全 文 ：江西农业学报 2011，23(12) :41 ～ 44
Acta Agriculturae Jiangxi
Pb、Cd、Hg复合污染对蕹菜生长和重金属累积规律的影响
何 舞1，王富华1* ，李明阳2，王纪阳2，杜应琼1，罗红辉2，苏青云2，冯玉年3
收稿日期:2011 －09 －01
基金项目:东莞市高等院校科研机构科技计划项目“东莞地区工业污染对农田土壤重金属污染的机理及防控和修复措施研究”(200810810173);
广东省科技计划项目“韶关市矿区农田土壤和作物重金属污染风险评估与用地指引”(2009B030802037) ;广东省农业攻关项目
“韶关典型矿区蔬菜中重金属镉的积累特征及控制关键技术研发”(20110320)。
作者简介:何舞(1985─) ，女，广东梅州人，研究实习员，从事农产品检测和重金属植物修复工作。* 通讯作者:王富华。
(1．农业部蔬菜水果质量监督检验测试中心，广东 广州 510640;2．广东省东莞市农产品质量安全监督检测所，广东 东莞 523086;
3．广东省东莞市科学技术博物馆，广东 东莞 523086)
摘 要:通过大棚盆栽试验研究在不同 pH条件下，土壤中铅、镉、汞 3种重金属的 4个水平下蕹菜中重金属的累积特征。
结果表明，在适宜的土壤酸度水平下，中低浓度的铅、镉、汞混合污染有利于蕹菜的生长;相反，在高浓度铅、镉、汞混合污染的
碱性土壤中，蕹菜的生物量小，根茎短且易受病虫害危害;蕹菜是耐镉性植物，蕹菜中的镉含量易受到土壤中重金属含量和土
壤 pH值的影响。
关键词:pH值;重金属;Pb;Cd;Hg;蕹菜;累积特征
中图分类号:S636． 9 文献标识码:A 文章编号:1001 －8581(2011)12 －0041 －04
Effects of Combined Pollution of Pb，Cd and Hg on Growth of Water Spinach and
Heavy Metal Accumulation Regularity
HE Wu1，WANG Fu － hua1* ，LI Ming － yang2，WANG Ji － yang2，
DU Ying － qiong1，LUO Hong － hui2，SU Qing － yun2，FENG Yu － nian3
(1． Supervision and Testing Center of Vegetables and Fruits Quality，Ministry of Agriculture，Guangzhou 510640，China;2．
Dongguan Supervision and Testing Institute of Agricultural Products Quality and Safety in Guangdong Province，Dongguan 523086，
China;3． Dongguan Museum of Science and Technology in Guangdong Province，Dongguan 523086，China)
Abstract:Under the condition of different soil pH － value，the accumulation regularity of heavy metal in water spinach which was
polluted by 4 levels of Pb，Cd and Hg in the soil was studied through pot experiments in plastic greenhouse． The results showed that
the combined pollution of mid － low concentration of Pb，Cd and Hg was beneficial to the growth of water spinach in the soil with ap-
propriate acidity． But under the conditions of the combined pollution of high concentration of Pb，Cd and Hg and alkali soil，the bio-
mass of water spinach was small，its rhizome was short，and it was easily damaged by diseases and insect pests． Water spinach is cad-
mium resistant plant，and the Cd content in it was easily affected by heavy metal contents and pH － value in the soil．
Key words:pH － value;Heavy metal;Pb;Cd;Hg;Water spinach;Accumulation character
不同重金属在蔬菜中的累积规律与土壤中重金属的
浓度、土壤理化性质等有直接的关系［1 －2］。许多研究结
果表明，蔬菜对重金属的吸收规律一般是叶菜类蔬菜的
吸收大于根茎类和果类蔬菜［3 －8］。本研究通过大棚盆栽
试验，以常见叶菜类蔬菜———蕹菜为研究对象，在 4种不
同 pH值条件下，人为添加铅、镉、汞3种重金属4个水平
的土壤种植，研究 pH 值和重金属浓度的变化对蕹菜生
长和地上部分重金属累积规律的影响。
1 材料与方法
1． 1 供试材料和盆栽试验 供试土壤采自广东东莞，砂
壤，其基本性质和重金属含量见表 1。供试蔬菜蕹菜(Ip-
omoea aquatica，品种:台湾竹叶空心菜) ，购于广东省农
科集团良种苗木中心。试验采用塑料盆，每盆装土 5 kg，
供试土壤的 pH值为 7． 0，试验设计 4个 pH水平，分别为
5． 0、6． 0、7． 0、8． 0，土壤 pH处理编号为 P1、P2、P3、P4，按
照设计添加石灰和硫磺，调节土壤 pH，平衡 7 d 左右。
每盆添加 HgSO4、CdCl2·2． 5H2O、Pb(NO3)2 3 种重金属
混合物，添加的浓度及试验设计见表 2，每个处理 3 次重
复，重金属水平处理编号为 CK、T1、T2、T3。将重金属以
溶液的形式加入，并加水至饱和含水量的 60%，放置平
衡 15 d，平衡期间定期加水维持土壤含水量。种植前施
基肥，向每个盆中加入等量的基肥:1． 09 g 尿素、0． 39 g
NaH2PO4、0． 51 g K2SO4，均为分析纯。在每盆中直播 50
粒蕹菜种子，在出苗长出两片真叶后，选取长势良好的定
植，间苗后每盆保留相同的株数。种植 25 d 后，整株
采集。
1． 2 分析方法 将采集的蕹菜根部和地上部分分开，先
用自来水洗去表面灰尘，再用蒸馏水冲洗，用吸水纸吸干
表面水分，鲜样磨碎。本次盆栽试验中蕹菜的分析方法
参照《食品中污染物限量》(GB 2762─2005)中的规定，
具体见表 3。样品分析过程中采用国家标准物质样品
GSS －6作为未知样品的测定以进行分析质量控制。
表 1 供试土壤基本性质和重金属含量
土壤基本性质
全氮
/(g /kg)
全磷
/(g /kg)
速效钾
/(mg /kg)
速效磷
/(mg /kg) 有机质 /% pH
CEC
/(cmol /kg)
总铅
/(mg /kg)
总镉
/(mg /kg)
总汞
/(mg /kg)
东莞土壤 1． 21 0． 90 120 22． 79 2． 07 7． 10 10 33． 10 0． 11 0． 25
表 2 重金属复合水平处理试验
水平 Pb /(mg /kg) Cd /(mg /kg) Hg /(mg /kg)
1 0(CK) 0(CK) 0(CK)
2 50 1． 5 1． 0
3 150 3． 0 1． 5
4 250 4． 5 2． 5
1． 3 数据处理 采用 Microsoft Excel 软件进行数据预
处理，用 SAS软件进行数据统计分析，检验处理间的差
异显著性。
2 结果与分析
2． 1 不同处理对蕹菜生长的影响
2． 1． 1 不同处理对蕹菜生物重的影响 研究表明，一般
情况下适宜种植蔬菜的土壤 pH 在 5． 5 ～ 7． 0 之间［9］。
由表 4可以明显看出 P2 处理条件下蕹菜的生物重比其
他 pH处理条件下的大。在相同的重金属处理水平条件
下，P2和 P3处理的蕹菜的生物重均比 P1 和 P4 处理的
大，P2和 P3处理中土壤的 pH值分别为 6． 0 和 7． 0。在
相同的 pH处理条件下，随着土壤重金属处理浓度的增
加，蕹菜的生物量总体变化趋势是先升高后下降。在 4
种不同 pH值水平的土壤中，中低浓度的重金属处理水
平 T1 条件下种植的蕹菜的生物重均比其他处理水平的
高，且在蕹菜最适宜的土壤 pH 值(P2 处理，pH 值为
6． 0)条件下，该重金属处理水平的蕹菜的生物重也比其
他处理高。
表 3 盆栽蕹菜分析项目和分析方法
检测项目 检测方法 检出限 /(μg /kg) 方法来源
全铅 石墨炉─原子吸收分光光度法 5 GB /T 5009． 12─2003《食品中铅的测定》
全镉 石墨炉─原子吸收分光光度法 0． 1 GB /T 5009． 15─2003《食品中镉的测定》
总汞 氢化物发生原子荧光法 0． 15 GB /T 5009． 17─2003《食品中总汞及有机汞的测定》
总砷 氢化物发生原子荧光法 10 GB /T 5009． 11─2003《食品中总砷及无机砷的测定》
表 4 不同处理土壤对蕹菜生物重的影响 g
重金属处理
水平
蕹菜生物重(根部和地上部分)
P1 P2 P3 P4
CK 65． 11 a 91． 44 a 76． 36 a 90． 06 a
T1 76． 25 a 96． 30 a 84． 47 a 94． 87 a
T2 75． 87 a 83． 86 b 82． 16 a 76． 01 b
T3 74． 74 a 96． 06 a 86． 21 a 63． 53 c
注:1．生物量以根部和地上部分整体的鲜重计;2．同一列不同处理
间字母相同表示无显著差异，字母不同表示差异显著(P ＜
0． 05)。
2． 1． 2 不同处理条件对蕹菜根茎长的影响 根系是植
物最早感应重金属的部位，也是重金属毒害反应最敏感
的部位之一［10］。几乎所有的重金属元素均能通过植物
根系进入植物体内，土壤环境中重金属含量的多少能够
直接或者间接地影响到植物根系的生长［11］。从图 1 中
可以看出，在试验设计的重金属浓度下，随着重金属浓度
的增加，蕹菜的根系伸长。由图 2 可以看出随着土壤中
重金属含量增加，蕹菜茎长降低，正好与蕹菜根长的变化
规律相反。由表 5可以得出，随着土壤中重金属浓度的
增加，蕹菜根茎比增加，且 pH处理水平蕹菜根茎比的大
小顺序为 P4 ＞ P3 ＞ P1 ＞ P2。在碱性土壤条件下(P4 处
理，pH为 8． 0) ，高浓度的铅、镉、汞重金属处理中，蕹菜
的根茎比值最大。
2． 2 蕹菜地上部分重金属含量变化 各项研究均表明，
影响蔬菜中重金属含量的因素繁多。不同蔬菜种类、品
种及同一品种的不同器官，由于外部形态及内部结构不
一，吸收重金属元素的生理生化机制各异，故其重金属元
素的累积量差异较大［12］。一般情况下，叶菜类蔬菜的吸
收大于根茎类和果类蔬菜，蔬菜的根部吸收大于茎和叶。
楼根林等［13］对镉在成都壤土和几种蔬菜中累积规律的
研究结果显示，供试品种一般以根部吸收富集 Cd 的能
力最强，而叶大于茎。同时不同土壤类型，其有机质含
量，孔隙度、酸碱度、CEC 等理化特性不同，直接影响重
金属在土壤中的迁移和固定，从而影响蔬菜对其吸收与
富集。本次试验主要研究土壤 pH值和铅、镉、汞重金属
浓度的变化对蕹菜中重金属累积规律的影响。
图 1 不同处理土壤对蕹菜根长的影响
2． 2． 1 不同处理对蕹菜地上部分重金属铅含量的影响
植物的正常含铅量为 0． 05 ～ 3 mg /kg。植物对铅的吸
收主要是通过根、茎、叶吸收土壤和大气中的可溶态铅。
在盆栽试验中，酸性土壤(P1 处理，pH 值为 5． 0)条件
中，高浓度的重金属处理 T3中蕹菜的铅含量比其他处理
24 江 西 农 业 学 报 23 卷
高。从表 6可以得出，随着土壤中重金属铅含量增加，蕹
菜吸收铅含量增加，且在土壤中低水平铅含量添加条件
下，增加比率大，增加率随着土壤中铅的含量增加而降
低。在不同的酸度土壤下，蕹菜地上部分铅的累积有明
显一致的规律，即土壤重金属处理 T2(土壤中铅的添加
量为 150 mg /kg)中蕹菜地上部分铅含量均比土壤重金
属处理 T1(土壤中铅的添加量为 50 mg /kg)的低。
图 2 不同处理条件下蕹菜茎长
表 5 不同处理土壤对蕹菜根茎比的影响
重金属处理
水平
蕹菜根茎比
P1 P2 P3 P4
CK 0． 21 0． 22 0． 22 0． 22
T1 0． 17 0． 22 0． 20 0． 21
T2 0． 19 0． 16 0． 22 0． 24
T3 0． 22 0． 21 0． 28 0． 37
在相同的重金属处理水平条件下，P1 处理(土壤 pH
为 5． 0)的蕹菜地上部分铅的含量均比较高。这可能与
在酸性条件下土壤中有效性铅含量较高相关。由此可
见，酸性土壤有利于促进蕹菜地上部分对铅的累积。尽
管在碱性土壤中，蕹菜地上部分铅的累积量少，但是同
时，在该条件下，蕹菜的长势差且易遭受病虫害，因此，土
壤碱性化并不是降低蕹菜地上部分铅累积的有效措施。
表 6 不同处理土壤对蕹菜地上部分铅含量的影响 mg/kg
重金属处理
水平
蕹菜中铅含量
P1 P2 P3 P4
CK 0． 17 Aa 0． 06 Ac 0． 11 Ab 0． 14 Aa
T1 0． 75 Ba 0． 42 ABb 0． 27 ABb 0． 25 Ab
T2 0． 66 Ba 0． 40 BCa 0． 14 BCb 0． 16 Ab
T3 0． 77 Ba 0． 75 Ca 0． 29 Cba 0． 3 Ab
注:1．同行小写字母相同表示不同 pH处理水平之间无显著差异，
字母不同则表示差异显著;2．同列大写字母相同表示不同重金
属处理水平之间无显著差异，字母不同则表示差异显著。
下同。
2． 2． 2 不同处理对蕹菜地上部分重金属镉含量的影响
蕹菜是镉耐性植物［14］。在相同的重金属处理条件下，
土壤酸度处理 P1(土壤 pH值为 5． 0)中蕹菜地上部分镉
含量与其余几种酸度处理差异明显，土壤酸度处理 P4
(土壤 pH值为 8． 0)中蕹菜地上部分镉含量与其余几种
酸度处理差异也明显，且酸性土壤中蕹菜地上部分累积
镉的含量高，与铅的累积规律一致。植物吸收土壤中重
金属的形态主要以水溶态、可交换态等有效态为主。有
研究表明，土壤中水溶态和可交换态镉的含量随着土壤
pH值增大而降低，反之则增高［15］。由此可见，偏酸或者
偏碱性的土壤会显著影响蕹菜地上部分镉的累积。在相
同的土壤酸度条件下，蕹菜中的镉含量随着土壤中重金
属镉含量的增加而增加，与铅和汞的累积规律相比，呈现
出良好的线性正相关，相关系数 R2 在 0． 9479 到 0． 9964
之间。由此可见，蕹菜中重金属镉的含量容易受土壤中
重金属镉含量和土壤 pH的影响(表 7)。
表 7 不同处理土壤对蕹菜地上部分镉含量的影响 mg/kg
重金属处理
水平
蕹菜中镉含量
P1 P2 P3 P4
CK 0． 10 Aa 0． 07 Ab 0． 05 Abc 0． 04 Ac
T1 1． 61 Ba 1． 06 Bb 1． 69 Bb 0． 65 Bc
T2 2． 76 Ca 1． 72 Bb 1． 34 Bb 0． 93 BCb
T3 4． 23 Da 2． 93 Cb 2． 10 Ccb 1． 27 Cc
2． 2． 3 不同处理对蕹菜地上部分重金属汞含量的影响
由表 8中可以看出，土壤酸度处理 P1(土壤 pH 值为
5． 0)中，蕹菜地上部分汞含量大小顺序为 T2 ＞ T3 ＞ T1 ＞
CK，其余酸度处理条件下蕹菜地上部分中汞含量的大小
顺序均为 T3 ＞ T2 ＞ T1 ＞ CK，且 4 个不同重金属处理之
间均具有不同的差异性。随着土壤中汞的添加量增加蕹
菜地上部分吸收的汞含量增加，但是在偏酸和偏碱性条
件下，汞的添加达到 2． 5 mg /kg时，蕹菜地上部分中汞的
含量有降低的趋势，有可能与在该 pH条件下的土壤中，
汞的活性比较低有关，而且汞是比较容易挥发的重金属
元素，虽然在重金属汞的不同添加水平下，蕹菜地上部分
吸收汞有一定的差异性，但是个别处理间差异性并不大。
相同重金属处理水平条件下，酸性土壤中蕹菜地上
部分累积的汞含量高，但是差异不显著。在重金属汞处
理水平不同的土壤中，pH对蕹菜吸收汞的变化并没有太
大的影响。除了在重金属汞添加水平为 1． 5 mg /kg的条
件下，不同土壤酸度处理之间蕹菜地上部分吸收汞的含
量具有一定的显著差异性外，其余处理之间并无差异性。
表 8 不同处理土壤对蕹菜地上部分汞含量的影响 μg /kg
重金属处理
水平
蕹菜中汞含量
P1 P2 P3 P4
CK 2． 08 Aa 1． 90 Aa 1． 46 Aa 1． 49 Aa
T1 4． 17 ABa 3． 09 ABa 2． 05 Aa 3． 46 ABa
T2 6． 17 Ba 5． 01 BCba 2． 64 ABb 4． 15 Bba
T3 5． 66 Ba 6． 90 Ca 5． 49 Ba 4． 18 Ba
3 土壤 pH与蕹菜吸收重金属含量的关系
大量研究表明，土壤中重金属的活性与土壤 pH 值
呈负相关，当土壤 pH值在 6． 5 以上时，土壤中的重金属
活性会大大降低，因此提高土壤 pH值，已经成为降低土
壤中重金属含量，继而降低蔬菜中重金属镉含量的重要
措施。盆栽试验中发现，在土壤酸性条件下，蕹菜中 3 种
重金属的吸收含量均较其他土壤 pH 条件下的高，这种
现象在蕹菜中镉的含量中表现最为突出。尽管在土壤偏
3412 期 何舞等:Pb、Cd、Hg复合污染对蕹菜生长和重金属累积规律的影响
碱性的条件下，蕹菜吸收重金属的含量较低，但是在盆栽
的过程中，在该 pH值的条件下，蕹菜生长较缓慢，植株
矮小，抗病虫的能力差。可见，土壤碱性化并不是降低蕹
菜重金属累积的最有效方法。
4 小结与讨论
(1)在低水平的重金属污染条件下，随着土壤中重
金属含量的增加，生物量、根长先升高后降低，蕹菜的茎
长则与之负相关。在碱性条件下蕹菜的生物量、根长和
茎长较其他处理均较低，且容易受到虫害。
(2)蕹菜喜酸性，且在酸性土壤中铅、镉、砷等重金
属容易被蕹菜吸收累积。蕹菜是重金属耐性蔬菜，在超
出国家规定的土壤环境中重金属铅、镉、汞、砷限量 3 倍
的范围内，蕹菜均能够正常，且均有不同程度的累积，但
是都超出了国家规定的限量范围，若食用必将对人体造
成伤害，因此建议在重金属污染的环境下，一定不要种植
蕹菜，以免进入生物链造成危害。
(3)在低浓度土壤重金属污染水平下，土壤 pH对蕹
菜中重金属的含量影响不显著，反之则表现为酸性土壤
中蕹菜累积重金属的含量高。从蕹菜中铅、镉、汞 3 种重
金属的累积差异性分析中发现，蕹菜中的镉容易受到土
壤中重金属含量水平和土壤 pH值的影响。
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