張茜，高峰，崔丙健，吳海卿，崔嘉欣，莫宇，馬歡歡

不同氮素形態(tài)配比對Cd脅迫下黑麥草生長特性的影響

張茜1,2，高峰1,3*，崔丙健1,3，吳海卿1,3，崔嘉欣1,2，莫宇1,2，馬歡歡1,2

（1.中國農(nóng)業(yè)科學院 農(nóng)田灌溉研究所，河南 新鄉(xiāng) 453002；2.中國農(nóng)業(yè)科學院 研究生院，北京 100081；3.中國農(nóng)業(yè)科學院 農(nóng)業(yè)水資源高效安全利用重點開放實驗室，河南 新鄉(xiāng) 453002）

【】探討水培條件下不同氮素形態(tài)配比對Cd脅迫下黑麥草生長及生理特性的影響。在再生水水培條件下對黑麥草進行重金屬Cd脅迫處理，研究了不同氮素處理（硝態(tài)氮銨態(tài)氮配比分別為100/0、75/25、50/50、25/75和0/100）下黑麥草中Cd的積累特性和生長、生理響應。在0.01 mg/L Cd脅迫條件下，適當增加硝態(tài)氮能促進黑麥草株高和根長的生長；在Cd脅迫處理下，銨態(tài)氮比例由25%上升到100%時，會促進黑麥草地上部對Cd的吸收；在10 mg/L Cd脅迫條件下，黑麥草MDA量在不同硝銨比水平下都低于0.01 mg/L Cd脅迫條件下的，而且在硝銨比100/0處理下最低；在Cd脅迫處理下，當銨態(tài)氮比例由50%上升到100%時，黑麥草中的CAT和POD活性升高。適當增加銨態(tài)氮有利于黑麥草地上部對Cd2+的吸收，而且可以降低Cd脅迫對黑麥草的損傷。

再生水；黑麥草；鎘；硝態(tài)氮；銨態(tài)氮

0 引言

【研究意義】解決我國農(nóng)業(yè)水資源短缺的問題，一是要發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，大力推廣節(jié)水灌溉技術；二是要廣辟水源，加大開發(fā)非常規(guī)水資源勢在必行[1]。再生水作為一種非常規(guī)水資源，是污水經(jīng)適當處理后達到一定的水質(zhì)標準可以再生利用的非飲用水，是國際公認的“城市第二水源”。但是經(jīng)過處理后的再生水仍然含有一定量地對人類身體健康和生態(tài)系統(tǒng)有害的物質(zhì)，比如重金屬、有機污染物、病原菌等，因此利用再生水灌溉可能會對土壤、農(nóng)作物造成污染以及對動植物健康產(chǎn)生不良影響[2-3]。重金屬不能被微生物降解，是環(huán)境中長期、潛在的污染物，威脅了農(nóng)作物的品質(zhì)和人民的健康安全[4]。土壤重金屬污染植物修復技術是一種具有發(fā)展?jié)摿Φ木G色治理技術，黑麥草為優(yōu)良的草本植物，生長速度快，適應性廣，通過不同形態(tài)氮肥及配比處理開展影響黑麥草吸收積累重金屬效果研究具有較大的理論價值。

【研究進展】利用植物修復技術對灌溉水重金屬污染進行控制[5]，有學者研究表明多種植物對水中Cd、Pb、As等重金屬具有較好的去除能力[6-7]。氮素不僅是植物重要的結(jié)構物質(zhì)，也是植物最重要的營養(yǎng)元素之一，而且還是植物生理代謝中調(diào)節(jié)物質(zhì)的重要組成部分[8]。硝態(tài)氮和銨態(tài)氮是植物可以吸收的2種主要氮素形態(tài)，它們對植物的生長發(fā)育和生理特性等方面有著顯著的影響[9-11]。目前有大量研究是關于不同形態(tài)氮肥及配比對作物生長、品質(zhì)特性和生理特性等方面的影響[12-14]。

【切入點】不同形態(tài)氮肥及配比對植物修復重金屬污染土壤的影響很少有報道?！緮M解決的關鍵問題】因此，本文擬在水培條件下對黑麥草進行重金屬Cd2+脅迫處理，研究黑麥草對Cd的積累特性和生長、生理響應，以及添加不同氮肥處理對其修復特性的影響，對重金屬污染農(nóng)田的修復和整治提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗在中國農(nóng)業(yè)科學院新鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)水土環(huán)境野外科學觀測試驗站人工氣候室進行。試驗站位于北緯35°19″，東經(jīng)113°53″，海拔為73.2 m，年均氣溫為14.1 ℃，年均降水量約為588.8 mm，無霜期為210 d，日照時間為2 398 h。

本試驗用再生水取自河南省新鄉(xiāng)市某污水處理廠，污水來源主要是城市生活污水和部分工業(yè)廢水，污水處理工藝為A/O反硝化生物濾池和臭氧氧化組合工藝。研究中涉及的再生水水質(zhì)指標符合農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準（GB5084—2005）、再生水水質(zhì)標準（SL368—2006）和城市污水再生利用農(nóng)田灌溉用水水質(zhì)標準（GB20922—2007）的規(guī)定，根據(jù)多次對再生水檢測，其水質(zhì)情況見表1。

表1 試驗用再生水及清水水質(zhì)

1.2 試驗設計

先將種子播種于育苗盤內(nèi)，待種子發(fā)芽10 d后，選擇大小一致、生長健壯的幼苗，洗凈根部殘留的基質(zhì)，定植在裝有營養(yǎng)液的自制水培桶中。選用日本山崎營養(yǎng)液配方[15]（表2），在保證總氮量不變的情況下，在原營養(yǎng)液配方的基礎上設置5種硝態(tài)氮和銨態(tài)氮配比（表3），分別為100/0、75/25、50/50、25/75和0/100，依次標記為T1、T2、T3、T4、T5處理。在每個處理中設置2個不同的Cd2+質(zhì)量濃度，根據(jù)參考文獻[16]中灌溉水質(zhì)標準要求及探討Cd對植物脅迫試驗需求，分別為0.01和10 mg/L（依次記為C0.01和C10），以再生水處理作為對照（記為C0）。其他營養(yǎng)成分同前，每隔7天換1次營養(yǎng)液。每個處理15株黑麥草，3次重復。生長過程全部在人工氣候室完成，環(huán)境條件設置為白天26 ℃，晚上20 ℃，10 h光照，14 h黑暗，光照度5 000 lx，相對濕度80%。生長60 d后進行全株采收。測量植株的形態(tài)指標和生理生化指標，每個處理隨機取樣，測量后取平均值。

表2 日本山崎營養(yǎng)液配方

表3 NO3--N和NH4+-N不同質(zhì)量濃度配比

1.3 測定項目與方法

形態(tài)指標：分別從各樣品重復樣中隨機選取1株黑麥草，用去離子水沖洗根部，再用濾紙吸干水分。測量株高和根長，最后取平均值。

Cd量的測定：采用原子吸收光譜法測量黑麥草植株中的Cd量。

抗氧化酶指標：丙二醛（MDA）量采用硫代巴比妥酸比色法測定，超氧化物酶歧化酶（SOD）活性采用NBT光化學還原法測定，過氧化氫酶（CAT）活性采用高錳酸鉀滴定法測定，過氧化物酶（POD）活性采用愈創(chuàng)木酚氧化法測定。

富集系數(shù)（）＝植物某部位Cd量/溶液中Cd量；轉(zhuǎn)運系數(shù)（）＝地上部Cd量/根系Cd量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析，并使用Duncan檢驗數(shù)據(jù)差異的顯著性。采用Microsoft Excel 處理數(shù)據(jù)和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮素形態(tài)配比對Cd脅迫下黑麥草生長的影響

表4為不同處理的黑麥草株高和根長。0.01 mg/L Cd脅迫條件下，黑麥草株高由大到小為T2處理>T1處理>T4處理>T3處理>T5處理。硝銨比0/100時的株高最小，且顯著低于硝銨比75/25的處理（<0.05）。T2處理黑麥草株高分別相比T1、T3、T4處理和T5處理提升6.87%、14.75%、12%和21.76%。因此在低質(zhì)量濃度Cd脅迫下，適當增加硝態(tài)氮能促進黑麥草株高的生長；10 mg/L Cd脅迫條件下，黑麥草的株高由大到小為T3處理>T5處理>T2處理>T4處理>T1處理。硝銨比50/50時，其株高顯著高于其他4個處理（<0.05）。T3處理黑麥草株高分別相比T1、T2、T4處理和T5處理提升56.97%、39.3%、47.61%和18.09%；在不加Cd條件下，黑麥草的株高由大到小為T5處理>T2處理>T3處理>T4處理>T1處理。硝銨比100/0時，其株高顯著低于其他4種處理（<0.05）。T5處理黑麥草株高分別相比T1、T2、T3處理和T4處理提升69.08%、3.59%、5.51%和17.32%?？梢姴患覥d處理與低質(zhì)量濃度Cd處理的株高有所不同，在沒有Cd脅迫條件下適當增加銨態(tài)氮能促進黑麥草株高的生長。

由表4可知，0.01 mg/L Cd脅迫條件下，黑麥草根長由大到小為T2處理>T1處理>T3處理>T4處理>T5處理。硝銨比75/25時根長最長，且顯著高于其他處理（<0.05）。T2處理黑麥草根長分別相比T1、T3、T4處理和T5處理提升28.05%、30.32%、37.69%和52.06%。所以在低質(zhì)量濃度Cd脅迫下，適當增加硝態(tài)氮能促進黑麥草根長的生長；10 mg/L Cd脅迫條件下，黑麥草的根長大小為T3處理>T1處理>T4處理>T2處理>T5處理。硝銨比50/50時，其根長顯著高于其他處理（<0.05）。T3處理黑麥草根長分別相比T1、T2、T4處理和T5處理提升33.95%、86.08%、67.52%和103%；在不加Cd條件下，黑麥草的根長大小為T4處理>T3處理>T5處理>T1處理>T2處理。其中T3、T4和T5處理之間沒有顯著差異，但是均顯著高于T1處理和T2處理（<0.05）。所以在沒有Cd脅迫條件下，銨態(tài)氮比例從50%到100%時，可以促進黑麥草根長的生長。

表4 不同處理的黑麥草株高和根長

注 同列不同小寫字母表示同列間在0.05水平上差異顯著，下同。

2.2 不同氮素形態(tài)配比對Cd脅迫下黑麥草中Cd量的影響

表5為不同處理對黑麥草植株Cd量的影響。在地上部，當Cd質(zhì)量濃度為0.01 mg/L時，黑麥草中的Cd量由大到小為T5處理>T1處理>T4處理>T3處理>T2處理。硝銨比0/100時Cd量最高，且顯著高于其他處理（<0.05）。T5處理黑麥草中Cd量分別相比T1、T2、T3處理和T4處理提升19.92%、37.5%、30.3%和24.62%；當Cd質(zhì)量濃度為10 mg/L時，黑麥草的Cd量由大到小為T4處理>T5處理>T3處理>T2處理>T1處理。其中T2處理和T3處理差異不顯著，但都顯著高于T1處理，且顯著低于T4處理和T5處理（<0.05）?？傮w來看，0.01 mg/L Cd脅迫條件下，在含有銨態(tài)氮的配比處理（T2—T5處理）下，隨著銨態(tài)氮質(zhì)量濃度的升高，黑麥草地上部Cd的富集量逐漸增強；10 mg/L Cd脅迫條件下，整體趨勢上，適當增加銨態(tài)氮可以促進黑麥草地上部Cd的富集。

由表5可知，在根部黑麥草的Cd富集量要比地上部的高。當Cd質(zhì)量濃度為0.01 mg/L時，其根部Cd量由大到小為T1處理>T5處理>T2處理>T3處理>T4處理，其中T2、T3處理和T4處理之間無差異，且均顯著低于T1處理和T5處理（<0.05）；當Cd質(zhì)量濃度為10 mg/L時，其根部的Cd量由大到小為T2處理>T3處理>T1處理>T4處理>T5處理，其中T2處理的Cd富集量顯著高于其他處理（<0.05）?？傮w來看，0.01 mg/L Cd脅迫條件下，在含有硝態(tài)氮的配比處理（T1—T4處理）下，隨著硝態(tài)氮質(zhì)量濃度的降低，黑麥草根部Cd的富集量逐漸減少；10 mg/L Cd脅迫條件下，在含有銨態(tài)氮的配比處理（T2—T5處理）下，隨著銨態(tài)氮質(zhì)量濃度的升高，黑麥草根部Cd的富集量逐漸減少。

表5 黑麥草Cd量

注 “-”代表未檢出，下同。

2.3 黑麥草中Cd的富集系數(shù)及轉(zhuǎn)運系數(shù)

黑麥草中Cd的富集系數(shù)及轉(zhuǎn)運系數(shù)如表6所示。0.01 mg/L Cd脅迫條件下，T3處理的地上部分富集系數(shù)顯著低于其他處理（<0.05）。T1處理的富集系數(shù)為最大，分別比T2、T3、T4處理和T5處理提升13.58%、64.59%、26.95%和13.63%；在地下部分，T1處理的富集系數(shù)顯著高于其他處理（<0.05），分別比T2、T3、T4處理和T5處理提升87.41%、246.85%、182.7%和86.41%；T1處理的轉(zhuǎn)運系數(shù)顯著低于其他處理（<0.05）。而且不同處理的轉(zhuǎn)運系數(shù)均小于1?？傮w來看，當硝銨比為50/50時，黑麥草地上和地下部分Cd的富集系數(shù)均為最低。隨著硝態(tài)氮和銨態(tài)氮在配比中單項比例的升高，黑麥草地上部分和地下部分Cd的富集系數(shù)逐漸增加。

10 mg/L Cd脅迫條件下，T1處理的地上部分富集系數(shù)為最大，T3處理的地上部分富集系數(shù)為最小，而且不同處理之間差異都很顯著（<0.05）；T1處理和T2處理的地下部分富集系數(shù)均顯著高于其他處理（<0.05）；轉(zhuǎn)運系數(shù)在T5處理下顯著高于其他處理，在T2處理下顯著低于其他處理（<0.05）?？傮w來看，在含有銨態(tài)氮的配比處理（T2—T5處理）下，隨著銨態(tài)氮質(zhì)量濃度的升高，黑麥草地下部分Cd的富集系數(shù)逐漸降低，但轉(zhuǎn)運系數(shù)逐漸升高。

表6 黑麥草中Cd的富集與轉(zhuǎn)運系數(shù)

2.4 不同氮素形態(tài)配比對Cd脅迫下黑麥草抗氧化酶活性的影響

2.4.1 不同氮素形態(tài)配比對Cd脅迫下黑麥草MDA量的影響

表7為不同處理的黑麥草植株MDA量。0.01 mg/L Cd脅迫條件下，黑麥草中MDA量由大到小為T1處理>T5處理>T4處理>T2處理>T3處理，處理間差異顯著（<0.05）。所以在低質(zhì)量濃度Cd脅迫條件下，隨著硝態(tài)氮和銨態(tài)氮在配比中單項比例的升高，黑麥草中MDA量逐漸增加；10 mg/L Cd脅迫條件下，黑麥草中MDA量由大到小為T5處理>T4處理>T2處理>T3處理>T1處理。其中T1、T2處理和T3處理之間沒有顯著差異，但均顯著低于T4處理和T5處理（<0.05）。所以在高質(zhì)量濃度Cd脅迫條件下，整體趨勢是隨著銨態(tài)氮質(zhì)量濃度的升高，黑麥草中MDA量逐漸增加；在不加Cd條件下，黑麥草中MDA量由大到小為T5處理>T2處理>T3處理>T4處理>T1處理。其中T1、T3處理和T4處理之間差異不顯著，但是均顯著低于T2處理和T5處理（<0.05）。

2.4.2不同氮素形態(tài)配比對Cd脅迫下黑麥草SOD活性的影響

表7為不同處理的黑麥草植株SOD活性。0.01 mg/L Cd脅迫條件下，黑麥草中SOD活性由大到小為T5處理>T3處理>T1處理>T2處理>T4處理，其中T1、T2處理和T4處理之間沒有顯著差異，但均顯著低于T2和T5處理（<0.05）；10 mg/L Cd脅迫條件下，黑麥草中SOD活性由大到小為T4處理>T5處理>T1處理>T2處理>T3處理。其中T1處理和T2處理沒有顯著差異，但均顯著低于T4和T5處理，又顯著高于T3處理（<0.05）；在不加Cd條件下，黑麥草中SOD活性由大到小為T5處理>T1處理>T4處理>T2處理>T3處理。其中T5處理顯著高于其他處理（<0.05）。所以在沒有Cd脅迫條件下，整體趨勢是隨著銨態(tài)氮質(zhì)量濃度的升高，黑麥草的SOD活性逐漸增加。

2.4.3 不同氮素形態(tài)配比對Cd脅迫下黑麥草POD活性的影響

表7為不同處理的黑麥草植株POD活性。0.01 mg/L Cd脅迫條件下，黑麥草中POD活性由大到小為T5處理>T3處理>T4處理>T2處理>T1處理，其中T5處理顯著高于其他處理（<0.05）；10 mg/L Cd脅迫條件下，黑麥草中POD活性由大到小為T4處理>T5處理>T2處理>T1處理>T3處理，其中T3處理和T4處理差異顯著（<0.05）。在Cd脅迫條件下，銨態(tài)氮比例超過50%時會促進POD活性的升高；在不加Cd條件下，黑麥草的POD活性由大到小為T1處理>T5處理>T4處理>T2處理>T3處理。其中T1處理和T3處理差異很顯著（<0.05）。

2.4.4 不同氮素形態(tài)配比對Cd脅迫下黑麥草CAT活性的影響

表7為不同處理的黑麥草植株CAT活性。0.01 mg/L Cd脅迫條件下，黑麥草中CAT活性由大到小為T4處理>T5處理>T3處理>T1處理>T2處理，其中T4和T5處理沒有顯著差異（<0.05）；10 mg/L Cd脅迫條件下，黑麥草中CAT活性由大到小為T5處理>T3處理>T4處理>T2處理>T1處理，其中不同處理之間差異顯著（<0.05）；在不加Cd條件下，黑麥草中CAT活性由大到小為T5處理>T4處理>T3處理>T1處理>T2處理，其中T4處理和T5處理沒有顯著差異，但均顯著高于其他處理（<0.05）。總體來看，0.01 mg/L Cd脅迫條件下，在含有銨態(tài)氮的配比處理（T2—T5處理）下，隨著銨態(tài)氮質(zhì)量濃度的升高，黑麥草中CAT活性逐漸增強；10 mg/L Cd脅迫條件下，整體趨勢上，增加銨態(tài)氮可以促進CAT活性的升高。

表7 黑麥草中抗氧化酶活性

3 討論

Cd2+質(zhì)量濃度對植物生長和氮代謝的不同效應已有報道[17-18]，而且適宜的硝態(tài)氮銨態(tài)氮配比有利于植物的生長發(fā)育。在0.01 mg/L Cd脅迫條件下，適當增加硝態(tài)氮能促進黑麥草株高和根長的生長。

硝態(tài)氮和銨態(tài)氮是植物可以吸收的2種主要氮素形態(tài)，但2種不同形態(tài)的氮素對植物重金屬積累的影響都不相同[19]。研究發(fā)現(xiàn)隨氮肥用量的增加，土壤中Cd的生物有效性會提高，但是不同形態(tài)氮素對其影響差異顯著[20]。NH4+-N能夠促進Cd的吸收[21-22]。本試驗中，在Cd脅迫處理下，銨態(tài)氮比例由25%上升到100%時，會促進黑麥草地上部對Cd的吸收。

丙二醛（MDA）是植物在逆境中脂質(zhì)過氧化的最終產(chǎn)物，因此其量常被用來衡量受脅迫后發(fā)生膜脂過氧化的程度[23]。由本研究可知，隨著Cd質(zhì)量濃度的施加，在10 mg/L Cd脅迫條件下，黑麥草中MDA量在不同硝銨比水平下都低于0.01 mg/L Cd脅迫條件下的MDA量。原因可能是黑麥草具有較強的抗氧化脅迫能力，如果超過一定Cd脅迫質(zhì)量濃度時，黑麥草中MDA量均開始下降。黑麥草施加不同配比的硝態(tài)氮和銨態(tài)氮后，其MDA量在T1處理下為最低值，而在T5處理下達到最高值，說明10 mg/L Cd脅迫下的黑麥草在硝銨比100/0條件下受脅迫程度最低。

在外界環(huán)境對植物脅迫的情況下，植物體內(nèi)的抗氧化酶（SOD、POD、CAT等）系統(tǒng)來清除活性氧，能夠把細胞內(nèi)產(chǎn)生的過量的活性氧和自由基清理掉，減輕活性氧對細胞膜結(jié)構的潛在危害[24-26]。在本研究中，當銨態(tài)氮比例由50%上升到100%時，受Cd脅迫下黑麥草中的CAT和POD活性會升高以分解過多的活性氧來維持作物生理代謝穩(wěn)定。

4 結(jié)論

1）在0.01 mg/L和10 mg/L Cd脅迫處理下，銨態(tài)氮比例由25%上升到100%促進黑麥草地上部對Cd的吸收。

2）在10 mg/L Cd脅迫條件下，黑麥草MDA量在不同硝銨比水平下都低于0.01 mg/L Cd脅迫條件 下的MDA量，而且在硝銨比100/0條件下受脅迫程度最低。

3）當銨態(tài)氮比例由50%上升到100%時，Cd脅迫下黑麥草中的CAT和POD活性會升高。

[1] 崔丙健, 高峰, 胡超, 等. 非常規(guī)水資源農(nóng)業(yè)利用現(xiàn)狀及研究進展[J]. 灌溉排水學報, 2019, 38(7): 60-68.

CUI Bingjian, GAO Feng, HU Chao, et al. The use of brackish and reclaimed waste water in agriculture: A review[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2019, 38(7): 60-68.

[2] MADS T, DOMINIC D, RICHARD A, et al. A risk-based approach for developing standards for irrigation with reclaimed water[J]. Water Research, 2017, 126, 372-384.

[3] NADA A J, MOHD I A, MOUSTAPHA H, et al. Removal of bacterial contaminants and antibiotic resistance genes by conventional wastewater treatment processes in Saudi Arabia: Is the treated wastewater safe to reuse for agricultural irrigation[J]. Water Research, 2015, 73: 277-290.

[4] 薛永, 王苑螈, 姚泉洪, 等. 植物對土壤重金屬鎘抗性的研究進展[J]. 生態(tài)環(huán)境學報, 2014, 23(3): 528-534.

XUE Yong, WANG Yuanyuan, YAO Quanhong, et al. Research progress of plants resistance to heavy metal Cd in soil[J]. Ecology and Environmental Sciences, 2014, 23(3): 528-534.

[5] 劉壽濤, 楊蕊嘉, 何鐘響, 等. 灌溉水濕地凈化系統(tǒng)中植物對鎘的去除效果研究[J]. 灌溉排水學報, 2019, 38(10): 47-54.

LIU Shoutao, YANG Ruijia, HE Zhongxiang, et al. Effect of plant pond and constructed wetland system on irrigation water purification and rice Cadmium control[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2019, 38(10): 47-54.

[6] 周桑揚, 楊凱, 吳曉芙, 等. 人工濕地植物去除廢水中重金屬的作用機制研究進展[J]. 濕地科學, 2016, 14(5): 717-724.

ZHOU Sangyang, YANG Kai, WU Xiaofu, et al. Advance in mechanism of removing heavy metals from wastewater by plants in wetlands[J]. Wetland Science, 2016, 14(5): 717-724.

[7] GAO Jingqing, ZHANG Jingshen, MA Na, et al. Cadmium removal capability and growth characteristics of Iris sibirica in subsurface vertical flow constructed wetlands[J]. Ecological Engineering, 2015, 84, 443-450.

[8] 趙平, 孫谷疇, 彭少麟. 植物氮素營養(yǎng)的生理生態(tài)學研究[J]. 生態(tài)科學, 1998(2): 3-5.

ZHAO Ping, SUN Guchou, PENG Shaolin. Ecophysiological research on nitrogen nutrition of plant[J]. Ecological Science, 1998(2): 3-5.

[9] 師進霖, 姜躍麗, 宋云華. 氮素形態(tài)對黃瓜幼苗生長及氮代謝酶活性影響[J]. 中國農(nóng)學通報, 2009, 25(22): 225-227.

SHI Jinlin, JIANG Yueli, SONG Yunhua. Effects of different ratios of nitrogen forms on enzyme activities related to nitrogen metabolism and growth of Cucumber seedlings[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2009, 25(22): 225-227.

[10] WARREN C R. Uptake of inorganic and amino acid nitrogen from soil by Eucalyptus regnans and Eucalyptus pauciflora seedling[J]. Tree Physiology, 2009(3): 401-409.

[11] YAO B Q, CAO J, ZHAO C M, et al. Influence of ammonium and nitrate supply on growth, nitrate reductase activity and N-use efficiency in a natural hybrid pine and its parents[J]. Journal of plant Ecology, 2011, 4(4): 275-282.

[12] 朱玉, 婁鑫, 鄭云普, 等. 不同氮素形態(tài)對藍莓幼苗生長及光合參數(shù)的影響[J]. 中國南方果樹, 2016, 45(1): 98-101.

ZHU Yu, LOU Xin, ZHENG Yunpu, et al. Effects of different nitrogen forms on growth and photosynthetic parameters of Blueberry seedlings[J]. Fruit trees in South China, 2016, 45(1): 98-101.

[13] 雷玉玲, 陳紫妍, 宋世威, 等. 不同銨硝配比對葉用萵苣生長及氮磷鉀養(yǎng)分積累的影響[J]. 中國蔬菜, 2015(9): 48-52.

LEI Yuling, CHEN Ziyan, SONG Shiwei, et al. Effects of different ammonium and nitrate ratios on Lettuce growth and accumulation of plant nitrogen,phosphorus and potassium[J]. China Vegetables, 2015(9): 48-52.

[14] 扶艷艷, 苗艷芳, 徐曉峰, 等. 氮肥形態(tài)對冬小麥干物質(zhì)積累與產(chǎn)量的影響[J]. 河南科技大學學報(自然科學版), 2013, 34(5): 74-77.

FU Yanyan, MIAO Yanfang, XU Xiaofeng, et al. Effects of nitrogen forms on dry matter production and grain yield of wheat[J]. Journal of Henan University of Science and Technology (Natural Science edition), 2013, 34(5): 74-77.

[15] 王瑞, 胡笑濤, 王文娥, 等. 水培菠菜不同配方的產(chǎn)量、品質(zhì)主成分分析研究[J]. 北方園藝, 2016(10): 27-31.

WANG Rui, HU Xiaotao, WANG Wen’e, et al. Study on different nutrient solution formula hydroponics on spinach yield, quality and major elements of consumption[J]. Northern Horticulture, 2016(10): 27-31.

[16] 城市污水再生利用—農(nóng)田灌溉用水水質(zhì). GB 20922—2007[S].

The reuse of urban recycling water—Quality of farmland irrigation water. GB20922—2007[S].

[17] 徐佳楠, 王全華, 王小麗. 氮素形態(tài)配比對鎘污染下小白菜生長及碳氮積累的影響[J]. 上海師范大學學報(自然科學版), 2017, 46(5): 632-640.

XU Jianan, WANG Quanhua, WANG Xiaoli. Effects of nitrogen forms on pakchoi (Brassica chinensis) growth and its carbon and nitrogen accumulation under cadmium pollution[J]. Journal of Shanghai Normal University (Natural Science edition), 2017, 46(5): 632-640.

[18] 方學智, 朱祝軍, 孫光聞. 不同濃度Cd對小白菜生長及抗氧化系統(tǒng)的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報, 2004(5): 877-880.

FANG Xuezhi, ZHU Zhujun, SUN Guangwen. Effects of Different concentrations of Cadmium on growth and antioxidant system in brassica campestris ssp. chinensis[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2004(5): 877-880.

[19] 蔣和平. 鎘與氮對石莼屬大型海藻生長、生理生化的效應及其機理[D]. 南京: 南京農(nóng)業(yè)大學, 2012.

JIANG Heping. Growth, physiological and biochemical response of macroalgae ulva to Cadmium and nitrogen application and their mechanism[D]. Nanjing: Nanjing Agricultural University, 2012.

[20] MAIER N A, MCLAUGHLIN M J, HEAP M , et al. Effect of nitrogen source and calcitic lime on soil pH and potato yield, leaf chemical composition, and tuber cadmium concentrations[J]. Journal of Plant Nutrition, 2002, 25(3):523-544.

[21] BI J, LIU X, LIU S, et al. Microstructural and physiological responses to cadmium stress under different nitrogen forms in two contrasting populous clones[J]. Environmental and Experimental Botany, 2020, 169: 103897.

[22] CHENG M, WANG P, KOPITTKE P M, et al. Cadmium accumulation is enhanced by ammonium compared to nitrate in two hyper accumulators,without affecting speciation[J]. Journal of Experimental Botany, 2016, 67(17): 5 041-5 050.

[23] 王大平. 綠斑病對夏橙葉片膜脂過氧化的影響[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學, 2008, 36(33): 14 413-14 414.

WANG Daping. Effect of green leaf spot disease on the lipid peroxidation in valencia orange leaf[J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2008, 36(33): 14 413-14 414.

[24] 吳順, 蕭浪濤. 植物體內(nèi)活性氧代謝及其信號傳導[J]. 湖南農(nóng)業(yè)大學學報(自然科學版), 2003(5): 450-456.

WU Shun, XIAO Langtao. Metabolism and signaling conduction of the reactive oxygen species in plant[J]. Journal of Hunan Agricultural University (Natural Science edition), 2003(5): 450-456.

[25] 楊麗文. γ-氨基丁酸對低氧脅迫下甜瓜幼苗活性氧代謝及關鍵酶表達的影響[D]. 保定: 河北農(nóng)業(yè)大學, 2012.

YANG Liwen. Effects of γ-aminobutyric acid on reactive oxygen species metabolism and key enzymes expression of melon seedlings under hypoxia stress[D]. Baoding: Journal of Agricultural University of Hebei, 2012.

[26] 李冬琴, 陳桂葵, 鄭海, 等. 鎘對兩品種玉豆生長和抗氧化酶的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報, 2015, 34(2): 221-226.

LI Dongqin, CHEN Guikui, ZHENG Hai, et al. Effects of Cadmium on growth and antioxidant enzyme activities of two kidney bean(Phaseolus vulgaris L.)Cultivars[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2015, 34(2): 221-226

The Effect of Different Combinations of Nitrogen Forms on Growth and Physiological Traits of Ryegrass under Cd Stress

ZHANG Qian1,2, GAO Feng1,3*, CUI Bingjian1,3, WU Haiqing1,3, CUI Jiaxin1,2, MO Yu1,2, MA Huanhuan1,2

(1.Farmland Irrigation Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Xinxiang 453002, China; 2. Graduate University of Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China; 3. Key Laboratory of High-efficient and Safe Utilization of Agricultural Water Resources,Chinese Academy of Agricultural Sciences, Xinxiang 453002, China)

【】Nitrogen exists in different forms which have different effects on soil biogeochemical processes and plant growth and nutrients acquisition. The purpose of this paper is to investigate the impact of combinations of different nitrogen forms on the growth and physiological traits of ryegrass in hydroponic culture under Cd stress.【】We used treated wastewater as the hydroponic culture and grew the ryegrass by contaminating the culture with Cd concentration set at 0.01 and 0.1 mg/L, respectively. The nitrogen was nitrate and ammonium with the nitrate :ammonium ratio being set at 100∶0, 75∶25, 50∶50, 25∶75 and 0∶100. In each treatment, we measured the physiological traits of the plant【】When the Cd concentration was 0.01 mg/L, increasing nitrate application promoted the growth of both roots and shoots, as well as absorption of Cd by the ryegrass when the nitrate :ammonium ratio increased from 25% to 100%. When Cd concentration increased to 10 mg/L Cd, the MDA content in the ryegrass was lower than that at 0.01 mg/L concentration, regardless of the nitrate : ammonium ratio. The content of MDA in the ryegrass under Cd stress was the lowest when nitrate : ammonium was 100∶0. We also found that Cd stress boosted the activities of CAT and POD in the ryegrass when the amount of ammonium increased from 50% to 100%.【】Increasing ammonium in the nutrient solution benefited Cd2+absorption by the ryegrass, thereby reducing its detrimental impact on ryegrass growth and development.

reclaimed water; ryegrass; cadmium; nitrate nitrogen; ammonium nitrogen

S152. 7

A

10.13522/j.cnki.ggps.2020644

張茜, 高峰, 崔丙健, 等. 不同氮素形態(tài)配比對Cd脅迫下黑麥草生長特性的影響[J]. 灌溉排水學報, 2021, 40(11): 59-65.

ZHANG Qian, GAO Feng, CUI Bingjian, et al. The Effect of Different Combinations of Nitrogen Forms on Growth and Physiological Traits of Ryegrass under Cd Stress[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2021, 40(11): 59-65.

1672 - 3317（2021）11 - 0059 - 07

2020-11-17

國家重點研發(fā)計劃項目（2017YFC0403302-1）；國家重點研發(fā)計劃項目（2017YFC0403503-2）；河南省科技攻關項目（192102110264）

張茜（1993-），女。碩士研究生，主要從事非常規(guī)水資源安全利用研究。E-mail: 735694649@qq.com

高峰（1963-），男。研究員，主要從事非常規(guī)水資源安全利用研究。E-mail: gaofengcaas@sina.com

責任編輯：韓 洋