全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2006, 33 (1) : 111～114
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2005 - 01 - 28; 修回日期 : 2005 - 08 - 30
基金项目 : 山东省山区生态资源保护及综合开发利用的研究与示范项目 ; 山东省中青年科学家奖励基金项目 (02BS021)3 通讯作者 Author for correspondence
苹果幼树铜、镉分布特征与累积规律研究
张连忠　路克国　杨洪强 3
(山东农业大学园艺学院 , 泰安 271018)
摘 　要 : 以 3年生盆栽苹果 (红富士 /平邑甜茶 ) 为试材 , 土壤施入重金属铜 (Cu) 和镉 (Cd) 后 ,
于生长季不同时期检测根、枝、叶内铜、镉的含量变化。结果表明 , 苹果根系、新梢和叶片中 Cu和 Cd累
积量都随着土壤 Cu和 Cd施入量的增加而增大。从春梢展叶开始 , 根系和新梢 Cu、Cd含量逐渐增加 , 到
春梢停长时达到最高 , 之后下降 ; 叶片 Cu、Cd含量变化比根系和新梢滞后 , 到秋梢生长期才达到最高。
Cu、Cd在不同器官的累积量由高到低为 : 根系 >枝干 >新梢 >叶片 ; 苹果根系吸收和积累 Cu的能力大于
Cd, 但 Cd向地上部的迁移能力大于 Cu。
关键词 : 苹果树 ; 铜 ; 镉 ; 重金属 ; 累积
中图分类号 : S 66111　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2006) 0120111204
The D istr ibution and Accumulation of Cuprum and Cadm ium in Young Apple
Tree
Zhang L ianzhong, Lu Keguo, and Yang Hongqiang3
(College of Horticulture, Shandong A gricu ltura l U niversity, Taipian 271018, Ch ina)
Abstract: The experiment was carried out using pot2cultured three2year2old Fuji app le tree (M alus pum 2
ila /M alus hupehensis Rehd. ) after cup rum (Cu) and cadm ium (Cd) app lied to soil. The content of Cu and
Cd in roots, shoots and leaves was measured during the growing season. The results shows that the accumula2
tion of Cu and Cd in roots, shoots and leaves all increases with the increase of the content of Cu and Cd in
soil. The content of Cu and Cd in roots and shoots rises step by step from the period of leaf expanding to the
period of new shoot growth and gets the peak at the period of new shoot stopp ing growth in sp ring. The change
of content of Cu and Cd in leaves lag behind that in roots and shoots. The content of Cu and Cd in leaves get
the peak at the period of shoot growth again in autumn. The order of Cu and Cd content from high to low in
different parts of app le is root > trunk > shoot > leaf. Root can absorb more Cu. There are more Cu is accumu2
lated in roots and more Cd is transferred to top.
Key words: App le; Cup rum; Cadm ium; Heavy metal; Accumulation
1　目的、材料与方法
研究重金属在果树体内的累积和分布规律 , 对于制定相应的管理措施 , 减少果树对重金属的吸收
和富集具有重要的指导意义。本研究检测在土壤施入重金属一段时间后 , 苹果树根、枝、叶内铜、镉
含量的季节变化 , 旨在摸清重金属在苹果树中的分布特征与累积规律 , 为绿色和无公害果品生产提供
理论依据。
选毒害较轻而土壤累积较多的铜和毒害较重但在土壤中含量相对少的镉为代表性重金属 , 在山东
农业大学小果园进行试验。试验树为长势相近的 3年生盆栽红富士苹果幼树 , 砧木为平邑甜茶 , 盆口
和盆底直径分别为 30和 26 cm, 高 30 cm。盆土为沙壤土 , 有机质含量 11046% ; 速效氮、磷、钾分
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别为 3513、3914和 5110 mg/kg, pH 615～7。土壤铅、镉含量按国家标准 GB /T 17141用原子分光光
度法测定 , 土壤总砷按 GB /T 17134用二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法测定 , 土壤总铬和铜分别
按 GB /T 17137和 GB /T 17138用原子吸收分光光度法测定 , 由山东农业大学中心实验室完成。测得
土壤铜、镉、铅、铬和砷的背景含量分别为 1916、0160、1810、1213和 8157 mg/kg。
试验设高、中、低 3个剂量 , 即将硫酸铜和氯化镉溶液与盆土混匀、风干 , 使它们分别达到
600、400、200 mg/kg和 30、20、10 mg/kg。秋季将此盆土装盆 (每盆装土 10 kg) 定植幼树。未混
入重金属的盆土 (铜、镉含量为背景值 ) 为对照。单株小区 , 重复 5次。定植后第 2年春季开始分
期采样 ——— 4月 20日 (幼树展叶期 )、5月 15日 (春梢旺长期 )、5月 30日 (春梢停长期 )、8月
25日 (秋梢生长期 ) 和 9月 25日 (秋梢停长期 )。根样取直径 1 mm左右的 1年生细根 , 新梢取直
径 5 mm左右的当年生部分 , 枝干取直径 1 cm左右的 2年生部分 , 叶片取新梢中部的大叶。取样后用
自来水冲洗干净 , 再用去离子水冲洗 , 杀青、烘干、研磨后 , 称取 110 g在消解罐中用 HNO3 和 H2 O2
消解 50 m in后定容 , 用 H ITACH I Z26100火焰原子吸收仪测定重金属含量。
2　结果与分析
211　苹果根系对铜、镉的吸收和积累
图 1和图 2显示 , 在各个时期 , 根系 Cu、Cd含量都随土壤施入剂量的加大而提高 , Cu和 Cd累
积具有明显的剂量效应。在整个生长季变化中 , 根系 Cu、Cd含量均在 5月 15日至 8月 25日较高 ,
尤其在春梢刚停长时 (5月 30日 ) 最高 , 说明这个时期根系对 Cu和 Cd富积能力最强。特别在高剂
量 (600 mg/kg) 处理下 , 根系 Cu在春梢停长期比展叶期增加了 3倍 , Cd则增长了 316倍。
图 1和图 2还显示 , 根系对 Cu的吸收能力大于 Cd。如春梢停长期 , 在高剂量处理下 , 根系 Cu达
到土壤 Cu的 33% , 而根系 Cd仅为土壤 Cd浓度的 11% , 其他时期和中低剂量处理下也有相同趋势。
图 1　土壤施入铜后苹果根系铜含量的季节变化
F ig. 1　Change of cuprum con ten ts w ith sea son in
apple root after Cu applied to so il
图 2　土壤施入镉后苹果根系镉含量的季节变化
F ig. 2　Change of cuprum con ten ts w ith sea son in
apple root after Cd applied to so il
212　铜、镉在苹果新梢中的积累
在不同生长时期 , 苹果新梢 Cu和 Cd含量变化趋势和根系相似。在展叶期 , 枝条 Cu含量很低 ,
不超过 10 mg/kg, 仅为土壤投加 Cu剂量的 117% ～5% , 春梢旺长期 , Cu含量迅速增加 , 到春梢停
长时达最高 , 在秋梢生长和停长期又逐渐下降。Cd含量也是在展叶期最低 , 在春梢旺长期上升 , 至
春梢停长期最高 , 随后又降低 (图 3, 图 4)。
213　铜、镉在苹果叶片中的积累
图 5和图 6显示 , 虽然在各个时期 , 苹果叶片 Cu、Cd含量也表现出随施入剂量的加大而提高的
现象 , 但在整个生长季 , 叶片 Cu、Cd含量变化明显比根系和新梢滞后 , 从展叶期 (4月 20日 ) 至
秋梢生长期 (8月 25日 ) 一直在增加 , 直到秋梢生长期达到最高 , 秋梢停长期 (9月 25日 ) , 稍低
于秋梢生长期。
211
　1期 张连忠等 : 苹果幼树铜、镉分布特征与累积规律研究 　
图 3　土壤施入铜后苹果新梢铜含量的季节变化
F ig. 3　Change of cuprum con ten ts w ith sea son in
apple new shoot after Cu applied to so il
图 4　土壤施入镉后苹果新梢镉含量的季节变化
F ig. 4　Change of cadm ium con ten ts w ith sea son in
apple new shoot after Cd applied to so il
图 5　土壤施入铜后苹果叶片铜含量的季节变化
F ig. 5　Change of cuprum con ten ts w ith sea son in
apple leaf after Cu applied to so il
图 6　土壤施入镉后苹果叶片镉含量的季节变化
F ig. 6　Change of cuprum con ten ts w ith sea son in
apple leaf after Cd applied to so il
214　高剂量处理下苹果各器官的铜和镉含量
从表 1可以看出 , 在高剂量 Cu和 Cd处理下 , Cu和 Cd在苹果各器官的含量由高到低依次为 : 根
系 >枝干 >新梢 >叶片 , 各器官距土壤和根系越远 , 重金属含量越低。同时还可以看到 , 各个时期 ,
Cu在根中的含量占各器官总和的 74101% ～78126% , 而 Cd占 41196% ～53153% ; 新梢中 Cu占
6121% ～9189% , Cd占 15162% ～19158% , 这说明有更多的 Cu滞留在根系 , 而更多的 Cd运向地上
部 , 说明 Cd向地上部的迁移能力高于 Cu, 因此危险性也高于 Cu。
表 1　高剂量处理下苹果各器官铜、镉含量比较
Table 1　The con ten ts of Cu and Cd in d ifferen t organ s of apple after h igh2dose heavy m eta l trea tm en t (mg/kg)
时期 Date
(M - D)
铜 Cu
根系 Root 枝干 Trunk 新梢 Shoot 叶片 Leaf
镉 Cd
根系 Root 枝干 Trunk 新梢 Shoot 叶片 Leaf
04 - 20 4010 (77189) 6190 (13144) 3135 (6152) 1110 (2114) 0160 (41196) 0147 (32187) 0128 (19158) 0108 (5159)
05 - 15 15010 (78126) 23150 (12126) 11190 (6121) 6128 (3127) 2150 (53153) 1112 (23198) 0173 (15163) 0132 (6185)
05 - 30 20015 (74101) 34180 (12185) 26180 (9189) 8180 (3124) 3140 (45195) 2120 (29173) 1130 (17157) 0150 (6176)
08 - 25 16010 (74145) 28170 (13135) 15170 (7131) 10150 (4189) 2180 (47154) 1156 (26149) 0192 (15162) 0161 (10136)
09 - 25 12010 (74177) 20160 (12183) 10180 (6173) 9110 (5167) 2140 (48110) 1117 (23145) 0184 (16183) 0158 (11162)
　　注 : 括号内数字为该含量值在各器官含量总和中所占的百分数。
Note: The number in parenthesis is the percent of the content in this organ to total content in all organs.
3　讨论
根系 Cu和 Cd含量取决于根系的吸收能力和 Cu、Cd向地上部的迁移能力。春季 , 随着气温回
升 , 苹果根系代谢活跃 , 新根量不断增加 , 吸收能力也不断增强 , 同时春季总叶面积还没达到最高 ,
树体总蒸腾拉力也未达最高 , 金属元素向地上部的迁移量不是很高 , 因此 , 从春梢展叶开始 , 根系
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Cu、Cd含量会逐渐增加。春梢停长时正是新根生长的高峰期 , 新根量和根系吸收能力都达到最高 ,
因此这时根系 Cu、Cd含量也达到了最高。春梢停长后到秋梢停长期 , 根系重金属含量逐渐降低 , 这
可能是由于以下几方面原因综合引起的 : ①根部积累的重金属过多 , 根系代谢和吸收能力受到明显抑
制〔1〕; ②首先进入根部的重金属不断向地上部分迁移 , 同时春梢停长后 , 叶幕已形成 , 树体总蒸腾
拉力已达很高 , 在蒸腾拉力作用下向地上部的迁移量增加 ; ③随时间的推移 , 土壤中重金属总量降
低 , 有效态重金属含量也有所降低〔2〕, 土壤中可吸收的量减少 ; ④根系的生物量不断增加 , 重金属
被 “稀释 ”。
根系吸收能力和重金属积累量是地上部重金属含量变化的前提 , 这使新梢重金属含量与根系中的
呈相似的变化趋势。叶片重金属含量变化比根系和新梢滞后 , 与叶片处于重金属迁移的最末端有关 ,
在运输过程中需要经过层层关卡和壁垒的筛选〔3〕。重金属进入根系后首先与蛋白质、多糖、核酸等
结合 , 然后才向地上部迁移〔4〕。在根部积累而限制重金属向地上部分运输 , 可以减小金属离子对整
个植株的毒害 , 这是植物对重金属伤害的一种忍耐方式〔5〕。Cu和 Cd被苹果植株吸收以后 , 大部分滞
留在根内 (尤其是 Cu) , 对于苹果忍耐 Cu和 Cd的伤害是有利的。这样即使土壤存在少量重金属离
子 , 但因根系的截留 , 会减少向地上部乃至果实的运输。不过镉向地上部的迁移能力高于铜 , 土壤镉
污染要特别注意。
参考文献 :
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(截至 2006年 1月 , 排名前 100位 )
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