全 文 ：第 12卷 第 3期
2 0 0 4年 7月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco-Agricuhure
V01．12 No．3
July， 2004
镍污染对小麦幼苗矿质营养元素吸收与累积的影响研究
马建军 张淑霞 吴贺平
(河北科技师范学院 昌黎 066600)
摘 要 试验研究 Ni胁迫对小麦幼苗茎叶中Cu、Zn、Fe、Mn、Ca和 Mg营养元素吸收及累积的影响结果表明，Ni
胁迫下随土壤施 Ni量的增加而小麦幼苗生长受抑，生物产量下降，小麦幼苗 Cu、Fe、Ca和 Mg累积量呈下降趋势，
而Zn、Mn累积量呈增加趋势。小麦幼苗6种营养元素累积率与其累积量的规律较吻合，表明作物受Ni毒害与营
养元素代谢平衡失调有关。
关键词 Ni污染 小麦 营养元素 吸收与累积量
Efects of Ni polution on the absorption and accumulation of mineral nutritious elements in wheat seedling．MA Jian—
Jun，ZHANG Shu—Xia，wU He-Ping(Hebei Normal University of Science and Technology，Changli 066600)，CJEA，
2004，12(3)：89～91
Abstract The effects of Ni stress on the absorption an d accumulation of Cu，Zn，Fe，Mn，Ca and Mg in the stems and
leaves of wheat seedling were studied．The results show that with the increase of Ni content in the soil．the growth of
wheat seedling is restrained ，and the biomass is reduced．As a result，the accuYnulation an d the contents of Cu，Fe，Ca
and Mg in wheat seedling decrease；however．the accuYnulation and the contents of Zn and Mn increase．The identity of
the accumulation rate and its regularity of these six mineral elements show that the poisonousness of Ni is co~ehted with
the imbalance of metabolism of mineral nutritious elements．
Key words Ni pollution，Wheat，Mineral nutrition elements，Absorption and accum ulation amount
土壤中过量的Ni可阻止作物生长发育并产生毒害，同时造成作物体内Ni过量积累，并通过食物链进入
动物和人体产生危害。研究发现⋯Ni胁迫可抑制作物体内酶活性及扰乱能量代谢过程，叶片叶绿素含量和
过氧化物酶活性(POD)显著降低，使作物生长受抑，生物产量下降。有关 Ni胁迫下作物体内营养元素的吸
收与积累规律的研究目前尚未见报道。本试验人工模拟 Ni胁迫环境对作物体内矿质营养元素的吸收与累
积的影响，为探明作物 Ni毒害机理提供理论依据。
l 试验材料与方法
盆栽试验在网室内进行，供试土壤采 自河北科技师范学院实验农场，褐土，土壤 pH值为 6．87，有机质
14．30g／kg，全 N1．17 kg，碱解氮 62．8mg／kg，速效磷 36．5mg／kg，速效钾 109．2rng／kg，全 Ni 21．36mg／kg，且
试土未作任何施肥处理；采用人工模拟方法制备 Ni污染土壤 J，每盆装土 5kg，以 NiSO4·6H2O配成溶液均
匀投入，设土壤 Ni浓度(粗)0mg／kg(对照，CK)、20mg／kg(I)、80mg／kg(]I)、160mg／kg(HI)、300mg／kg(IV)和
500mg／kg(V)6个处理，每处理重复6次，随机排列。供试春播小麦品种为“冀张春3号”，待长出第 1片真叶
后每盆定苗 30株，常规管理，培育幼苗至三叶期(30d)收获，样品经杀酶、烘干测定其干物质量，研磨后测定
其 Ni和其他营养元素含量。土壤中全量 Cu、Zn、Fe、Mn、Ca、Mg和Ni营养元素用王水一HC104消煮，茎叶中
Ni用 03一HC104消煮，土壤有效镍按文献[3]方法测定，各样品均以3200型原子吸收分光光度计测定。
2 结果与分析
2．1 土壤 Ni胁迫对小麦幼苗 Ni积累及生物产量的影响
土壤 Ni胁迫对小麦幼苗 Ni吸收与累积有明显影响，随土壤 Ni污染加重而土壤有效镍含量和茎叶Ni
积累呈明显上升趋势(见表 1)，土壤全量 Ni与有效镍含量、有效镍含量与幼苗茎叶 Ni含量均达极显著正相
关，相关系数分别为 0．9958和 0．9827。研究结果表明 4 土壤中水溶交换态 Ni是作物最易吸收利用的 Ni
收稿 日期 ：2o03一O3—31 改 回日期：2003—04—30
中 国 生 态 农 业 学 报 第 12卷
表 1 土壤 Ni胁迫对小麦幼苗茎叶 Ni积累及生物产量的影响 *
Tab．1 Effect of Ni stress in the soil on biomass and Ni accumulation in the stems and leaves of wheat seedling
*表中数据均为3次重复测定平均值，不同小写字母表示 LSD(0．05)水平差异显著，不同大写字母表示I 三[)(0．01)水平差异极显著，下表同。
形态，能直接反映作物吸收与生态危害状况。由于土壤有效镍含量明显增加，致使小麦幼苗茎叶 Ni积累呈
倍数富集。土壤 Ni胁迫对小麦幼苗生物产量有明显影响，随土壤 Ni污染的加重而小麦幼苗生长受抑，幼苗
茎叶干物质量呈显著下降趋势。幼苗 Ni含量与干物质量存在显著负相关(，．=一0．9270)。表明小麦幼苗
茎叶 Ni积累过量可阻碍小麦幼苗生长发育并产生 Ni毒害，使小麦生长迟缓，叶片黄花，叶组织坏死形成枯
斑，植株畸形，茎叶产生异常斑点，小麦幼苗茎叶干物质积累下降。
2．2 土壤 Ni胁迫对小麦幼苗营养元素吸收与累积的影响
试验结果表明(见表 2)随土壤添加 Ni量的增加而小麦幼苗茎叶 Cu吸收明显受抑，除处理Ⅲ呈显著下
降外，其他处理均达极显著下降水平，各处理地上部茎叶 Cu累积量均明显低于对照，其中处理V降幅最大，
比对照低37．78％；土壤 Ni胁迫下小麦幼苗茎叶 Zn吸收呈明显增加趋势，除处理 I外，其他处理均极显著增
加。幼苗茎叶 zn累积量均明显高于对照，其中处理Ⅳ增幅最大，比对照高 62．13％；随土壤添加 Ni量的增
加而小麦幼苗茎叶Fe吸收呈显著下降趋势，除处理 I和Ⅱ达极显著下降外，其他处理降幅较小且略有回升。
各处理茎叶Fe累积量均明显低于对照，其中处理 Ⅱ降幅最大，比对照低 35．50％。Ni胁迫下随土壤添加 Ni
量的增加而小麦幼苗茎叶 Mn吸收呈显著增加趋势，除处理 I外，其他处理均达极显著水平。各处理茎叶
Mn累积量均高于对照且呈上升趋势，以处理Ⅳ增幅最大，比对照高 133．94％；随土壤添加 Ni量的增加而小
麦幼苗茎叶Ca吸收大体呈下降趋势，除处理 I和V略增外，其他处理均表现下降，但降幅均未达显著水平。
各处理茎叶Ca累积量均低于对照且呈渐降趋势，以处理Ⅳ降幅最大，比对照低16．39％；Ni胁迫下土壤添加
表 2 土壤 Ni胁迫对小麦幼苗茎叶营养元素吸收与累积的影响
Tab．2 Efect of Ni stress in soil Oil the absorption and accumulation of mineral nutritions ele~nents in the stt：~rls and leaves of wheat seedling
第 3期 马建军等：镍污染对小麦幼苗矿质营养元素吸收与累积的影响研究 9l
Ni量为 0～160mg／kg范围内小麦幼苗茎叶Mg吸收呈下降趋势，但降幅未达显著水平，当土壤添加 Ni量达
300 500mg／kg时幼苗茎叶Mg吸收显著回升且达极显著水平。各处理茎叶Mg累积量均低于对照。
2．3 土壤Ni胁迫对小麦幼苗茎叶营养元素累积率的影响
由表 3可知随土壤 Ni污染加重，小麦植株 Ni累积率呈显著下降趋势，其原因可能是小麦幼苗生长受
Ni毒害造成吸收与累积能力下降所致，抑或是小麦植株耐受 Ni毒害的一种“避害”和“耐性”反应。Ni胁迫
下小麦幼苗茎叶6种营养元素累积的变化表现出一定规律，Cu、Fe和 Ca累积率均明显低于对照，而 zn和
Mn累积率均明显高于对照，Mg除处理 工和V外，其他 3个处理累积率均低于对照；且随土壤添加 Ni量的
增加其累积能力发生变化，20～80mg／kg浓度范围内其累积能力依次为 Ca>Zn>Mg>Cu>Mn>Fe；160～
300mg／kg浓度范围内其累积能力依次为 Ca>Zn>Mn>Mg>Cu>Fe；500rag／kg浓度时其累积能力又发生
变化，这与其变化规律较为吻合。而对照营养元素累积能力依次为 Ca>Zn>Cu>Mg>Mn>Fe。表明小麦
幼苗茎叶因超量积累Ni造成其营养元素代谢平衡失调而产生 Ni毒害。
表3 土壤 Ni胁迫对小麦幼苗茎叶营养元素累积率的影响
Tab．3 Effect of Ni stres in soil on the accumulation rate of nutritious elements in the stems and leaves of wheat seedling
*小麦幼苗茎叶中营养兀素含量与土壤 中相应矿质雷养儿索全量的比值。
3 小结与讨论
本试验结果表明 Ni胁迫下随土壤添加 Ni量的增加而小麦幼苗茎叶 Ni富集积累并产生中毒症状(叶片
失绿黄化)，而非完全由缺 Fe所致。随土壤 Ni污染程度的加重，小麦植株体内cu、Fe、Ca和 Mg累积量降
低，而zn和Mn累积增加，致使其营养元素代谢平衡失调，这是造成作物 Ni毒害的原因之一。关于作物体
内Ni与其他矿质营养元素之问拮抗、协同作用的机理 研究尚待深入探讨。
参 考 文 献
马建军．土壤镍污染对小麦幼苗生长及生理生化指标的影响．河北职业技术师范学院学报，2000，14(3)：17-20
夏增禄．土壤容量化学．北京：气象出版社，1989
马建军．褐土中有效态镍提取剂及提取条件的选择．河北职业技术师范学院学报，1999，13(2)：10～14
青长乐，牟树森，蒲富永．论土壤重金属毒性临界值．农业环境保护，1992，11(2)：51～56
杨定清．土壤一植物系统中镍研究进展述评．西南农业学报，1996，9(4)：105～109