全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2009, 36 (7) : 1055 - 1059
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2008 - 11 - 02; 修回日期 : 2009 - 05 - 31
基金项目 : 河北省博士基金项目 (06547004d25) ; 河北农业大学将帅基金项目3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: lbg888@hebau1edu1cn)
土壤镉含量对苹果叶片和果实镉含量的影响
于祎飞 , 李保国 3 , 齐国辉 , 郭素萍 , 刘雯斐 , 李迎超
(河北农业大学林学院 , 河北保定 071000)
摘 　要 : 以 10年生盆栽红富士苹果为试材 , 通过土施氯化镉研究了土壤镉含量对苹果叶片和果实镉含
量的影响。结果表明 : 在苹果生长发育各时期 , 叶片中的镉含量随土壤中镉含量的增加而增加 , 两者呈显
著正相关。在苹果叶片发育过程中其镉含量随土壤镉处理时间的延长而增加 , 果实缓慢生长期 (9月 23
日 ) 出现峰值 , 之后下降。果实成熟期的土壤镉含量对果实镉含量影响最为显著 , 根据该时期不同剂量镉
处理的土壤和果实镉含量拟合方程 , 推算出生产无公害苹果的壤质褐土 (pH 71133) 镉含量阈值为 2159
mg·kg- 1。
关键词 : 苹果 ; 叶片 ; 果实 ; 土壤 ; 镉
中图分类号 : S 66111; Q 945　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2009) 0721055205
Effects of So il Cadm ium Con ten t on L eaf and Fru it Cadm ium Con ten ts in
Apple
YU Yi2fei, L IBao2guo3 , Q I Guo2hui, GUO Su2p ing, L IU W en2fei, and L I Ying2chao
(College of Forestry, A gricultural U niversity of Hebei, B aod ing, Hebei 071000, Ch ina)
Abstract: 102year2old pot cultured Fuji app le trees were used as materials to study the effect of soil cad2
m ium content on leaf and fruit cadm ium contents in app le. The results showed that: There was a significant
positive correlation between the cadm ium content of fruit and soil in different growth period. Leaf cadm ium
content increased with the time of soil treated by cadm ium went on during the leaf growth, and it reached the
peak value at the period of fruit slow growing period (23 th, Sep) , and then declined. Soil cadm ium content
had a significant influence to fruit cadm ium content in fruit maturing. According to the fruit and soil cadm ium
contents with different cadm ium treatment in fruit maturity to estimate that the threshold cadm ium content of
soil for p roducting pollution free app le in brown soil (pH 71133) was 2159 mg·kg- 1.
Key words: app le; leaf; fruit; soil; cadm ium
镉是环境中的主要污染物之一。环境中的镉主要来自于采矿、冶炼、交通及矿物肥料的副产品
等。镉是植物生长的非必需元素 , 却很容易被根吸收且部分被运输到地上部 ( Salt et al. , 1995;
Gong et al. , 2003; 王有年 等 , 2008)。镉污染对植物的生长发育造成一系列的伤害 , 如玉米 ( Zea
m ay) 根系和茎叶中钙、镁、铁、铜的吸收量随镉胁迫浓度提高而增加 , 钾和锌的吸收量随镉胁迫浓
度提高而减少 (刘建新 , 2005)。
过量镉不仅对植物的生长发育造成危害 , 而且可以通过谷物、水果、蔬菜等可食部分 , 进入食物
链而威胁人类健康。我国于 1984 年已规定 , 水果中镉的最大允许量为 0103 mg· kg- 1 (张欣 ,
2005)。
在苹果无公害生产中 , 果实镉含量是果实品质检测中的重要指标。本研究中以盆栽红富士苹果为
园 　　艺 　　学 　　报 36卷
试验材料 , 以不同土壤镉施用量为处理 , 分析研究土壤镉对苹果叶片、果实镉含量的影响 , 探讨符合
苹果无公害生产标准的土壤镉含量阈值 , 为进一步控制苹果镉污染奠定基础 , 为指导苹果无公害生产
提供依据。
1　材料与方法
试验于 2007年 3月 —11月 , 在河北农业大学绿美草坪园林有限公司盆栽生产区和实验室进行。
该地属暖温带半湿润季风区域 , 年平均气温 1212 ℃, 积温 4 349 ℃, 年日照 2 447～2 871 h, 无霜期
165～210 d, 年均降水量 57514 mm。
供试苹果 (M alus dom estica Borkh. ) 品种为 ‘长富 2号 ’, 砧木为 ‘八棱海棠 ’ (M a lus m icrom a2
lus Mak) , 授粉品种为 ‘金冠 ’, 树龄 10年 , 上盆 7年。瓦盆内径 28 cm, 高 27 cm。营养土为鸡粪、
草炭土、园土按 1∶3∶4比例混合物 , 镉含量未检出 , 有机质 11516% , 全氮 01317% , 碱解氮 1951514
mg·kg- 1 , 全磷 01118% , 速效磷 421413 mg·kg- 1 , 速效钾 01065% , 速效钙 11601% , 速效镁
01017% , 速效铁 971442 mg·kg- 1 , 速效锰 4361525 mg·kg- 1 , 速效铜 01633 mg·kg- 1 , 速效锌
21634 mg·kg- 1 , pH 71133。
设不同剂量镉处理 (40、20和 5 mg·kg- 1 ) , 以不施镉的为对照。每处理 3次重复 , 每重复 3
株。处理方法是 : 将氯化镉 (CdCl2 ) 溶入水中 , 按所需用量喷入营养土中 , 混匀。在萌芽前 1周装
盆定植。定植后 , 每两个月取土 1次。采用 1 /4取样法取混合样 , 置实验室通风处晾干 , 过 01149
mm的孔径筛 , 混合均匀后测定土壤的镉含量 , 待测定完成后将土样填回盆中。
每月取叶样 1次 , 取新梢中部叶片 , 迅速带回室内洗净、杀青 (105 ℃)、烘干 ( 80 ℃)、研磨
后 , 测定叶片镉含量 , 并计算叶片相当于土壤镉含量的百分率 (即叶片中镉的富集系数 )。
于果实成熟期采果。每株分别从东、南、西、北 4个方向取果 , 取混合样。洗净、烘干、粉碎
后 , 测定果实镉含量 , 并计算叶片相当于土壤镉含量的百分率 (即果实中镉的富集系数 )。
土壤、叶片、果实镉含量测定采用 KI - M IBK萃取火焰原子吸收分光光度法 ( GB /T171402
1997)。相关分析采用 DPS 210软件分析。
2　结果与分析
211　不同镉处理对叶片镉含量的影响
由表 1可知 , 在各个时期叶片镉含量由高到低为 : 高剂量 ( 40 mg·kg- 1 ) >中剂量 ( 20 mg·
kg- 1 ) >低剂量 (5 mg·kg- 1 ) >对照。土壤高剂量、中剂量和低剂量镉处理叶片镉含量在果实缓慢
生长期均达到最高值 , 在果实成熟期略有下降。
表 1　不同镉处理不同生长发育时期叶片镉含量
Table 1　The leaf cadm ium con ten t in d ifferen t cadm ium trea tm en ts a t d ifferen t growth per iods / (mg·kg - 1 )
Cd /
(mg·kg - 1 )
盛花期
Full flowering
(04 - 23)
幼果速长期
Fruit fast growth
(05 - 23)
生理落果期
Physiological fruit
drop (06 - 23)
新梢速长期
Shoot fast growth
(07 - 23)
果实膨大期
Fruit swelling
(08 - 23)
果实缓慢生长期
Fruit slow growth
(09 - 23)
果实成熟期
Fruit maturing
(10 - 23)
40 010240A 010252A 010427aA 010670aA 011138aA 011754A 011632A
20 010157B 010149B 010365bA 010639bA 010979bA 011407B 011333B
5 010103C 010122C 010153cB 010549cB 010816cA 010823C 010820C
对照 Control 0D 0D 0dC 0dC 0dB 0D 0D
相关系数 0195163 3 0197483 3 0194833 3 0171173 0178283 0190983 3 0189703 3
Correlation coefficient
　　注 : 数字后不同大小写字母分别表示差异达 1%水平和 5%显著水平。下同。
Note: D ifferent small and cap ital letters signified differences at 0105 and 0101 levels, respectively1The same below1
6501
　7期 于祎飞等 : 土壤镉含量对苹果叶片和果实镉含量的影响 　
在盛花期 (4月 23日 ) 至幼果速长期 (5月 23日 ) , 高、中、低剂量处理叶片镉含量分别增加
了 1105倍、0195倍和 1119倍 , 在生理落果期 (6月 23日 ) 至果实缓慢生长期 (9月 23日 ) 叶片镉
含量分别增加了 4111倍、3185倍和 5138倍 , 说明在此阶段叶片对镉的吸收速率最高。其中低剂量
处理 , 在生理落果期 (6月 23日 ) 至果实膨大期 (8月 23日 ) 叶片镉含量增加了 5133倍 , 并于果
实膨大期 (8月 23日 ) 达到最高值的 99% , 而在此期间中剂量和高剂量的叶片镉含量分别增加了
2168和 2165倍 , 果实膨大期 (8月 23日 ) 分别达到最高值的 70%和 65%。各时期叶片镉含量与土
壤镉含量呈显著或呈极显著正相关 (表 1)。
土壤不同镉处理不同生长发育时期苹果叶片镉含量富集系数如表 2所示。各个时期苹果叶片中镉
的富集系数均随土壤中镉含量的增加而减小。
表 2　不同镉处理不同生长发育时期叶片镉含量富集系数
Table 2　The leaf absorption coeff ic ien ts of cadm ium con ten t in d ifferen t cadm ium trea tm en ts a t d ifferen t growth per iods
Cd /
(mg·kg - 1 )
盛花期
Full flowering
(04 - 23)
幼果速长期
Fruit fast growth
(05 - 23)
生理落果期
Physiological fruit
drop (06 - 23)
新梢速长期
Shoot fast growth
(07 - 23)
果实膨大期
Fruit swelling
(08 - 23)
果实缓慢生长期
Fruit slow growth
(09 - 23)
果实成熟期
Fruit maturing
(10 - 23)
40 01000599 01000629 01001068 01001675 01002839 01004384 01005868
20 01000784 01000745 01001824 01003194 01004895 01007034 01007189
5 01002066 01002446 01003054 01010974 01016320 01016460 01016394
212　不同镉处理对果实镉含量的影响
由表 3可知 , 不同剂量土壤镉处理果实镉含量由高到低为 : 高 (40 mg·kg- 1 ) >中 ( 20 mg·
kg- 1 ) >低 (5 mg·kg- 1 ) >对照 , 果实镉含量随土壤镉含量的增加而增加。各浓度土壤镉处理果实
镉的富集系数随镉处理剂量的升高而降低。
表 3　不同镉处理果实镉含量
Table 3　The fru it cadm ium con ten t in d ifferen t cadm ium trea tm en ts
Cd /
(mg·kg - 1 ) 果实 Cd / (mg·kg
- 1 ) Fruit Cd 富集系数Absorp tion coefficient
40 010370A 01000925
20 010323B 01001615
5 010191C 0100382
对照 Control 0D
213　土壤镉含量的阈值
21311　各时期土壤镉含量与果实镉含量 　
如表 4所示 , 随镉处理时间的推移 , 不同镉处理土壤镉含量均呈现下降趋势。到果实成熟期 , 分
表 4　各时期不同镉处理土壤镉含量与果实镉含量的关系
Table 4　The cadm ium con ten t of so il and fru it a t d ifferen t growth per iods / (mg·kg - 1 )
Cd /
(mg·kg - 1 )
土壤中镉含量 The cadm ium content of soil
萌芽期
Budding
(03 - 23)
幼果速长期
Fruit fast growth
(05 - 23)
新梢速长期
Shoot fast growth
(07 - 23)
果实缓慢生长期
Fruit slow growth
(09 - 23)
果实成熟期
Fruit maturing
(10 - 23)
果实镉含量
The content of
cadm ium in fruit
40 40A 22138A 10148A 5164A 4161A 01037A
20 20B 10174B 5186B 2189B 2161B 010323B
5 5C 1155C 1131C 0166C 0157C 010191C
对照 Control 0D 0D 0D 0D 0D 0D
7501
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别减少至原处理剂量的 14% (40 mg·kg- 1 )、13% (20 mg·kg- 1 ) 和 11% (5 mg·kg- 1 )。在各时
期 , 土壤镉含量由高到低为 : 高剂量 ( 40 mg·kg- 1 ) >中剂量 ( 20 mg·kg- 1 ) >低剂量 ( 5 mg·
kg- 1 ) >对照。
21312　土壤镉含量的阈值　
根据果实成熟期不同镉处理的土壤和果实镉含量拟合方程 (图 1)。由拟合公式推算 , 当果实镉
含量达到国家标准允许值 (0103 mg·kg- 1 ) , 土壤镉含量为 2159 mg·kg- 1。因此认为 , 当果实成熟
期土壤镉含量不超过 2159 mg·kg- 1时 , 则果实镉含量不超过 0103 mg·kg- 1。根据以上结果得出 ,
符合苹果无公害生产标准的壤质褐土 (pH 71133) , 土壤镉含量阈值为 2159 mg·kg- 1。
图 1　果实成熟期不同镉处理土壤镉含量和果实镉含量
F ig11　The cadm ium con ten t of so il and fru it in d ifferen t cadm ium trea tm en t a t ma tur ing per iods
3　讨论
本试验中在苹果生长发育各个时期 , 叶片中的镉含量随土壤中镉含量的增加而增加 , 二者呈显著
正相关。叶片中镉的富集系数随土壤镉处理浓度的增加而降低 , 叶片镉含量与土壤镉含量存在明显的
剂量效应。秦普丰等 (2000) 认为在棉花、水稻鲜叶中的镉含量随镉处理剂量的增加而增加。张连
忠等 (2006) 的研究表明 , 苹果叶片镉含量随土壤镉施入剂量的加大而提高。张金彪等 (2003) 的
研究表明草莓随土壤中镉含量的增高其叶片吸收镉的量也不断增大 , 但富集系数随着土壤中镉浓度的
增大而降低。本研究结果与上述结论一致。土壤镉含量对叶片吸收和积累镉的影响 , 与土壤镉的含量
有关 , 可能是由于苹果 (特别是根系 ) 受镉毒害后 , 对镉的吸收能力下降的缘故。叶片镉含量最高
值出现在果实缓慢生长期 (9月 23日 ) , 而张连忠等 (2006) 的盆栽苹果表明 , 叶片中的镉含量到秋
梢生长期 (8月 25日 ) 达到最高 , 可能是由于试验选用的树龄不同 , 从而造成了树体对镉吸收的差
异。
试验中发现 , 低剂量土壤镉处理叶片镉含量于果实膨大期 (8月 23日 ) 即达到最高值的 99% ,
高于同期的中 (70% )、高 (65% ) 剂量处理。其原因可能是 : 由于中、高剂量镉处理土壤对苹果根
系毒害作用较大 , 造成根系代谢和吸收能力下降 ; 苹果对镉的吸收速率与根系内外的镉浓度差有关 ,
在各个时期低剂量土壤镉处理的叶片镉含量富集系数均明显高于中、高剂量处理。
张金彪等 (2003) 试验结果表明 , 果实镉含量随着土壤镉浓度的增大而增加。本试验得出相似
的结论 , 果实镉的富集系数随土壤镉含量的增加而降低 , 说明土壤镉含量对果实吸收和积累镉有影
响。
本试验中随镉处理时间的推移 , 不同镉处理土壤镉含量均呈现下降趋势。在果实成熟期 , 不同镉
8501
　7期 于祎飞等 : 土壤镉含量对苹果叶片和果实镉含量的影响 　
处理的土壤镉含量与果实镉含量呈极显著正相关 (01978 83 3 ) , 此时期的土壤镉含量对果实镉含量
影响最为显著。
根据果实成熟期不同镉处理的土壤和果实镉含量拟合方程 , 并由拟合公式推算 , 符合苹果无公害
生产标准的壤质褐土 (pH 71133) 土壤镉含量阈值为 2159 mg·kg- 1。
References
Gong J M, Lee D A, Schroeder J I. 2003. Long2distance root2to2shoot transport of phytochelatins and cadm ium in A rabidopsis. Plant B iology, 100
(17) : 10118 - 10123.
L iu J ian2xin. 2005. Physiological and ecological responses of maize seedlings to cadm ium stress. Chinese Journal of Ecology, 24 ( 3 ) : 265 -
268. ( in Chinese)
刘建新. 2005. 镉胁迫下玉米幼苗生理生态的变化. 生态学杂志 , 24 (3) : 265 - 268.
Salt D E, Prince R C, Pickering I J. 1995. Mechanism s of cadm ium mobility and accumulation in Indian mustard. Plant Physiology, 109:
1427 - 1433.
Q in Pu2feng, Tie Bai2qing, Zhou Xi2hong, Zeng Q ing2ru, Zhou Xi2shi. 2000. Effects of cadm ium and lead in soil on the germ ination and growth
of rice and cotton. Journal of Hunan Agricultural University, 26 (3) : 205 - 207. ( in Chinese)
秦普丰 , 铁柏清 , 周细红 , 曾清如 , 周惜时. 2000. 铅与镉对棉花和水稻萌发及生长的影响. 湖南农业大学学报 , 26 ( 3) : 205 -
207.
W ang You2nian, Guan W ei, Xing Yan2feng, Du Xiang2tang, Yang A i2zhen, W ang Yi2m ing. 2008. Effects on the growth of root and cadm ium ac2
cumulation in‘L ichun’peach under cadm ium stress. Acta Horticulturae Sinica, 35 (6) : 787 - 792. ( in Chinese)
王有年 , 关　伟 , 邢彦峰 , 杜相堂 , 杨爱珍 , 王一鸣. 2008. 镉胁迫对 ‘丽春’桃幼苗镉积累及其根系生长的影响. 园艺学报 ,
35 (6) : 787 - 792.
Zhang L ian2zhong, Lu Ke2guo, Yang Hong2qiang. 2006. The distribution and accumulation of cup rum and cadm ium in young app le tree. Acta
Horticulturae Sinica, 33 (1) : 111 - 114. ( in Chinese)
张连忠 , 路克国 , 杨洪强. 2006. 苹果幼树铜、镉分布特征与累积规律研究. 园艺学报 , 33 (1) : 111 - 114.
Zhang J in2biao, HuangW ei2nan, Ke Yu2qin. 2003. Cadm ium absorp tion characteristics of strawberry and regulative measures. Acta Horticulturae
Sinica, 30 (5) : 514 - 518. ( in Chinese)
张金彪 , 黄维男 , 柯玉琴. 2003. 草莓对镉的吸收积累特性及调控研究. 园艺学报 , 30 (5) : 514 - 518.
Zhang Xin. 2005. The safety p roduction and quality control of fruit and vegetable. Beijing: Chem istry Industry Publishing: 40, 147. ( in Chi2
nese)
张 欣. 2005. 果蔬制品安全生产与品质控制. 北京 : 化学工业出版社 : 40, 147.
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