全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2003 , 30 (5) : 514～518
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2002 - 10 - 15 ; 修回日期 : 2003 - 01 - 21
基金项目 : 福建省教委资助项目 ( K99010)
草莓对镉的吸收积累特性及调控研究
张金彪1 　黄维南3 　柯玉琴2
(1 福建农林大学测试中心 , 福州 350002 ; 2 福建农林大学生命科学学院 , 福州 350002 ; 3 福建亚热带植物研究所 , 厦
门 361006)
摘 　要 : 在草莓体内 , 镉 (Cd) 按照富集系数根 > 茎 > 叶 > 果的规律分布 ; 在营养液中 , 草莓对镉的
吸收量随时间的延长而增加 , 草莓对镉的吸收速率在 40 min 时达到高峰 , 随后逐渐降低。水培试验表明 ,
钙、磷能够降低草莓对镉的吸收 ; 土培试验表明 , CaCO3 和 Na2SiO3 均能降低镉在草莓果实中的积累 , 这种
降低与土壤酸度的降低有关 , CaCO3 对降低草莓果实镉的积累更为明显 , 这种降低可能还与钙对镉的拮抗
有关。土壤中添加 CaCO3 是一种切实可行的降低草莓果镉积累的措施。
关键词 : 草莓 ; 镉 (Cd) ; 积累
中图分类号 : S 66814 　　文献标识码 : A 　　文章编号 : 05132353X (2003) 0520514205
镉是一种稀有分散元素 , 未污染土壤中镉主要来源于其成土的母质 , 中国土壤的背景值为 01097
mg/ kg ; 在天然水中 , 镉的含量为 0101～3μg/ L〔1〕, 在大多数植物中 , 镉含量在 0～112 mg/ kg 之间。
目前我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染的耕地面积近 2000 万 hm2 , 约占总耕地面积的 1/ 5 , 镉
(Cd) 污染问题日益严重〔2～5〕。我国 11 个灌区遭受镉污染的农田有 120000 hm2〔1〕, 镉是危害植物生长
发育最终危害人体健康的有毒重金属元素之一。土壤重金属污染对草莓所引起的问题未受到足够的重
视。据研究 , 不同含量的镉对草莓的生长及一些生理指标都有不同程度的影响〔6〕。另据报道 , 草莓容
易吸收土壤中的镉并积累〔7〕, 镉在草莓果实中的积累则直接危害到人们的身体健康。作者通过盆栽与
水培相结合的办法 , 研究镉在草莓体内的积累规律、草莓对镉的吸收特性及相应的化学调控措施 , 以
期为草莓的无公害生产提供指导 , 同时也将有助于土壤 —植物系统中镉污染的深入研究。
1 　材料与方法
111 　材料
试验材料为草莓 ( Fragaria ananassa Duch. ) ‘丰香’品种 , 由福州蔬菜研究所提供。本试验于
2000 年 10 月至次年 2 月在福建农林大学进行。
112 　试验方法
11211 　镉在草莓中的积累研究 　把丰香苗定植于 25 cm ×30 cm 的圆筒塑料盆中。土壤取自福建农林
大学试验田 , 土壤本底含镉量 01021 mg/ kg , pH 4155 , 速效钾 12519 mg/ kg , 有效磷 22191 mg/ kg , 水
解性氮 14815 mg/ kg , 按土∶砂 = 3∶1 的比例配制 , 并添加硫酸镉 , 拌匀、装盆。镉的用量分别为 0、
215、5、10、25、50 和 100 mg/ kg , 每处理 4 次重复 , 共处理 125 d。收集根、茎、叶及果 , 测定镉含
量 , 并计算草莓各器官相对于土壤含镉量的百分率 (即富集系数) 。
11212 　草莓对镉的吸收量与培养时间的关系 　用 400 mL 山崎营养液培养草莓植株 , 镉浓度为 2 mg/ L ,
每小时取 2 mL 营养液测定其中镉含量 , 计算草莓对镉的吸收量 , 共 10 h , 重复 3 次。
11213 　培养时间对草莓吸收镉速率的影响 　试验 1 : 营养液体积、镉浓度同 11212 , 每小时换 1 次营
养液 , 使镉含量保持 2 mg/ L , 如此重复 , 共 10 h , 计算 1～10 h 内的镉吸收速率变化。试验 2 : 同试
验 1 , 但每 10 min 更换镉含量 2 mg/ L 的营养液 , 测定 10～60 min 之间的吸收速率变化。
11214 　钙、磷对草莓吸收速率的影响 　培养方法同 11212 , 设以下处理 : Cd 2 mg/ L , Cd 2 mg/ L + Ca
015 mmol/ L , Cd 2 mg/ L + Ca 115 mmol/ L , Cd 2 mg/ L + P 0125 mmol/ L , Cd 2 mg/ L + P 0175 mmol/ L , 6 h
后取出草莓苗 , 补充去离子水至 400 mL (称重法) , 测定试验前后营养液中镉的浓度变化 , 计算草莓
对镉的吸收速率 , 每处理重复 3 次。Cd、Ca 和 P 分别以 CdSO4、Ca (NO3) 2 和 NH4HPO4 的形态加入。
11215 　土壤中施 CaCO3、Na2SiO3 对草莓吸收镉的影响 　把草莓苗定植于 25 cm ×30 cm 的圆筒塑料盆
中 , 装盆方法同 11211 , 设 7 个处理 , 分别为 CK、Cd、Cd + 012 % CaCO3、Cd + 014 % CaCO3、Cd +
018 % CaCO3、Cd + 014 % Na2SiO3、Cd + 018 % Na2SiO3 , 镉浓度为 10 mg/ kg , 每处理重复 4 次。
11216 　测定 　土壤有效镉含量用 CaCl2 0105 mol/ L 浸提 , 原子吸收法测定。电位法〔8〕测定土壤 pH值。
2 　结果与分析
211 　镉在草莓体内的分布
结果 (表 1) 表明 , 草莓各器官中镉的含量依次为根 > 茎 > 叶 > 果。镉在根中的富集系数最大 ,
其次是茎和叶 , 果中最低。就同一器官而言 , 尽管草莓随土壤中镉浓度的增高其吸收镉的量也不断增
大 , 但富集系数却随着土壤中镉浓度的增大而降低 , 相应地观察到随镉处理浓度增大 , 根由长变短 ,
由白变褐 , 直至变黑 , 所以 , 富集系数的降低应该是由于草莓 (特别是根系) 受镉毒害后 , 吸收能力
下降的缘故。统计分析结果表明 , 草莓各器官的镉含量与土壤镉的添加量之间的相关均达极显著水
平 , 表明镉在草莓中的积累与土壤中镉的浓度之间存在着明显的剂量效应。
表 1 　镉在草莓中的分布
Table 1 　Distribution of Cd in stra wberry
土壤镉含量
Cd content
in soil (mg/ kg)
镉含量 Cd content (mg/ kg)
根 Root 茎 Stem 叶 Leaf 果 Fruit
富集系数 Accumulation factor
根 Root 茎 Stem 叶 Leaf 果 Fruit
　215 　86117 ±0171 43117 ±0153 2142 ±0113 01158 ±01016 34147 17123 01968 010632
　510 141121 ±0192 72164 ±0161 4113 ±0112 01306 ±01015 28124 14153 01826 010612
1010 254137 ±2111 128198 ±1198 8117 ±0122 01532 ±01026 25143 12189 01817 010532
2510 503175 ±4191 270151 ±2199 18118 ±0148 11130 ±01096 20115 10182 01727 010452
5010 870179 ±6181 501157 ±13111 32159 ±0145 11983 ±01088 17142 10103 01652 010397
10010 1494110 ±1317 823124 ±25191 54168 ±2153 21721 ±01118 14194 8123 01547 010272
　　从镉在草莓不同叶位叶片中的分布 (图 1) 看 , 上位叶 (新叶) 含量最高 , 下位叶 (老叶) 最低 ,
中位叶 (成熟叶) 居中。下位叶中镉含量最低是否为下位叶积累的镉向中位叶或上位叶输送而引起的 ,
有待证实。从每条根镉由基部到根尖的分布 (图 2) 看 , 镉的平均含量依次是根尖 > 根中 > 根基部 (把
每条根平均分成以上 3 段) 。表明镉在草莓根中的分布也呈递度变化 , 即从根尖向上积累递减 , 这种效
应可能与镉的运输形态有关。镉可能呈离子态或以阳离子化合物形式被运输 , 而草莓的木质部可以看成
一个阳离子交换柱 , 镉在运输过程中被吸附而在木质部汁液中的镉含量逐步降低。
图 1 　不同叶龄叶中的镉含量
Fig. 1 　Cd concent in leaves of different ages
图 2 　镉在草莓根部的分布
Fig. 2 　Distribution of Cd in root of stra wberry
5155 期 　 　　　　　　　　　　　张金彪等 : 草莓对镉的吸收积累特性及调控研究 　　　　　　　　 　　　　　
212 　草莓对镉的吸收特性
　　水培试验表明 (图 3) , 草莓对镉的吸收量随
时间延长而增加 , 但增加的幅度随时间延长而减
少 , 在 6 h 之内 , 草莓对含镉营养液中镉的吸收
基本上已趋于饱和 , 这种现象除了因外界镉浓度
降低外 , 可能与草莓中镉的含量增加有关。因此
测定了在同样镉浓度 (2 mg/ L) 下草莓对镉的吸
收速率随时间变化的趋势 , 结果表明 (图 4 , a) ,
吸收速率是随时间延长而逐渐降低的 , 在 6 h 后
吸收速率已很小 , 比 1 h 时降低了 77136 % , 这说
明 , 在外界镉浓度一定时 , 草莓中镉的积累也有
图 3 　草莓对镉的吸收量与时间的关系
Fig. 3 　Relationship between amount of absorbed
Cd in stra wberry and time
一定限度 , 换句话说 , 草莓对镉吸收速率的降低与草莓体内镉的含量有关 , 因为草莓体内镉含量增
加 , 就会减小与外界镉的浓度差 , 使吸收速率下降。草莓对镉的吸收速率在 40 min 有一个高峰 (图
4 , b) , 在 40 min 内 , 对镉的吸收速率缓慢升高 , 之后由于体内已积累一定量的镉 , 使根内外的镉浓
度差变小 , 吸收速率随时间下降。
图 4 　草莓对镉的吸收速率变化
于含 Cd 2 mg/ L 的营养液中
Fig. 4 　Changes of Cd absorption rate of stra wberry at different time
In nutrient solution with Cd 2 mg/ L
213 　钙、磷对草莓吸收镉的影响
　　结果表明 , 钙、磷均能降低草莓对镉的吸收。
如表 2 所示 , Ca 015 和 115 mmol/ L 处理 , 草莓对
镉的吸收量降低了 10142 %和 44179 % , 根中镉含
量则分别降低了 7177 %和 44150 % , 同时根中的
Ca 升高 ; P 0125 和 0175 mmol/ L 处理 , 草莓对镉
的吸收量分别降低了 5132 %和 39169 % , 同时根
中磷的含量升高。这些结果表明钙和磷对镉在草
莓中的积累有抑制作用 , 其中钙对草莓吸收镉的
影响比较大 , 也表明钙和磷可用于调控草莓对镉
的吸收。
表 2 　钙和磷对草莓吸收镉的影响
Table 2 　Effect of Ca and P on Cd uptake in stra wberry
处理 Treatment
Cd
(mg/ L)
Ca
(mmol/ L)
P
(mmol/ L)
镉吸收量
Cd amount
absorbed
(mg/ plant)
根中含量 Content in root
Cd
(mg/ kg)
Ca
( %)
P
( %)
2 01451 aA 314127 aA 01369 cC 01150 cB
2 015 01404 bB 289185 bB 01513 bB
2 0125 01427 bA 310102 aA 01168 bA
2 0175 01272 cB 264103 bB 01174 aA
214 　施 CaCO3 和 Na2SiO3 对镉在草莓中的积累以及土壤 pH值和土壤有效镉含量的影响
研究 CaCO3 和 Na2SiO3 在土培条件下对降低草莓中特别是果中镉积累的影响 , 结果 (表 3) 显示 ,
施CaCO3 能使镉在草莓根、叶和果中的积累减少 , 当施 CaCO3 018 %时 , 草莓根、叶、果中的含
镉量分别降低了 55135 %、84132 % 和 86185 %。施 Na2SiO3 也能使镉在草莓体内的积累降低 , 但不如
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CaCO3 明显。另外 , CaCO3 处理使土壤 pH 值升
高 , 升高的幅度随 CaCO3 的加入量增加而加大 ,
同时 , 土壤中有效镉的含量则随 CaCO3 加入量的
增大而减少 , 说明 CaCO3 降低草莓对镉的吸收量
的一个重要原因 , 就是降低土壤的酸度 , 使土壤
中镉的形态发生改变 , 可溶态、交换态镉等有效
成分的含量降低 , 因而土壤有效镉含量下降。
CaCO3的加入 , 也使土壤溶液中钙的含量升高 , 钙
对镉有拮抗作用 , 这是土壤施用 CaCO3 处理的另
一效果。从表 4 中还可以看出 , 施入 Na2SiO3 对土
壤 pH的升高和有效镉含量的降低幅度较小 , 因
而其降低镉在草莓中积累的效应也较不明显。
表 3 　不同处理对草莓中镉的积累以及土壤 pH和有效镉的影响
Table 3 　Effects of different treatment on Cd accumulation
in stra wberry and soil pH and available Cd
处理 Treatment
Ca
(mg/ kg)
CaCO3
( %)
Na2SiO3
( %)
镉 Cd (mg/ kg)
根
Root
叶
Leaves
果
Fruit
有效镉
Available
Cd(mg/ kg)
土壤pH
pH in
soil
10 242131 9112 01547 aA 4135 4154
10 012 213172 7154 01368 cC 3113 5105
10 014 149179 2198 01231 dD 2108 5191
10 018 108119 1143 01071 eE 0165 6193
10 　014 250161 5167 01481 bB 3189 5166
10 　018 234192 3159 01374 cC 2173 6151
215 　施 CaCO3、Na2SiO3 对草莓叶及果中其它元
素含量的影响
土壤中施入 CaCO3 或 Na2SiO3 均能够降低镉在
草莓中的积累 , 测定草莓中钾、钙、镁、磷和果中
钙的含量 (表 4) , 除草莓叶片中钾含量稍有升高
外 , 钙、镁、磷和果中钙含量均降低 , 加CaCO3处
理后 , 叶中钾、钙、镁、磷含量均有升高 , 且超过
对照 , 说明 CaCO3 的加入 , 不但抵消了镉对这几种
元素的影响 , 而且草莓对这几种元素的吸收还有所
增加 , 但增加量太多时 , 叶中镁和磷的含量有下降
的趋势 , Na2SiO3 除了降低草莓叶中钙的含量外 ,
也增加钾、镁、磷在草莓叶中的积累。
表 4 　不同处理对草莓中矿质元素含量的影响
Table 4 　Effect of different treatment on content of
mineral elements in stra wberry
处理 Treatment
Cd
(mg/ kg)
CaCO3
( %)
Na2SiO3
( %)
叶片 In leaves (mg/ kg)
K Ca Ca P
果 Ca
Ca in fruit
( %)
对照 Control 21247 01764 01325 01207 01053
10 21390 01728 01296 01192 01049
10 012 21855 01847 01311 01312 01062
10 014 21933 11549 01362 01293 01085
10 018 31021 11552 01357 01252 01061
10 014 31025 01558 01322 01296 01048
10 018 31034 01502 01277 01289 01043
3 　讨论
311 　镉在草莓体内的分布规律
镉经根部吸收后 , 大部分积累在草莓的根部 , 另有一部分则转移到其它器官。草莓对镉吸收率为
根 > 茎 > 叶 > 果 , 这与其它作物中的规律〔9〕一致。因为镉与钙一样 , 能与细胞壁中的果胶酸盐结合 ,
使大部分的镉沉积于细胞壁中 , 限制了镉的移动性 , 此外 , 镉还能与根内蛋白质、多糖类、核酸类等
形成稳定的大分子结合物或不溶性的有机大分子而沉积下来〔9〕。
312 　影响草莓对镉吸收的因子
试验结果显示 , 镉对草莓的吸收量随时间延长而增加 , 吸收速率则随时间延长而降低 , 根本原因
可能是草莓对镉的吸收速率与草莓根系内外的镉浓度差有关。试验中还发现 , 草莓在与溶液中的镉接
触后 40 min , 有一个吸收高峰 , 这可能是溶液中的镉到达草莓根系并建立平衡要有一定的时间 , 在这
之前 , 根毛区镉的浓度较低 , 因此吸收速率就低 , 在 40 min 后 , 由于草莓根细胞中已积累了一定量
的镉 , 吸收速率又趋于降低。
本研究表明 , 钙、磷均能抑制草莓对镉的吸收 , 这种抑制作用与离子间普遍存在拮抗有关〔10 ,11〕,
也与镉的运输受到抑制有关〔12〕, 因钙与镉的离子半径相近 , 易竞争镉的吸收位点 , 所以在钾、钙、
钠、镁等离子中 , 钙对镉的抑制作用最强 ; 有报道磷不但能降低镉在细胞中的积累 , 而且对细胞中镉
的分布也有影响 , 镉与磷之间存在拮抗作用〔13 ,14〕; 亦有报道磷对镉在细胞中的形态也有影响〔15〕。
7155 期 　 　　　　　　　　　　　张金彪等 : 草莓对镉的吸收积累特性及调控研究 　　　　　　　　 　　　　　
313 　CaCO3 和 Na2SiO3 对调控镉在草莓体内的积累具有重要的作用
CaCO3、Na2SiO3 通过降低土壤酸度 , 使土壤中镉的形态发生改变 , 部分有效态镉变成不易被草莓
所吸收的形态 , 进而降低了镉在草莓体内 (特别是果中) 的积累 , CaCO3 对草莓中镉的积累作用比
Na2SiO3 更为明显 , 这可能与 CaCO3 具有降低土壤酸度和拮抗镉的吸收双重作用有关 , 而且 CaCO3 价
格便宜 , 施用方便 , 又对草莓吸收主要矿质营养元素的影响不大 , 是较理想、切实可行的调控制剂。
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Cadmium Absorption Characteristics of Stra wberry and Regulative Measures
Zhang Jinbiao1 , Huang Weinan3 , and Ke Yuqin2
(1 Test Center , Fujian Agriculture and Forestry University , Fuzhou 350002 , China ; 2 College of Life Science , Fujian Agricultural and
Forestry University , Fuzhou 350002 , China ; 3 Fujian Institute of Subtropical Botany , Xiamen 361006 , China)
Abstract : In strawberry , Cadmium regularly distributed in accordance with accumulation factors. In light of
cd2decreasing order the arrangements were root , stems , leaves and fruit . Cadmium absorption amount in
strawberry increased with time , while the cadmium absorption rate gradually decreased in the meantime. In the
nutrition liquid , the cadmium absorption rate reached the peak after 40 minutes , and then the absorption rate grad2
ually reduced. The experiment of hydroponics culture showed that Ca and P could reduce the cadmium absorption.
The pot experiment showed CaCO3 and Na2SiO3 could decrease the accumulation of cadmium in strawberrypis fruit and
other organs. The reduction of cadmium in strawberry may be relevant to the reduction of soil acid degree and the
resistance of Ca to cadmium. CaCO3 appeared more significant in reducing the accumulation of cadmium in
strawberrypis fruit and other organs. It was a practical regulative measure to add some CaCO3 into the soil in order to
decrease the accumulation of cadmium.
Key words : Strawberry ; Cadmium ; Accumulation
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