趙 敏 周賢思(.眉山市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，四川 眉山 6000；.成都苑東生物制藥股份有限公司，四川 成都 673)

鎘鉛脅迫對(duì)魚(yú)腥草葉綠素含量的影響

趙 敏1周賢思2
(1.眉山市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，四川 眉山 620010；2.成都苑東生物制藥股份有限公司，四川 成都 611731)

采用盆栽實(shí)驗(yàn)研究了經(jīng)鎘、鉛單一及復(fù)合處理的土壤對(duì)魚(yú)腥草葉綠素含量(SPAD)的影響。結(jié)果表明：鎘單一污染抑制魚(yú)腥草葉綠素的合成，但高濃度鎘抑制作用更顯著；鉛單一污染抑制葉綠素合成；鎘鉛交互作用抑制葉綠素合成，但不同金屬濃度范圍內(nèi)的主控因素不同。

魚(yú)腥草；Cd；Pb；交互作用；葉綠素

鉛、鎘在自然界中廣泛分布，也是常見(jiàn)的環(huán)境污染物。它們通過(guò)土壤進(jìn)入植物體內(nèi)，從而影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育乃至光合作用和蒸騰作用強(qiáng)度[1]。鉛、鎘通過(guò)介質(zhì)進(jìn)入人體后，會(huì)對(duì)血液系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)造成損害，引起神經(jīng)末梢、心血管、腎臟等器官的病變[2]。目前對(duì)鉛、鎘污染土壤的植物修復(fù)研究已經(jīng)取得不少成果，然而，大多研究只是針對(duì)單一污染，關(guān)于復(fù)合污染的研究較少。鉛、鎘污染對(duì)植物的毒害機(jī)制較為復(fù)雜[3]，有關(guān)研究仍存在許多不明之處，研究結(jié)論也不盡一致。在重金屬脅迫情況下，植物的葉綠素含量變化明顯，能直觀的反應(yīng)植物受毒害程度。目前針對(duì)鎘鉛復(fù)合脅迫對(duì)植物葉綠素的影響研究不夠全面深入，且設(shè)置的濃度范圍太窄。

魚(yú)腥草可入菜可入藥，用途甚廣用量甚大，并且在我國(guó)有大量的野生魚(yú)腥草。眾多實(shí)驗(yàn)研究資料表明魚(yú)腥草對(duì)土壤中的鎘和鉛具有較強(qiáng)的吸收積累特性。開(kāi)展鎘鉛脅迫對(duì)魚(yú)腥草葉綠素含量影響的研究，對(duì)尋找超富集植物是一項(xiàng)巨大的補(bǔ)充，意義重大。

1 材料與方法

1.1 供試材料

植物：以魚(yú)腥草地下莖為種植基材，進(jìn)行盆栽試驗(yàn)。該基材取自四川省雅安市雨城區(qū)嚴(yán)橋鎮(zhèn)嚴(yán)橋村(雅安三九中藥材科技產(chǎn)業(yè)化有限公司的種植基地)。盆栽試驗(yàn)培養(yǎng)基地設(shè)在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)雅安校區(qū)的教學(xué)科研園區(qū)大棚內(nèi)。

土樣：供魚(yú)腥草盆栽試驗(yàn)的土壤為水稻土，取自雅安三九中藥材科技產(chǎn)業(yè)化有限公司的種植基地。供培土壤經(jīng)除雜質(zhì)、風(fēng)干、碾碎并過(guò)篩(2目)后混勻方能使用。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 土培實(shí)驗(yàn)

將采集的土壤按要求處理好后再鈍化，然后進(jìn)行魚(yú)腥草盆栽培養(yǎng)。往土壤中添加Pb(CH3COO)2·3H2O和Cd(CH3COO)2·2H2O以供給土壤鉛和鎘，并且將鉛、鎘分別設(shè)5個(gè)水平、4個(gè)水平，采用二因素完全設(shè)計(jì)，共計(jì)20種處理(具體見(jiàn)表1)，各處理水平均重復(fù)3次?；适褂脽o(wú)機(jī)肥(按N∶P2O5∶K2O比值為1∶0.42∶2.37，其中N以200mg/kg計(jì))。將魚(yú)腥草地下莖種入處理后的土壤中，并放入大棚內(nèi)進(jìn)行盆栽，定期進(jìn)行澆水(純水)和除雜草。待魚(yú)腥草成熟后，再進(jìn)行各項(xiàng)分析。

表1 土培試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.2 測(cè)定項(xiàng)目和方法

在成熟期取各處理后的葉片，分析葉綠素含量，測(cè)定具體方法見(jiàn)參考文獻(xiàn)[4]。采用Microsoft Excel 2007、SPSS Statistics以及OriginPro 8.5軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析成圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 鉛鎘脅迫對(duì)魚(yú)腥草葉綠素含量的影響

植物主要靠葉綠素進(jìn)行光合作用，葉綠素含量的多少直接影響植物光合作用和新陳代謝能否正常進(jìn)行[5]。在重金屬脅迫情況下，可通過(guò)觀察植物葉綠素含量的變化來(lái)估算重金屬對(duì)植物的損害程度。目前多數(shù)研究[6-7]表明：重金屬脅迫抑制植物光合作用，并且抑制程度與加入的重金屬濃度成正相關(guān)。魚(yú)腥草經(jīng)Pb、Cd單一和交互作用處理后，葉綠素含量變化如圖1所示。

注：圖中不同小寫(xiě)字母表示P<0.05水平下差異顯著圖1 鉛、鎘單一及交互作用對(duì)魚(yú)腥草葉綠素含量的影響

2.2 鉛、鎘單一污染對(duì)魚(yú)腥草葉綠素含量的影響

處理2～4只加入了鎘。分析圖1，將處理2～4(圖中綠色部分)與處理1(空白組)比較發(fā)現(xiàn)，隨著土壤中加入鎘濃度的增加，魚(yú)腥草SPAD含量逐漸下降，即總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但相關(guān)不顯著(相關(guān)系數(shù)為-0.993，P=0.077>0.05)，鎘加入量10mg/kg以?xún)?nèi)時(shí)，SPAD下降緩慢，相較于空白差異不顯著(P<0.05)；當(dāng)鎘加入量達(dá)到50mg/kg時(shí)，SPAD降幅達(dá)到45.78%，差異顯著。

處理5、9、13、17只加入了鉛，將這幾個(gè)處理與空白組進(jìn)行對(duì)比，如圖1中藍(lán)色部分所示，加入鉛濃度與SPAD含量整體呈現(xiàn)負(fù)關(guān)聯(lián)，中間小范圍內(nèi)波動(dòng)(降幅：7.33%～29.94%)，但相關(guān)不顯著(相關(guān)系數(shù)為-0.906，P=0.094>0.05)。處理5和13相較于空白差異不顯著，而處理9和17相較于空白差異顯著。處理13中SPAD含量反而比處理9高，這可能是由于魚(yú)腥草慢慢的適應(yīng)了一定濃度的鉛脅迫，但當(dāng)鉛脅迫刺激繼續(xù)加強(qiáng)到處理17所示強(qiáng)度時(shí)，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了魚(yú)腥草所能適應(yīng)的鉛濃度。

綜上，鎘單一脅迫時(shí)，魚(yú)腥草SPAD含量隨著加入重金屬濃度的增加而下降，這與Padmaja[8]、段瑞軍[9]等人利用其它植物的研究結(jié)果趨勢(shì)一致。與小白菜幼苗相比[10]，魚(yú)腥草SPAD含量受鉛影響更小，可推斷出魚(yú)腥草對(duì)鉛的富集能力更強(qiáng)。鉛脅迫下，蜈蚣草[11]、費(fèi)菜葉綠素含量變化趨勢(shì)[12]與本文略有差異，但總體均是下降趨勢(shì)。

2.3 鉛、鎘交互作用對(duì)魚(yú)腥草葉綠素含量的影響

鉛鎘復(fù)合脅迫下魚(yú)腥草SPAD含量如圖1中黑色部分所示，將之與空白處理相比，除處理6、10、14和空白組差異不顯著外，其余均差異顯著。說(shuō)明鎘加入濃度為1mg/kg，且鉛濃度1000mg/kg以?xún)?nèi)時(shí)，鉛濃度增加對(duì)魚(yú)腥草SPAD含量的影響不大，但總體呈緩慢下降趨勢(shì)。另外，處理組7、11和15(鎘濃度為10mg/kg)內(nèi)部差異不顯著，即鉛濃度對(duì)該處理組葉綠素含量影響不大，但總體依然呈緩慢下降趨勢(shì)。處理組8、12、16、20之間差異顯著，此時(shí)鎘濃度為50mg/kg，葉綠素含量呈現(xiàn)先上升后下降再上升的趨勢(shì)，可認(rèn)為此時(shí)葉綠素含量主要受鉛影響。

處理組6～8、處理組10～12、處理組14～16均呈現(xiàn)迅速下降趨勢(shì)，即一定鉛濃度下(鉛濃度在1000mg/kg 以?xún)?nèi))，魚(yú)腥草SPAD含量與鎘濃度負(fù)關(guān)聯(lián)。說(shuō)明此時(shí)，魚(yú)腥草SPAD含量主要受鎘濃度影響。當(dāng)鉛濃度為2000mg/kg時(shí)，處理組18～20內(nèi)部差異不顯著，該三個(gè)處理與處理17差異也不顯著，且變化幅度很小，說(shuō)明此時(shí)魚(yú)腥草SPAD含量受鉛和鎘共同抑制。

綜上，鉛鎘復(fù)合脅迫下，當(dāng)鉛濃度低于1000mg/kg時(shí)，魚(yú)腥草SPAD含量主要受鎘抑制，該結(jié)果與曹喜春[13]的研究結(jié)論相似；當(dāng)鉛濃度為2000mg/kg時(shí)，魚(yú)腥草SPAD含量主要受鉛和鎘共同抑制。

3 結(jié) 論

鉛、鎘在自然界中廣泛分布，也是常見(jiàn)的環(huán)境污染物。它們通過(guò)土壤進(jìn)入植物體內(nèi)，從而影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育乃至光合作用和蒸騰作用強(qiáng)度。鉛、鎘通過(guò)介質(zhì)進(jìn)入人體后，會(huì)對(duì)血液系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)造成損害，引起神經(jīng)末梢、心血管、腎臟等器官的病變。目前對(duì)鉛、鎘污染土壤的植物修復(fù)研究已經(jīng)取得不少成果，然而，大多研究只是針對(duì)單一污染，關(guān)于復(fù)合污染的研究較少。鉛、鎘污染對(duì)植物的毒害機(jī)制較為復(fù)雜，有關(guān)研究仍存在許多不明之處，研究結(jié)論也不盡一致。在重金屬脅迫情況下，植物的葉綠素含量變化明顯，能直觀的反應(yīng)植物受毒害程度。目前針對(duì)鎘鉛復(fù)合脅迫對(duì)植物葉綠素的影響研究不夠全面深入，且設(shè)置的濃度范圍太窄。魚(yú)腥草可入菜可入藥，用途甚廣用量甚大，并且在我國(guó)有大量的野生魚(yú)腥草。眾多實(shí)驗(yàn)研究資料表明魚(yú)腥草對(duì)土壤中的鎘和鉛具有較強(qiáng)的吸收積累特性。開(kāi)展鎘鉛脅迫對(duì)魚(yú)腥草葉綠素含量影響的研究，對(duì)尋找超富集植物是一項(xiàng)巨大的補(bǔ)充。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究主要得出以下三條結(jié)論：

(1)鎘單一污染時(shí)，魚(yú)腥草葉綠素含量整體呈下降趨勢(shì)，但低濃度鎘脅下對(duì)魚(yú)腥草葉綠素的抑制作用不明顯，當(dāng)受到高濃度鎘污染脅迫時(shí)，葉綠素含量下降幅度大。

(2)鉛單一污染時(shí)，魚(yú)腥草葉綠素含量先下降再小幅上升再下降，鉛抑制葉綠素的合成。

(3)鎘鉛交互作用時(shí)，鎘和鉛同時(shí)抑制魚(yú)腥草葉綠素的合成。當(dāng)鉛濃度1000mg/kg以?xún)?nèi)且鎘濃度10mg/kg以?xún)?nèi)時(shí)，魚(yú)腥草葉綠素含量主要受鎘抑制；當(dāng)鎘濃度為50mg/kg且鉛濃度1000mg/kg以?xún)?nèi)時(shí)，葉綠素含量主要受鉛控制；當(dāng)鉛濃度為2000mg/kg時(shí)，鎘濃度對(duì)葉綠素含量的抑制不顯著，此時(shí)葉綠素含量主要受鎘和鉛共同抑制。

[1]孟昭福，薛澄澤.土壤中重金屬?gòu)?fù)合污染的表征 [J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，1999，( 2)：87-91.

[2]張磊，宋鳳斌，王曉波.中國(guó)城市土壤重金屬污染研究現(xiàn)狀及對(duì)策 [J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2004，13(2)：258-260.

[3]何勇田，熊先哲.復(fù)合污染研究進(jìn)展 [J].環(huán)境科學(xué)，1994，( 6)：79-83.

[4]張志良.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) [M].高等教育出版社，1990.

[5]王慧忠.植物根系內(nèi)活性氧清除酶對(duì)鉛脅迫的反應(yīng) [J].重慶環(huán)境科學(xué)，2003，25(10)：23-24.

[6]江行玉，趙可夫.植物重金屬傷害及其抗性機(jī)理 [J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào)，2001，7(1)：92-99.

[7]秦天才，阮捷，王臘嬌.鎘對(duì)植物光合作用的影響 [J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2000，2000(s1)：

[8]PADMAJA K，PRASAD D D K，PRASAD A R K.Inhibition of chlorophyll synthesis in Phaseolus vulgaris L.seedlings by cadmium acetate [J].Photosynthetica，1990.

[9]段瑞軍，吳朝波，王蕾，等.鎘脅迫對(duì)海雀稗脯氨酸、可溶性糖和葉綠素含量及氮、磷、鉀吸收的影響 [J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2016，32(2)：357-361.

[10]杜連彩.鉛脅迫對(duì)小白菜幼苗葉綠素含量和抗氧化酶系統(tǒng)的影響 [J].中國(guó)蔬菜，2008，1(5)：17-19.

[11]朱啟紅，夏紅霞.鉛脅迫對(duì)蜈蚣草抗氧化酶系統(tǒng)和葉綠素含量的影響 [J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40(4)：56-58.

[12]袁紅艷，劉嘉琦，陸小平.鉛脅迫對(duì)費(fèi)菜葉綠素含量及抗氧化酶活性的影響 [J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38(23)：12445-1247.

[13]曹喜春.鎘、鉛脅迫對(duì)高粱屬飼草生理特性及重金屬積累的影響 [D]；揚(yáng)州大學(xué)，2013.

Effects Leaded by Cd and Pb on the Chlorophyll Content of Houttuyniae Herba

ZHAO Min1ZHOU Xiansi2
(1. Meishan Environmental Monitoring Central Station，Meishan Sichuan 620010，China； 2. Chengdu Easton Biopharmaceuticals Co.，Ltd.，Chengdu Sichuan 611731，China)

This experiment used soil，which was handled with single Cd or single Pb or Cd and Pb together，to plant Houttuyniae Herba，in order to do research on the effects to the chlorophyll content of Houttuyniae Herba caused by Cd and Pb. The result indicates that single Cd pollution reduced the synthesis of chlorophyll，and it′s especially noticeable with high Cd concentration. Single Cd pollution also reduced the synthesis of chlorophyll. In addition，Cd and Pb interaction reduced the synthesis of chlorophyll，too. But the main controlling factor varied with the changing of metals′ concentrations.

Houttuyniae Herba；Cadmium；Lead；Interaction；Chlorophyll

趙敏，工程師，碩士，主要從事環(huán)境監(jiān)測(cè)工作

X-53

A

1673-288X(2017)01-0072-03

引用文獻(xiàn)格式：趙 敏 等.鎘鉛脅迫對(duì)魚(yú)腥草葉綠素含量的影響[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2017，42(1)：72-74.