全 文 ：文章编号:1009-6094(2016)03-0378-06
豆瓣菜对铜绿微囊藻生长及
生理特性的抑制影响*
戴立洲1，成小英1，2
(1 江南大学环境与土木工程学院，江苏无锡 214122;
2 江苏省水处理技术与材料协同创新中心，江苏苏州 215000)
摘 要:探讨了豆瓣菜(Nasturtium officinale)干粉对铜绿微囊藻(Mi-
crocystis aeruginosa)生长及生理特性的影响，由可溶性蛋白质量浓度、
多糖质量浓度、叶绿素 a质量浓度、电导率、核酸相对含量、抗氧化系
酶(SOD、CAT和 POD)活性和丙二醛(MDA)含量的变化研究了其抑
藻的生理生化机制。结果表明，当豆瓣菜干粉质量浓度小于 0. 5 g /L
时，对铜绿微囊藻无显著影响(p ＞ 0. 05) ;当豆瓣菜干粉质量浓度大
于 1 g /L时，具有较强的抑制效应，其 10 d的半效应质量浓度 EC50为
1. 802 g /L。化感作用可引起藻体内可溶性蛋白、多糖和叶绿素 a 质
量浓度下降，藻液中电导率和核酸相对含量上升，藻体中 SOD、CAT
和 POD活性上升和 MDA 含量增加。这表明化感作用导致膜脂过氧
化，引起藻细胞膜系统受损，代谢发生紊乱。为了清除活性氧(ＲOS) ，
细胞通过提高抗氧化系酶的活性来保护其免受氧化损伤。因此，推测
豆瓣菜干粉的抑藻机理可能是通过化感物质引起细胞质膜的膜质过
氧化，造成细胞膜通透性改变，并导致 DNA 等生物大分子的损伤，从
而抑制了叶绿素 a和相关蛋白质的合成，最终使藻细胞死亡与溶解。
关键词:环境工程学;豆瓣菜;铜绿微囊藻;化感作用;生理特性
中图分类号:X52 文献标识码:A
DOI:10． 13637 / j． issn． 1009-6094． 2016． 03． 073
* 收稿日期:2014-06-05
作者简介:戴立洲，硕士研究生，从事水生植物化感作用研究;成
小英(通信作者) ，副教授，博士，从事湖泊生态工程研
究，chengxiaoysytu@ 163． com。
基金项目:国家重大水专项(2012ZX07101-013-04) ;水体污染控
制与治理科技重大专项(2014ZX07305003)
0 引 言
藻类爆发性生长(水华)会阻碍并破坏水生生态系统的
功能，水华发生后，水体变色、散发异味并产生有害气体，若饮
用水源发生水华，就直接威胁到人类的健康和生存。由于最
近几年水华污染变得越来越严重，并且爆发得越来越频繁，水
华的治理方法研究逐渐受到人们关注［1-2］。研究人员尝试用
不同的方法来控制水华，但其应用未有突破性的进展，现有最
简便、最常用且效果最好的抑藻方法仍是向水中投加化学杀
藻剂(如硫酸铜) ，这类杀藻剂虽能短时间达到杀灭藻类的效
果，但对生态环境的危害及对人类健康的威胁也很严重［3］。
化感作用是植物通过向环境中释放化学物质来影响其他
生物生长的现象［4-6］。目前已发现多种水生植物对水华藻类具
有一定的化感抑制作用。何连生等［7］研究了活体荷(Nelumbo
nucifera)茎和叶提取液对铜绿微囊藻的抑制作用，荷叶浸出液
对藻类的抑制效果优于荷茎浸出液。邓继选等［8］研究了大麦
秸秆的不同极性溶剂(石油醚、乙酸乙酯、三氯甲烷和正丁醇)
提取物对铜绿微囊藻的抑制作用，结果发现，石油醚、乙酸乙酯
提取物具有较好的抑制作用。胡廷尖等［9］研究了凤眼莲
(Eichhornia crassipes)种植水抽滤液、活体凤眼莲和干体凤眼莲
不同部位的甲醇和丙酮提取液对铜绿微囊藻的化感抑制作用，
结果显示，种植水抽滤液及不同部位的提取液均对铜绿微囊藻
产生了一定的化感抑制作用，并降低了稳定期的铜绿微囊藻产
量。利用水生植物化感抑藻具有生态危险性低、副作用小和抑
制效果明显等优点，成为实现藻类安全控制的新方法［10］。
铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)是淡水水华的主要藻
类之一，而且含有藻毒素，对生态环境和人体健康产生威胁，因
此，选用铜绿微囊藻作为研究藻种。豆瓣菜(Nasturtium offici-
nale Ｒ． Br．)别名西洋菜，为十字花科豆瓣菜属多年生水生草本
植物，可利用旱地种植或无土栽培，在我国已较大面积开发利
用。然而，目前尚未见豆瓣菜对蓝藻化感作用的系统研究。本
文研究豆瓣菜干粉对铜绿微囊藻的化感作用及作用机制。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
水生植物豆瓣菜均采自太湖流域。铜绿微囊藻由中国科
学院水生生物研究所提供。铜绿微囊藻用 BG-11 培养基进行
培养。将样品保存于光照培养箱中，培养条件为(25 ± 1)℃、
光照度 2 000 lx、光暗比 12 h∶ 12 h，每天摇动 3 ～ 4 次。经多次
扩大培养使其处于对数生长期［11］。
1. 2 试验设计
1. 2. 1 水生植物干粉的制备
将新鲜豆瓣菜用超纯水洗净，放入 80 ℃烘箱中烘干至质
量不再发生变化，用研钵研碎，过 100 目(0. 150 mm)筛，得到
水生植物干粉，灭菌处理后分装备用［12］。
1. 2. 2 水生植物干粉对铜绿微囊藻的抑制活性
将干粉(0、0. 025 g、0. 05 g、0. 1 g和 0. 2 g)和一定体积的
BG11培养液及 70 mL藻液(初始浓度为 106 mL －1)分别置于
250 mL锥形瓶中，定容至 100 mL，则相应的质量浓度梯度为
0、0. 25 g /L、0. 5 g /L、1 g /L和 2 g /L，分别对应对照组、试验组
1、试验组 2、试验组 3、试验组 4，每组设置 3 个平行样。
1. 3 研究指标和方法
以培养液光密度(OD680)表示培养液中蓝藻生物量;藻体
中可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝 G-250 法［13］测定;藻体中
多糖含量采用蒽酮法［13］测定;利用便携式溶氧仪测定溶解氧
含量;采用丙酮提取法［14］测定叶绿素 a 含量;取藻液测定上
清液电导率(EC)［15］、OD260(OD260用以反映核酸及核苷酸相
对含量的变化［16］) ;抗氧化体系酶(SOD、CAT、POD)使用试
剂盒(购自南京建成生物工程研究所)测定［17］;丙二醛
(MDA)含量采用硫代巴比妥酸方法［18］测定。
1. 4 数据分析
抑制率计算公式［19］为
抑制率 = 1 －
En
C( )n × 100% (1)
式中 En 为第 n天试验组藻生物量，Cn 为第 n天对照组藻生
物量。抑制率为正值表明提取物对藻增殖有抑制作用，负值则
表明提取物对藻增殖有促进作用。将提取物质量浓度的对数
与生长抑制率作一元线性回归，求出半效应质量浓度 EC50。
藻细胞相对生长率公式［19］为
相对生长率 =
En
En－1
－ 1 (2)
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第 16 卷第 3 期
2016 年 6 月
安 全 与 环 境 学 报
Journal of Safety and Environment
Vol． 16 No． 3
June，2016
式中 En 为第 n 天试验组藻生物量，En － 1为试验组 n － 1 天
藻生物量。相对生长率为正值表明藻仍可以耐受生长，藻生
物量呈正增长;负值则表明藻受到抑制并逐渐死亡，藻生物量
呈负增长。
采用 SPSS软件包进行统计分析，应用独立样本 t检验进行
差异比较，p ＜0. 05表示差异显著，p ＜0. 01表示差异极显著。
2 结果与分析
2. 1 豆瓣菜对铜绿微囊藻生长的影响
由图 1可知，当豆瓣菜干粉质量浓度小于 0. 5 g /L 时，对
铜绿微囊藻的生长没有显著影响(p ＞ 0. 05) ;当干粉质量浓度
大于 1 g /L时，试验后期铜绿微囊藻的生长受到显著的抑制作
用(p ＜0. 05)。观察试验组 3 和 4 可知，在前 4 d，其抑制率绝
对值随时间延长先增加后减小，对铜绿微囊藻的影响效应为促
进作用;4 d后，藻体黄化，试验组 3和 4的抑制率均为正值，且
随时间延长逐渐增大。第 10 d试验组 3 的抑制率为 24. 65%，
相对生长率为 0. 123，低于对照组的相对生长率 0. 226，表明试
验组 3中的铜绿微囊藻仍可耐受增长，生物量呈正增长;第 10
d试验组 4的抑制率为 55. 75%，相对生长率为 － 0. 0136，表明
试验组 4中的铜绿微囊藻逐渐死亡，生物量减少。
2. 2 豆瓣菜对铜绿微囊藻主要有机物质量浓度的影响
图 2 为藻液中加入 2 g /L干粉后铜绿微囊藻体中可溶性
蛋白和多糖质量浓度的变化。可以看出，与对照相比，加入 2
g /L干粉后，铜绿微囊藻的可溶性蛋白质量浓度在前 4 d略有
下降，但显著高于对照组的质量浓度，随后开始大幅度下降，
到第 10 d 时其质量浓度仅相当于对照值的 29. 26% (p ＜
0. 01) ，与藻细胞的生长状态变化情况基本一致，而同期对照
组的可溶性蛋白质量浓度在培养过程中保持了稳定的增长。
试验组的多糖质量浓度变化与可溶性蛋白质量浓度变化类似，
图 1 豆瓣菜干粉对铜绿微囊藻生长的影响
Fig． 1 Effect of dry powder of N． officinale on the
growth of M． aeruginosa
前 4 d高于对照组质量浓度，随时间延长，试验组的多糖质量
浓度稳定下降，到第 10 d 时其质量浓度仅相当于对照值的
7. 65%(p ＜ 0. 01) ，同期对照组的多糖质量浓度稳定上升。
2. 3 豆瓣菜对铜绿微囊藻叶绿素 a质量浓度的影响
由图 3 可以看出，铜绿微囊藻细胞叶绿素 a 质量浓度的
变化与藻细胞密度的变化基本一致。前 4 d，试验组中铜绿微
囊藻的生长受到促进作用，其叶绿素 a 质量浓度要高于对照
组;后 4 d，由于抑制作用，试验组的叶绿素 a质量浓度持续降
低，第 10 d 时试验组中叶绿素 a 质量浓度仅为对照组的
14. 56%(p ＜ 0. 01)。试验组中 DO 的质量浓度从第 1 d 开始
就远低于对照组，在 1 ～ 10 d 内对照组中的溶解氧(DO)质量
浓度稳定上升，而试验组中的 DO 质量浓度呈现先下降再上
升的趋势，后期上升幅度不明显(p ＞ 0. 05)。
图 2 豆瓣菜干粉对可溶性蛋白和多糖的影响
Fig． 2 Effect of dry powder of N． officinale on the
protein and polysaccharide
图 3 豆瓣菜干粉对溶解氧和叶绿素 a的影响
Fig． 3 Effect of dry powder of N． officinale on the dissolved
oxygen and chlorophyll a
973
2016 年 6 月 戴立洲，等:豆瓣菜对铜绿微囊藻生长及生理特性的抑制影响 June，2016
2. 4 豆瓣菜对铜绿微囊藻细胞膜的影响
细胞内物质的释放是反映膜完整性的一个良好指标。当
细胞通透性增大时，通常细胞内的 K +、PO3 －4 等倾向于优先释
放，DNA、ＲNA等大分子则在离子释放之后开始释放［20］。由
表 1 可见，2 g /L(无藻)对照组的 EC 和 OD260在 10 d 内没有
发生显著的变化(p ＞ 0. 05) ，其中 EC 接近初始培养基的 EC
(1. 81 mS /m) ，表明投加干粉不会对初始 EC 产生太大的影
响;0 g /L(有藻)对照组的 EC 和 OD260在 10 d 内也没有发生
显著的变化(p ＞ 0. 05) ;2 g /L(有藻)试验组的 EC 和 OD260随
作用时间延长而逐渐变大，且明显大于两个对照组的 EC 和
OD260(p ＜ 0. 05)。这表明加入干粉后藻细胞膜的通透性发生
了改变。
2. 5 豆瓣菜对抗氧化活性酶和 MDA的影响
生物体内存在可以清除自由基的抗氧化体系酶类，如超
氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶
(POD) ，在机体受到逆境胁迫时可以维持代谢平衡，保护细
胞免受氧化损伤。如图 4 所示，在处理初期，相比于对照组，
试验组的 SOD、CAT、POD 活性均呈显著的上升趋势(p ＜
0. 05) ，随后则有不同趋势的下降。POD 活性在第 4 d 后开
始下降，SOD和 CAT活性则是在第 6 d 才开始下降。通常，
在机体受到胁迫和损伤的条件下，SOD、CAT 和 POD 的活性
表现为先升高，使细胞内自由基的形成和清除尽快建立新
的平衡，若胁迫强度超过细胞所能耐受的范围，胁迫就会伤
害细胞，表现为 SOD、CAT 和 POD 的活性明显降低［21］。
MDA为膜脂过氧化的产物，测定 MDA的积累可以反映机体
胁迫损伤程度，特别是膜结构破坏的程度［21］。试验组 MDA
含量的变化几乎与 SOD、CAT 和 POD 活性的变化趋势相对
应。在前 4 d，试验组 MDA含量逐渐增加，且明显大于对照
组 MDA含量(p ＜ 0. 05) ，表明高质量浓度的干粉胁迫造成
了铜绿微囊藻膜脂过氧化加剧，引起 MDA 的积累;4 d 后，
MDA含量逐渐下降，这可能是因为此时膜已解体，细胞已死
亡。
表 1 豆瓣菜干粉对电导率和核酸的影响
Table1 Effect of dry powder of N． officinale on the electrical conductivity and nucleic acid
作用时间 /d
0 g /L(有藻)对照组 2 g /L(有藻)试验组 2 g /L(无藻)对照组
EC /(mS·m －1) OD260 EC /(mS·m －1) OD260 EC /(mS·m －1) OD260
1 1. 92 ± 0. 12 0. 021 ± 0. 001 2. 29 ± 0. 16 0. 171 ± 0. 012 1. 86 ± 0. 16 0. 015 ± 0. 002
2 1. 88 ± 0. 13 0. 019 ± 0. 001 2. 29 ± 0. 14 0. 165 ± 0. 01 1. 82 ± 0. 18 0. 014 ± 0. 001
3 1. 87 ± 0. 09 0. 021 ± 0. 001 2. 41 ± 0. 14 0. 180 ± 0. 012 1. 84 ± 0. 15 0. 015 ± 0. 002
4 1. 87 ± 0. 09 0. 019 ± 0. 002 2. 41 ± 0. 13 0. 181 ± 0. 012 1. 83 ± 0. 17 0. 016 ± 0. 002
5 1. 86 ± 0. 09 0. 019 ± 0. 001 2. 41 ± 0. 13 0. 193 ± 0. 01 1. 85 ± 0. 15 0. 016 ± 0. 002
6 1. 92 ± 0. 12 0. 019 ± 0. 002 2. 45 ± 0. 12 0. 244 ± 0. 017 1. 85 ± 0. 19 0. 016 ± 0. 001
7 1. 88 ± 0. 12 0. 020 ± 0. 002 2. 45 ± 0. 16 0. 271 ± 0. 018 1. 83 ± 0. 18 0. 015 ± 0. 001
8 1. 87 ± 0. 1 0. 019 ± 0. 001 2. 47 ± 0. 17 0. 244 ± 0. 014 1. 84 ± 0. 17 0. 015 ± 0. 002
9 1. 86 ± 0. 09 0. 022 ± 0. 001 2. 49 ± 0. 16 0. 325 ± 0. 021 1. 84 ± 0. 19 0. 016 ± 0. 002
10 1. 88 ± 0. 1 0. 019 ± 0. 001 2. 5 ± 0. 15 0. 298 ± 0. 018 1. 85 ± 0. 16 0. 016 ± 0. 001
图 4 豆瓣菜干粉对抗氧化活性酶和MDA的影响
Fig． 4 Effect of dry powder of N． officinale on antioxidant enzyme (SOD，CAT and POD)
activities and malondialdehyde (MDA)
083
Vol． 16 No． 3 安 全 与 环 境 学 报 第 16 卷第 3 期
3 讨 论
利用水生植物的化感作用对藻类爆发进行控制是一种重
要的控藻生态学方法，但也存在局限性，若向富营养化严重的
水体中移栽活体水生植物，活体植物会受到各种浮游藻类带
来的营养、光照及空间竞争的巨大冲击，导致植株存活率低，
无法有效控制有害藻类的过量增殖;且栽种活体植株适应待
治理水体环境和发挥抑藻功效的周期较长，从而限制了其应
用［22］。因此，可以对水生植物中的化感物质进行适当的提取
浓缩或投加干体，通过投加提取浓缩物或干体实现对藻类爆
发的治理，这样可以不受水域局限，施工简便，且能短期见效。
在野外试验中，通过投加植物干体来控制藻类生长已有报道，
且无副作用［23］。在英国的某些池塘和水库进行的工程研究
表明，当水体中存在 2. 5 ～ 1 000 g /m3(干重)的大麦秸秆干体
时，能使总藻细胞数降低 50% ～95%［24］。
本文研究了豆瓣菜干粉对铜绿微囊藻的抑制作用。研究
发现，高质量浓度的干粉对铜绿微囊藻具有抑制效应。这与
孔江红等［25］的研究结果类似，其直接投加蟛蜞菊(Wedelia
chinensis)粉末，当质量浓度大于 1. 0 g /L 时，培养 5 d 后对铜
绿微囊藻生长的抑制率可达到 100%。高质量浓度的豆瓣菜
提取物在对铜绿微囊藻作用的初期表现出了一定的促进作
用。崔莉凤等［26］研究了狐尾藻(Myriophyllum verticillatum)对
铜绿微囊藻生长的影响，试验前 7 d 对铜绿微囊藻也表现出
了一定的促进作用，后 7 d才表现出较强的抑制作用，第 10 d
的抑制率为 78. 95%。产生这种现象的原因可能是豆瓣菜干
粉中的化感物质是缓慢释放的，随时间延长，化感物质逐渐释
放并影响藻类，初期化感物质释放得较少，达不到抑制藻类生
长的剂量，表现为刺激藻细胞生长，随后化感物质逐渐累积增
多，对藻细胞的作用增强，最终表现为抑制藻细胞生长。这种
“剂量效应”也与徐年军［27］和吴程［28］等的研究结果类似，但
其机制尚未探明。
叶绿素是植物进行光合作用的主要色素，在光合作用的
光吸收中心起核心作用，叶绿素含量的减少可能导致光合作
用受阻。前 4 d试验组叶绿素 a质量浓度逐渐上升且高于对
照组，后 4 d试验组叶绿素 a 质量浓度逐渐下降且低于对照
组，第 10 d 时试验组中叶绿素 a 的质量浓度仅为对照组的
14. 56%。叶绿素 a 质量浓度的变化与生长抑制率相对应。
叶绿素为镁卟啉化合物，不稳定，酸、碱、氧化剂等都会使其分
解。在豆瓣菜中化感物质的胁迫下，藻细胞内的叶绿素 a 发
生分解，导致叶绿素 a 含量下降，影响光能的捕获，造成藻细
胞的光合活性降低［29］。DO 往往是水产动物生存的限制因
子，本试验藻液中的 DO主要来源于铜绿微囊藻的光合作用，
试验组中 DO的低质量浓度也从侧面反映了藻细胞的光合活
性降低。
细胞原生质膜的稳定对物质运转、能量交换和信息传递
等一系列功能的实现，以及维持细胞内外离子的浓度差和物
质的主动运输起着重要作用［30］。细胞质膜是许多杀藻剂的
靶位点，细胞内物质的释放是反映膜完整性的一个良好指
标［20］。通常，K +、PO3 －4 等倾向于优先释放，而大分子如蛋白
质、DNA、ＲNA等在离子释放之后开始释放［31］。本文发现，试
验组中藻液电导率(EC)、核酸相对含量(OD260)在 10 d 内逐
渐增大，且均大于对照组;而对照组中的电导率、核酸相对含
量在 10 d内变化不大，表明试验组中的藻细胞膜受损。综上
所述，豆瓣菜干粉释放的化感物质首先对膜产生伤害，通过细
胞膜上的靶位点将化感物质传送到细胞内，从而对蛋白质、多
糖、叶绿素等的合成产生影响，进而引起藻细胞分裂、光合作
用等的变化，从而对植物的生长产生抑制作用。
藻细胞膜受到的损害可能主要是氧化损伤。丙二醛
(MDA)是膜脂过氧化的产物，其含量能反映细胞膜结构损伤
程度。在正常情况下，植物可以通过自身保护机制，使细胞内
活性氧的产生和消除处于平衡状态，不易导致氧化损伤。试
验结果显示，豆瓣菜中的化感物质可以引起铜绿微囊藻细胞
内MDA含量显著增加。这可能是由于在化感物质的胁迫下，
藻细胞内活性氧(ＲOS)的产生与 MDA清除失去平衡，造成其
过度积累，引发膜脂的过氧化作用，造成藻细胞膜系统和功能
受到损伤、膜通透性增加［32］;植物在外界胁迫下 ＲOS 水平升
高，为了维持平衡细胞内的自由基清除剂含量会随之升
高［33］。抗氧化酶系是机体内防御氧化损伤的重要酶系。本
文中，试验组的 SOD、CAT和 POD酶活性前期均明显升高，后
期明显降低。这是由于在化感物质胁迫下藻细胞内 ＲOS 大
量积累，为了清除过多的 ＲOS，藻细胞通过提高抗氧化系酶的
活性来保护其免受氧化损伤。然而，当化感物质浓度较高时，
细胞内 ＲOS 浓度超出一定的阈值时，细胞不能及时将其清
除，导致细胞损伤不能被及时修复，引起酶活性降低［33］。
4 结 论
1)豆瓣菜干粉对铜绿微囊藻的生长具有一定的抑制作
用，当干粉质量浓度低于 0. 5 g /L时，对铜绿微囊藻生长无显
著影响(p ＞ 0. 05) ;当干粉质量浓度高于 1 g /L时，前 4 d产生
一定的促进效应，4 d后对铜绿微囊藻产生抑制作用，且抑制
率随时间延长而逐渐增大。
2)当干粉质量浓度为 2 g /L 时，前 4 d，叶绿素 a、蛋白质
和多糖质量浓度均高于对照组，且随时间延长而逐渐变大;4
d后 3 个生理指标均低于对照组，且随时间延长逐渐变小，与
生长抑制规律相对应。
3)豆瓣菜干粉释放的化感物质可破坏细胞膜结构，改变
细胞膜的通透性，致使细胞内物质如电解质、核酸及核苷酸渗
出，并最终使细胞溶解破裂。细胞膜损伤过程可能主要与膜
脂过氧化反应有关。
4)豆瓣菜干粉释放的化感物质引起铜绿微囊藻细胞内
MDA含量显著增加，造成藻细胞膜系统和功能紊乱，从而导
致细胞代谢生长缓慢。为了清除 ＲOS，细胞通过提高抗氧化
系酶(SOD、CAT和 POD)的活性来保护其免受氧化损伤。
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Vol． 16 No． 3 安 全 与 环 境 学 报 第 16 卷第 3 期
Inhibitory effect of Nasturtium officina-
le on the growth and physiological char-
acteristics of Microcystis aeruginosa
DAI Li-zhou1，CHENG Xiao-ying1，2
(1 School of Environment and Civil Engineering，Jiangnan Uni-
versity，Wuxi 214122，Jiangsu，China;2 Jiangsu Coorperative
Innovation Center of Water Treatment Technology and Materials，
Suzhou 215000，Jiangsu，China)
Abstract:The article takes it as the object to study the effects of
the dry powder of Nasturtium officinale on the growth and physio-
logical characteristics of M． aeruginosa． For the research pur-
pose，it has made an exploration of the allelopathic mechanism
from the point of view of its constituent components，for example，
its content rate of protein，polysaccharide，and chlorophyll a in
the algal cells． Its analysis and examination also goes on with the
electrical conductivity in the algal extracellular fluid，its content
of malondialdehyde (MDA)in the alga cells in addition to the
nucleic acid in the alga extracellular fluid，in addition to the an-
tioxidant enzyme (SOD，CAT and POD)activities． The results of
our study reveal that the powder has no obvious effects on the
growth of M． aeruginosa (p ＞ 0． 05)when the concentration of
the powder remains less than 0. 5 g /L． However，noticeable in-
hibitory effects tend to reveal on the growth of M． aeruginosa in
case when the concentration rate of the powder exceeded 1 g /L．
The effective concentration would produce a half inhibitive effect，
or a 50% effect in a period of 10 d at a concentration of 1. 802
g /L． What is more，allelopathic effects prove to lead to the de-
crease of protein content，the polysaccharide and chlorophyll a in
the alga cells，or，on the contrary，to the increase of the electri-
cal conductivity and contents of nucleic acid in its extracellular
fluid，along with the increase of antioxidant enzyme activities and
the MDA contents in its cells． Therefore，it suggests that the al-
lelopathic effects are likely to lead to the damage of cellmembrane
system and metabolic disorder as the result of lipid peroxidation．
Therefore，it is necessary to protect the ＲOS in the algae cells
from the oxidative damage by increasing the activities of the an-
tioxidant enzyme． Thus，all the above results tend to prove that
the underlying mechanism with the alga growth inhibition pro-
duced by allelopathic effects come from the lipid peroxidation of
cell membrane，which changed the penetrability of cell the mem-
brane，and eventually resulted in the damage of DNA and some
bio-macromolecules． And，in turn，it began to inhibit the synthe-
sis of the chlorophyll a and the related proteins，thus damaging
the alga cells and causing them to melt out in the end．
Key words:environmental engineering;Nasturtium officinale;
Microcystis aeruginosa;allelopathic effects;physio-
logical characteristics
CLC number:X52 Document code:A
Article ID:1009-6094(2016)03-0378-06
文章编号:1009-6094(2016)03-0383-08
钾肥对镉污染土壤中白菜生长与
镉含量及保护酶活性的影响*
袁 婷，樊 驰，王正银，谷守宽，金珂旭，陈 怡
(西南大学资源环境学院，重庆 400716)
摘 要:采用温室盆栽方法研究了 6 种钾肥及不同用量对紫色菜园土
壤 2 个水平镉污染条件下白菜生物量、保护酶活性和镉质量比的影
响。结果表明，在低镉污染下，除 KH2PO4 外其余 5 种钾肥低量或高
量施用均能提高白菜生物量，其中 KCl、K2SO4、HA-K和 KNO3 处理提
高作用显著(低钾处理增幅为 19. 1% ～ 28. 1%，高钾处理增幅为
17. 7% ～61. 9%) ，表明施用钾肥能显著提高白菜对低镉胁迫的耐性，
尤以 KCl和 KNO3 的作用效果更佳。在高镉污染下，除 KCl和 K2SO4
外，其余钾肥均能提高白菜生物量，高钾处理的作用更大，表明适量增
施钾肥可以提高白菜对高镉胁迫的耐性。不同镉污染下，K2SO4、
K2CO3、HA-K对白菜 POD 酶活性具有提高作用(以 K2SO4 和 HA-K
的效果为好，＞ 10%) ，KCl、KNO3 和 KH2PO4 则为降低效应(以
KH2PO4 降低作用最大，＞ 30%)。不同镉污染土壤中，施用钾肥均可
显著提高白菜 CAT酶活性，而钾肥用量对 CAT酶活性的提高作用无
显著差异。不同钾肥对镉污染土壤的白菜 SOD 酶活性的影响复杂，
各钾肥处理中仅低量 KCl和 K2SO4 对白菜 SOD酶活性的降低作用和
HA-K对白菜 SOD酶活性的提高作用具有一致性。除 KCl 外其余 5
种钾肥均能显著降低白菜镉质量比，降幅为 8. 2% ～ 40. 5%。低镉污
染时施用 400 mg /kg HA-K、高镉污染时施用 200 mg /kg KH2PO4 和
HA-K能显著降低白菜镉质量比。6 种供试钾肥中仅 HA-K能显著提
高白菜生物量和保护酶活性，显著降低白菜镉质量比，表明该钾肥在
镉污染土壤的白菜生产中具有较大应用潜力。
关键词:环境科学技术其他学科;钾肥;镉污染;白菜;保护酶活性
中图分类号:X53 文献标识码:A
DOI:10． 13637 / j． issn． 1009-6094． 2016． 03． 074
* 收稿日期:2016-01-28
作者简介:袁婷，硕士研究生，从事农产品质量与安全、植物营养
与品质等研究;王正银(通信作者) ，教授，博士生导
师，从事农产品质量与安全、植物营养与品质等研究，
wang_zhengyin@ 163． com。
基金项目:国家公益性行业(农业)科研专项(201203013-5) ;国际
植物营养研究所(IPNI)资助项目(2013-Chongqing-02)
0 引 言
近年来中国农田土壤重金属污染问题已有较多报道，重
金属污染对植物生产具有很大的危害，对蔬菜产品的质量安
全产生了直接不良影响［1-3］。蔬菜作为人类重要的植物性食
品，其食用安全性直接影响着人类的健康。因此，如何控制菜
田土壤重金属污染对蔬菜产品质量的影响一直是土壤学、植
物营养学、环境科学等研究的重要方向。迄今这方面的研究
主要集中在化学修复、物理修复、植物修复等方面［4］，而对于
污染相对较轻的城市近郊农业土壤，采用这些方法具有一定
的局限性。现代农业中施肥已成为提高蔬菜产量的重要措
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第 16 卷第 3 期
2016 年 6 月
安 全 与 环 境 学 报
Journal of Safety and Environment
Vol． 16 No． 3
June，2016