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作者简介:

冯慧敏(1981-),女,辽宁凌源人,硕士,农艺师,从事土壤环境质量评价与土壤改良工作。E-mail:3486017663@qq.com。

通讯作者:

李海渤,E-mail:lihai-bo@163.com。

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目录contents

    摘要

    为了解不同芥菜品种对 Cd 的响应和富集特征,为芥菜安全生产和 Cd 污染土壤修复提供理论依据,通过水培镉胁迫试验,在 143 个芥菜品种(系)中筛选出 9 种长势较好的芥菜进行土壤盆栽试验,分析不同 Cd 浓度 (CK、处理 1、处理 2、处理 3 分别为 0、5、25、50 mg·kg-1)对芥菜株高、鲜重、叶绿素的影响,总结 Cd 在芥菜根和地上部的分布特征。研究发现,(1)品种 5 在 3 个处理均未存活,其他 8 个品种在处理 1 均可存活,在处理 2 多数品种(品种 6、9 除外)可以存活,在处理 3 均未存活;与 CK 相比,其株高、鲜重在处理 1 无显著变化,在处理 2 显著下降。8 种芥菜叶绿素对 Cd 的响应规律不一致,但多数品种(1、3、7、8、9)叶绿素 a 有下降趋势,且处理 2 与 CK 相比,下降显著。(2)土壤 Cd 浓度在 5 mg·kg-1 以上时,8 种芥菜均可富集 Cd,不能作为低 Cd 吸收品种种植;其地上部 Cd 富集系数均 >1、转运系数均< 1,Cd 的主要富集部位在根部,品种 3、7、 8 在处理 2 时地上部 Cd 含量(干重)接近 100 mg·kg-1,品种 2、4 在处理 1、处理 2 地上部 Cd 提取量高于 140 μg·株 -1。(3)8 种芥菜均不属于 Cd 超积累植物,但其在土壤中 Cd 浓度为 5 mg·kg-1 时生物量未受影响,富集系数均 >1,具备富集 Cd 的能力。可选种品种 2、3、4、7、8[即高 9、2017442297(血经芥菜)、2017442241、 澳洲清甜香油芥菜、香港甜脆竹芥]修复 5 mg·kg-1 以下的 Cd 污染土壤。

    Abstract

    In order to understand the response and enrichment characteristics of different mustard varieties to Cd,and to provide theoretical basis for the safety production of mustard and the remediation of Cd contaminated soil,through the experiment of Cd stress in hydroponics,9 mustard varieties with better growth were selected from 143 mustard varieties for pot experiment in soil. The effects of different Cd concentrations(0,5,25,50 mg·kg-1 for CK,treatment 1,treatment 2 and treatment 3,respectively)on plant height,fresh weight and chlorophyll of mustard were analyzed,and the distribution characteristics of Cd in mustard root and shoot were summarized. The results showed that:(1)Variety 5 did not survive in the three treatments with Cd,the other 8 varieties could survive in treatment 1,most of them(except for varieties 6 and 9) could survive in treatment 2,and none of them survived in treatment 3;their plant height and fresh weight did not change significantly in treatment 1,but decreased significantly in treatment 2. The responses of chlorophyll a to Cd in 8 varieties of mustard were not consistent,but most varieties(1,3,7,8,9)showed a downward trend,and it decreased significantly in treatment 2.(2)When Cd in soil was more than 5 mg·kg-1,8 kinds of mustard could enrich Cd,which can’t be planted as low Cd absorbing varieties. Their shoot Cd bioaccumulation factor(BCF)was more than 1 and the translocation factor(TF)was less than 1,and their main enrichment site of Cd was root. The shoot Cd content(dry weight)of varieties 3,7 and 8 was close to 100 mg·kg-1 in treatment 2. The shoot Cd extraction amounts of varieties 2 and 4 were higher than 140μg·plant-1 in treatments 1 and 2.(3)All of the 8 mustard plants were not really Cd super accumulating plants,but their biomass was not affected when the Cd concentration was 5 mg·kg-1 in the soil,and the BCF were more than 1,which had a certain Cd enrichment ability. So,varieties 2,3,4,7 and 8 can be selected to remediate Cd polluted soil below 5 mg·kg-1.

    关键词

    芥菜土壤胁迫污染响应

    Keywords

    Brassica junceasoilCdstresspollutionresponse

  • 《全国土壤污染状况调查公报》显示,我国耕地土壤污染物点位超标率达19.4%,Cd是主要污染物之一。土壤污染会进一步影响蔬菜的安全生产。据报道,我国农田有多种蔬菜Cd超标,如广东大宝山等地土壤Cd超标,导致蔬菜等作物安全性降低,大宝山矿附近的上坝村农田番薯叶、芥菜等8种蔬菜Cd超标率为100.0%,其地上部Cd含量平均超标4.6倍[1]。土壤中Cd污染会影响植物的正常生长发育,导致植株根部发黑腐烂、叶片萎蔫及发黄、植株生长发育缓慢甚至植株死亡[2],土壤中镉浓度为6mg·kg-1 时芥菜的生长和光合参数降低[3]。因此,研究芥菜对Cd的响应及富集特征,对芥菜安全生产具有重要的意义。

  • 不同蔬菜品种对Cd的吸收、富集能力及敏感程度有所不同。Smigiel[4]发现,蔬菜对Cd富集能力大小为叶菜类蔬菜> 根茎类蔬菜> 瓜果类蔬菜。叶菜类蔬菜生长快、生物量大,所以比其他蔬菜对Cd的吸收、富集能力高[5]。印度芥菜因此优势被定义为Cd等重金属的超积累植物,其地上部重金属浓度虽然没有重金属超积累代表植物遏蓝菜(Thlaspi caerulescens)高,但其生物量大(在同样条件下,其生物量是遏蓝菜的10倍以上),重金属总吸收量和修复效率远高于遏蓝菜[6-7]。郭瞻宇等[8]对21种芥菜研究发现特选九头鸟大叶芥菜对Cd最敏感,而包心芥菜耐性最高,其地上部富集系数、转运系数均大于1,地上部Cd积累量最高可达156.03 μg·株-1,具有修复Cd污染土壤的潜力。此外,部分学者对重金属低吸收作物进行了一些研究,旨在筛选出对重金属吸收能力弱的作物品种,在污染土壤进行种植。如邹素敏等[9]发现,在Cd浓度为0.859mg·kg-1 的土壤上,水东红灯笼脆甜芥菜、大坪铺大肉包心芥菜、大坪铺中迟熟包心芥菜均处于安全污染程度;Liu等[10]发现耐性白菜品种对Cd吸收能力较弱,可作为低积累安全品种种植。

  • 我国芥菜种质资源丰富,作为印度芥菜的近源植物,从芥菜安全生产和Cd超积累植物筛选等方面考虑,有必要掌握芥菜对Cd的吸收、富集特征。目前对该方面报道的芥菜品种有限。本研究拟通过水培Cd胁迫试验从146种芥菜品种(系)中筛选出部分优势品种,进而开展土壤盆栽试验,研究不同芥菜对Cd的响应及富集能力,筛选出Cd富集或Cd低吸收芥菜品种,为土壤Cd污染修复及芥菜安全生产提供理论指导。

  • 1 材料与方法

  • 1.1 试验材料

  • 芥菜品种为我国常见的143个芥菜品种(系); 供试土壤采自广东省韶关学院英东生态园菜地耕层土壤(0~20cm),风干、去杂物后,过2mm筛,土壤理化性质见表1。水培试验泡沫穴盘规格为61.5cm×37cm,84孔;盆栽试验用盆上缘直径为20cm、底部直径为14cm、高度为17cm。

  • 表1 供试土壤理化性质

  • 1.2 水培试验

  • 在韶关学院温室内搭建了可容纳146L液体的水培池,采用漂浮种植方式进行水培试验,Cd浓度为2mg·L-1。2018年6月1日播种,首先在穴盘底铺一层纸巾防止种子漏入水中。种植至芥菜有5片真叶时,加入3CdSO4·8H2O,水培28d,每4d更换一次溶液。营养液配方如下:KNO3(252.78g·L-1)、 MgSO4(308.09g·L-1)、NaNO3(212.53g·L-1)、 MgCl2(119.01g·L-1)、Na2SO4(117.55g·L-1)、 CaCl2 (277.45g·L-1)、Ca(NO32 (590.38g·L-1)、 KH2PO4 (136.09g·L-1)、NaH2PO4 (119.98g·L-1)、 MoO3·H2O(0.18g·L-1)、H3BO3(2.86g·L-1)、 ZnSO4(0.44g·L-1)、CuSO4(0.158g·L-1)、 MnSO(1.136 4g·L-1)、NaFeEDTA(8.422g·L-1)。

  • 1.3 盆栽试验

  • 2019年11月10日播种。首先在育苗盘中加入去离子水和一层纸巾,播入芥菜种子,于温室内加盖发芽36h。土壤盆栽试验设置CK、处理1、处理2、处理3,共4个处理,Cd浓度依次为0、5、 25、50mg·kg-1,每盆装风干土1.5kg,复合肥 (N-P2O5-K2O=15-5-25)10g,与3CdSO4·8H2O粉末混匀,加入去离子水使含水量为田间持水量的60%,静置3d后移栽芥菜幼苗6~8株。生长7d后间苗,每盆留下长势均匀的4株;芥菜生长期间保持土壤含水量为田间持水量的60%,每天观察植株长势、茎叶颜色变化,生长60d后收获。

  • 1.4 样品采集、处理及保存

  • 土壤样品:除去土壤表面落叶等杂物后,将土壤整盆倒出、橡皮锤敲碎后平铺置于阴凉干燥处风干后,研磨过2、0.15mm尼龙筛,四分法取样,测定土壤含水量及Cd含量。

  • 蔬菜样品:按照《GB/T8855-2008新鲜水果和蔬菜取样方法》取样,采集蔬菜样品地上部及根部,用自来水洗出根系,洗净后用去离子水冲洗。用滤纸吸干表面水分后,测量株高、鲜重,并将地上部与根部切开后分别测定二者鲜重,在105℃下杀青30min后,经80℃烘干8h,称量地上部及根的干重,用食品加工器粉碎,装入自封袋中保存。

  • 1.5 样品测定

  • 测定方法:土壤pH采用电位法测定(水土比为2.5∶1),土壤含水量采用烘干法测定,土壤碱解氮采用碱解扩散法测定,土壤有效磷采用碳酸氢钠浸提-紫外分光光度法测定,土壤速效钾采用NH4OAc浸取-火焰光度法测定,土壤有机质采用油浴加热重铬酸钾氧化-容量法测定[11],土壤中Cd采用硝酸-氢氟酸-高氯酸熔融-原子吸收分光光度法测定;芥菜中Cd的测定采用HNO3-HClO4 消解,原子吸收分光光度法[12]

  • 仪器设备:火焰原子吸收分光光度计、pH计、超纯水机、分析天平、离心机、植物粉碎机陶瓷研钵、不锈钢加热平板、电热鼓风干燥箱。

  • 1.6 数据评价与处理

  • 芥菜Cd含量的评价参照《GB2762-2017食品安全国家标准食品中污染物限量》[13];富集系数(Bioaccumulation factor,BCF) 和转运系数 (Translocation fator,TF)计算公式如下:

  • 富集系数=植物地上部Cd浓度/基质中Cd质量分数

  • 转运系数=植物地上部Cd浓度/植物地下部Cd浓度

  • 试验数据采用Excel2010以及SPSS 19.0进行处理和统计分析。

  • 2 结果与分析

  • 2.1 不同品种芥菜对水中Cd的吸收转运能力

  • 通过水培Cd胁迫试验,根据芥菜的株高和长势,在143个芥菜品种中筛选出9个Cd耐性较好的品种:高19、高9、2017442297(血经芥菜)、 2017442241、2017441467、丰成桂甜芥菜、澳洲清甜香油芥菜、香港甜脆竹芥、科研-日本光头芥菜,分别编号为1-9,9种芥菜地上部、地下部Cd的含量分别为21.05~61.5、70.3~263mg·kg-1 (干重)(表2),均超过了《GB 2762-2017》中的标准值0.2mg·kg-1。初步证明9个芥菜品种具备一定的吸收Cd的能力,不适宜作为低Cd吸收芥菜品种。9个品种芥菜的转运系数为0.018~0.051,即芥菜地上部的Cd浓度均低于地下部,说明其对Cd的主要富集部位在地下部。我国芥菜一般采用土培,有必要设置不同浓度梯度,开展土壤盆栽试验深入研究。

  • 表2 水培试验芥菜体内Cd浓度及其转运系数 (以干基计)

  • 2.2 不同芥菜品种生长指标对土壤中Cd的响应

  • 2.2.1 不同芥菜品种生长及存活情况对土壤中Cd的响应

  • 对上述9个品种进行土壤盆栽试验。随着Cd浓度的增加,各品种芥菜生长情况逐渐变差,表现为叶片卷曲、枯黄、植株矮小,甚至萎蔫死亡。其中,品种5在处理1、2、3下均不能存活,其他8个品种在处理3下均不能存活、在处理2下有大部分品种可以存活(品种6、9死亡),在处理1下均可存活(表3)。

  • 表3 各品种芥菜成活情况

  • 2.2.2 不同芥菜品种生物量(株高和鲜重)对土壤中Cd的响应

  • 株高和鲜重是衡量蔬菜生长状况的重要指标。随着Cd浓度的增加,各品种的株高、鲜重均有所下降,处理1与CK相比差异不显著,但处理2与CK相比显著下降(表4)。说明浓度为5mg·kg-1 的Cd没有显著影响芥菜的生长,而浓度为25mg·kg-1 的Cd则显著影响其生长。

  • 表4 各品种芥菜株高、鲜重对Cd的响应

  • 注:不同小写字母代表处理间差异显著(P<0.05)。下同。

  • 2.2.3 不同芥菜品种叶绿素含量对土壤中Cd的响应

  • 随着土壤Cd浓度的增加,各品种芥菜叶绿素a变化趋势不同:品种6显著增加,品种2、4变化不显著,其他品种(1、3、7、8、9)呈下降趋势,品种1、 8在处理1、2均显著减少,品种3、7、9在处理1时未显著减少,在处理2时则显著减少;随着Cd浓度的增加,叶绿素b和叶绿素总量的变化显著:品种4、6显著增加,品种1、2先下降后有所增加,品种3、7、 8、9则显著下降;叶绿素b主要影响了叶绿素总量的变化趋势。随着Cd浓度的增加,叶绿素a/b的变化显著,品种1、2、7先增加后下降,品种4、6则显著降低,品种3、8、9显著增加(表5)。

  • 表5 各品种芥菜叶绿素含量对Cd的响应

  • 2.3 不同品种芥菜对土壤中Cd的富集特征

  • 2.3.1 不同品种芥菜对土壤中Cd的吸收能力

  • 植物体内Cd的含量是筛选Cd超积累植物的重要指标之一。供试芥菜地上部干重Cd含量为27.0~95.5mg·kg-1(表6),鲜重Cd含量为2.70~9.55mg·kg-1

  • 不同芥菜品种的地上部和地下部Cd含量均随着土壤中Cd浓度的增大而显著增加,即处理2> 处理1>CK(品种6、9为处理1>CK)。其中品种7、8的地上部Cd含量最高,高达90mg·kg-1。不同品种芥菜的地下部Cd含量均大于地上部,也就是说各品种芥菜对Cd的富集部位均在地下部,这一点同水培试验结果一致。

  • 各品种不同处理地上部Cd含量大小为,处理1:8>7>1>3>9>2>4>6,处理2:7>8>3>4>2>1。从地上部Cd含量看,品种7、8、3富集Cd的能力较强。

  • 表6 不同品种芥菜体内Cd含量、富集系数与转运系数

  • 注:ND表示未检出。

  • 2.3.2 不同品种芥菜对Cd的富集系数及转运系数

  • 供试芥菜品种地上部Cd的富集系数存在显著差异性,且所有品种的富集系数在处理1、处理2均大于1(1.44~8.39)( 表6),说明不同品种芥菜地上部均具备富集Cd的能力。另外,不同品种芥菜的富集系数均为处理1> 处理2,即随着Cd浓度的增加,地上部富集Cd的能力有所下降。

  • 供试芥菜品种的转运系数均小于1,其范围为0.14~0.73(表6),即各品种芥菜富集Cd的部分主要为地下部。不同品种芥菜对Cd的转运系数变化规律为处理1> 处理2(品种7处理1、处理2间差异不显著),即随着Cd浓度的增加,芥菜对Cd的转运能力有所下降。

  • 不同品种芥菜的富集系数在处理1、处理2的大小顺序分别为:8>7>9>2>4>3>1>6、8>3>7>2>4>1;转运系数在处理1、处理2的大小顺序分别为:3>8>6>9>4>2>1>7、8>7>4>1>2>3; 据此分析,品种3、7、8富集Cd的能力较强。

  • 2.3.3 不同品种芥菜对土壤中Cd的提取量

  • 衡量植物对重金属的累积能力的另一个指标是植物单株提取重金属的量。供试芥菜地上部Cd的提取量为60.2~399.7 μg·株 -1,地下部Cd的提取量为7.11~80.0 μg· 株-1,整株提取量为78.5~479.8 μg·株 -1,且地上部提取量均大于地下部。其中,品种1、7、8在处理1和品种7在处理2时均低于140 μg·株-1,其他均高于140 μg·株-1 (表6)。

  • 随着土壤中Cd浓度的增加,品种1、2、8对土壤中Cd的提取量也显著增加,即处理2> 处理1;其他品种则呈现显著下降趋势,即处理1> 处理2,原因是受生物量影响。

  • 不同处理各芥菜品种的地上部提取量大小顺序为,处理1:4>6>3>9>2>7>8>1;处理2: 1>2>4>8>3>7;不同处理各芥菜品种的整株提取量大小顺序为,处理1:4>3>6>9>2>7>1>8; 处理2:2>1>4>8>3>7。相对来说,在处理1下品种4、3、6、9、2和处理2下品种1、2、4、8均大于140 μg·株-1,综合来看,品种2、4较占优势。

  • 3 讨论

  • 3.1 不同品种芥菜对水中Cd的吸收转运能力

  • 超积累植物的重要特征:(1) 生长快、生物量大;(2)对高浓度重金属污染有很好的耐受性;(3)在地上部分积累金属的能力强;(4)易收获[14-15]。供试芥菜均具备生长周期短(一般60d左右可收获)、生物量大(500~1000g)、易收获等特点。水培试验中芥菜地上部Cd的含量均低于100mg·kg-1(Cd超积累植物应达到的标准100mg·kg-1[16]),试验设置的Cd浓度2g·L-1 较低,使芥菜积累Cd的含量难以达到100mg·kg-1

  • 3.2 不同芥菜品种生长指标对土壤中Cd的响应

  • 据报道,印度芥菜、东南景天对土壤中Cd的耐性均可高达400mg·kg-1[1517];龙葵对土壤中Cd的耐性可高达200mg·kg-1[18]。相比之下,供试芥菜在土壤中Cd浓度为50mg·kg-1 时均无法存活, 25mg·kg-1 时只有部分品种可以存活,说明其对土壤中Cd的耐性低于这些超积累植物。但除品种5外,其他8个品种在Cd浓度为5mg·kg-1 时均可存活,有一定的耐性。

  • Cd对芥菜生长有一定的影响。据报道,土壤施用6mg·kg-1 的Cd2+ 45d后,印度芥菜(Brassica juncea L.cv.Varuna)的根和地上部的长度、鲜重和干重分别比对照降低28%、13.5%和18%[3],在CdCl2浓度为25、50、100、200和400mg·kg-1 处理下,印度芥菜根长、茎长、组织生物量总体呈下降趋势[15]。如果在一定污染浓度下植物的生物量没有降低,则说明该植物对该浓度污染具有一定的耐性[17]。本研究供试8种芥菜的株高和鲜重对5mg·kg-1 Cd污染有一定的耐性,在Cd浓度为25mg·kg-1 时则受到显著影响而下降。虽然供试芥菜Cd耐性低于龙葵、东南景天和印度芥菜,但Cd环境背景值通常为0.02~2mg·kg-1[15],我国土壤Cd污染一般为0.5~2mg·kg-1[19],其中90%以上属于中轻度污染 (Cd ≤ 1.5mg·kg-1,见《全国土壤污染状况调查公报》)。在此情况下,供试芥菜均可正常生长。

  • 叶绿素是光合作用的物质基础,其直接影响植物光合作用及物质合成速率,进而影响植物长势和生长量。据报道,土壤Cd2+ 浓度为6mg·kg-1 时,芥菜叶绿素含量降低约17%[3]; 随着Cd浓度的增加,叶片叶绿素总体呈下降趋势[15]; 1mg·kg-1 Cd处理下,二道眉芥菜叶绿素含量降低16.3%[20]。Cd可导致叶绿素a和叶绿素b浓度下降, Cd浓度较高时(2~12mg·kg-1),叶绿素a降幅较大,下降显著(P<0.05),最大降幅24.42%,叶绿素b降幅较小,最大降幅16.67%,且叶绿素a/b与Cd含量呈极显著负相关(P<0.01)[21];Cd浓度为50 μmol·L-1 时,印度芥菜叶绿素a水平稳定,而叶绿素b水平显著下降[22]。杨卓等[23]对印度芥菜进行Cd胁迫(0、40、80、120、160、200mg·kg-1)研究发现,叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量、叶绿素a/b均未呈现明显的规律性。综上,多数研究表明,叶绿素含量随着Cd浓度的增加有所下降,但叶绿素a和叶绿素b的变化规律却不尽一致。本研究中Cd对叶绿素的影响规律不尽一致,这点与杨卓等[23]的研究结果相同。

  • 3.3 不同品种芥菜对土壤中Cd的富集特征

  • 供试芥菜地上部和地下部的Cd含量均超过《GB 2762-2017》中0.2mg·kg-1 的标准,说明土壤Cd浓度高于5mg·kg-1 时,供试芥菜均受到污染,不能作为低Cd吸收品种种植,是否适宜在Cd浓度低于5mg·kg-1 土壤上种植,则需另外进行研究。目前对超积累植物评价标准之一是Baker等[24] 的参考值,即把植物叶片或地上部(干重)中含Cd量达到100 μg·g-1 以上的植物称为超积累植物。印度芥菜地上部Cd含量可达376mg·kg-1[25],龙葵Cd含量可达387mg·kg-1[26],在浓度为400mg·kg-1 的Cd处理下, HE-东南景天(Sedum alfredii)地上部Cd含量接近3000mg·kg-1[17]。与之相比,供试芥菜Cd含量较低,未达到100mg·kg-1,原因之一是本试验设计的Cd浓度低于这些报道。杨卓等[27]研究发现Cd浓度为5.34~50.92mg·kg-1 时,印度芥菜地上部Cd的含量为2.77~38.56mg·kg-1,但当Cd浓度为40~200mg·kg-1 时,印度芥菜地上部Cd含量高达7.82~102.67mg·kg-1[23]。因此,土壤Cd的浓度是影响芥菜地上部Cd含量的重要因素。在50mg·kg-1 时8种芥菜虽未存活,但25~50mg·kg-1 时它们是否能存活尚需研究。另外,虽然8种芥菜地上部Cd含量低于100mg·kg-1,但部分品种(1、3、7、8)(40.3~95.53mg·kg-1)在处理1、处理2均要超过同等浓度梯度下印度芥菜地上部Cd的最大含量(38.56mg·kg-1[27],且品种3、 7、8在处理2时含量为87.57~95.53mg·kg-1,已接近100mg·kg-1,因此,这些品种Cd的富集能力也不容忽视。

  • 在筛选超积累植物时一般以地上部的富集系数作为参考标准。植物的富集系数是该植株内某元素的浓度与该植株所生活环境中此种元素的浓度之比[28]。一般地上部Cd富集系数大于1,则表示该品种是Cd超积累植物[1829]。植物的Cd富集能力还包括对Cd的转移能力,即植物根部从基质中吸收Cd,借助新陈代谢将Cd转运至地上部分的能力,一般以转运系数衡量[30]。一般认为,超积累植物的富集系数与转运系数均应大于1[15],所以本研究的8种芥菜均不满足这个条件。另外,杨卓等[27]研究发现,当土壤中Cd浓度为5.34~50.92mg·kg-1 时,印度芥菜的Cd富集系数为0.35~1.20,即本研究富集系数均高于杨卓等报道的印度芥菜。另外,郭瞻宇等[8]研究发现,Cd浓度为1.23~43.90mg·kg-1 时,包心芥菜Cd的富集系数为1.45~3.25,这个结果也要高于杨卓等对印度芥菜的研究结果。陈院华等[30]在0.6mg·kg-1 Cd浓度下筛选出Cd超积累品种:精品棒菜、广西大肉甜芥菜富集系数分别为1.07、1.69,转运系数分别为1.68、1.07。也就是说,在我国芥菜中筛选出富集Cd能力高于印度芥菜的品种有很大可能性,而印度芥菜因受地域限制,在我国未大面积种植[31]。随着Cd浓度的增加,芥菜的富集能力和转运能力均有所下降,分析可能是Cd浓度的增加影响了植株的正常生长发育,生物量降低所致。这一点与印度芥菜的转运特征相同[27]

  • 据报道,包心芥菜地上部Cd累积量可达到156.03 μg· 株-1( 土壤Cd浓度43.90mg·kg-1),超过了龙葵单株提取量(142 μg·株-1[8],而精品棒菜及广西大肉甜芥菜的地上部Cd提取量为1.713~1.501mg· 株-1( 土壤Cd浓度0.6mg·kg-1[30]。本研究大部分品种地上部单株提取量较高(>140 μg·株-1),但未超过低浓度的精品棒菜及广西大肉甜芥菜,分析除了品种之间的差异外,另一个主要原因是Cd浓度较高,芥菜生物量降低,影响了Cd的总累积量,而精品棒菜及广西大肉甜芥菜的供试土壤Cd浓度仅为0.6mg·kg-1,芥菜的生物量相对较大。

  • 4 结论

  • Cd胁迫可导致芥菜叶片皱缩、出现白斑、变暗绿色或逐渐失绿发黄,甚至死亡,8种芥菜(1、2、 3、4、6、7、8、9)在土壤Cd浓度为5mg·kg-1 时均能存活,在50mg·kg-1 时均未存活,大部分品种(品种6、9除外)在25mg·kg-1 时能存活;在Cd浓度为5mg·kg-1 时,8种芥菜的株高、鲜重未显著减小,对Cd有一定的耐性;在≥ 25mg·kg-1 时显著减小。随着土壤Cd浓度的增大,大部分品种(1、3、7、8、9)叶绿素a有下降趋势,在25mg·kg-1 时下降显著。

  • 土壤Cd浓度高于5mg·kg-1 时,8种芥菜Cd含量均超标,不属于低Cd吸收品种;其地上部Cd含量(干重)低于超积累植物的限值100μg·g-1,富集系数均大于1,转运系数均小于1,不属于真正的Cd超积累植物。虽未满足富集系数、转运系数同时大于1的条件,但8种芥菜富集系数均大于1,且部分品种地上部Cd含量接近100mg·kg-1,地上部Cd提取量大于140μg·株-1,说明其具备一定的Cd富集能力,与其他杂草类超积累植物相比,芥菜生长周期短、生物量大、易收获,与印度芥菜相比,8种芥菜在我国更易存活。因此,在土壤Cd浓度小于5mg·kg-1 时,可以选种部分品种[2、3、4、7、8,即高9、2017442297(血经芥菜)、2017442241、澳洲清甜香油芥菜、香港甜脆竹芥]进行Cd修复。

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