鎘鉛脅迫對魚腥草葉綠素含量的影響

趙 敏 周賢思(.眉山市環境監測中心站，四川 眉山 6000；.成都苑東生物制藥股份有限公司，四川 成都 673)

鎘鉛脅迫對魚腥草葉綠素含量的影響

趙 敏1周賢思2
(1.眉山市環境監測中心站，四川 眉山 620010；2.成都苑東生物制藥股份有限公司，四川 成都 611731)

采用盆栽實驗研究了經鎘、鉛單一及復合處理的土壤對魚腥草葉綠素含量(SPAD)的影響。結果表明：鎘單一污染抑制魚腥草葉綠素的合成，但高濃度鎘抑制作用更顯著；鉛單一污染抑制葉綠素合成；鎘鉛交互作用抑制葉綠素合成，但不同金屬濃度范圍內的主控因素不同。

魚腥草；Cd；Pb；交互作用；葉綠素

鉛、鎘在自然界中廣泛分布，也是常見的環境污染物。它們通過土壤進入植物體內，從而影響植物的生長發育乃至光合作用和蒸騰作用強度[1]。鉛、鎘通過介質進入人體后，會對血液系統、神經系統造成損害，引起神經末梢、心血管、腎臟等器官的病變[2]。目前對鉛、鎘污染土壤的植物修復研究已經取得不少成果，然而，大多研究只是針對單一污染，關于復合污染的研究較少。鉛、鎘污染對植物的毒害機制較為復雜[3]，有關研究仍存在許多不明之處，研究結論也不盡一致。在重金屬脅迫情況下，植物的葉綠素含量變化明顯，能直觀的反應植物受毒害程度。目前針對鎘鉛復合脅迫對植物葉綠素的影響研究不夠全面深入，且設置的濃度范圍太窄。

魚腥草可入菜可入藥，用途甚廣用量甚大，并且在我國有大量的野生魚腥草。眾多實驗研究資料表明魚腥草對土壤中的鎘和鉛具有較強的吸收積累特性。開展鎘鉛脅迫對魚腥草葉綠素含量影響的研究，對尋找超富集植物是一項巨大的補充，意義重大。

1 材料與方法

1.1 供試材料

植物：以魚腥草地下莖為種植基材，進行盆栽試驗。該基材取自四川省雅安市雨城區嚴橋鎮嚴橋村(雅安三九中藥材科技產業化有限公司的種植基地)。盆栽試驗培養基地設在四川農業大學雅安校區的教學科研園區大棚內。

土樣：供魚腥草盆栽試驗的土壤為水稻土，取自雅安三九中藥材科技產業化有限公司的種植基地。供培土壤經除雜質、風干、碾碎并過篩(2目)后混勻方能使用。

1.2 實驗設計

1.2.1 土培實驗

將采集的土壤按要求處理好后再鈍化，然后進行魚腥草盆栽培養。往土壤中添加Pb(CH3COO)2·3H2O和Cd(CH3COO)2·2H2O以供給土壤鉛和鎘，并且將鉛、鎘分別設5個水平、4個水平，采用二因素完全設計，共計20種處理(具體見表1)，各處理水平均重復3次。基肥使用無機肥(按N∶P2O5∶K2O比值為1∶0.42∶2.37，其中N以200mg/kg計)。將魚腥草地下莖種入處理后的土壤中，并放入大棚內進行盆栽，定期進行澆水(純水)和除雜草。待魚腥草成熟后，再進行各項分析。

表1 土培試驗設計

1.2.2 測定項目和方法

在成熟期取各處理后的葉片，分析葉綠素含量，測定具體方法見參考文獻[4]。采用Microsoft Excel 2007、SPSS Statistics以及OriginPro 8.5軟件對數據進行統計分析成圖。

2 結果與討論

2.1 鉛鎘脅迫對魚腥草葉綠素含量的影響

植物主要靠葉綠素進行光合作用，葉綠素含量的多少直接影響植物光合作用和新陳代謝能否正常進行[5]。在重金屬脅迫情況下，可通過觀察植物葉綠素含量的變化來估算重金屬對植物的損害程度。目前多數研究[6-7]表明：重金屬脅迫抑制植物光合作用，并且抑制程度與加入的重金屬濃度成正相關。魚腥草經Pb、Cd單一和交互作用處理后，葉綠素含量變化如圖1所示。

注：圖中不同小寫字母表示P<0.05水平下差異顯著圖1 鉛、鎘單一及交互作用對魚腥草葉綠素含量的影響

2.2 鉛、鎘單一污染對魚腥草葉綠素含量的影響

處理2～4只加入了鎘。分析圖1，將處理2～4(圖中綠色部分)與處理1(空白組)比較發現，隨著土壤中加入鎘濃度的增加，魚腥草SPAD含量逐漸下降，即總體呈現下降趨勢，但相關不顯著(相關系數為-0.993，P=0.077>0.05)，鎘加入量10mg/kg以內時，SPAD下降緩慢，相較于空白差異不顯著(P<0.05)；當鎘加入量達到50mg/kg時，SPAD降幅達到45.78%，差異顯著。

處理5、9、13、17只加入了鉛，將這幾個處理與空白組進行對比，如圖1中藍色部分所示，加入鉛濃度與SPAD含量整體呈現負關聯，中間小范圍內波動(降幅：7.33%～29.94%)，但相關不顯著(相關系數為-0.906，P=0.094>0.05)。處理5和13相較于空白差異不顯著，而處理9和17相較于空白差異顯著。處理13中SPAD含量反而比處理9高，這可能是由于魚腥草慢慢的適應了一定濃度的鉛脅迫，但當鉛脅迫刺激繼續加強到處理17所示強度時，已經遠遠超出了魚腥草所能適應的鉛濃度。

綜上，鎘單一脅迫時，魚腥草SPAD含量隨著加入重金屬濃度的增加而下降，這與Padmaja[8]、段瑞軍[9]等人利用其它植物的研究結果趨勢一致。與小白菜幼苗相比[10]，魚腥草SPAD含量受鉛影響更小，可推斷出魚腥草對鉛的富集能力更強。鉛脅迫下，蜈蚣草[11]、費菜葉綠素含量變化趨勢[12]與本文略有差異，但總體均是下降趨勢。

2.3 鉛、鎘交互作用對魚腥草葉綠素含量的影響

鉛鎘復合脅迫下魚腥草SPAD含量如圖1中黑色部分所示，將之與空白處理相比，除處理6、10、14和空白組差異不顯著外，其余均差異顯著。說明鎘加入濃度為1mg/kg，且鉛濃度1000mg/kg以內時，鉛濃度增加對魚腥草SPAD含量的影響不大，但總體呈緩慢下降趨勢。另外，處理組7、11和15(鎘濃度為10mg/kg)內部差異不顯著，即鉛濃度對該處理組葉綠素含量影響不大，但總體依然呈緩慢下降趨勢。處理組8、12、16、20之間差異顯著，此時鎘濃度為50mg/kg，葉綠素含量呈現先上升后下降再上升的趨勢，可認為此時葉綠素含量主要受鉛影響。

處理組6～8、處理組10～12、處理組14～16均呈現迅速下降趨勢，即一定鉛濃度下(鉛濃度在1000mg/kg 以內)，魚腥草SPAD含量與鎘濃度負關聯。說明此時，魚腥草SPAD含量主要受鎘濃度影響。當鉛濃度為2000mg/kg時，處理組18～20內部差異不顯著，該三個處理與處理17差異也不顯著，且變化幅度很小，說明此時魚腥草SPAD含量受鉛和鎘共同抑制。

綜上，鉛鎘復合脅迫下，當鉛濃度低于1000mg/kg時，魚腥草SPAD含量主要受鎘抑制，該結果與曹喜春[13]的研究結論相似；當鉛濃度為2000mg/kg時，魚腥草SPAD含量主要受鉛和鎘共同抑制。

3 結 論

鉛、鎘在自然界中廣泛分布，也是常見的環境污染物。它們通過土壤進入植物體內，從而影響植物的生長發育乃至光合作用和蒸騰作用強度。鉛、鎘通過介質進入人體后，會對血液系統、神經系統造成損害，引起神經末梢、心血管、腎臟等器官的病變。目前對鉛、鎘污染土壤的植物修復研究已經取得不少成果，然而，大多研究只是針對單一污染，關于復合污染的研究較少。鉛、鎘污染對植物的毒害機制較為復雜，有關研究仍存在許多不明之處，研究結論也不盡一致。在重金屬脅迫情況下，植物的葉綠素含量變化明顯，能直觀的反應植物受毒害程度。目前針對鎘鉛復合脅迫對植物葉綠素的影響研究不夠全面深入，且設置的濃度范圍太窄。魚腥草可入菜可入藥，用途甚廣用量甚大，并且在我國有大量的野生魚腥草。眾多實驗研究資料表明魚腥草對土壤中的鎘和鉛具有較強的吸收積累特性。開展鎘鉛脅迫對魚腥草葉綠素含量影響的研究，對尋找超富集植物是一項巨大的補充。本文通過實驗研究主要得出以下三條結論：

(1)鎘單一污染時，魚腥草葉綠素含量整體呈下降趨勢，但低濃度鎘脅下對魚腥草葉綠素的抑制作用不明顯，當受到高濃度鎘污染脅迫時，葉綠素含量下降幅度大。

(2)鉛單一污染時，魚腥草葉綠素含量先下降再小幅上升再下降，鉛抑制葉綠素的合成。

(3)鎘鉛交互作用時，鎘和鉛同時抑制魚腥草葉綠素的合成。當鉛濃度1000mg/kg以內且鎘濃度10mg/kg以內時，魚腥草葉綠素含量主要受鎘抑制；當鎘濃度為50mg/kg且鉛濃度1000mg/kg以內時，葉綠素含量主要受鉛控制；當鉛濃度為2000mg/kg時，鎘濃度對葉綠素含量的抑制不顯著，此時葉綠素含量主要受鎘和鉛共同抑制。

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Effects Leaded by Cd and Pb on the Chlorophyll Content of Houttuyniae Herba

ZHAO Min1ZHOU Xiansi2
(1. Meishan Environmental Monitoring Central Station，Meishan Sichuan 620010，China； 2. Chengdu Easton Biopharmaceuticals Co.，Ltd.，Chengdu Sichuan 611731，China)

This experiment used soil，which was handled with single Cd or single Pb or Cd and Pb together，to plant Houttuyniae Herba，in order to do research on the effects to the chlorophyll content of Houttuyniae Herba caused by Cd and Pb. The result indicates that single Cd pollution reduced the synthesis of chlorophyll，and it′s especially noticeable with high Cd concentration. Single Cd pollution also reduced the synthesis of chlorophyll. In addition，Cd and Pb interaction reduced the synthesis of chlorophyll，too. But the main controlling factor varied with the changing of metals′ concentrations.

Houttuyniae Herba；Cadmium；Lead；Interaction；Chlorophyll

趙敏，工程師，碩士，主要從事環境監測工作

X-53

A

1673-288X(2017)01-0072-03

引用文獻格式：趙 敏 等.鎘鉛脅迫對魚腥草葉綠素含量的影響[J].環境與可持續發展，2017，42(1)：72-74.