全 文 ：有机肥对铅胁迫下小麦生长的影响*
乔莎莎1 摇 张永清1**摇 杨丽雯1 摇 裴红宾2 摇 孙红帅1
( 1 山西师范大学城市与环境科学学院, 山西临汾 041004; 2 山西师范大学生命科学学院, 山西临汾 041004)
摘摇 要摇 采用盆栽方法,研究了不同程度铅胁迫条件下施用有机肥对小麦生长的影响.结果
表明: 无论施肥与否,随着铅胁迫程度的加剧,小麦均表现出株高下降、次生根数减少、总根
质量下降、总根长缩短、根系活力和吸收面积降低、根系 SOD 和 POD 活性下降、MDA 含量增
高的趋势,但在不同施肥处理下的下降幅度不同.施用有机肥可以不同程度地缓解铅胁迫对
小麦生长的影响,延缓小麦根系衰老,促进根系发育与生长,最终使小麦产量增加,籽粒中的
铅含量降低.
关键词摇 小麦摇 有机肥摇 铅胁迫摇 根系
文章编号摇 1001-9332(2011)04-1094-07摇 中图分类号摇 S512. 1,S141. 2摇 文献标识码摇 A
Effects of organic manure on wheat growth under lead stress. QIAO Sha鄄sha1, ZHANG Yong鄄
qing1, YANG Li鄄wen1, PEI Hong鄄bin2, SUN Hong鄄shuai1 (1College of Urban and Environmental Sci鄄
ence, Shanxi Normal University, Linfen 041004, Shanxi, China; 2College of Life Science, Shanxi Nor鄄
mal University, Linfen 041004, Shanxi, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2011,22(4): 1094-1100.
Abstract: A pot experiment was conducted to study the effects of organic manure on the wheat
growth under different levels of lead stress. With increasing lead stress level, whether fertilization or
not, the plant height, shoot dry mass, adventitious root number, root total length, root dry mass,
root activity, root total and active absorbing area, and root SOD and POD activities decreased, and
root MDA content presented an increasing trend. The decrement of the above鄄mentioned parameters
differed with fertilization treatments. Applying organic manure mitigated the impact of lead stress on
wheat growth to some extent, delayed the senescence of wheat roots, and promoted root development
and growth, ultimately leading to the increase of wheat yield and the decrease of lead content in
grain.
Key words: wheat; organic manure; lead stress; root.
*国家自然科学基金面上项目(30871483)和山西省自然科学基金
项目(2006011086)资助.
**通讯作者. E鄄mail: yqzhang208@ 126. com
2010鄄09鄄14 收稿,2011鄄01鄄19 接受.
摇 摇 随着各地经济的快速发展,向环境中排放的重
金属污染物也不断增加,对自然生态系统造成了普
遍威胁[1] .众所周知,土壤重金属污染不仅影响农
产品产量与品质,而且严重影响环境质量和经济的
可持续发展[2],如何治理重金属污染土壤已成为一
个世界性问题[3] . 近年来,土壤重金属污染中的铅
污染最为普遍,且呈逐年上升趋势[2] . 铅元素进入
土壤后,会产生明显的生物效应[4-5],不仅干扰土壤
正常功能,抑制植物生长,还可通过土壤鄄作物迁移,
通过食物链途径影响人体健康[6-8] . 铅污染土壤的
治理已引起国内外的广泛重视.
目前,国内外对铅污染的治理方法主要有生物
修复、施用化学改良剂[9-10]及物理技术(客土)等方
法[2] .尽管这些方法都具有一定的改良效果,但也
都具有一定的局限性. 如物理技术由于工程量和耗
资巨大而难以实施;植物修复技术往往受植物类型
和地域的限制,且多数超积累植物生长周期长、见效
缓慢[2];施加改良剂的方法虽然简便有效,但也可
能会对土壤肥力质量产生负面影响[11] . 因此,选择
一种既可减轻重金属污染,又能提高土壤肥力的改
良剂,具有重要的理论和实践意义.
有机肥含有大量的有机质,可以通过有机络合
作用将重金属从土壤中去除或将其固定[12],既克服
了传统方法中需消耗大量资金等问题,也可为提高
土壤肥力[13]、改善土壤理化性质起到积极作
用[14-15] .已有研究表明,施用泥炭可以明显改善莴
苣的生长状况,在一定程度上抑制莴苣对土壤中镉、
应 用 生 态 学 报摇 2011 年 4 月摇 第 22 卷摇 第 4 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Apr. 2011,22(4): 1094-1100
铅的吸收[16] .施入生物有机肥还可以对铅污染土壤
的酶活性有明显的改善作用[17] .施加有机肥(猪粪)
可以缓解红壤铝中毒,增加作物产量[18] . 有机肥的
应用不仅可以增加土壤中氮、磷、钾的浓度,还可减
少可提取铅、锌的含量,同时增加植物的生物量[12] .
但有机肥对铅胁迫条件下植物生长的缓解效果如
何,尤其是对不同程度铅污染土壤上作物产量及收
获物中铅含量的影响如何却少有报道.为此,本文对
铅胁迫下有机肥缓解土壤污染的效果及小麦的生物
学响应进行了研究,以期为重金属铅污染农业区的
农业发展提供科学依据.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 试验材料
试验在山西师范大学实验农场温室内进行.采
用直径 30 cm、高 40 cm的聚四氟乙烯塑料桶进行盆
栽试验,每盆装风干土 20 kg. 供试土壤取自石灰性
褐土的下层,为未受铅污染的土壤,其养分含量为:
有机质 3郾 2 g· kg-1、全氮 0郾 14 g· kg-1、速效磷
6郾 9 mg·kg-1、速效钾 118 mg·kg-1,土壤全铅含量
13郾 8 mg·kg-1 . 供试有机肥为未受铅污染的牛粪,
其氮、磷、钾含量分别为 1郾 9% 、1郾 8%和 0郾 7% ,全铅
含量为 5郾 18 mg·kg-1 .供试小麦品种为临优 2069,
由山西省农业科学院小麦研究所提供.
1郾 2摇 试验设计
试验采用二因素完全随机设计,铅设对照(铅
0 mg·kg-1,Pb1 )、轻度铅胁迫 (铅 500 mg·kg-1,
Pb2)和重度铅胁迫(铅 1500 mg·kg-1,Pb3)3 个含
量;肥料设低肥(只施底肥,F1)、中肥(底肥加牛粪
300 g·pot-1,F2)和高肥(底肥加牛粪 600 g·pot-1,
F3)3 个水平,共 9 个处理,每处理重复 9 次. 其中 3
次重复用于收获测产、考种,其余重复用于各生育期
调查.生长期间保持土壤含水量为田间持水量的
60% ~ 80% .底肥用量为每盆施尿素 4郾 5 g、过磷酸
钙 14 g,硫酸钾 5郾 5 g,倒二叶时每盆追施尿素 2 g.
铅以 Pb(OAC) 2·3H2O 形式添加. 10 月 5 日播种,
每盆 35 粒种子,三叶期定苗,每盆留苗 15 株.
1郾 3摇 测定项目与方法
1郾 3郾 1 形态指标的测定 摇 在苗期、拔节期和抽穗期
随机取各处理小麦全株,洗净后分为根和地上两部
分,取 5 株测定株高和次生根数,取 3 株采用 LA鄄90
植物根系分析扫描仪(上海,SINTEK)进行小麦总根
长的测定;两部分分别在 105 益杀青 30 min,85 益
烘至恒量后测定干物质量.
1郾 3郾 2 生理指标的测定 摇 在拔节期和抽穗期,随机
选取 3 株小麦,取其根系,洗净后测定各项生理指
标. 丙二醛(MDA)含量的测定采用硫代巴比妥酸
(TBA)法[19];过氧化物酶(POD)活性的测定采用愈
创木酚法[19];超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定采
用氮蓝四唑(NBT)法[19];根系表面积及活性表面积
的测定采用甲烯蓝吸附法[19];根系活力的测定采用
TTC法[19] .
1郾 3郾 3 籽粒铅含量和产量的测定 摇 小麦籽粒经
JXFM110 锤式旋风磨粉碎,采用 HNO3 鄄HClO4 消解
法消解,消解后用原子吸收光谱仪(novAA 400 型,
德国耶拿公司)测定籽粒的铅含量[20] . 小麦成熟后
收获,测产.
1郾 4摇 数据处理
试验数据用 Excel 2003 软件进行平均值和标准
差的计算,并用 SAS 数据分析软件进行方差分析,
新复极差法进行多重比较.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 有机肥对铅胁迫条件下小麦形态指标的影响
2郾 1郾 1 对小麦株高和地上部生物量的影响摇 由表 1
可知,无论施肥与否,小麦株高均随铅含量的增加而
降低,但在不同施肥水平下小麦株高下降幅度不同,
而且在不同生育时期的表现也有所不同.在苗期,与
对照相比,不施肥情况下重度铅胁迫使株高下降了
17郾 9% ,而在中肥和高肥情况下的下降幅度分别为
17郾 7%和 14郾 7% .在拔节期,低肥和高肥情况下,重
度铅胁迫分别使株高下降了 20郾 5%和 11郾 2% .统计
分析表明,在各生育时期,轻度铅胁迫与未受胁迫处
理小麦株高差异均不显著,但重度铅胁迫处理小麦
株高均显著低于轻度铅胁迫和未受胁迫处理.
无论铅胁迫与否,小麦株高均随有机肥的增加
而增高.在苗期,无铅胁迫情况下,中肥和高肥分别
比低肥增加了 13郾 6%和 15郾 7% ;而在重度铅胁迫情
况下分别增加了 13郾 8%和 20郾 3% . 在拔节期,无铅
胁迫和重度铅胁迫情况下,中肥和高肥分别比低肥
增加了 13郾 3% 、24郾 1% 和 12郾 9% 、38郾 6% . 在抽穗
期,无铅胁迫、轻度铅胁迫和重度铅胁迫情况下,中
肥和高肥分别比低肥增加了 20郾 7% 、 25郾 2% 和
16郾 2% 、19郾 6%及 9郾 0% 、13郾 1% . 表明在不同铅胁
迫条件下,增施有机肥均可促进植株生长.统计分析
表明,抽穗期施用有机肥处理的小麦株高均显著高
于对照,但两个有机肥处理之间差异不显著.
小麦各生育期地上部分生物量在不同肥力条件
59014 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 乔莎莎等: 有机肥对铅胁迫下小麦生长的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 1摇 有机肥对不同铅胁迫条件下小麦形态指标的影响
Table 1摇 Effects of organic manure on morphological indices of wheat under different lead stress (mean依SE)
生育期
Growth
stage
处 理
Treatment
株 高
Plant height
(cm)
次生根数
Adventitious
root number
总根长
Total root length
(cm)
总根干物质量
Dry mass of root
(g)
地上部干物质量
Dry mass of shoot
(g)
苗期 Pb3F1 13郾 04依1郾 07E 7郾 00依0郾 71E 1232依54F 323郾 0依12郾 1G 338郾 1依15郾 5H
Seedling Pb3F2 14郾 84依0郾 90D 8郾 40依0郾 55DE 1641依67DE 412郾 3依14郾 5F 449郾 0依11郾 3G
stage Pb3F3 15郾 68依1郾 00CD 9郾 20依0郾 84CD 1719依31CD 455郾 0依8郾 9E 490郾 9依12郾 1F
Pb2F1 15郾 82依0郾 88BCD 9郾 20依0郾 84CD 1540依65E 487郾 3依25郾 7DE 437郾 3依14郾 4G
Pb2F2 17郾 36依1郾 20ABC 10郾 60依0郾 55ABC 1776依40CD 500郾 3依18郾 0D 581郾 2依8郾 6D
Pb2F3 17郾 72依0郾 51AB 11郾 00依1郾 41AB 2083依79B 554郾 3依12郾 5C 636郾 8依4郾 4C
Pb1F1 15郾 88依1郾 83BCD 9郾 80依0郾 84BCD 1830依84C 518郾 0依12郾 1D 540郾 9依21郾 1E
Pb1F2 18郾 04依0郾 96A 11郾 40依1郾 14AB 2422依94A 619郾 0依6郾 1B 744郾 1依23郾 0B
Pb1F3 18郾 38依0郾 76A 12郾 00依1郾 00A 2556依91A 668郾 0依14郾 0A 872郾 2依16郾 8A
拔节期 Pb3F1 26郾 40依2郾 51E 11郾 20依1郾 64G 1775依25F 543郾 3依11郾 4F 1021依33H
Jointing Pb3F2 29郾 80依2郾 77DE 14郾 60依1郾 14F 2486依89E 608郾 3依11郾 4E 1373依47G
stage Pb3F3 36郾 60依1郾 34BC 16郾 80依0郾 84E 2709依40D 676郾 0依4郾 6D 1598依8F
Pb2F1 31郾 60依2郾 07D 17郾 80依1郾 30DE 2518依82E 663郾 0依10郾 1D 1608依14F
Pb2F2 37郾 00依1郾 58B 20郾 00依1郾 00CD 2891依74BC 761郾 3依9郾 5C 2179依37D
Pb2F3 38郾 20依2郾 49AB 21郾 00依1郾 22BC 3023依97AB 775郾 7依15郾 8C 2319依30C
Pb1F1 33郾 20依1郾 30CD 19郾 20依1郾 30CD 2776依57CD 791郾 0依13郾 0C 2005依17E
Pb1F2 37郾 60依1郾 67AB 23郾 00依1郾 00AB 3100依89AB 829郾 3依29郾 4B 2586依21B
Pb1F3 41郾 20依1郾 92A 24郾 20依1郾 79A 3034依53A 866郾 3依13郾 3A 3029依36A
抽穗期 Pb3F1 44郾 40依3郾 85E 17郾 80依2郾 68E 1616依86F 495郾 3依6郾 5G 1274依55G
Heading Pb3F2 48郾 40依1郾 14DE 24郾 80依3郾 63D 2432依36E 600郾 7依11郾 5F 1628依52F
stage Pb3F3 50郾 20依2郾 05CD 26郾 20依2郾 86BCD 2723依52D 638郾 7依4郾 5E 1830依57E
Pb2F1 47郾 00依1郾 58DE 28郾 00依2郾 92BCD 2442依28E 636郾 0依17郾 0E 1808依13E
Pb2F2 54郾 60依1郾 34BC 30郾 00依4郾 06ABCD 2902依40BC 708郾 0依20郾 0D 2403依55D
Pb2F3 56郾 20依2郾 86AB 30郾 60依1郾 52ACB 3021依92AB 777郾 0依17郾 1C 2659依52C
Pb1F1 48郾 40依3郾 58DE 25郾 20依3郾 56CD 2793依31CD 757郾 0依11郾 5C 2690依34C
Pb1F2 58郾 40依2郾 61AB 31郾 20依1郾 92AB 3115依64A 830郾 7依12郾 7B 3750依47B
Pb1F3 60郾 60依2郾 88A 34郾 20依3郾 56A 3133依42A 871郾 0依16郾 5A 4064依40A
同列不同字母表示处理间差异显著(P<0郾 01) Different letters in the same column meant significant difference among treatments at 0郾 01 level. 下同
The same below.
和铅胁迫条件下均达到显著差异. 在肥力相同的情
况下,轻度、重度铅胁迫对小麦地上部干质量的影响
均以抽穗期最明显,只施底肥时分别比对照下降了
32郾 8%和 52郾 6% ,施中肥和高肥时分别比对照下降
了 35郾 9% 、56郾 6%和 34郾 6% 、55郾 0% .在铅胁迫相同
的情况下,不同肥力对小麦地上部干质量也有较大
影响.在苗期,无铅胁迫情况下,中肥和高肥分别比
低肥增加了 37郾 6%和 61郾 3% ;轻度、重度铅胁迫下
中肥和高肥分别比低肥增加了 32郾 9% 、45郾 6% 和
32郾 8% 、45郾 2% .在拔节期,无铅胁迫、轻度铅胁迫、
重度铅胁迫情况下,中肥和高肥地上部干质量分别
比低肥增加了 29郾 0% 、51郾 1%和 35郾 5% 、44郾 2%及
34郾 5% 、56郾 5% .在抽穗期,无铅胁迫、轻度铅胁迫、
重度铅胁迫情况下,中肥和高肥地上部干质量分别
比低肥增加了 39郾 4% 、51郾 1%和 32郾 9% 、47郾 1%及
27郾 8% 、43郾 6% .
2郾 1郾 2 对小麦总根长、总根质量和次生根数的影响
摇 由表 1 可知,小麦总根长和总根干物质量都随土
壤铅含量的增加而降低,随有机肥施用量的增加而
增加.在不施肥的情况下,无铅胁迫与轻度及重度铅
胁迫的总根长在各生育期都达到显著差异,总根长
的变化幅度在重度铅胁迫时以抽穗期最大,比对照
下降了 42郾 1% ,在轻度铅胁迫时以苗期下降最明
显,为 15郾 9% . 中肥和高肥情况下总根长的变化幅
度在轻度、重度铅胁迫时均以拔节期变化最明显,分
别比对照下降了 26郾 7% 、32郾 3%和 18郾 5% 、32郾 8% .
当铅胁迫程度相同时,施中肥和高肥处理差异不显
著,但都与低肥处理达到显著差异. 在苗期,未受铅
胁迫条件下,施中肥和高肥处理小麦总根长分别比
低肥增加了 33郾 4%和 39郾 7% ,在受到轻度、重度铅
胁迫时也分别增加了 15郾 3% 、35郾 3% 和 33郾 2% 、
39郾 5% .在拔节期和抽穗期,小麦总根长的变化幅度
均以重度铅胁迫条件下最大,施中肥、高肥处理分别
比低肥增加了 40郾 1% 、52郾 6%和 50郾 5% 、68郾 5% .
各生育期小麦根干物质量在不同施肥处理和不
同铅胁迫条件下均达到显著差异.在苗期,不施肥的
6901 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
情况下,轻度、重度铅胁迫总根干物质量分别比对照
下降了 5郾 9%和 37郾 6% ;在施中肥和高肥的情况下
也分别下降了 19郾 2% 、33郾 4%和 17郾 0% 、31郾 9% .在
拔节期,低肥、中肥和高肥情况下,轻度、重度铅胁迫
总根干物质量分别比对照下降了 16郾 2% 、31郾 3%和
8郾 2% 、26郾 7%及 10郾 5% 、22郾 0% . 在抽穗期,低肥、
中肥和高肥情况下,轻度、重度铅胁迫总根干物质量
分别比对照下降了 16郾 0% 、 34郾 6% 和 14郾 8% 、
27郾 7%及 10郾 8% 、26郾 7% . 在无铅胁迫和重度铅胁
迫条件下,小麦总根干物质量的变化幅度都以苗期
最为显著,中肥、高肥处理分别比低肥增加了
19郾 5% 、29郾 0%和 27郾 7% 、40郾 9% ;轻度铅胁迫条件
下,中肥处理以拔节期增加最多,达 14郾 8% ,而高肥
处理以抽穗期最多,达 22郾 2% . 小麦总根干物质量
在 3 个生育期的变化均呈现低-高-低的变化趋势.
小麦次生根数因铅胁迫程度增加而下降.比较
不同生育期次生根的变化幅度可以看出,次生根数
因铅胁迫减少的幅度均以拔节期最大,在不施有机
肥的情况下,重度铅胁迫使小麦的次生根数比对照
下降 41郾 7% ;在中肥和高肥情况下也分别下降了
36郾 5%和 30郾 6% .在各生育期,轻度铅胁迫下小麦
次生根数与对照差异均不显著,但重度铅胁迫条件
下小麦次生根数均显著低于轻度铅胁迫和对照. 小
麦次生根数因有机肥施用量的增加而增加.在苗期,
对照、轻度铅胁迫和重度铅胁迫情况下,中肥、高肥
的次生根数分别比低肥增加了 16郾 3% 、22郾 5% 和
15郾 2% 、19郾 6%及 20郾 0% 、31郾 4% ;在拔节期,中肥、
高肥次生根数分别比低肥增加了 19郾 8% 、26郾 0%和
12郾 4% 、18郾 0%及 30郾 4% 、50郾 0% ;在抽穗期,未受
铅胁迫条件下施中肥和高肥分别比低肥增加了
23郾 8% 、35郾 7% ,轻度铅胁迫和重度铅胁迫情况下分
别增加了 7郾 1% 、9郾 3%和 39郾 3% 、47郾 2% .统计分析
表明,中肥与高肥处理小麦次生根数均与低肥处理
差异达到显著水平,但中肥与高肥处理差异不显著.
2郾 2摇 有机肥对铅胁迫条件下小麦根系生理指标的
影响
2郾 2郾 1 对小麦根系活力、总面积和活性面积的影响
摇 由表 2 可知,随着铅胁迫程度的加剧,小麦根系活
力明显下降,同等铅胁迫条件下,施有机肥处理的小
麦根系活力远高于不施有机肥处理,且随着铅胁迫
程度的加剧,根系活力的降低幅度也明显减小.在拔
节期,不施肥的情况下,轻度、重度铅胁迫根系活力
分别比对照下降 25郾 1% 、38郾 9% ,中肥和高肥情况
下则分别下降17郾 9% 、30郾 1%和12郾 7% 、25郾 8% .
表 2摇 有机肥对不同铅胁迫下小麦根系生理指标的影响
Table 2摇 Effects of organic manure on physiological indices
of wheat root under different lead stress (mean依SE)
生育期
Growth
stage
处理
Treat鄄
ment
根活力
Root
activity
(TTC 滋g·g-1)
总吸收面积
Total
absorbing
area
(m2)
活性吸收面
Active
absorbing
area
(m2)
拔节期 Pb3F1 65郾 1依4郾 8F 5郾 0依0郾 4D 2郾 1依0郾 2E
Jointing Pb3F2 94郾 8依4郾 9D 7郾 0依0郾 3C 3郾 4依0郾 2D
stage Pb3F3 102郾 5依5郾 9CD 7郾 9依0郾 2C 3郾 7依0郾 2D
Pb2F1 79郾 9依6郾 5E 7郾 5依0郾 3C 3郾 6依0郾 2D
Pb2F2 111郾 4依7郾 7BC 9郾 3依0郾 3B 4郾 8依0郾 1C
Pb2F3 120郾 7依4郾 5B 9郾 8依0郾 4B 5郾 2依0郾 2C
Pb1F1 106郾 6依3郾 4CD 9郾 9依0郾 8B 5郾 8依0郾 3B
Pb1F2 135郾 7依4郾 4A 12郾 8依0郾 3A 6郾 9依0郾 2A
Pb1F3 138郾 2依2郾 0A 13郾 2依0郾 4A 7郾 1依0郾 2A
抽穗期 Pb3F1 52郾 2依3郾 7E 6郾 9依0郾 4E 3郾 1依0郾 2E
Heading Pb3F2 76郾 5依4郾 3D 9郾 1依0郾 5D 4郾 8依0郾 2D
stage Pb3F3 87郾 8依4郾 6C 9郾 2依0郾 5D 5郾 1依0郾 3D
Pb2F1 81郾 5依4郾 3CD 8郾 8依0郾 7D 4郾 9依0郾 3D
Pb2F2 101郾 8依4郾 8B 11郾 3依0郾 5C 6郾 0依0郾 3C
Pb2F3 105郾 6依6郾 9B 12郾 5依0郾 2B 6郾 1依0郾 2C
Pb1F1 85郾 0依2郾 7CD 12郾 0依0郾 2BC 6郾 9依0郾 3B
Pb1F2 129郾 3依3郾 1A 14郾 8依0郾 2A 7郾 6依0郾 2A
Pb1F3 130郾 8依1郾 5A 15郾 1依0郾 3A 7郾 9依0郾 2A
在抽穗期,低肥和高肥情况下,重度铅胁迫根系活力
分别比对照下降 38郾 6%和 32郾 9% .在拔节期,未受铅
胁迫情况下,施中肥、高肥小麦根系活力分别比低肥
增加了 27郾 3%、29郾 6%;在轻度和重度铅胁迫条件下,
施中肥、高肥分别增加 39郾 4%、51郾 1% 和 45郾 6%、
57郾 5% .在抽穗期,无铅胁迫和重度铅胁迫条件下,中
肥、高肥根系活力分别比低肥增加了 52郾 1%、53郾 9%
和 46郾 6%、68郾 2% .表明施用有机肥可以缓解铅胁迫
带来的不利影响,促进小麦根系生长.
摇 摇 在各生育期,小麦根系总吸收面积和活性吸收
面积在无铅胁迫、轻度铅胁迫、重度铅胁迫之间均达
到显著差异;在低肥与中肥、高肥之间也达到显著差
异,但中肥与高肥之间差异不显著.在不同铅胁迫条
件下,施加有机肥均增加了根系总吸收面积和活性
吸收面积,且铅胁迫程度越大增加的幅度越大,如在
重度铅胁迫条件下施加有机肥使小麦根系活性吸收
面积在拔节期增加 61郾 9% ~ 76郾 2% ,抽穗期增加
54郾 8% ~64郾 5% ,而在无铅胁迫情况下,小麦根系的
活性吸收面积在拔节期增加 19郾 0% ~ 22郾 4% ,抽穗
期增加 10郾 1% ~14郾 5% ,表明在受铅胁迫的土壤中
施加有机肥有利于作物生长.
2郾 2郾 2 对小麦根系 SOD、POD活性和 MDA含量的影
响 摇 SOD、POD是抗氧化酶系统中最有效的抗氧化
79014 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 乔莎莎等: 有机肥对铅胁迫下小麦生长的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
图 1摇 不同铅胁迫条件下施有机肥对抽穗期小麦根系 SOD、POD活性和 MDA含量的影响
Fig. 1摇 Effects of organic manure on SOD, POD activities and MDA content of wheat root at heading stage under different lead stress.
酶之一,其协同作用能将 O2
-·和 H2O2 转化为 H2O
和 O2,减少活性氧自由基对细胞膜系统的伤
害[21-23] .由图 1 可知,抽穗期小麦根系 SOD、POD活
性随铅含量的增加而降低,说明铅胁迫可以加剧小
麦根系的老化.在不同铅胁迫条件下,施加有机肥均
明显增加了小麦根系 SOD 和 POD 活性,说明施加
有机肥可以减轻铅胁迫对小麦根系的危害,延缓小
麦根系衰老.
铅胁迫使小麦根系 MDA 含量明显增加,在施
低肥的情况下,轻度和重度铅胁迫分别比对照增加
6郾 6%和 41郾 8% ,而在施中肥和高肥的情况下分别
增加 22郾 2% 、46郾 9%和 20郾 3% 、39郾 3% .在同等铅胁
迫条件下,施中肥和高肥处理比低肥处理的小麦根
系 MDA 含量减少 9郾 7% ~ 21郾 3% 和 12郾 8% ~
24郾 1% .说明增施有机肥在一定程度上可以降低
MDA含量,从而降低小麦根系脂质过氧化程度,减
少对根系细胞的损伤.
表 3摇 有机肥对不同铅胁迫条件下小麦产量及籽粒中铅含
量的影响
Table 3摇 Effects of organic manure on yield of wheat and
lead content in kernel under different lead stress (mean依
SE)
处理
Treatment
产 量
Yield
(g·pot-1)
铅含量
Lead content
(mg·kg-1)
Pb3F1 11郾 79依1郾 4F 0郾 62依0郾 03A
Pb3F2 16郾 35依1郾 0E 0郾 48依0郾 04B
Pb3F3 20郾 32依1郾 4D 0郾 42依0郾 04C
Pb2F1 17郾 87依0郾 6E 0郾 27依0郾 03D
Pb2F2 24郾 81依0郾 3C 0郾 19依0郾 02E
Pb2F3 27郾 19依0郾 7B 0郾 17依0郾 01E
Pb1F1 18郾 64依0郾 6DE 0郾 09依0郾 03F
Pb1F2 28郾 28依1郾 4B 0郾 07依0郾 02F
Pb1F3 31郾 55依0郾 9A 0郾 06依0郾 03F
2郾 3摇 有机肥对铅胁迫条件下小麦产量和籽粒中铅
含量的影响
作物产量是农作措施效果好坏的最终体现.由
表 3 可知,铅胁迫使小麦产量明显降低,但无论是否
受到铅胁迫的影响,施有机肥均能显著提高小麦产
量,说明施有机肥可以减缓铅胁迫给小麦带来的不
良影响.籽粒中的铅含量则与土壤中的铅含量及有
机肥使用量关系密切.由于土壤中铅含量增加,籽粒
中的铅含量也呈现上升趋势,在同等铅胁迫条件下,
施加有机肥则可对籽粒中铅含量的增加起到一定的
抑制作用.在无铅胁迫情况下,籽粒中的铅含量很
少,施加有机肥对减少籽粒中的铅含量效果不显著,
仅减少 22郾 2% ~ 33郾 3% ;在轻度铅胁迫情况下,施
加有机肥作用明显,铅含量降低 29郾 6% ~ 37郾 0% ;
而在重度铅胁迫条件下,籽粒中的铅含量因有机肥
施用量的增加降低显著,铅含量减少 22郾 6% ~
32郾 3% .
3摇 讨摇 摇 论
铅是最为普遍的农田土壤重金属污染物之一,
关于铅对小麦种子萌发、幼苗生长[24],抗氧化酶活
性[25]及某些生理指标的影响[26];铅在小麦植株内
的吸收、分配和累积情况[27];以及不同有机酸对铅
胁迫小麦幼苗的缓解作用等[28],前人已有不少报
道.但已有的研究多以小麦苗期为主,关于小麦生育
后期,尤其是铅对小麦产量的影响及其缓解措施研
究尚不多见. 本试验结果表明,在土壤铅胁迫条件
下,不同有机肥施用量对小麦株高和次生根数影响
不显著,但对地上、地下生物量影响达到极显著差异
水平;施有机肥使小麦根系活力和活性吸收面积的
下降幅度降低,增强了根系对水分和养分的吸收;同
时使抽穗期 SOD、POD 活性增加,MDA 含量明显降
低,降低了小麦根系脂膜过氧化程度和衰老速率,表
8901 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
明增加有机肥的施用量可以促进小麦植株生长,提
高小麦生物量.这与其他研究结果[12,18,29-30]相一致.
说明有机肥对缓解土壤铅污染有不可忽视的作用.
本研究中,小麦根系 SOD活性随铅胁迫的加剧逐渐
降低,与庞欣等[25]对铅胁迫下小麦幼苗 SOD 活性
的研究结果不同.这可能是由于轻度铅胁迫时小麦
自身的防御酶系统已经遭到破坏. 而小麦 MDA 含
量随铅胁迫的加剧逐渐增加,与其他研究结果[1,3,25]
一致.
随着土壤中铅含量的增加,小麦籽粒中的铅含
量也呈上升趋势,而有机肥的施用有效抑制了铅含
量在小麦籽粒中的积累,说明有机肥可抑制小麦对
土壤中铅的吸收[12] . 铅在土壤中的迁移能力弱,溶
解度低,人为导致的铅污染大多停留在土壤表层,对
植物毒性很大.目前关于土壤铅污染的治理方法很
多,但都有一定的局限性. 本研究结果表明,施用有
机肥不仅可以促进小麦生长,还能有效缓解铅对小
麦的毒害.这对存在铅污染土壤农业区的农业发展
有借鉴意义,但是在重污染区,作物尤其是其可食部
分的铅含量是否会累积过量并对人体产生危害,仍
需进一步研究.
参考文献
[1]摇 Choudhary M, Jetley UK, Khan MA, et al. Effect of
heavy metal stress on proline, malondialdehyde, and su鄄
peroxide dismutase activity in the cyanobacterium Spirul鄄
ina platensis鄄S5. Ecotoxicology and Environmental Safe鄄
ty, 2007, 66: 204-209
[2]摇 Shao Y (邵摇 云), Chai B鄄L (柴宝玲), Li C鄄X (李
春喜), et al. Effects of alleviating the toxicity of Pb to
wheat by adding corn stalk in polluted soil. Acta Ecolog鄄
ica Sinica (生态学报), 2009, 29(4): 2073-2079 (in
Chinese)
[3]摇 Sun S鄄Q (孙守琴), He M (何 摇 明), Cao T (曹 摇
同), et al. Effects of Pb and Ni stress on antioxidant
enzyme system of Thuidium cymbifolium. Chinese Jour鄄
nal of Applied Ecology (应用生态学报), 2009, 20
(4): 937-942 (in Chinese)
[4]摇 Zhang H鄄Z (张红振), Luo Y鄄M (洛永明), Zhang H鄄
B (张海波), et al. Characterizing the plant uptake fac鄄
tor of As, Cd and Pb for rice and wheat cereal. Environ鄄
mental Science (环境科学), 2010, 31(2): 488-495
(in Chinese)
[5]摇 Grakovskii VG, Frid AS, Sorokin SE, et al. Evaluation
of soil pollution by heavy metals and arsenic in Chely鄄
abinsk Oblast. Eurasian Soil Science, 1997, 30: 74-81
[6]摇 Taylor MD, Percival HJ. Cadmium in soil solutions from
a transect of soils away from a fertiliser bin. Environ鄄
mental Pollution, 2001, 113: 35-40
[7]摇 Yang B, Shu WS, Ye ZH, et al. Growth and metal ac鄄
cumulation in vetiver and two Sesbania species on lead /
zinc mine tailings. Chemosphere, 2003, 52: 1593-1600
[8]摇 McLaughlin MJ, Parker DR, Clarke JM. Metals and mi鄄
cronutrients: Food safety issues. Field Crops Research,
1999, 60: 143-163
[9]摇 Chen ZS, Lee GJ, Liu JC. The effects of chemical re鄄
mediation treatments on the extractability and speciation
of cadmium and lead in contaminated soils. Chemo鄄
sphere, 2000, 41: 235-242
[10]摇 Querol X, Alastuey A, Moreno N, et al. Immobilization
of heavy metals in polluted soils by the addition of ze鄄
olitic material synthesized from coal fly ash. Chemo鄄
sphere, 2006, 62: 171-180
[11]摇 Li Q鄄K (李庆奎). Paddy Soil in China. Beijing: Sci鄄
ence Press, 1992: 491-509 (in Chinese)
[12]摇 Chiu KK, Ye ZH, Wong MH. Growth of Vetiveria zi鄄
zanioides and Phragmities australis on Pb / Zn and Cu
mine tailings amended with manure compost and sewage
sludge: A greenhouse study. Bioresource Technology,
2006, 97: 158-170
[13]摇 Wang P鄄Z (王盼忠), Xu H鄄Y (徐惠云). Yield in鄄
creasing effect of organic fertilizer on oat in arid land.
Inner Mongolia Agricultural Science and Technology (内
蒙古农业科技), 2009(2): 37-38 (in Chinese)
[14]摇 Tang L鄄X (唐龙翔), Li W鄄Q (李文庆). Studies on
plant soil borne disease control with manure. Northern
Horticulture (北方园艺), 2009(7): 132-136 (in Chi鄄
nese)
[15]摇 Huang T (黄摇 涛), Rong X鄄M (荣湘民), Liu Q (刘
强), et al. Effect of organic fertilizer on soil fertilization
and crop growth. Hunan Agricultural Sciences (湖南农
业科学), 2009(3): 43-46 (in Chinese)
[16]摇 Gao S鄄F (高树芳), Li B (李摇 斌), Liu X鄄F (刘晓
芳). Effects of organic鄄neutralization technology on the
growth of Brassica juncea var. foliosa in Cd鄄Pb contami鄄
nated soil. Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis
(江西农业大学学报), 2004, 26(1): 123-126 ( in
Chinese)
[17]摇 Yang J鄄J (杨娟娟), Wei C鄄X (魏成熙), Wu J鄄W
(吴健伟), et al. The effect of organic fertilizer on soil
enzyme activity of Pb pollution soil. Guizhou Agricultural
Sciences (贵州农业科学), 2009, 37(5): 99-101 (in
Chinese)
[18] 摇 Shen QR, Shen ZG. Effects of pig manure and wheat
straw on growth of mung bean seedlings grown in alumin鄄
ium toxicity soil. Bioresource Technology, 2001, 76:
235-240
99014 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 乔莎莎等: 有机肥对铅胁迫下小麦生长的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
[19]摇 Zhang Z鄄L (张志良), Qu W鄄J (瞿伟菁). Experimen鄄
tal Guides of Plant Physiology. Beijing: Higher Educa鄄
tion Press, 2004 (in Chinese)
[20]摇 Bao S鄄D (鲍士旦). Soil and Agricultural Chemical
Analysis. Beijing: China Agriculture Press, 2000 ( in
Chinese)
[21]摇 Li J (李摇 君), Zhou S鄄B (周守标), Huang W鄄J (黄
文江), et al. Cu and Pb contents in Dichondra repens
leaf and their effects on its physiological indexes. Chi鄄
nese Journal of Applied Ecology (应用生态学报),
2004, 15(12): 2355-2358 (in Chinese)
[22]摇 Wang Y鄄B (王友保), Liu D鄄Y (刘登义), Zhang L
(张摇 莉), et al. Effect of Cu and As and their combi鄄
nation pollution on Glycine max. Chinese Journal of Ap鄄
plied Ecology (应用生态学报), 2001, 12(1): 117-
120 (in Chinese)
[23]摇 Yu G鄄Y (余国营), Wu Y鄄Y (吴燕玉), Wang X (王
新). Impact of heavy metal combined pollution on soy鄄
bean growth and its integrated assessment. Chinese Jour鄄
nal of Applied Ecology (应用生态学报), 1995, 6(4):
433-439 (in Chinese)
[24]摇 Kang J鄄L (康吉利), Zeng Z鄄J (曾志军), Liu Y鄄P
(刘玉佩). Effects of lead (Pb2+) stress on seed germi鄄
nation and seedling growth of wheat. Guangxi Agricultur鄄
al Sciences (广西农业科学), 2009, 40(2): 144-146
(in Chinese)
[25]摇 Pang X (庞摇 欣), Wang D鄄H (王东红), Peng A (彭
安). Effect of lead stress on the activity of antioxidant
enzymes in wheat seedling. Environmental Science (环
境科学), 2001, 22(5): 108-111 (in Chinese)
[26]摇 Jin J (金摇 琎), Ye Y鄄X (叶亚新), Xu M鄄X (许明
霞), et al. Effect of the La stress on the growth and de鄄
velopment of wheat. Journal of Anhui Agricultural Sci鄄
ences (安徽农业科学), 2005, 33(12): 2260-2262
(in Chinese)
[27]摇 Shao Y (邵摇 云), Jiang L鄄N (姜丽娜), Li X鄄L (李
向力), et al. Studies on Pb uptake, distribution and
accumulation in wheat. Acta Agriculturae Boreali鄄Sinica
(华北农学报), 2005, 20(4): 28-31 (in Chinese)
[28]摇 Li X鄄M (李雪梅), Zhang L鄄H (张利红), Tao S鄄Y
(陶思源), et al. Relieving effects of different organic
acids on wheat seedling under lead stress. Chinese Jour鄄
nal of Ecology (生态学杂志), 2005, 24(7): 833 -
836 (in Chinese)
[29]摇 Rotkittikhun P, Chaiyarat R, Kruatrachue M, et al.
Growth and lead accumulation by the grasses Vetiveria zi鄄
zanioides and Thysanolaena maxima in lead鄄contamina鄄
ted soil amended with pig manure and fertilizer: A glass鄄
house study. Chemosphere, 2007, 66: 45-53
[30] 摇 Chen HS, Huang QY, Liu LN, et al. Poultry manure
compost alleviates the phytotoxicity of soil cadmium: In鄄
fluence on growth of pakchoi (Brassica chinensis L. ).
Pedosphere, 2010, 20: 63-70
作者简介摇 乔莎莎,女,1986 年生,硕士研究生. 主要从事作
物生态研究. E鄄mail: qiao20shasha2006@ 163. com
责任编辑摇 张凤丽
0011 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷