宜在城市中大面積應用[2-8]。因此，挖掘?qū)χ亟饘傥廴经h(huán)境的修復能力強的觀賞植物資源，對降低環(huán)境中重金屬含量，從而改善環(huán)境質(zhì)量，提高生態(tài)、經(jīng)濟和社會效益具有重要意義[9]。

彩葉草(Coleusblumei)為唇形科鞘蕊花屬多年生草本植物，是觀葉類花卉，具有適應性強、對土質(zhì)要求不嚴、生長速度快、生物量較大、極易栽培和繁殖及葉片色彩鮮艷多變等優(yōu)良特征，因此，已成為園林綠化中色彩配置的理想材料[10]。彩葉草在700 mg·kg-1的Pb(CH3COOH)2處理后，其地上部Pb含量高于矮牽牛(Petuniahybrida)、八寶景天(Sedumspectabile)、君子蘭(Cliviaminiata)、孔雀草(Tagetespatula)、射干(Belamcandachinensis)和一串紅(Salviasplendens)等觀賞性草本植物，其植株對Pb有一定積累能力[11]；彩葉草葉片吸收Pb能力強于柳樹(Salixmatsudana)、榆樹(Ulmuspumila)、女貞(Ligustrumvicaryi)、小葉女貞(Ligustrumjaponicum)等園林木本植物，對Pb的耐性和富集能力較強，在修復Pb污染中具有較強潛力[12]；并且1.0 mmol·L-1的Pb脅迫會改變彩葉草葉片和根部營養(yǎng)元素的含量[13]；另有研究認為，EDTA和檸檬酸促進Pb在蘆葦(Phragmitesaustralis)體內(nèi)的富集和轉(zhuǎn)運[7]，然而關(guān)于這兩種強化劑對彩葉草積累Pb及其營養(yǎng)元素含量的研究鮮見報道。為此，本研究以盆栽彩葉草為材料，研究檸檬酸和EDTA添加對彩葉草Pb積累能力、Pb及營養(yǎng)元素轉(zhuǎn)運特性的影響，旨在為Pb污染下彩葉草Pb和營養(yǎng)元素轉(zhuǎn)運機理研究奠定基礎(chǔ)；也為通過施用適宜濃度的化學強化劑，強化彩葉草及類似觀賞植物對Pb污染治理，改善和美化環(huán)境提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

彩葉草由安徽科技學院種植科技園提供。2014年9月10日選取生長一致的彩葉草嫩枝扦插于裝有等質(zhì)量洗凈細砂的塑料盆(高14 cm，直徑16 cm)中，每盆4株，共64盆。置于陰棚中，澆灌自來水，7 d后改用1/2 Hoagland營養(yǎng)液澆灌培養(yǎng)，10 d后將盆栽植株移至日光溫室中，15 d后用完全Hoagland營養(yǎng)液澆灌培養(yǎng)，以后各項管理措施一致，生長至11月1日開始進行處理。

1.2 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)8個處理，對照為完全Hoagland營養(yǎng)液，處理1為澆灌6 mmol·L-1的Pb(CH3COO)2溶液，處理2、3、4為澆灌6 mmol·L-1的Pb(CH3COO)2同時分別添加1、5、10 mmol·L-1檸檬酸(citric acid，CA)的混合溶液，處理5、6、7為澆灌6 mmol·L-1的Pb(CH3COO)2同時分別添加1、5、10 mmol·L-1EDTA-Na2混合溶液，依次用CK、Pb、Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10、Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10表示，相應處理液的pH值依次為6.09、5.01、4.78、3.79、3.08、4.85、4.07、3.65，每個處理8盆。處理液均用完全Hoagland營養(yǎng)液配制。為維持處理液濃度穩(wěn)定，每天用相應處理液澆灌，澆灌量為3倍基質(zhì)持水量，約有2/3的處理液從盆底流出。處理20 d后，分別測定生物量和各項生理指標，生物量為每重復4株，4次重復；其余所有指標的測定均重復3次，結(jié)果取平均值。

1.3 干重、含水量和根系活力的測定

從塑料盆中取出彩葉草完整植株，用自來水快速沖洗干凈，然后用去離子水沖洗3次，將葉、莖和根分開，吸水紙吸干表面水分，分別稱葉、莖和根的鮮重。然后將其置于105 ℃的電熱鼓風干燥箱(DHG-9023A)中殺青10 min，降溫至65 ℃烘干，稱取葉、莖和根的干重。含水量=(鮮重-干重)/鮮重×100%。用2,3,5-三苯基氯化四氮唑(TTC法)顯色法測定根系活力[14]。

1.4 N、P、K、Pb、Ca、Mg、Fe含量的測定

取上述研磨并過孔徑0.180 mm篩后的干樣0.5 g，加5 mL濃H2SO4，并加0.2 g混合催化劑(CuSO4-K2SO4)，高溫消化，定容。用北京市通潤源機電技術(shù)有限責任公司生產(chǎn)的KDY-9820凱氏定氮儀蒸餾，后用0.01 mol·L-1鹽酸滴定，樣品N含量以(mg·g-1)表示[15]。取上述研磨過篩后干樣0.5 g，加10 mL混合酸(即濃HNO3∶HClO4∶濃H2SO4的體積比=8∶1∶1)，浸泡過夜，高溫消化，再用釩鉬黃比色法測定P含量[15]。

分別稱取上述過孔徑0.180 mm篩后干樣100 mg，用濕式消化法消化樣品[14]，再移至50 mL容量瓶中，用去離子水定容。用ZEENit700P型原子吸收光譜儀(德國耶拿分析儀器股份公司)分別測定樣品溶液中K、Pb、Ca、Mg、Fe含量。

葉(或莖或根)的Pb積累量=葉(或莖或根)Pb含量×葉(或莖或根)干重；

莖葉轉(zhuǎn)運系數(shù)(translocation factor，TFL/S)=葉中某元素含量/莖中該種元素含量。

莖根運系數(shù)(TFS/R)=莖中某元素含量/根中該種元素含量。

Pb富集系數(shù)(bioconcentration factor，BCF)=根中Pb含量/處理液的Pb含量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

原始數(shù)據(jù)用Microsoft Excel 2003進行預處理，并計算重復結(jié)果的平均值和標準差，后用SPSS 17.0進行不同處理之間的多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對干重、含水量和根系活力的影響

Pb處理下葉、莖、根的干重和含水量均顯著低于相應對照(P<0.05)(圖1)。Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10或Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10處理，葉、莖、根的干重及其含水量均低于Pb處理，且隨著檸檬酸或EDTA濃度的增加呈下降趨勢。其中10 mmol·L-1的檸檬酸處理、5和10 mmol·L-1的EDTA處理的干重均顯著低于Pb處理(P<0.05)。Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10處理的葉、莖、根的干重分別高于同濃度的Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10處理的。同一處理中，就干重而言，葉>莖>根；就含水量而言，葉<莖<根。

與對照相比，Pb處理的根系活力減小，但差異不顯著(P>0.05)。Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10或Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10處理均顯著低于Pb處理(P<0.05)且隨著檸檬酸或EDTA濃度的增加基本呈顯著下降趨勢(P<0.05)。與Pb處理相比，Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10處理彩葉草根系活性的下降幅度均小于同濃度的Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10處理(圖1)。

2.2 不同處理對Pb的含量、積累量、轉(zhuǎn)運和富集系數(shù)的影響

對照的葉、莖、根中沒有檢測出Pb(圖2)。Pb處理中葉、莖、根的Pb含量分別為0.231、0.347和1.955 mg·g-1。Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10處理，葉和莖中Pb含量均隨著檸檬酸濃度的增加呈下降趨勢，根中呈上升趨勢，分別為Pb處理的3.40～0.30倍、2.19～2.00倍、1.81～2.12倍，且基本差異均顯著(P<0.05)。Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10處理，葉中Pb含量隨著EDTA濃度的增加呈上升趨勢，根和莖中呈下降趨勢，分別為Pb處理的1.86～4.77倍、2.49～2.06倍、2.94～0.81倍，且基本差異均顯著(P<0.05)。除對照以外，相同處理中根中Pb含量均高于葉和莖。

Pb處理其葉、莖、根中Pb的積累量分別為0.417、0.470和0.877 mg·株-1。Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10處理，葉和莖中Pb的積累量隨著檸檬酸濃度的增加均呈下降趨勢，根的呈先升后降趨勢，且與Pb處理相比差異顯著(P<0.05)；葉和莖Pb積累量分別為Pb處理的3.27～0.27倍、2.08～1.78倍，而根的分別為Pb處理的1.72、1.91和1.73倍。Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10處理，葉中Pb的積累量隨著EDTA濃度的增加呈顯著增加趨勢，而莖和根的均呈下降趨勢，分別為Pb處理的1.72～3.86倍、2.37～1.76倍、2.34～0.53倍(圖2)。

Pb處理后其Pb的TFL/S、TFS/R和BCF分別為0.678、0.180和1.572(圖3)。Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10處理，Pb的TFL/S、TFS/R隨著檸檬酸濃度的增加呈下降趨勢，分別為Pb處理的154.80%～15.29%(P<0.05)和118.69%～85.34%(P>0.05)；BCF呈顯著上升趨勢(P<0.05)，為Pb處理185.26%～231.67%。Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10處理，Pb的TFL/S、TFS/R隨著EDTA濃度的增加呈顯著上升趨勢(P<0.05)，分別為Pb處理的78.23%～233.54%和83.80%～249.10%；BCF呈顯著下降趨勢(P<0.05)，為Pb處理的301.01%～82.37%。

圖1 檸檬酸或EDTA-Na2對鉛污染下彩葉草干重、含水量和根系活性的影響Fig.1 Effect of citric acid or EDTA-Na2 on dry weight, water content and root activity of C. blumei under Pb pollution

注：不同小寫字母表示同一部位不同處理間差異顯著(P<0.05)。下圖同。

Note:Different lower case letters for the same organ indicate significant difference among different treatments at 0.05 level. The same below.

2.3 不同處理對N、P、K、Ca、Mg和Fe含量的影響

Pb處理葉和莖N含量低于對照，而根略高于對照。Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10處理，葉和莖N含量隨著檸檬酸濃度的增加呈增加趨勢，根的呈下降趨勢；Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10處理，葉和莖N含量隨著EDTA濃度的增加呈下降趨勢，而根的呈增加趨勢；與Pb處理相比，Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10、Pb+E1、Pb+E5處理，根中N含量差異顯著(P<0.05)，莖中N含量差異不顯著(P>0.05)。

與對照相比，Pb處理葉和莖中P含量均顯著下降(P<0.05)。Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10處理葉和莖的P含量隨著檸檬酸濃度的增加呈增加趨勢，根中P含量的呈下降趨勢；與Pb處理相比，葉中P含量差異不顯著(P>0.05)，莖中的差異顯著(P>0.05)。Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10處理，葉中P含量隨著EDTA濃度的增加呈增加趨勢，莖和根的P含量呈先上升后下降趨勢；與Pb處理相比，Pb+E1和Pb+E5處理莖中P含量差異顯著(P<0.05)。

圖2 檸檬酸或EDTA-Na2對鉛污染下彩葉草Pb含量、積累量的影響Fig.2 Effect of citric acid or EDTA-Na2 on Pb content, Pb accumulation amount of C. blumei under Pb pollution

圖3 檸檬酸或EDTA-Na2對鉛污染下彩葉草轉(zhuǎn)運和富集系數(shù)的影響Fig.3 Effect of citric acid or EDTA-Na2 on the translocation factors (TF) and the bioconcentration factors (BCF) of Pb of C. blumei under Pb pollution

注： *表示無法計算。

Note: “*”, cannot be calculated.

Pb處理后其葉、莖和根中的K含量均顯著低于對照(P<0.05)。Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10處理，根中K含量隨著檸檬酸濃度的增加呈下降趨勢，莖中的呈增加趨勢。Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10處理，葉K含量隨著EDTA濃度的增加呈增加趨勢，莖和根的呈下降趨勢(圖4)。

與對照相比，Pb處理葉中Ca含量略有增加，差異不顯著(P>0.05)(圖5)；莖中的顯著下降(P<0.05)，根中顯著增加。Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10處理，其葉和根中Ca含量隨著檸檬酸濃度的增加呈下降趨勢，莖中Ca的呈先上升后下降趨勢；Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10處理，葉、莖和根Ca含量隨著EDTA濃度的增加均呈增加呈趨勢，且基本差異顯著(P<0.05)。

Pb處理后葉、莖和根中Mg含量低于對照。Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10處理其葉、莖和根的Mg含量均隨著檸檬酸濃度的增加呈下降趨勢；Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10處理葉中的Mg含量隨著EDTA濃度的增加呈下降趨勢，莖和根中呈增加趨勢，葉差異不顯著(P>0.05)，莖和根差異均顯著(P<0.05)(圖5)。

圖4 檸檬酸或EDTA-Na2對鉛污染下彩葉草N、P和K含量的影響Fig. 4 Effect of citric acid or EDTA-Na2 on the content N, P , and K of C. blumei under Pb pollution

與對照相比，Pb處理葉和莖中Fe含量下降，根中的增加。Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10處理，葉中Fe含量隨著檸檬酸濃度的增加呈下降趨勢，根中的呈上升趨勢；Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10處理，葉、莖和根中的Fe含量均隨著EDTA濃度的增加呈增加趨勢，差異均顯著(P<0.05)(圖5)。

2.4 不同處理對N、P、K、Ca、Mg和Fe轉(zhuǎn)運系數(shù)的影響

Pb處理P、Ca和Fe的TFL/S均高于對照；N、K、Mg的則均低于對照。Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10處理其N、P的TFL/S呈增加趨勢，K、Ca、Mg、Fe的TFL/S呈下降趨勢。變幅由大至小依次為K、Fe、Ca、N、P、Mg。Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10處理N、Ca、Mg、Fe的TFL/S呈降低趨勢，P、K的呈增加趨勢，變幅由大至小依次為K、P、Fe、Mg、Ca、N(圖6)。

與對照相比，Pb處理N、P、Ca和Fe 的TFS/R均低于對照，K、Mg的TFS/R則高于對照。Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10處理其N、P、K、Ca的TFL/S呈上升趨勢，Mg、Fe的呈下降趨勢，變幅由大至小依次為K、Ca、P、Fe、N、Mg。Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10處理N、P、Ca、Mg的TFL/S呈下降趨勢，K、Fe呈上升趨勢，變幅由大至小依次為Fe、P、Mg、Ca、K、N。各處理中，N和Fe的TFL/S均大于TFS/R，而相同處理中P、K、Ca的TFL/S均小于TFS/R(圖6)。

圖5 檸檬酸或EDTA-Na2對鉛污染下彩葉草Ca、Mg和Fe含量的影響Fig. 5 Effect of citric acid or EDTA-Na2 on content of Ca, Mg and Fe of C. blumei under Pb pollution

3 討論與結(jié)論

對彩葉草植株持續(xù)處理60 d后，對照植株生長最旺，色彩鮮艷，無萎蔫現(xiàn)象；Pb處理，其生長弱于對照，色彩鮮艷，無萎蔫現(xiàn)象；Pb+C1和Pb+C5處理色彩鮮艷，生長弱于Pb處理，無萎蔫現(xiàn)象；Pb+C10處理嫩葉略有萎蔫，中部和基部葉仍保持挺立，植株無枯死；Pb+E1處理色彩鮮艷；Pb+E5處理色彩鮮艷，長勢弱，略有萎蔫；Pb+E10處理萎蔫加重。根系活力大小可反映與其呼吸作用相關(guān)的脫氫酶活性強弱，從而反映出根系主動吸收水分和營養(yǎng)元素的能力[15]。某元素的轉(zhuǎn)運系數(shù)(TF)可反映植物運輸該元素能力的強弱[16]。本研究中，Pb處理降低彩葉草植株干重、含水量與Pb污染下假儉草(Eremochloaophiuroides)和海濱雀稗(Paspalumvaginatum)水分減少[17]結(jié)果一致。根系活力以及P、K、Mg、Fe含量，說明Pb抑制根系主動吸收水分及P、K、Mg、Fe等營養(yǎng)元素，引起水分和這些營養(yǎng)元素的缺乏，從而抑制生長；而Pb處理后N(根)和Ca(葉和根)含量增加，可能是生長受抑后的被動性濃縮效應所致；對于Pb處理改變N、P、K、Ca、Mg、Fe的TFL/S和TFS/R值，則反映Pb改變這6種營養(yǎng)元素在根、莖和葉之間的轉(zhuǎn)運能力，使原有的營養(yǎng)元素穩(wěn)態(tài)失衡。此外，本研究與1.0 mmol·L-1的Pb脅迫下彩葉草葉片的Mg、K、Ca、Fe含量減少，根的K、Ca含量也減少，而根的Mg、Fe、Pb含量卻增加[13]的結(jié)果不盡相同，具體原因尚待分析。

Pb富集系數(shù)反映Pb由土壤向植物體內(nèi)遷移的難易程度[18-19]。本研究Pb處理后的Pb含量為根>莖>葉，與草木樨(Melilotussuavena)研究結(jié)果一致[2,16]。將本研究Pb處理后其Pb含量、積累量、TFL/S、TFS/R、BCF等指標與Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10處理相比顯示，加入低濃度1 mmol·L-1檸檬酸強化吸收Pb及Pb由根向莖及由莖向葉的轉(zhuǎn)運，而加入高濃度5、10 mmol·L-1的檸檬酸雖然促進根吸收并積累Pb，但Pb由根向莖、由莖向葉的轉(zhuǎn)運能力和地上部積累Pb能力減弱；同時結(jié)合彩葉草植株干重、含水量、根系活力均下降的結(jié)果，又顯示隨著加入檸檬酸濃度的增加，降低根系主動吸收水分能力，卻促進根系被動吸收Pb，所以根生長受抑制的加重可能是根系中Pb過多導致的原初和次生毒害的共同作用，而葉和莖生長受抑制則可能是Pb的次生毒害作用。同樣將Pb處理后其Pb含量、積累量、TFL/S、TFS/R、BCF等指標與Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10處理相比，表明隨著加入EDTA-Na2濃度的增加，Pb由根向莖及由莖向葉的轉(zhuǎn)運能力增強，促進葉片中積累Pb，不促進莖和根中積累Pb；結(jié)合植株干重、含水量、根系活力均呈下降趨勢分析又顯示，隨著EDTA-Na2濃度的增加，根系主動吸收水分能力降低，因此，推測根生長受抑制可能主要是Pb的次生毒害導致的，葉和莖生長受抑則可能是Pb過多導致的原初和次生毒害的共同作用。

圖6 檸檬酸或EDTA-Na2對鉛污染下彩葉草N、P、K、Ca、Mg和Fe轉(zhuǎn)運系數(shù)的影響Fig. 6 Effect of citric acid or EDTA-Na2 on the translocation factors of N, P, K, Ca, Mg and Fe of C. blumei under Pb pollution

就Pb積累量而言，Pb+C1處理其地上部(葉和莖)的高于Pb+E1處理，根部低于Pb+E1處理；而Pb+C5和Pb+C10處理卻相反，地上部的低于同濃度的Pb+E5和Pb+E10處理，根的則高于同濃度的Pb+E5和Pb+E10處理。有研究表明，檸檬酸提高蘆葦、香蒲(Typhaangustifolia)和印度芥菜(Brassicajuncea)地上部Pb含量能力弱于EDTA[7,20-21]；又有研究外源螯合劑濃度與百日菊(Zinniaelegans)幼苗Pb毒性和富集的關(guān)系，認為Pb與EDTA或檸檬酸比例均為1∶1最合適[22]。但研究發(fā)現(xiàn)檸檬酸對吊蘭(Chlorophytumcomosum)Cu富集作用比EDTA強[23]；而反枝莧(Amaranthusretroflexus)中EDTA促進Cu富集作用遠高于檸檬酸[24]。這些研究與本結(jié)果不盡相同，或許與植物種類、強化劑的濃度、重金屬種類不同有關(guān)。值得說明的是，首先，Pb+C10處理地上部(葉和莖)的Pb積累量小于Pb+C1和Pb+C5處理，Pb+C10處理液pH最小，酸性最強；其次，雖然Pb+E10處理葉的Pb積累量最大，但后期葉片呈萎蔫狀，觀賞性下降；因此，不宜加入10 mmol·L-1的檸檬酸或EDTA-Na2進行強化處理，建議加入的濃度應為1和5 mmol·L-1。

各處理中，N、P、K、Ca、Mg和Fe含量及其TFL/S和TFS/R各不相同，表明Pb處理、在Pb處理時分別加入不同濃度的檸檬酸或EDTA-Na2處理，會改變6種元素的吸收和轉(zhuǎn)運特性。從Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10處理中可反映，隨加入檸檬酸濃度的增加，1)N、P由根至莖、由莖至葉的轉(zhuǎn)運增強；2)K、Ca由根向莖的轉(zhuǎn)運增強，但由莖至葉的轉(zhuǎn)運減弱；3)Mg、Fe由根至莖、由莖至葉的轉(zhuǎn)運減弱；4)根中的N、P、K和Ca含量呈下降趨勢，可能是增加這4種元素由根向地上部轉(zhuǎn)運或是根部吸收較少的所致，具體情況還有待進一步分析；5)根吸收Mg減少，但吸收Fe增加。Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10處理反映，隨加入EDTA-Na2濃度的增加，1)N的吸收增強，但N由根至莖、由莖至葉的轉(zhuǎn)運降低；2)P由莖至葉的轉(zhuǎn)運增強，由根至莖轉(zhuǎn)運減弱，而根中P含量先增加后下降，是低濃度EDTA-Na2減少向地上轉(zhuǎn)運，或是高濃度EDTA-Na2減少P的吸收所致，尚待以后進一步研究；3)K由根至莖、由莖向葉的轉(zhuǎn)運增強，根中的K含量下降可能是由根向地上部轉(zhuǎn)運增加或根部吸收較少所致，莖中的K含量下降可能是由莖向葉轉(zhuǎn)運增加所致；4)Ca和Mg由根至莖、由莖至葉的轉(zhuǎn)運減弱，根中Ca、Mg含量增加，可能是吸收增強或向地上部轉(zhuǎn)運減少所致；5)Fe的吸收和由根至莖的轉(zhuǎn)運增強，但由莖至葉的轉(zhuǎn)運減弱。

總之，6 mmol·L-1的Pb處理，彩葉草積累大量Pb，Pb毒害導致根系主動吸水能力下降，水分虧缺，N、P、K、Ca、Mg和Fe等營養(yǎng)元素穩(wěn)態(tài)失衡，植株生長受抑制。隨著加入檸檬酸或EDTA-Na2濃度的增加，進一步降低根系主動吸水能力、水分虧缺加重，且影響植物對營養(yǎng)元素的吸收和轉(zhuǎn)運特性，故生長受抑制也逐漸加重。在6 mmol·L-1的Pb處理下，加入1 mmol·L-1的檸檬酸強化地上部積累Pb能力大于同濃度的EDTA-Na2，而加入5和10 mmol·L-1的檸檬酸其能力則小于同濃度的EDTA-Na2。因此，加入適宜濃度的檸檬酸或EDTA-Na2具有一定的強化吸收和轉(zhuǎn)運Pb的作用。

References：

[1] Wei B G,Yang L S.A review of heavy metal contaminations in urban soils,urban road dusts and agricultural soils from China.Microchemical Journal,2010,94(2):99-107.

[2] 劉秀梅,聶俊華,王慶仁.6種植物對Pb的吸收與耐性研究.植物生態(tài)學報,2002,26(5):533-537. Liu X M,Nie J H,Wang Q R.Research on lead uptake and tolerance in six plants.Acta Phytoecologica Sinica,2002,26(5):533-537.(in Chinese)

[3] Antiochia R,Campanella L,Ghezzi P,Movassaghi,K.The use of vetiver for remediation of heavy metal soil contamination.Analytical and Bioanalytical Chemistry,2007,388(4):947-956.

[4] 聶俊華,劉秀梅,王慶仁.Pb(鉛)富集植物品種的篩選.農(nóng)業(yè)工程學報,2004,20(4):255-258. Nie J H,Liu X M,Wang Q R.Screening out of Pb hypertolerant plant species.Transactions of the CSAE 2004,20(4):255-258.(in Chinese)

[5] 劉英杰,朱雪梅,林立金,楊遠祥,楊占彪,邵繼榮.冬季農(nóng)田雜草薺菜對鉛的生理響應及積累特性研究.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報,2016,35(1):29-36. Liu Y J,Zhu X M,Lin L J,Yang Y X,Yang Z B,Shao J R.Physiological responses and lead accumulation of the winter weed Capsella bursa-pastoris under lead stress.Journal of Agro-environment Science,2016,35(1):29-36.(in Chinese)

[6] 任秀娟,朱東海,吳大付,吳海卿.湖南南部鉛鋅礦區(qū)鉛鋅富集植物篩選研究.生態(tài)環(huán)境學報,2014,23(4):669-672. Ren X J,Zhu D H,Wu D F,Wu H Q.Study and screening on lead and zinc enrichment plant in south Hunan lead-zinc mine area.Ecology and Environmental Sciences,2014,23(4):669-672.(in Chinese)

[7] Wu J F,Yang H J,Zhou D.Effects of organic chelators on Pb uptake and translocation inPhragmitesaustralis.Ecological Science,2008,27(5):380-383.

[8] 趙景龍,張帆,萬雪琴,肖朝.早開堇菜對鎘污染的耐性及其富集特征.草業(yè)科學,2016,33(1):54-60． Zhao J L,Zhang F,Wan X Q,Xiao Z．Cadmium tolerance and enrichment characteristics ofViolaprionantha.Pratacultural Science,2016,33(1):54-60．

[9] 劉家女,周啟星,孫挺,王曉飛.花卉植物應用于污染土壤修復的可行性研究.應用生態(tài)學報,2007,18(7):1617-1623. Liu J N,Zhou Q X,Sun T,Wang X F.Feasibility of applying plants in contaminated soil remediation.Chinese Journal of Applied Ecology,2007,18(7):1617-1623.(in Chinese)

[10] 袁菊紅,胡綿好.鉛脅迫下硒處理的彩葉草根系和葉片的SEM/XRD光譜學分析.園藝學報,2013,40(3):562-570. Yuan J H,Hu M H.SEM and XRD analyses of the roots and leaves ofColeuswith selenium supplements under lead stress.Acta Horticulturae Sinica,2013,40(3):562-570.(in Chinese)

[11] 吳桐,李翠蘭,邵澤強,張晉京,馬天軍,盛媛,李亞萍.幾種花卉植物對土壤中鉛富集特征的研究.吉林農(nóng)業(yè)大學學報,2012,34(3):305-310,315. Wu T,Li C L,Shao Z Q,Zhang J J,Ma T J,Sheng Y,Li Y P.Enrichment characteristics of several ornamental plants to lead in soil.Journal of Jilin Agricultural University,2012,34(3):305-310,315.(in Chinese)

[12] 李翠蘭.長春市綠地鉛污染評價及其植物修復研究.長春:吉林農(nóng)業(yè)大學博士學位論文,2011. Li C L.Pollution evaluation and phytoremediation of lead in green belt of Changchun.PhD Thesis.Changchun:Jilin Agricultural University,2011.(in Chinese)

[13] 秦慧媛,胡綿好.不同濃度硒處理對彩葉草鉛脅迫的EDXS和XRD分析.農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學報,2014,31(2):155-163. Qin H Y,Hu M H.EDXS and XRD analyses ofColeuswith different concentration selenium supplements under lead stress.Journal of Agricultural Resources and Environment,2014,31(2):155-163.(in Chinese)

[14] 周能,周振.仁東大蒜礦物元素的分析化學分析計量,2010,19(4):26-28. Zhou N,Zhou Z.Analysis of mineral elements in Rendong-garlic.Chemical Analysis and Meterage,2010,19(4):26-28.(in Chinese)

[15] 路文靜,李奕松.植物生理學實驗教程.北京:中國林業(yè)出版社,2012:17-20. Lu W J,Li Y S.Plant Physiology Experiment Tutorial.Beijing:China Forestry Publishing Press,2012:17-20.(in Chinese)

[16] 周朝彬,胡庭興,胥曉剛,劉金平,劉建.鉛脅迫對草木樨抗氧化系統(tǒng)的影響.草業(yè)科學,2006,23(3):43-46. Zhou C B,Hu T X,Xu X G,Liu J P,Liu J.Effect of lead stress on antitioxidant system inMelilotussuavena.Pratacultural Science,2006,23(3):43-46.(in Chinese)

[17] 王愷,劉一明,王兆龍.假儉草和海濱雀稗對土壤鉛污染脅迫的生理反應.草業(yè)科學,2010,27(2):32-38. Wang K,Liu Y M,Wang Z L.Physiological responses of seashore paspalum and centipedegrass to soil lead contamination stresses.Pratacultural Science,2010,27(2):32-38.(in Chinese)

[18] 于海玲,謝國光,王發(fā)國,張永夏,李仕裕,龔粵寧,邢福武.金毛狗對重金屬的富集特性的研究.熱帶亞熱帶植物學報,2015,23(1):81-88. Yu H L,Xie G G,Wang F G,Zhang Y X,Li S Y,Gong Y N,Xing F W.Characteristics of heavy metal accumulation ofCibotiumbarometz(L.) J.Sm.Journal of Tropical and Subtropical Botany.2015,23(1):81-88.(in Chinese)

[19] Yoon J,Cao X D,Zhou Q X,Ma L Q.Accumulation of Pb,Cu,and Zn in native plants growing on a contaminated Florida site.Science of the Total Environment,2006,368(2-3):456-464.

[20] Muhammad D,Chen F,Zhao J,Zhang G P,Wu F B.Comparison of EDTA and citric acid enhanced phytoextraction of heavy metals in artificially metal contaminatedsoil byTyphaangustifolia.International Journal of Phytoremediation,2009,11(6):558-574.

[21] Blaylock M J,Salt D E,Dushenkov S,Raskin L.Enhanced accumulation of Pb in Indian mustard by soil-applied chelating agents.Environmental Science & Technology,1997,31:860-865.

[22] Cui S,Zhou Q X,Wei S H,Zhang W,Cao L,Ren L P.Effects of exogenous chelators on phytoavailability and toxicity of Pb inZinniaelegansJacq.Journal of Hazardous Materials,2007,146(1-2):341-346.

[23] 汪楠楠,胡珊,吳丹,王友保.檸檬酸和EDTA對銅污染土壤環(huán)境中吊蘭生長的影響.生態(tài)學報,2013,33(2):631-639. Wang N N,Hu S,Wu D,Wang Y B.Effects of CA and EDTA on growth ofChlorophytumcomosumin copper-contaminated soil.Acta Ecologica Sinca,2013,33(2):631-639.(in Chinese)

[24] 劉婕,朱宇恩,劉娜,王翠紅,吳山.EDTA和檸檬酸對反枝莧(AmaranthusretroflexusL.)Cu遷移富集影響研究.生態(tài)環(huán)境學報,2015,24(8):1399-1405. Liu J,Zhu Y E,Liu N,Wang C H,Wu S.Effects of EDTA and critic acid (CA) on the translocation and accumulation of Copper inAmaranthusretroflexusL.System.Ecology and Environmental Sciences,2015,24(8):1399-1405.(in Chinese)

(責任編輯 武艷培)

Effects of citric acid and EDTA on the absorption and translocation of Pb and nutrient elements inColeusblumei

Zhang Yuan-bing, Liu Ai-rong, Zhang Xue-ping

(Anhui Science and Technology University, Fengyang 233100, China)

To investigate the effects of citric acid and EDTA-Na2on growth and characteristics of absorption and transportation of Pb and six essential nutrient elements (N, P, K, Ca, Mg, and Fe) ofColeusblumeiexposed to Pb pollution, an experiment was conducted with eight treatments, including the control, 6 mmol·L-1Pb pollution, and 6 mmol·L-1Pb pollution mixed with 1, 5, or 10 mmol·L-1citric acid or 1, 5, or 10 mmol·L-1EDTA-Na2on pottedC.blumeiplants. Compared with that in the control, Pb pollution caused a decrease in dry weight, water content, and root dehydrogenase activity. Except for N content in roots, and Ca content in leaves and roots, the contents of other nutrient elements were lower in plants exposed to Pb than in the control, whereas the accumulation amount of Pb increased. In contrast, under other conditions, such as the treatments of Pb pollution mixed with the addition of 1, 5, or 10 mmol·L-1citric acid or 1, 5, or 10 mmol·L-1EDTA-Na2, significant decreases in dry weight, water content, and root dehydrogenase activity were observed. Changes in Pb content, the accumulated amount of Pb, and content of six nutrient elements varied with different treatments.C.blumeiaccumulated more Pb in shoots (leaf and stem) under the lower concentration treatment (1 mmol·L-1) of citric acid than EDTA-Na2, but the higher concentration treatment of (5 and 10 mmol·L-1) citric acid showed the opposite trend. Therefore, it was concluded that the suitable concentration of citric acid or EDTA-Na2could enhance the Pb absorption ability ofC.blumei.

citric acid; EDTA-Na2; Pb pollution;Coleusblumei; nutrient element; translocation characteristics

Zhang Yuan-bing E-mail:zyb2246@163.com

2016-04-18接受日期：2016-11-02

安徽省科技廳攻關(guān)計劃項目(1301031030)；安徽省科技廳農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化項目(1404032007)；安徽省科技廳年度重點科研項目(07020304093)；安徽科技學院重點學科風景園林學(AKZDXK2015B01)

張遠兵(1966-)，男，安徽六安人，教授，碩士，主要從事園林植物教學與研究。E-mail:zyb2246@163.com

10.11829/j.issn.1001-0629.2016-0203

Q945.12

A

1001-0629(2016)12-2442-10*

張遠兵，劉愛榮，張雪平.檸檬酸和EDTA對彩葉草Pb和營養(yǎng)元素吸收和轉(zhuǎn)運特性的影響.草業(yè)科學,2016,33(12)：2442-2451.

Zhang Y B,Liu A R,Zhang X P.Effects of citric acid and EDTA on the absorption and translocation of Pb and nutrient elements inColeusblumei.Pratacultural Science，2016,33(12)：2442-2451.