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1、Pb、Cd 单一及复合胁迫在小麦幼苗中的富集特征摘要：为促进粮食安全生产，以小麦为受试植物，采 用盆栽试验争论不同浓度下 Pb、Cd 单一以及复合作用下在小麦幼苗中的富集特征。结果说明，Pb 单一胁迫下，叶片中金属的富集浓度与胁迫浓度成中度负相关，Pb、Cd 在根部和叶片中的其他作用状况下，富集浓度与胁迫浓度均成正相 关；Pb、Cd 在不同形式下，在小麦幼苗中的富集主要集中在根系，即地下局部地上局部；根部和叶片对金属 Pb、Cd 主要富集特征均为复合作用单一作用，金属 Pb、Cd 复合作用于小麦幼苗时表现为相互促进吸取效应。关键词：Pb；Cd；复合胁迫；小麦幼苗；富集特征中图分类号： Q945
2、.78 文献标志码： A 文章编号：1002-1302202302-0344-03收稿日期：2023-05-07基金工程：国家自然科学基金编号：51374208。作者简介：闫磊1989，男，江苏徐州人，硕士研究生，现主要从事土壤学和环境毒理学方面的争论工作。通信 肖昕，副教授，主要争论方向为环境化学、环境毒理学。E-mail：passerxx163 。随着我国经济的进展、化石燃料及有色金属的开采、工农业产品的大量开发， 土壤重金属污染日益严峻，进一步加剧了我国土地资源短缺。我国大多数城市郊区土壤也受到了不同程度的重金属污染，很多地方的蔬菜、水果和粮食等食物中 Pb、Cd、Cr 等重金属含量接近
3、或超过临界值1。土壤重金属污染具有长期累积性、隐蔽滞后性及不行逆性等特点，因而备受关注2。 重金属在土壤中的累积，不仅直接影响土壤物理化学性状、降低土壤中微生物的活性、阻碍养分的运输，还会通过食物链而逐级富集，通过多种途径直接或间接地威逼人类的生命安全和安康3-4。目前关于土壤-植物系统中重金属的争论很多5-9，肖昕等争论觉察，重金属 Cd 在小麦中大局部富集在小麦根部， 在不同生长时期小麦不同部位中重金属 Cd 的含量有很大差异10；张义贤等承受室内培育法，争论了重金属 Cd、Pb 及复合污染对大麦幼苗叶片局部生理指标的影响，不同浓度 的 Cd+Pb 复合处理对叶细胞膜的损伤均大于单一处理，
4、单一处理中 Cd 对大麦幼苗的毒性比 Pb 大，而复合处理Cd+Pb对大麦幼苗的损伤和毒害作用比单一处理更为严 重11。但关于重金属复合作用下室外盆栽试验争论尚少。目前，复合污染已成为人们争论的热点。因此，争论重金属 Pb 与Cd 复合作用在小麦幼苗中的富集特征是有实际意义的。1 材料与方法1.1 供试材料试剂 PbNO32、CdCl2?2.5H2O，为分析纯。供试作物为徐州地区广泛种植的烟农 19 小麦种子，购于徐州市种子公司。供试土壤取自中国矿业大学南湖校区。供试土壤理 化性质为总氮 9.26 g/kg、总磷 9.95 g/kg、总钾 17.00 g/kg、总铜 49.75 mg/kg、总
5、镉 4.275 mg/kg、总铅 72.575 mg/kg、总锌 212.675 mg/kg。1.2 试验方法配制含 250 g/L Pb2+和 25 g/L Cd2+贮存液各 2 L，承受逐层喷洒、翻土混合的方式参与铅、镉。为争论中低浓度重金属对小麦幼苗的毒理效应，考虑到徐州市土壤重金属污染现实状况，确定 Pb2+不高于 500 mg/kg，而 Cd2+含量则在 0 50 mg/kg 之间，每个试验处理设 3 个平行样，同时设置空白比照组表1。每个花盆中播种 100 粒麦种，自然环境中培育。1.3 测试方法在小麦幼苗期进展采集，承受梅花形布点法，用水将样 品根部的土壤洗净，将采集回来的样品进
6、展登记编号，并在 通风且枯燥处风干。将小麦的根和叶碾碎备用，浓硝酸-高氯 酸消解后用原子吸取分光光度计TAS-990 型测试各部位中重金属浓度12-13。2 结果与分析2.1 Pb、Cd 在小麦幼苗根部的富集由表 2 可知，金属 Pb 单一作用时在小麦根部的富集量 与金属胁迫浓度均呈极高正相关关系r=0.98。金属 Pb-Cd复合作用时，在 25、200 mg/kg 胁迫浓度下，金属 Pb 复合作用下的累积峰值为单一作用下峰值的 2 倍以上，表现为明显的促进作用，复合作用下金属Pb 的累积量均大于单一作用， 说明金属 Cd 促进了小麦根部对金属 Pb 的吸取，金属 Pb 在小麦根部的富集量与金
7、属胁迫浓度呈极高正相关关系r=0.94。Pb 在根中的富集浓度均随土壤胁迫浓度上升先降低再上升，因此，金属 Pb 单一作用及与金属 Cd 的复合作用结果既有相像性又有差异性。Cd 单一作用与 Pb-Cd 复合作用时，小麦根部对金属 Cd 的富集趋势相像，均随金属 Cd 胁迫浓度上升而上升。金属Cd 单一作用时，金属Cd 在小麦根部的富集量与金属胁迫浓度呈极高正相关关系r=0.99。Pb-Cd 复合作用时，除 1 mg/kg 胁迫浓度下金属 Cd 的富集浓度小于单一作用时的富集浓度，其他处理胁迫浓度水平下金属 Pb 均在确定程度上促进了幼苗小麦根部对 Cd 的吸取累积，当土壤胁迫浓度为200+1
8、0 mg/kg 时到达累积顶峰，说明在较高浓度处理水平下促进吸取作用更加显著，且金属 Cd 在小麦根部的富集量与金属胁迫浓度呈极高正相关关系r=0.95。2.2 Pb、Cd 在小麦幼苗叶片的富集由表 3 可知，金属 Pb 单一作用及与金属 Pb-Cd 复合作 用下，小麦幼苗叶片对金属 Pb 的富集状况差异较大。金属Pb 单一作用时，在胁迫浓度 25 mg/kg 作用下，小麦幼苗叶 片中金属含量略低于空白值，这可能是低浓度下植物对金属抗性作用的结果；50 mg/kg 时，叶片对金属 Pb 的吸取累积缓慢上升并到达吸取峰值；而在 200 mg/kg 时，叶片对金属Pb 的富集浓度快速下降，金属 P
9、b 在小麦叶片的富集量与金属胁迫浓度呈中度负相关r=-0.5。这可能是由于金属 Pb 主要集中在根部，向叶片的迁移速度降低。金属Pb-Cd 复合作用下，在较低胁迫浓度时，叶片中金属 Pb 富集浓度缓慢上升，而在 200+10 mg/kg 时快速增大并到达累积顶峰 68.18 mg/kg，是金属Pb 单一作用时峰值的 4 倍多，这说明在此浓度下金属Cd 的影响使叶片对Pb 的吸取累积显著提高；此时， 金属Pb 在小麦叶片的富集量与金属胁迫浓度呈极高正相关关系r=0.99。金属 Cd 单一作用及与金属 Pb-Cd复合作用时，小麦幼苗叶片对 Cd 的富集量随胁迫浓度上升而上升，但各浓度水平下吸取状况
10、存在差异：金属 Cd 单一作用时，金属 Cd 在小麦叶片的富集量与其胁迫浓度成极高正相关r= 0.99。Pb-Cd 复合作用时，在土壤中低胁迫浓度条件下，金属 Pb 的存在促进了金属 Cd 的活化而增加向叶片中的迁移，而在高浓度条件下与金属 Cd 单一作用时效应相像。因此金属 Pb 在中低浓度条件下对 Cd 的促进活化作用更加明显。Pb-Cd 复合作用时，金属 Cd 在小麦叶片的富集量与金属胁迫浓度呈高度正相关关系r=0.88。2.3 Pb、Cd 单一胁迫在小麦幼苗中的富集由图 1 可以看出，比照组叶片中金属 Pb 的含量大于根 中的含量，而在 25 mg/kg 胁迫浓度下，叶片中 Pb 含量
11、下降， 根中Pb 含量增加并略大于叶片中的含量；50 mg/kg 胁迫浓度下，根中金属 Pb 含量下降，叶片中含量上升且略大于根中的含量。在中低胁迫浓度下，根叶中金属 Pb 含量均在18.00 mg/kg 以下，且根、叶中的含量差异较小。土壤金属Pb 胁迫浓度上升至 200 mg/kg 时，根中的累积量快速加大并到达累积峰值 194.00 mg/kg，而小麦幼苗叶片中的累积量反而下降，此时根和叶片中的Pb 含量差异显著，根中Pb 含量是叶片的 47 倍，因此土壤金属 Pb 高胁迫浓度下，Pb 的富集主要集中在根部，只有很少量的金属向地上局部的叶片迁移。由图 2 可知，金属 Cd 在小麦幼苗根部
12、、叶片中的富集规律相像：金属 Cd 在根部和叶片中的累积量均随土壤胁迫 浓度水平的提高而增大，最大值分别为 37.73、17.65 mg/kg， 即根部的最大累积量是叶片最大累积量的 2 倍多，说明金属Cd 在小麦幼苗中的累积主要在根部。在 50 mg/kg Pb 和 2 mg/kg Cd 分别作用时，金属 Cd 在根中的累积量比 Pb 的累积量还要大，说明小麦幼苗根对金属 Cd 的富集力气大于对金属Pb 的力气。环境中金属 Cd 主要以游离态存在，而金属Pb 主要以络合态存在，这可能与金属在土壤及植物体内的赋存形态有关。2.4 Pb-Cd 复合作用在小麦幼苗根叶中的富集如图 3 所示，金属铅
13、Pb-Cd 复合作用条件下小麦根部对Pb 的吸取显著比叶片的吸取量大。在复合胁迫浓度 25+1 mg/kg 和 200+10 mg/kg 作用下 金属 Pb 在根部累积量远大于叶片中的累积量；50+2 mg/kg 复合胁迫浓度下，根部与叶片的累积量均最低，根部累积量照旧是叶片近 2 倍。说明大局部金属 Pb 富集在小麦根系，只有少量向地面局部迁移的 Pb 量较少的规律。金属铅 Pb-Cd 复合作用条件下小麦根部和叶片对 Cd 的富集趋势与对金属 Pb 的富集趋势相像图 4。各浓度处理水平下，小麦根部对 Cd 的吸取累积量均比叶片的吸取累积量大。小麦幼苗根和叶片中金属 Cd 累积量与土壤中金属
14、Cd 的胁迫浓度呈极高正相关，同时也存在大局部金属 Cd 富集在小麦根系中，较少的 Cd 含量累积在小麦幼苗叶片中，但其转移力气较金属 Pb 强，这与金属 Cd 的存在形式有关。总体而言，重金属 Pb、Cd 在小麦幼苗中的富集主要集中在根系，少量重金属可以转移到地上局部叶片，因此小麦 幼苗的根部可以从污染的土壤上有效渗透与提取重金属，从 而增加对重金属离子的吸取与累积，前人也有类似的争论结果14。3 结论Pb 单一胁迫下，叶片中金属的富集浓度与胁迫浓度成中度负相关，Pb、Cd 在根部和叶片中的其他作用状况下，富集浓度与胁迫浓度均成正相关；其中 Pb-Cd 复合作用下， 金属Cd 在叶片中的富集
15、浓度与胁迫浓度成高度正相关，Pb 单一作用下在根中的富集、Cd 单一作用下在根叶中的富集以及复合作用下的 Pb 在根叶中的富集均成极高正相关关系。同一金属在不同作用形式下的富集特征均为：根部和叶 片对金属的富集均是复合作用单一作用。在复合作用下，2 种金属在小麦幼苗根部和叶片中的富集浓度均比单一作用 时高，说明金属 Pb、Cd 复合作用于小麦幼苗时表现为相互促进的吸取效应。同一金属同一作用形式下在小麦幼苗不同部位的富集 特征均为根部叶片，即地下局部地上局部。这说明重金属 Pb、Cd 在小麦幼苗中的富集主要集中在根系，只有少量金属可以转移到地上局部叶片。Pb、Cd 复合作用下在不同处理水平其相互
16、促进吸取强度不同：在小麦幼苗根部，金属 Cd 在 1、10 mg/kg 浓度作用下促进了小麦根部对金属 Pb 的吸取，并且在 10 mg/kg 时到达富集峰值；金属Pb 在 200 mg/kg 对金属Cd 的促进吸取作用最为显著。小麦幼苗叶片中，金属镉Cd在 10 mg/kg时对金属铅Pb的活化吸取促进作用最显著；而金属铅Pb在 25 mg/kg 时对金属镉Cd的促进吸取作用最为显著。在中浓度处理水平即 Pb 浓度 50 mg/kg、Cd 浓度 2 mg/kg 时， 两金属均无明显的促进或抑制作用。小麦作为籽实性农作物，其秸秆和果实都将进入食物链循环，重金属在期内的富 集势必存在影响人类安康与
17、安全的风险，所以我们确定要给 与足够的重视和关注。参考文献：1 马旭红，吴云海，杨凤. 土壤重金属污染的探讨J. 环境科学与治理，2023，315：52-54.2 李永丽. 矿山尾矿铅污染植物修复及EDTA 强化技术争论D. 长沙：湖南大学，2023.3 Alam M G ，Snow E T.Heavy metal contamination of vegetables grown in Samta Village，BangladeshJ. The Science of the Total Environment，2023，3081/2/3：83-96.4 Turkdogan M K，Kili
18、cel F，Kara K，et al. Heavy metals in soil，vegetables and fruits in the endemic upper gastrointestinal cancer region of TurkeyJ. Environmental Toxicology and Pharmacology，2023，133：175-179. 5Zarcinas B A，Pongsakul P，Mclaughlin M J，et al. Heavy metals in soils and crops in Southeast Asia，ThailandJ.Envir
19、onmental Geochemistry and Health，2023，264：359-371.6 Giachetti G，Sebastiani L. Metal accumulation in poplar plant grown with industrial wastesJ. Chemosphere，2023，643：446-454.7 Gupta A K，Sinha S. Chemical fractionation and heavy metal accumulation in the plant of Sesarnurn indicum L.var. T55 grown on
20、soil amended with tannery sludge：selection of single extractantsJ.Chemosphere，2023，641：161-173.8 Kumar Sharma R，Agrawal M，Marshall F. Heavy metal contamination of soil and vegetables in suburban areas of Varanasi，IndiaJ. Ecotoxicology and Environmental Safety， 2023，662：258-266.9 窦磊，马瑾，周永章，等. 广东东莞地区土
21、壤-蔬菜系统重金属分布与富集特性分析J. 中山大学学报：自然科学版，2023，471：98-102.10 肖昕，朱子清，王晨，等. 重金属Cd 在小麦中的富集特征J. 安徽农业科学，2023，3720：9584-9585，9605. 11张义贤，李晓科. 镉、铅及其复合污染对大麦幼苗部分生理指标的影响J. 植物争论，2023，281：43-46，53. 12刘红侠，韩宝平，郝达平. 徐州市北郊农业土壤重金属污染评价J. 中国生态农业学报，2023，141：159-161. 13李硕. 水葱对镉污染土壤修复潜力的争论D. 长沙：湖南大学，2023.14McOrath S P.Phytoextraction for soil remediationM/Brooks R R. Plants that hyperaccumulate heavy metals. Wallingford，UK：CAB International，2023： 267-287.李彪，王耀强. 寒旱灌区含盐土壤水分雷达反演技术争论J. 江苏农业科学，2023，432：347-350.