全 文 ：高锌土壤上春小麦对65 Zn 的
吸收分布及其根际效应
白玲玉　韦东普　华　珞　陈世宝
(中国农业科学院原子能利用研究所　北京　100094)
利用65 Zn 示踪法研究了高锌土壤春小麦对外源65 Zn 的吸收和65 Zn 在小麦各器
官中的累积分布。结果表明 :外源65 Zn 在小麦各器官的分配顺序为 :茎叶 > 籽粒 >
根 > 颖壳 ;65 Zn 在小麦各器官的比活度顺序为根 > 籽粒 > 颖壳 ≥茎叶 ;65 Zn 从土壤
向小麦各器官的转移系数为 :根 > 籽粒 > 颖壳 ≥茎叶。随着外源65 Zn 浓度增加 ,小
麦植株吸65 Zn 量及小麦籽粒中65 Zn 量增加 ,65 Zn 在小麦根部的分配比例也随之增
加。小麦根际土对65 Zn 有富集作用。
关键词 :65 Zn 　春小麦 　分配 　高锌土壤 　根际土壤
此文于 1998 年 8 月 13 日收到。
国家自然科学基金及核工业基金资助项目　编号 :39470134 　Y7195F9601
锌是动植物生长发育所必需的微量元素。缺锌会引起动、植物的生理病害。但随着锌肥
在农业中的广泛使用及铅锌矿开发、工业废水的排放 ,锌元素及其化合物大量进入环境 ,由此
引起的环境问题亦日益受到人们的关注。外源锌进入土壤后 ,植物对锌的吸收、分布已有不少
报道[1 ,2 ,3 ] ,但大多是从营养角度进行探讨 ,而对高锌土壤环境下植物的吸锌规律及根际效应
研究较少。本试验采用65 Zn 示踪法研究高锌土壤上春小麦对65 Zn 的吸收及65 Zn 在小麦各器
官中的累积分布及根际效应 ,以期为高锌土壤植物生理及根际化学研究提供理论基础。
1 　材料与方法
111 　供试土壤
采用邯郸市马头镇电厂及印染厂附近的由漳河冲积物发育的轻壤质草甸褐土 ,其基本理
化性状为 : p H810 , CEC 35105cmol/ kg , CaCO3 717 % ,有机质 1152 % , 全氮 01121 % , 全磷
01164 % ,全钾 118 % ,全锌 620mg/ kg ,速效锌 (D TPA) 9162mg/ kg。
112 　供试小麦品种
供试小麦品种为春小麦 R344。
113 　放射性65 Zn 引入
试验采用盆栽 ,每盆装土 2kg ,重复 4 次。种植小麦前 ,将有载体65 ZnCl2 溶液 (10μCi/ ml)
按试验设计分别拌入土壤中 ,65 Zn 引入活度分别为 10、20、50、100、150μCi/ 盆 ,相对应的每处
理 Zn 浓度分别为 10、20、50、100、150mg/ kg。装入 1kg 土后 ,上铺 300 目尼龙膜 ,装入 015kg
353　核 农 学 报　1999 ,13 (6) :353～356Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
土 ,每盆播种 30 粒 ,使小麦根系在此密集 ,以测定根际土 Zn 的变化。膜外装入剩余 015kg 土。
小麦收获后洗净、烘干 ,粉碎制样后分别测定其不同器官中的65 Zn 放射性活度 ,并取非根际土
壤及 300 目尼龙布中小麦根际土壤测定其放射性活度 (BH1216 低本底α、β测量仪) 。
2 　结果与讨论
211 　外源65 Zn 在小麦不同器官中的分配及转移系数
实验结果表明 (表 1) ,65 Zn 被春小麦根系吸收后 ,大部分运输到植株地上部 ,占全株 80 %
左右。但随着外源65 Zn 浓度的增加 ,根系吸收的65 Zn 向地上部运输比率减小。当外源 Zn 从
10mg/ kg 增加到 150mg/ kg 时 ,65 Zn 在根系中的分配由 1715 %增加到 2214 % ,说明随外源65 Zn
的增加 ,根部积累的65 Zn 亦增加。曾有研究证明污染土壤上生长的植物含锌量很高 ,但根部
常积累相当多的锌 ,认为这是高锌土壤环境中植物抗过量锌而避免中毒的机制之一。Handi2
man (1984)也认为 ,植物对重金属的忍耐程度主要是根部截留重金属的结果[4 ] 。本试验所用
土壤含锌量较高 ,当加入土壤的65 Zn 量不断增加时 ,根部截留的65 Zn 相应增加 ,这与前人的研
究结果相似。但随着外源65 Zn 量增加 ,65 Zn 在籽粒中的分配由 3015 %下降到 2318 % ,这可能
是根部截留65 Zn 的结果。从表 1 还可看出 ,65 Zn 从土壤向春小麦各器官的转移系数 ,不同浓
度65 Zn 处理均以根的转移系数最大 ,其次是籽粒 ,表明小麦根和籽粒较茎叶、颖壳更能积累土
壤中的 Zn。当65 Zn 量增加时 ,土壤中65 Zn 向春小麦各器官的转移系数均有不同程度的减少 ,
说明在高 Zn 土壤中 ,小麦能通过自身的代谢调控来减少对外源 Zn 的吸收。
表 1 　65 Zn 在小麦各器官中的分配及转移系数
Table 1 　Distribution and transfer factor of 65 Zn in spring wheat
项目
Item
部位
Parts
处理
Treatments (μCi/ pot)
10 20 50 100 150
分配
Distribution
( %)
根 Root 1715 1919 2017 21 2214
茎叶 Stem leaf 3815 3517 3611 4516 41
籽粒 Grain 3015 3215 3217 2519 2318
颖壳 Wheat husk 1315 1119 1015 1215 1217
转移系数
Transfer
factor
根 Root 0178 0174 0168 0159 0151
茎叶 Stem leaf 0138 0128 0123 0123 0119
籽粒 Grain 0175 0176 0159 0148 0135
颖壳 Wheat husk 0139 0142 0128 0135 0121
　注 :转移系数 = 植株 dpm/ g土壤 dpm/ g 　　　Note : Transfer factor =
65Zn (dpm/ g dry plant)
65Zn (dpm/ g dry soil)
212 　小麦对65 Zn 的吸收
从表 2 可以看出 ,即使在高锌土壤上 ,随65 Zn 量的增加 ,小麦吸收的65 Zn 量也增加 ,两者
间关系符合方程 Y = 32616X017844 , r = 0199 ( Y 为小麦吸收的65 Zn 量 ,X 为加入土壤中的65 Zn
量) 。统计结果各处理间小麦吸65 Zn 量差异极显著。小麦籽粒中65 Zn 含量也随加入土壤中
65 Zn量的增加而增加 ,两者间关系符合方程 Y = 134186X016891 ,r = 0199 ( Y为小麦籽粒吸收的
65 Zn量 ,X为加入土壤中的65 Zn 量) 。可见 ,当土壤中 Zn 含量增加到一定浓度时 ,将会使籽粒
中 Zn 含量超过国家标准 ,而使 Zn 成为有害元素。
453 核　农　学　报 13 卷
213 　根际效应研究
表 3 中各处理根际土壤的65 Zn 放射性比活度均高于非根际土壤的65 Zn 放射性比活度。
表明在高锌土壤上 ,小麦根际土对外源65 Zn 有富集作用。大量研究证明 ,根际环境是一个复
杂的微型动态生态系统 ,根际土壤与植物之间的物质与能量的交流与非根际土壤存在较大差
异[4 ,5 ] 。小麦根际土对外源65 Zn 的富集作用可能是多种原因引起的。土壤中 Zn 向植物根系
移动主要是通过离子扩散[6 ] ,小麦根系从根际土壤中吸收65 Zn ,使根际土壤中有效锌含量相对
降低 ,在非根际土壤与根际土壤中的溶质流中形成65 Zn 的浓度差 ,由浓度差而引起化学位
(势)差异 ,致使65 Zn 由化学位较高的非根际土壤向化学位较低的根际土壤移动。由于根系的
分泌物质及微生物活动使根际 p H 及 Eh 值发生变化 ,可通过产生 H2S 和各种有机物质来影响
重金属的化学行为 ,H2 S 可与65 Zn 形成溶解度很小的 ZnS 化合物 ,降低65 Zn 的有效性 ,微生物
产生的各种有机物质络合或固定65 Zn ,其细胞壁或粘液层可吸收或固定65 Zn ,从而进一步加大
了非根际土壤与根际土壤之间有效态65 Zn 的浓度差 ,促使非根际土壤65 Zn 向根际土壤移动 ,
根际土壤中各种物质络合和固定65 Zn 的结果将使根际土壤中非有效态65 Zn 较非根际土壤增
加。小麦的蒸腾作用 ,消耗根际土壤大量水分 ,使其水分相对降低 ,因而促进了水分向根际土
移动 ,溶解在土壤中的65 Zn 离子也随之移至根际土壤 ,使根际土壤中65 Zn 增加。其次 ,在高锌
土壤上 ,春小麦根系积累较多的65 Zn ,在小麦生长后期 ,由于根毛大量死亡而保留在根际土壤
中 ,从而也增加了根际土壤中的65 Zn 含量。由于本试验根际处于重金属胁迫下 ,其根际环境
特征与缺素条件下的根际环境特征有可能发生变化 ,因此 ,重金属胁迫下根际效应的研究还有
待于进一步深入。
表 2 　施锌量对春小麦吸收锌的影响
Table 2 　Effect of Zn applied on absorption
of Zn by spring wheat
处　理
Treatments(μCi/ pot) 10 20 50 100 150
植物放射性总活度
Total radioactivity in plant (dpm/ pot) 2127 3287 6353 12420 17460
籽粒放射性总活度
Total radioactivity in grain (dpm/ pot) 647 1067 2080 3213 4167
表 3 　非根际土壤与根际土壤65 Zn 放射性比活度
Table 3 　Sepcific radioactivity of Zn in different depth of soil
处　理
Treatments
(μCi/ pot)
放射性比活度
Sepcific radioactivity (dpm/ g)
非根际土
No2rhizosphere 根际土Rhizophere
10 540 660
20 880 1296
50 2487 3087
100 5280 6676
150 8461 8690
553　6 期 高锌土壤上春小麦对65Zn 的吸收分布及其根际效应
3 　小 　结
311 　在高锌土壤上 ,春小麦根系较其它器官积累较多的65 Zn ,籽粒次之 ,土壤中65 Zn 向春小麦
各器官的转移系数顺序为根 > 籽粒 > 颖壳 ≥茎叶。随着土壤中 Zn 含量增加 ,Zn 向春小麦各
器官的转移系数均有所降低。
312 　春小麦从土壤中吸收的65 Zn 有 80 %左右被输送到植株的地上部 ,并分配到各器官中 ,
65 Zn 在植株各部分的分配顺序为茎叶 > 籽粒 > 根 > 颖壳。随着土壤中65 Zn 含量增加 ,65 Zn 在
根部的分配比例增加。
313 　在高锌土壤上 ,春小麦从土壤中吸收的65 Zn 量随着外源65 Zn 的增加而增加 ,各处理间小
麦吸收的65 Zn 量差异极显著。
314 　在高锌土壤上 ,小麦根际土对外源65 Zn 有富集作用。
参 考 文 献
1 　杨清 ,等. 小麦锌肥施用量试验. 农业环境保护 ,198817 (4) :30～31 ,29
2 　张燕卿. 小麦锌肥营养初报. 土壤肥料 ,1991 ,1 :29～32
3 　刘新保 ,等. 不同施 Zn 水平对冬小麦含锌量及其他营养元素影响研究. 硫、镁和微量元素在作物营养平衡中的作用国际
学术会论文集 ,成都 :成都科技大学出版社 ,1993 ,300～304
4 　陈怀满 ,著. 土壤2植物系统中的重金属污染. 北京 :科学出版社 ,19961288～290 ,309
5 　张福锁 ,等. 根分泌物及其对根系微生态系统中养分有效性的直接影响. 土壤与植物营养研究新动态 (第一卷) ,北京 :北
京农业大学出版社 ,1992 ,64～72
6 　袁可能编著. 植物营养元素的土壤化学. 北京 :科学出版社 ,1983. 491～493
ABSORPTION AND DISTRIBUTION OF Zn BY SPRING WHEAT
IN HIGH ZINC SOIL AND EFFECT OF RHIZOSPHERE SOIL
Bai Lingyu 　Wei Dongpu 　Hua Luo 　Chen Shibao
( Instit ute f or A pplication of A tomic Energy , CA A S , Beiji ng 　100094)
ABSTRACT
The isotope tracer technique was used to study the absorption and distribution of 65 Zn by
spring wheat in high zinc soil . The results showed that the distribution of 65 Zn in the organs of
spring wheat was in the order as stem leaf > grain > root > wheat husk;the specif ic activity of 65
Zn and the transfer factor of 65 Zn in the organs of spring wheat were in the order as root > grain
> wheat husk > stem leaf . With added 65 Zn increased , the absorption amount of 65 Zn by spring
wheat and the distribution of 65 Zn in root increased. The 65 Zn applied was enriched by rhizo2
sphere soil of spring wheat.
Key words :65 Zn , spring wheat ,absorption , dist ribution , high zinc soil , rhizosphere soil
653 Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
1999 ,13 (6) :353～356