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铅对紫茉莉幼苗生长及元素吸收的影响



全 文 :北方园艺2013(23):75~77 植物·园林花卉·
第一作者简介:于凤鸣(1966-),男,博士,教授,现主要从事植物抗
性生理等研究工作。E-mail:yfm8371@163.com.
基金项目:河北省教育厅自然科学研究资助项目(2008445)。
收稿日期:2013-09-13
铅对紫茉莉幼苗生长及元素吸收的影响
于 凤 鸣1,刘 玉 艳2,张 维 维1
(1.河北科技师范学院 生命科技学院,河北 秦皇岛066004;2.河北科技师范学院 园艺科技学院,河北 昌黎066600)
  摘 要:以紫茉莉为试材,采用水培试验方法,研究了铅(Pb)胁迫对紫茉莉幼苗生长及元素
吸收的影响。结果表明:Pb抑制紫茉莉根的生长,低浓度Pb(≤150mg/L)促进紫茉莉地上部分
的生长,高浓度Pb(≥200mg/L)则抑制地上部分的生长;当Pb浓度为150mg/L时,促进紫茉莉对
Ni、Cu、Mg、Fe、Pb和Cr元素的吸收,抑制了Ca、Cd和Mn元素的吸收,促进了Ca、Cu和Mg元素
向地上的转移,抑制了Ni、Cd、Cr、Fe、Pb和Mn元素向地上转移。
关键词:铅(Pb);紫茉莉;生长;元素吸收
中图分类号:S 685.16 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2013)23-0075-03
  重金属是指比重大于4或5的金属,约有45种,如
铜、铅、锌、铁、钴、镍等。常说的重金属污染指的就是因
人类活动导致环境中的重金属含量增加,超出正常范
围,并导致环境质量恶化。随着城市化、工业化、矿产资
源的开发利用以及大量化学产品的广泛使用,土壤重金
属污染日趋严重,威胁着人类的生存和发展。土壤中的
重金属污染物不仅具有隐蔽性、不可逆性等特点,而且
可经水、植物等介质进入人体,最终影响人类健康。因
此,如何控制和减轻土壤重金属污染及其危害已成为一
个日益突出的问题。也正由于土壤重金属污染治理和
恢复的难度大,迄今仍未找到理想的方法[1]。重金属在
土壤中的自然净化过程十分漫长,一般需要上千年时
间。采用物理与化学治理技术(如客土法、淋溶法、施用
    
化学改良剂等)不仅费用昂贵、需要特殊的仪器设备和
培训专门的技术人员,而且大多只能暂时缓解重金属的
危害,还可能导致二次污染,不能从根本上解决问题。
通过种植超富集植物或一些对重金属抗性强、具有一定
吸收富集能力且生物量大的特殊植物逐步提取土壤中
的重金属元素,进而修复污染土壤的方法-植物修复技
术越来越受到重视。近年来,重金属超富集植物的筛选
备受国内外科学家们的广泛关注[2-9],已成为人们研究
的热点,且被认为具有巨大的商品化前景[10-11]。
紫茉莉(Mirabilis jalapa)是在我国矿区发现的一
种耐性植物,具有生长迅速、生物量大、观赏价值高的特
点。无论花坛、庭园、盆栽皆适合,是春季常见的园林绿
化植物。紫茉莉管理粗放,容易生长,注意适当施肥、浇
水即可,在略有蔽荫处生长更佳。
该试验以紫茉莉为试材,研究铅(Pb)胁迫对紫茉莉
幼苗生长及元素、吸收影响,旨在进一步分析其对土壤
重金属元素吸收富集的特征,探讨其作为城市园林绿化
    
Abstract:With Leymus chinensis as experimental material,control was sustainable watering,this test adopted the two
factors completely random design.The efect of drought stress on relative water content,osmotic adjustment substance
and antioxidant enzymes activity were studied by pot experiment.The results showed that relative water content was
decreased with aggravation of drought stress,reached about 20%after 2weeks.Water retention of leaves was better,and
with good drought tolerance.In the condition of natural dehydration the accumulation of MDA was increased gradualy,
particularly at later stages of drought,and plant was sensitive to drought.Pro content increased with the water stress
time.A significant correlation existed between relative water content and Pro content(R=-0.865,P=0.026<0.05).
Accumulation of Pro content was a wound response for plant,and it was independent of drought resistance.Under
drought stress soluble protein content increased at first but later decreased.SOD and CAT activity in control were lower
than other treatments(P<0.05),and both of them played a common role in preventing drought.POD activity in control
was extremely lower than other treatments(P<0.01).
Key words:Leymus chinensis;drought stress;completely random;antioxidant enzymes
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·园林花卉·植物 北方园艺2013(23):75~77
植物美化环境的同时,净化土壤重金属污染的应用
潜力。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试紫茉莉种子购自北京花仙子园艺有限公司,
Pb(NO3)2为分析纯试剂。
1.2 试验方法
试验于2012年4月至2013年5月在河北科技师范
学院园艺科技学院园艺试验田和学校分析测试中心进
行。将紫茉莉种子浸泡12h后播于育苗盘中,1个月后
挑选生长健壮且长势一致的幼苗进行水培。将育好的
幼苗根部浸没于0.1%的KMnO4溶液10min进行消毒
杀菌,然后用蒸馏水冲洗掉KMnO4。将处理后的紫茉
莉幼苗置于100mL锥形瓶中培养,锥形瓶中只含有营
养液。为避免离子之间相互干扰只选用基本营养物质,
其组成为:710mg/L Ca(NO3)2·4H2O、560mg/L
KNO3。7d后待幼苗适应了水培环境,准备换溶液进行
正式水培试验。
试验共设4个处理Pb(NO3)2 的浓度分别为50、
100、150、200mg/L,以不加Pb(NO3)2 的营养液为对照
(CK)。每瓶内放置1株紫茉莉,每个处理重复4次。每
3d更换1次培养液,室内通风良好,光照充足,30d后
收获植株。将收获的样品用去离子水反复冲洗干净,
将植株分成地上部和根2部分,于105℃下杀青
20min,然后在80℃下烘干至恒重。
1.3 项目测定
在进行正式水培试验之前及水培结束后,测定株高
和根长,水培结束后计算增长量。将烘干后的植物样品
测定地上部和根的干重。
参考刘家女等[12]方法,用浓HNO3-HClO4(5∶1)消
化样品,用等离子体原子发射光谱仪ICP-AES(Fisons
ARL Maxim III)测定其中部分元素的含量。
1.4 数据分析
试验数据用DPS统计分析软件进行显著性检验。
2 结果与分析
2.1 Pb对紫茉莉幼苗株高、根长和生物量的影响
由表1可知,当Pb浓度≤150mg/L时,处理组株
高增长量均大于对照组,当Pb浓度>200mg/L时,处
理组株高增长量小于对照组。说明低浓度Pb促进紫茉
莉地上部分的生长,而随着Pb浓度的升高,又逐步表现
为抑制作用。当Pb浓度为150mg/L时,紫茉莉株高增
长量与100mg/L处理组差异显著,与其它处理组和对
照差异极显著。
由表1可知,4个Pb处理组中紫茉莉根的增长量
较对照组都有所减小,表明紫茉莉根受到了Pb的毒害。
    表1 Pb(NO3)2对紫茉莉幼苗生长及
生物量的影响
  Table1InfluenceofPb(NO3)2on the seedling growth and
biomass of Mirabilis jalapa
Pb浓度
/mg·L-1
株高增长量
/cm
根长增长量
/cm
地上部干重
/g
地下部干重
/g
0(CK) 4.9cC  9.8aA  0.108aA  0.43aA
50  5.1cBC  9.6abA  0.099aA  0.36bAB
100  5.3bAB  8.9bA  0.091aA  0.30cBC
150  5.7aA  7.8cB  0.087aA  0.26cC
200  3.6dD  5.6dC  0.076aA  0.19dD
  注:大、小写英文字母分别表示差异达0.01、0.05显著水平,以下同。
Note;Values folowed by diferent lowercases or capitals within the same column are
significantly diferent at 0.05and 0.01probability levels,respectively,the same below.
除50mg/L Pb处理与对照差异不显著外,其它处理组
与对照组间差异均达到显著或极显著水平。
重金属污染条件下,植物地上部分和根部生物量一
般会随重金属浓度的升高而下降[13]。由表1可知,4个
Pb处理组的紫茉莉地上部和根系生物量较对照组都有
所减小,且变化趋势一致。方差分析表明,各处理组地
上部分生物量与对照组的差异均未达到显著水平,地下
生物量与对照组的差异均达到显著水平,说明Pb对紫
茉莉主要影响的是根,而对地上部的影响较小。该试验
中对紫茉莉有促进作用的Pb浓度高于一般植物,这也
说明了紫茉莉对Pb可能具有较强的耐受性,其耐受浓
度为150mg/L。
2.2 Pb对紫茉莉部分元素吸收的影响
植物对重金属的富集特征主要用转运系数(TF)和
富集系数(EC)来反映。转运系数(TF)是地上部某元素
质量分数与地下部某元素质量分数之比,用来评价植物
将重金属从地下部向地上部的运输和富集能力[14]。转
运系数大于1意味着可以通过收获植物,将其吸收的大
部分重金属移走。这是富集植物区别于普通植物对重金
属富集的重要特征。该试验用150mg/L的Pb(NO3)2处
理紫茉莉,比较了对照与处理组之间地上部和根系中部
分元素含量的变化。
2.2.1 Pb对紫茉莉地上部元素含量的影响 由表2可
知,处理组Pb、Cu和 Mg的含量高于对照,其中Pb和
Cu的含量与对照组差异不显著,而2组Mg含量达差异
极显著水平。处理组Cd、Ni、Ca、Mn、Fe和Cr的含量小
于对照,其中Cd、Ca、Mn、Fe和Cr含量的差异达到了极
显著水平,但2组Ni的含量差异不显著。
2.2.2 Pb对紫茉莉根部分元素含量的影响 由表2可
知,处理组根中Cr、Cu、Mg、Fe、Pb、Ni和Mn的含量高于
对照组。方差分析结果表明,处理组和对照之间Cr、Cu、
Mg、Fe和Mn的含量差异不显著,但Ni差异显著。处
理组根中Cd和Ca的含量小于对照,其中Cd含量差异
达到显著水平,但Ca含量差异不显著。
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北方园艺2013(23):75~77 植物·园林花卉·
2.2.3 Pb处理下紫茉莉部分元素转运的变化 由表
2可知,当Pb浓度为150mg/L时,促进了紫茉莉对
Ni、Cu、Mg、Fe、Pb和Cr元素的吸收,抑制了Ca、Cd和
Mn元素的吸收,同时促进了Ca、Cu和Mg元素向地上
部的转移,抑制了 Ni、Cd、Cr、Fe、Pb、Mn元素向地上
转移。
  表2 Pb处理对紫茉莉部分元素吸收及转运的影响
  Table 2 Influence of Pb on elements absorption and transport of Mirabilis jalapa mg/kg
元素 Ni  Cd  Ca  Cu  Fe  Pb  Mg  Mn  Cr
地上部
对照 57.80aA  71.83aA  15 942.20aA  32.44aA  992.84aA  537.84aA  2 271.36bB  52.81aA  58.19aA
处理 30.74aA  8.33bB  10 386.31bB  44.89aA  605.07bB  871.26aA  3 512.20aA  45.64bB  42.92bB

对照 30.89bA  41.14aA  8 211.80aA  44.88aA  786.71aA  344.17bA  1 507.02aA  47.79aA  37.92aA
处理 65.95aA  36.26bA  5 300.30aA  57.77aA  1 632.17aA  2 663.33aA  2 249.63aA  49.03aA  64.65aA
总量
对照 88.69aA  112.97aA  24 154.00aA  77.32aA  1 779.54aA  882.02bA  3 778.38bA  100.61aA  96.12aA
处理 96.69aA  44.59bB  15 686.61bA  102.66aA  2 237.24aA  3 534.59aA  5 761.83aA  94.67bA  107.57aA
转运系数
对照 1.87aA  1.74aA  1.94aA  0.72aA  1.26aA  1.56aA  1.50aA  1.10aA  1.53aA
处理 0.46bA  0.22bB  1.95aA  0.78bB  0.37bB  0.32bB  1.56bA  0.93aA  0.66bB
3 结论
Pb处理下,紫茉莉根的生长受到抑制,低浓度Pb
(≤50mg/L)对紫茉莉的生长基本没有影响,当Pb浓度
为150mg/L时,促进紫茉莉地上部分的生长,高浓度Pb
(>200mg/L)时抑制地上部分的生长。当Pb浓度为
150mg/L时,促进了紫茉莉对Ni、Cu、Mg、Fe、Pb和Cr
元素的吸收,抑制了对Ca、Cd和 Mn元素的吸收,同时
促进了Ca、Cu和Mg元素向地上的转移,抑制了Ni、Cd、
Cr、Fe、Pb和Mn元素向地上的转移。
Pb能促进紫茉莉根系对该元素的吸收,但由于不
能及时运输到地上部导致在根系的积累,从而引起对根
的毒害。同时,Pb处理后促进了紫茉莉对Cr的吸收,可
用于Cr污染土壤修复时对植物的处理。
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Effects of Pb on the Growth and the Elements Absorption of Mirabilis jalapaSeedlings
YU Feng-ming1,LIU Yu-yan2,ZHANG Wei-wei 1
(1.Colege of Life Science and Technology,Hebei Normal University of Science and Technology,Qinhuangdao,Hebei 066004;2.Colege of
Horticulture and Technology,Hebei Normal University of Science and Technology,Changli,Hebei 066600)
Abstract:Taking Mirabilis jalapaas material,growth responses and elements accumulating characteristics at Pb stress by
aquatic culture were studied.The results showed that,low concentrations of Pb inhibited roots growth,Pb(≤150mg/L)
promoted the growth of shoot,and inhibited its growth at higher concentration(≥200mg/L).Meantime,150mg/L Pb
promoted the absorption of Ni,Cu,Mg,Fe,Pb and Cr,but inhibited Ca,Cd and Mn.Pb promoted the transport of Ca,Cu
and Mg from the underground parts to the shoots,but inhibited Ni,Cd,Cr,Fe,Pb and Mn transport.
Key words:Pb;Mirabilis jalapa;growth;elements absorption
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