全 文 ：第 35卷
陆琳，黎其万，严红梅，等.水培条件下油白菜对Pb、Cd吸收和转运的影响[J].环境科学与技术,2012,35(12J):30-35.LuLin,LiQi-wan,YanHong-mei,etal.
UptakeandtransportofexogenousCdandPbinbabybokchoi[J].EnvironmentalScience&Technology,2012,35(12J):30-35.
水培条件下油白菜对Pb、Cd吸收和转运的影响
陆琳， 黎其万， 严红梅， 刘宏程， 兰珊珊， 米艳华 *
（云南省农业科学院质量标准与检测技术研究所，云南 昆明 650223）
摘 要：采用水培实验和室内分析相结合的方法，研究了不同含量 Pb、Cd单一和复合污染对金属 Pb、Cd吸收和转运的影响。结果表明，
Pb和 Cd主要在油白菜的根部富集；Cd和 Pb不同添加量与油白菜体内累积量之间呈显著正相关。复合污染处理中，油白菜地上部的转运系数
BCFCd随外源 Pb含量的增大而增加，而根部则相反，即 BCFCd随外源 Pb含量的增大而降低，说明外源 Pb可以促进油白菜对 Cd在叶片中的
富集，但会抑制 Cd在根中的富集；油白菜地上部的 BCFPb随外源 Cd含量的增大而降低，而根部则相反，即 BCFPb随外源 Cd含量的增大而增
加，说明外源 Cd可以促进油白菜对 Pb在根中的富集，但会抑制 Pb在叶片的富集，Cd对 Pb的富集具有双重作用；高含量的 Pb（≥500 mg/L）
会促进油白菜根部的 Cd向地上部转运，而高含量 Cd会抑制油白菜根部的 Pb向地上部转运，使得更多的 Pb滞留在油白菜地下部。
关键词：镉； 铅； 重金属； 复合污染； 油白菜； 吸收； 转运
中图分类号：X171 文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1003-6504.2012.12J.007 文章编号：1003-6504(2012)12J-0030-06
Uptake and Transport of Exogenous Cd and Pb in Baby Bokchoi
LU Lin, LI Qi-wan, YAN Hong-mei, LIU Hong-cheng, LAN Shan-shan, MI Yan-hua*
（Supervision and Testing Center for Flowers and Ornamental Plants Quality, Ministry of Agriculture, Kunming 650223, China）
Abstract：The effects of different concentrations of cadmium (Cd), lead (Pb) and their combination on the uptake and
transportation of Cd and Pb in plants were studied by means of water culture. The results showed that Pb and Cd mainly
enriched in the baby bokchoi roots; the content of Cd and Pb in baby bokchoi had significant positive correlation with
exogenous Cd and Pb concentrations (p<0.01). In the combined Pb-Cd treatment, the BCFCd of aerial part of baby bockchoi
increased with the concentration of Pb in water culture, while BCFCd of root was the opposite, namely BCFCd of roots of baby
bockchoi decreased with the concentration of Pb increased in water culture, indicated that exogenous Pb concentration can
promote the enrichment of Cd in the leaves, but inhibited the enrichment of Cd in the roots; the BCFPb of aerial part of baby
bockchoi decreased with the concentration of Cd in water culture, while BCFPb of roots was the opposite, namely BCFPb of
roots of baby bockchoi increased with the concentration of Cd increasing in water culture, indicated that exogenous Cd
concentration can promote the enrichment of Pb in the roots, but inhibited the enrichment of Pb in the leaves; Cd has a dual
role in the Pb enrichment in baby bockchoi. The high concentration of Pb (≥500 mg/L) could promote the transfer of Cd
from the root system of baby bockchoi to the aerial part, while Cd could inhibit the transfer of Pb from the the root system of
baby bockchoi to the aerial part, which could keep more Pb in the roots of baby bockchoi.
Key words：cadmium; lead; heavy metals; combined pollution; baby bockchoi; uptake; transport
《环境科学与技术》编辑部：（网址）http://fjks.chinajournal.net.cn（电话）027-87643502（电子信箱）hjkxyjs@126.com
收稿日期：2012-07-20；修回 2012-08-20
基金项目：云南省科技攻关计划项目(2009AB002)；云南省农业科学院质量标准与检测技术研究所所控项目（zbs2011-1）
作者简介：陆琳（1976-），女，高级实验师，主要研究方向农业环境资源，（电子信箱）lu_lin2005@sina.com；*通讯作者，（电子信箱）zhoumiqu@sina.
com。
环境问题是世界四大难题之一，土壤污染是其重
要组成部分[1-2]。在中国特别是在云南由于工业污水灌
溉、污泥施用引起的农田土壤污染问题日益严重，随
着污水进入农田的重金属又随作物生产过程中的物
质循环进入食物链，成为影响人类健康的一大危险因
素[3-4]。云南省矿产冶金产业发展迅速，化肥、农药使用
广泛，很多农田土壤重金属含量超标，从而影响了农
产品的安全性，一些蔬菜和其它作物产品中，已检出
了重金属含量超标，土壤污染问题已经成为影响群众
身体健康、损害群众利益的重要因素[5]。因此，近年来
就蔬菜中重金属含量和分布的研究也越来越受到关
注[6]。
Environmental Science & Technology
第 35卷 第 12J期
2012年 12月
Vol. 35 No.12J
Dec. 2012
第 12J期
1.3 试验方法
选择均匀一致的小苗移入营养液中培养至幼苗
期时，更换营养液，并将 Cd、Pb分别以 CdCl2溶液和
Pb(NO3)2溶液形式一次性施入营养液中。分别在幼苗
期（移栽后 20 d）、团棵期（移栽后 40 d）、以及成熟采
收期（移栽后 55 d）观察记录油白菜的性状特征。在成
熟期，分别对植株叶、茎和根系进行重金属含量检测，
观察不同时期油白菜对重金属的富集规律研究。
1.4 测定项目及方法
植株的 Pb、Cd 含量按照 NY/T 1613-2008 用原
子吸收法测定。
富集系数（BCF）=植物组织中的重金属含量/营养
液中添加重金属含量，反映油白菜对 2种元素的吸收
富集能力[10]。
转移因子（TF）=植株地上部分重金属含量/地下部
分重金属含量，反映了油白菜根部吸收铅、镉后转运
到地上部分的能力[11]。
1.5 数据处理与统计
试验数据为 3次重复平均值，运用 Excel 2003和
DPS 3.0 专业版进行统计和方差分析。
2 结果与分析
2.1 重金属在油白菜植株不同部位的分布
通过对不同水平 Pb、Cd 胁迫下油白菜成熟期
不同部位的 Pb、Cd含量进行检测分析，结果表明，
随着 Pb、Cd不同浓度胁迫，油白菜植株不同部位的
重金属含量也不同。在 Cd单一胁迫污染下，油白菜
不同部位的富集量大小依次为根＞叶＞茎，并且根部
镉含量比叶、茎增加了 12 倍。油白菜各部位 Pb 富
集量随 Pb 处理浓度的增加而增加，各部位富集量
依次为根＞茎＞叶，并且根部积累的铅含量分别是叶
的 3.6、31.2、16.08、11.14倍。而在 Pb、Cd复合胁迫
下，油白菜不同部位 Pb、Cd 含量有所变化，各部位
富集量大小依次为根＞叶＞茎，在复合胁迫下油白菜
根部 Pb 含量达到最大值，而在高浓度复合胁迫下，
叶部的 Cd含量极高，达 17.8 mg/L，比根部高出 1.33
倍，在双高浓度胁迫下，油白菜根部被 Pb 附着，抑
制了根部对 Cd 含量的吸收，与之前研究相符，余国
营等报道 [12]，高浓度 Pb 可抑制 Cd 向植物体迁移。
由表 2 可以看出，在单一胁迫下，油白菜地下部的
Pb、Cd吸收量均高于地上部，各处理中 Pb、Cd 含量
分别是对照相应部位的 1.4~183 倍；而在复合胁迫
下，地下部的 Pb含量远远高于单一胁迫处理的 Pb
含量；但高浓度的 Pb、Cd 复合胁迫处理，地上部的
Cd含量超出了地下部的含量。说明 Pb更易在油白
菜的根部富集，而植株对 Cd的富集能力要显著高于
对 Pb的富集能力。
2.2 不同浓度 Cd胁迫与油白菜体内 Cd累积量的相
关性
处理 Cd/mg·L-1 处理 Pb/mg·L-1 处理
CK 0 CK 0 CK 0 0
Cd 0.15 0.15 Pb 150 150 Cd0.15 Pb 150 0.15 150
Cd 0.3 0.3 Pb 300 300 Cd 0.3 Pb 300 0.3 300
Cd 1
Cd 4
1
4
Pb 500
Pb 1 000
500
1 000
Cd 1
Cd4
Pb 500
Pb 1 000
1
4
500
1 000
Cd/mg·L-1 Pb/mg·L-1
表 1 试验处理元素和水平
有关调查表明，我国大城市蔬菜重金属污染中以
Cd、Pb最为严重[7]。蔬菜受 Cd、Pb污染后，不仅会严重
影响其产量和品质，而且会进一步通过食物链进入人
体，进而危害人体健康。有关 Cd、Pb及其复合污染对
叶菜类蔬菜的影响，国内已有一些报道[8-9]。但重金属
污染对油白菜的影响研究则较少。本文采用腐殖土发
芽栽培、溶液培养、不同浓度处理试验等方法，以云南
省乃至全国污染严重、毒性较大的 Pb、Cd为供试重金
属元素，进行不同重金属浓度下的水培试验, 旨在探
明其对蔬菜生长的影响及其在蔬菜体内积累的差异，
为控制重金属对蔬菜的污染提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验选取云南省种植面积较大的油白菜品种作
为供试材料，品种名称为“超纯飘儿白”。
1.2 材料培养与试验设计
种子在消过毒的腐殖土上育苗，苗高达 5 cm时
选取生长一致的植株，移植至容积为 1 000 mL的塑
料盆中，用 Hoagland完全培养液进行培养。每盆 12
株油白菜苗，植株用泡沫塑料板固定，每天定时用气
泵通气，根据需要补充蒸馏水维持盆内液面高度。
试验设置根据土壤环境质量标准，二级土壤重金
属 Pb的含量标准为≤300 mg/kg，三级≤500 mg/kg，
二级土壤重金属 Cd的含量标准为≤0.3 mg/kg，三级
为≤1.0 mg/kg。设置 Cd单一胁迫、Pb单一胁迫、Cd
和 Pb复合胁迫 3组处理，每组设 4个添加水平，以不
添加重金属为对照，共 12个处理，见表 1。
陆琳，等 水培条件下油白菜对Pb、Cd吸收和转运的影响 31
第 35卷
2.3 不同浓度 Pb胁迫与油白菜体内 Pb累积量的相
关性
分别对叶、茎、根中 Pb含量与培养液中 Pb不同
添加量之间的相关性进行了二次回归相关分析（见图
2）。从图 2可知，随 Pb添加水平的升高，根部 Pb富集
量显著升高），油白菜根中 Pb含量与营养液中 Pb添
加量呈极显著二次相关（p＜0.01），回归系数 r2=0.953 9，
根部最高含量是对照的 157倍；而 Pb不同添加量与
油白菜茎、叶中 Pb含量无相关性，农作物根系可被动
吸收 Pb，而铅从根部向茎叶部队转运非常有限[13]。以
上研究表明，油白菜受 Pb的毒害的敏感程度不高，根
的富集能力大于茎叶的富集能力。
2.4 铅镉复合污染对油白菜铅镉累积和转运的影响
由表 3可知，单一重金属污染时，油白菜地上部
（叶和茎）的 BCFPb多数小于 1，而 BCFCd绝大部分大
于 1，油白菜地下部（根）的 BCFPb小于 BCFCd，说明油
白菜地上部和地下部对 Cd的富集能力强于 Pb。油白
菜地下部的 BCFPb和 BCFCd分别大于地上部（叶和茎）
的 BCFPb和 BCFCd，说明 Pb和 Cd主要富集在根部。
油白菜地上部叶的 BCFPb 和 BCFCd 分别大于茎的
BCFPb和 BCFCd，说明它们在地上部主要富集在叶片
中，叶片的 BCFPb和 BCFCd以低浓度（Cd 0.15 mg/kg
和 Pb 150 mg/kg）的最大。地下部的 BCFCd随外源 Cd
的增大而增加，而地下部 BCFPb则外源随 Pb的增加
而减小，说明外源高浓度的 Cd会促进根部的吸收，外
源高浓度 Pb的会抑制根部的吸收。
在 Cd胁迫中添加 Pb进行复合胁迫，油白菜地上
部的 BCFCd随外源 Pb含量的增大而增加，并以 Cd 1
Pb 500处理最大，而根部则相反，即根 BCFCd随外源
Pb含量的增大而降低，说明外源 Pb可以促进油白菜
叶片对 Cd的富集，但会抑制根对 Cd的富集，Pb对
Cd的富集具有双重作用（协同和拮抗作用）。在 Pb污
染中添加 Cd进行复合污染时，与单一 Pb污染相比，
油白菜地上部的 BCFPb随外源 Pb 含量的增大而降
处理
根部
Cd Cd Cd Cd Pb
CK 0 0.527 0.149 0.644 10.08
Cd 0.15 0.15 0.682 0.049 0.908 -
Cd 0.3 0.3 0.771 0.017 1.4 -
Cd 1 1 3.6 1.4 24.9 -
Cd 4 4 9.94 9.56 118 -
Pb 150 - - - - 392
Pb 300 - - - - 1 143
Pb 500 - - - - 1 205
Pb 1 000 - - - - 1 582
Cd 0.15 Pb 150 0.15 0.322 0.049 3.61 1 532
Cd 0.3 Pb 300 0.3 0.095 0.376 1.74 2 011
Cd 1 Pb 500 1 8.77 6.32 6.24 2 004
Cd 4 Pb 1 000 4 17.8 21.2 13.4 2 120
添加重金属元素
Pb
0
-
-
-
-
150
300
500
1 000
150
300
500
1 000
叶部
Pb
7
-
-
-
-
107
36.6
74.9
142
16.4
7.61
1 198
124.5
茎部
Pb
2.08
-
-
-
-
41.6
17.2
1 100
1 032
5.66
11.8
96.2
169
表 2 不同处理下油白菜体内 Pb、Cd含量 （mg/kg）
分别对叶、茎、根中 Cd含量与培养液中 Cd不同
添加量之间的相关性进行了二次回归和线性相关分
析（见图 1~3）。结果表明，不同镉浓度胁迫处理中，油
白菜地上部和地下部的镉含量均随外源镉含量增大
而显著升高，油白菜叶、茎、根与营养液中镉添加量呈
极显著二次相关（p＜0.001），其回归系数（r2）分别为
0.994 7、0.998 2 和 0.999 6。其中外源 Cd 含量的增
加，油白菜叶的镉含量比茎的镉含量要高，但低于根
部镉的含量，是由于油白菜叶光合作用旺盛，叶中的
Cd含量最高，与前人[13]的研究结果一致。
32
第 12J期
3 讨论
油白菜为十字花科的植物, 对重金属污染较为敏
感[14]。以往的研究表明，植物的根尖首先受到大多数
重金属污染物的毒害[15]，重金属会破坏根细胞超微结
构[16]，从而导致根伸长受阻。本研究在不同浓度 Cd、
Pb单一和复合胁迫下，对油白菜根、茎和叶内 Cd和
Pb含量进行测定，结果表明，Pb和 Cd均主要富集在
根部，势必会对油白菜根部的生长造成影响。在不同
处理浓度下，Pb在根的富集量远远大于茎、叶中的富
集量，这可能由于农作物根系可被动吸收 Pb，而铅从
根部向茎叶部转运非常有限，低剂量时累计系数高，
相反高剂量时累计系数低，但累计的绝对量随剂量的
增大而增大[13]。
前人研究表明，植物对重金属的吸收主要有 2种
机制，一种是将大部分金属累积在根部，避免植物吸
收和运输过量的重金属，称为植物的外排机制（exclu－
sion）；另一种是将根系吸收的重金属多数转运到地上
部[17]，即植物能主动吸收大量重金属，并把它运输和
贮存到地上部分，其体内具有某种特殊的解毒机制[18]，
处理
TFCd
叶 茎 叶 茎
Cd 0.15 4.39±0.19b 0.35±0.03e 0.67±0.04b 0.05±0.01d
Cd 0.3 2.54±0.17d 0.06±0.02f 0.51±0.02b 0.02±0.01d
Cd 1 3.55±0.14c 1.43±0.09d 0.17±0.02c 0.06±0.01d
Cd 4 2.37±0.13de 2.31±0.06c 0.05±0.02c 0.08±0.02d
Cd 0.15 Pb 150 1.76±0.57e 0.37±0.02e 0.06±0.02c 0.03±0.02d
Cd 0.3 Pb 300 0.33±0.03f 1.30±0.03d 0.05±0.02c 0.28±0.03c
Cd 1 Pb 500 8.75±0.14a 6.49±0.16a 1.61±0.17a 1.18±0.09b
Cd 4 Pb 1 000 4.43±0.12b 5.47±0.11b 1.51±0.09a 1.54±0.06a
处理
TFPb
叶 茎 叶 茎
Pb 150 0.71±0.11b 0.26 0.01c 0.26±0.01ab 0.11±0.01b
Pb 300 0.14±0.01c 0.06±0.003e 0.03±0.003c 0.02±0.003b
Pb 500 0.13±0.09c 2.17±0.04a 0.06±0.01bc 0.63±0.28a
Pb 1 000 0.16±0.01c 1.03±0.01b 0.12±0.003c 0.64±0.007a
Pb 150 Cd 0.15
Pb 300 Cd 0.3
Pb 500 Cd 1
Pb 1 000 Cd 4
0.11±0.09c
0.03±0.01c
2.41±0.06a
0.12±0.01c
0.03±0.01e
0.03±0.01e
0.18±0.003d
0.17±0.01d
0.01±0.003c
0.02±0.01c
0.38±0.17a
0.05±0.01c
0.01±0.003b
0.02±0.01b
0.04±0.01b
0.07±0.01b
BCFCd
BCFPb
根
6.26±0.12cd
4.46±0.13e
24.90±0.40b
29.17±0.49a
25.09±0.59b
5.37±0.21de
6.47±0.18c
3.33±0.18f
根
2.59±0.05e
3.77±0.08d
2.43±0.04e
1.52±0.03g
10.27±0.04a
6.58±0.06b
4.08±0.03c
2.18±0.07f
表 3 铅、镉复合污染对油白菜地上、地下部分铅、镉富集系数和转运因子的影响
注：每一列采用 Duncan法进行多重比较，不同字母表示 5%显著水平。
低，而根部则相反，即根 BCFPb随外源 Cd含量的增大
而增加，说明外源 Cd可以促进油白菜根部对 Pb的富
集，但会抑制叶片对 Pb的富集，Cd对 Pb的富集具有
双重作用（协同和拮抗作用）。
单一 Cd污染处理的 TFCd随外源 Cd含量升高呈
现下降的趋势，以 Cd 0.15 处理的 TFCd最高；而复合
污染下，TFCd随外源 Pb含量升高而增大，说明在 Pb、
Cd复合污染条件下，Pb会促进油白菜根部的 Cd 向
地上部的转运。单一 Pb污染处理的 TFPb随外源 Pb含
量升高呈现上升的趋势，以 Pb 1 000处理的 TFPb最
高；而复合污染下，TFPb随外源 Cd含量升高而降低，
说明 Pb、Cd复合污染条件下，高含量的 Cd会抑制油
白菜根部的 Pb向地上部的转运，使更多的 Pb留在油
白菜地下部。
陆琳，等 水培条件下油白菜对Pb、Cd吸收和转运的影响 33
第 35卷
称为植物的积累和区隔化机制（accumulation and se－
questration）。本试验发现，高含量 Cd会抑制油白菜根
部的 Pb向地上部的转运，将油白菜体内的 Pb更多地
留在地下部，符合外排机制；而高含量 Pb则促进了
Cd向地上部分的转运，符合积累和区隔化机制。这说
明 Pb、Cd复合污染时，油白菜对 Pb、Cd的吸收存在 2
种不同的解毒机制，其更深层次的机理有待进一步试
验研究。
除了重金属生物毒性因素外，植物本身对 Cd、Pb
的吸收机制也存在差异。研究表明，植物对 Cd的富集
主要是通过植物细胞的吞饮或者是将 Cd转化为有机
结合态存储于体内[19]；而 Pb的富集大多是通过植物
细胞间隙（质外体）中的沉积作用[20]。关于 Cd、Pb对植
物的毒性机理及植物富集机制很复杂，仍然需要大量
的实验进行研究和探讨。
本研究表明，油白菜对 Cd的富集系数 BCFCd为
0.06~29.17，对 Pb的富集系数 BCFPb为 0.03~10.27，说
明油白菜对 Cd富集能力远远大于 Pb。在重金属复合
污染时，重金属相互间的氧化-还原作用、配位作用、
吸附-解吸作用都会影响到彼此的移动性、生物有效
性和毒性的大小，反映在植物对重金属的吸收存在不
同的联合作用[21]，而重金属 Cd和 Pb之间的相互作用
机制有待进一步深入研究。
在重金属复合污染中，重金属之间存在一定的协
同作用[22]。本试验结果表明，Pb、Cd复合污染时，Pb促
进油白菜叶片对 Cd的富集及从根向地上部的转运，
表现为协同作用；而 Cd会抑制叶片对 Pb的富集及向
地上部的转运，表现为拮抗作用。以上结果表明，Cd、
Pb复合污染中存在双重作用（协同和拮抗作用），Cd
和 Pb之间存在复杂的作用机制。本研究表明，Pb、Cd
复合污染时，培养液中高浓度的 Pb可促进 Cd在油白
菜植株中的积累，与王浩等[23]采用盆栽试验研究黄斑
田和培泥砂田中 Pb、Cd污染对小白菜植株体内 Pb、
Cd积累的结果一致。
4 结论
（1）在 Cd单一胁迫污染下，油白菜不同部位的富
集量大小依次为根＞叶＞茎；在 Pb单一胁迫污染下，各
部位 Pb富集量依次为根＞茎＞叶。而在 Pb、Cd复合胁
迫下，油白菜各部位富集量大小依次为根＞叶＞茎，此
时，根部 Pb含量达到最大值，而在高浓度复合胁迫
下，叶部的 Cd含量极高，说明铅更易在油白菜的根部
富集，而植株对 Cd的富集能力要显著高于对 Pb的富
集能力。
（2）油白菜叶、茎、根中的镉含量与营养液中镉添
加量呈极显著二次相关（p＜0.001），回归系数（r2）分别
为 0.991 6、0.997 9和 0.948 1。油白菜根中 Pb含量与
营养液中 Pb添加量呈极显著二次相关（p＜0.01），回
归系数 r2=0.953 9，而油白菜茎、叶中的 Pb含量与营
养液中 Pb添加量无相关性。
（3）油白菜对镉的富集能力远大于对铅的富集能
力。高含量的 Pb（≥500 mg/L）会促进油白菜根部的
Cd向地上部的转运，而高含量 Cd会抑制油白菜根部
的 Pb向地上部的转运，使得更多的 Pb滞留在油白菜
地下部。说明外源 Pb可以促进油白菜叶片对 Cd的富
集，但会抑制根对 Cd的富集，Pb对 Cd的富集具有双
重作用（协同和拮抗作用）。
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