（植物营养学专业论文）铅胁迫下氮肥形态对鱼腥草铅积累效应的影响.pdf

卅 j 中文摘要 植物修复己被视为治理重金属污染土壤的有效技术之一，具有潜在重金属富集能 力的植物是重金属污染土壤植物修复技术的基础，合理施肥则是提高植物修复效率的 主要技术措施之一。本文以鱼腥草( h o u t t u y m ac o r d a t at h u n b ) 为供试材料，综合运 用盆栽试验、差速离心技术、微波消解技术、亚细胞分级技术等方法研究了p b 胁迫下 施用不同形态氮肥对鱼腥草生长、吸收和积累p b 及生理生化指标的影响。初步结果如 下： 1 不同p b 浓度胁迫下，铵态氮处理时鱼腥草生长状况和受重金属毒害状况均好 于硝态氮处理。从生物量各指标来看，在低浓度p b 胁迫下，同一施氮浓度下鱼腥草的 茎重、叶重均表现出铵态氮处理高于硝态氮处理，而根重、株高、根长则无明显规律。 高浓度p b 胁迫时，各生物量指标均表现出铵态氮处理高于硝态氮处理，表明p b 胁迫下， 铵念氮肥施用可增加植物抗逆性，减轻植物受害症状。 2 土壤p h 值均以施氮量为5 0 m g k g 时为最高，且随着施氮量的增加，p h 值逐渐下 降。当施用铵态氮肥时，土壤州值均小于盆栽前土壤，且随施氮量的增加差距越来越 大，最大下降0 8 6 个单位，平均下降0 5 5 个单位：当施用硝态氮肥时，土壤p h 值均大 于锰栽前土壤，且随施氮量的增加差距越来越小，最大升高2 3 3 个单位，平均升高0 9 0 单位。表明施用铵态氮肥时，土壤p h 值要明显低于相应硝态氦处理，但土壤p h 值受硝 态氮肥处理的变化幅度较大。 3 施用两种形态氮肥，在低浓度p b 胁迫下，随施氮量的增加，土壤中重金属的 活性逐渐降低，且各形态p b 含量大小顺序均为：交换态 碳酸盐结合态 残渣态 铁锰 氧化态 有机结合态；而在高浓度p b 胁迫时，随施肥量的增加，土壤中重会属的活性 逐渐升高，且各形态p b 含量大, j , j i l 页序有所变化，表现为交换态 残渣态 碳酸盐结合 态 铁锰氧化态 有机结合态。其中施用铵态氮肥时土壤中交换态p b 含量明显高于施 用硝态氮肥时含量，各处理间随施氮量的增加土壤中交换态p b 含量和残渣态p b 含量 变化波动较大，而其它形态则变化波动较小 4 鱼腥草对p b 的富集系数普遍较高，甚至个别处理下鱼腥草对p b 富集系数己 大于或接近于1 。相比较而言，在低浓度p b 胁迫下，施用铵态氮肥时鱼腥草对p b 富 集系数要高于硝态氮处理，而在高浓度p b 胁迫下，在低施氮浓度时( 1 5 0m g k g ) 。 鱼腥草对p b 富集系数铵态氮肥处理高于硝态氮处理，在高施氮浓度时( 2 5 0m g k g ) 。 鱼腥草对p b 富集系数硝态氮肥处理高于铵态氮处理。就鱼腥草各器官p b 含量而言， 随着p b 处理浓度的升高，p b 在鱼腥草体内有由根部向茎、叶部转移的趋势，施用两 种形态的氮肥均表现为：低浓度p b 胁迫下，p b 在鱼腥草体内的分配率顺序为根望茎 叶，而高浓度p b 胁迫下则为茎 根 叶，特别是在施用硝态氮肥鱼腥草茎内p b 的分 配率超过5 0 9 6 ，其含量均高于1 0 0 0m g k g ，大于相应处理土壤中的p b 含量 5 p b 在鱼腥草各器官细胞内主要分布于细胞壁上，其中根部细胞壁p b 含量绝对 量最大，分配率占各细胞组分的6 0 9 6 - 7 0 ，茎部细胞壁p b 含量有所下降，但其分配率 却有所升高，占各细胞组分的7 5 一8 5 ，、叶部细胞壁p b 含量和分配率均为最低p b 在 各器官细胞器和可溶成分内的含量，同样在根部最高，茎部次之，叶部最低，但其分 配率的变化无明显规律。无论在何种p b 浓度胁迫下，鱼腥草各器官细胞组分内的p b 含量均有不同程度的变化，随p b 处理浓度的增加，鱼腥草根各细胞组分内的p b 含量变 化最为明显，均有不同程度的升高，但因氮肥形态不同而引起的差异较小；而鱼腥草 茎、叶各细胞组分内p b 含量变化则随p b 含量浓度和氮肥形态的不同而各有差异，但无 明显规律。这表明氮肥形态施用对鱼腥草各器官细胞组分对p b 的吸收无明显影响。 6 无论在何种p b 浓度胁迫下。施用铵态氮肥时，c a t 活性均是先升高后下降， 在施氮量为2 5 0 m g k g 时最大。s o d 活性均表现出随施氮量的增加逐渐升高；而施用 硝态氮肥时，增加氮处理量均导致c a t 活性逐渐降低，而s o d 活性则表现为先升高后 降低的趋势。对于p o d 而吉，则无明显变化规律。对于鱼腥草叶绿素含量，铵态氮处 理要高于硝态氮处理，在低浓度p b 胁迫下。两种形态氮肥处理对叶绿素含量的影响 均表现为随施氮量的增加先升高后降低，而在高浓度p b 胁迫下，施用铵态氮时，随 施氮量的增加叶绿素含量逐渐升高，施用硝态氮时则叶绿素含量均随施氮量的增加而 降低。 关键词：鱼腥草p b 氮氮肥形态积累 i i - 隹 一 一 e f f e c t so fn i t r o g e n o u sf e r t i l i z e r so i la c c u m u l a t i o no fl e a d b yh o u t t u y n i ac o r d a t at h u n bu n d e rl e a ds t r e s s y a n gg a n g ( p l a n tn u t r i t i o ns c i e n c e ) d i r e c t e db yp r o f w uj u n a b s t r a c t p h y t o r e m e d i a t i o n h a s b e c o m i n g a n e s t a b l i s h e d t e c h n o l o g y f o r e n v i r o n m e n t a lc l e a n u pa n dp r o t e c t i o n h y p e r a c c u m u l a t o rp l a n t sa r ep o t e n t i a l t o o l st or e m o v ee x c e s s i v em e t a l si nc o n t a m i n a t e ds o i l sb yc o n t i n u o u s p h y t o e x t r a c t i o n f e r t i l i z a t i o ni so n eo ft h em a i nm e a s u r e m e n t st oe n h a n c e t h e i ra b i l i t yt oe x t r a c ta n da c c u m u l a t em e t a l sf r o mt h em e t a lc o n t a m i n a t e d s o i l s h o u t t u y n i ac o r d a t at h u n bw a su s e da st e s t e dp l a n ti nt h i sr e s e a r c h a sa ne f f i c i e n to p e r a t i o n a lr o u t i n et e c h n o l o g y ，p h y t o e x t r a c t i o nr e q u i r e sa b e t t e rk n o w l e d g eo ft h eb e h a v i o r s 。s u c ha sp ba b s o r p t i o n ，a c c u m u l a ti o n ， d i s t r i b u t i o n ，a n db i o m a s so fh o u t t u y n i ac o r d a t at h u n ba sa f f e c t e db yna n d p ba d d i t i o n t oi d e n t i f yt h er e s p o n s e so fg r o w t ha n dp ba b s o r p t i o no r a c c u m u i a t i o no fh o u t t u y n 妇c o r d a t at h u n bt onf e r t i l i z a t i o nw a sa l s o i n v e s t i g a t e db yu s i n gap o te x p e r i m e n tw i t hp o l l u t e ds o i l t h er e s u l t s o b t a i n e da r es u m m a r i z e da sf o l l o w s ： 1 t ot h eg r o w t ha n dc o n t a m i n a t i o ns y m p t o mo ft t o u t t u y n i ac o r d a t at h u n b , n h 。一nt r e a t m e n ti sb e t t e rt h a nn o , 一nt r e a t m e n ti nd i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o no f p bs t r e s s f r o mt h eh o u t t u y n i ac o r d a t a 助u n bb i o m a s s a n dt h el o wc o n c e n t r a t i o n s t r e s so fp b ，t h es t e mw e i g h ta n di e a fw e i g h ti nn h ：一nt r e a t m e n ti sh i g h e r t h a nn 0 3 一nt r e a t m e n tw i t hs a m en i t r o g e nu s i n gl e v e l 。b u tt h er o o tw e i g h t ， p l a n th e i g h t a n dr o o tl e n g t hd o n th a v ec h a n g i n gr u l e s t h eb i o m a s so fn 地。一n t r e a t m e n ti sh i g h e rt h a nt h a to fn 0 3 - nt r e a t m e n ti nt h ec o n d i t i o no fh i g h c o n c e n t r a t i o ns t r e s so fp ba n di ti n d i c a t e st h a ta m m o n i cf e r t i l i z e re n h a n c e t h er e s i s t e n c eo fp l a n ti np bs t r e s sc o n d i t i o n 2 t h ep hv a l u eo fs o l lr e a c h e dt h eh i g h e s tw h e nu s i n g5 0 m g k gn i t r o g e n f e r t i l i z e ra n df e l lw h e nn i t r o g e nf e r t i l i z e rd o s a g er i s i n g b yu s e i n gn h 4 = n f e r t i l i z e r ，t h ep hv a l u eb e f o r es o i lp o t t e di sh i g h e rt h a ni tw a sp o t t e d ： t h eg a po ft w ov a l u e si si n c r e a s e dw i t hn i t r o g e nd o s a g er i s i n g ，t h ev a l u eo f p hw h i c hd e c r e a s e dm o s ti s0 8 6u n i t ，t h ea v e r a g ed e c r e a s i n gv a l u ei s0 5 5u n i t w h e nu s e dn o r nf e r t i l i z e r t h ep hv a l u eb e f o r es o i lp o t t e di sl o w e rt h a ni t i u h i d j w a sp o t t e d ，t h eg a po ft w ov a l u e sa r ed e c r e a s e dw i t hn i t r o g e nd o s a g er i s i n g ， t h ep hw h i c hi n c r e a s e dm o s ti s2 3 3u n i t ，t h ea v e r a g ei n c r e a s i n gv a l u ei s0 9 0 u n i t t h i si n d i c a t e st h es o l lp hi nu s i n gn h 4 * - nf e r t i l i z e ri ss i g n i f i c a n t l y l o w e rt h a n t h a ti nu s i n gn o i - nf e r t ili z e r ，a n dt h er a n g eo fc h a n g i n gp hi n n 0 、一- nf e r t i li z e rt r e a t m e n ti sl a r g e rt h a nt h a ti nn i l 4 + - nf e r t ili z e rt r e a t m e n t 3 t ot h ep bf o r m s ( i ns o i l ) c h a n g i n g ，i nt h ec o n d i t i o no fl o wc o n c e n t r a t i o n s t r e s so fp bw h e nf e r t i l i z e dt w od i f f e r e n tn i t r o g e nf e r t i l i z e r st h ea c t i v i t y o fh e a v ym e t a ld e c r e a s e dw i t hn il r o g e nd o s a g er i s i n g ；t h es e q u e n c eo fa l lk i n d s o fp bf o r m sw a se x c c a b r e s o x l o r g ，w h il e i nt h ec o n d i t i o no fh i g h c o n c e n t r a t i o ns t r e s so fp b ，t h eh e a v ym e t a la c t i v i t yi n c r e a s e dw i t hn i t r o g e n d o s a g er i s i n g ，t h er a n g ew a se x c r e s c a b o x l o r g t h ee x c h a n g e a b l ep bo f n h 。+ 一nf e r t i l i z e rt r e a t m e n tw a ss i g n i f i c a n t l yh i g h e rt h a nt h a ti nn 0 3 - - n f e r t ili z e rt r e a t m e n t t h ee x c h a n g e a b l ep ba n dr e s i d u ep bf l u c t u a t er a n g e i n c r e a s e df a s t e rw i t hn i t r o g e nf e r t i l i z e rd o s a g er i s i n g t h a nt h eo t h e r sp b f o r m s 4 a st h ec o n t e n to fp bi n h o u t t u y n i ac o r d a t at h u n b , t h ee n r i c h m e n t c o e f f i c i e n to fw h i c hh o u t t u y n i ac o r d a t at h u n ba b s o r b sp bi sc o m m o n l yh i g h 。 e s p e c i a l l yi ns o m et r e a t m e n tt h ec o e f f i c i e n ti sn e a ro rb i g g e rt h a n1 c o m p a r e d w i t ht h ef o r m e ro n e ，i nl o wc o n c e n t r a t i o ns t r e s so fp b ，t h ee n r i c h m e n t c o e f f i c i e n to fp bt h a ti nn h 4 * - nt r e a t m e n ti sb i g g e rt h a ni nn o ( - nt r e a t m e n t w h il e i nh i g hc o n c e n t r a t i o ns t r e s s ，t h ee f f i c i e n to fn h 4 - nt r e a t m e n tt ot h e e n r i c h m e n tc o e f f i c i e n ti sh i g h e rt h a nn 0 3 一nt r e a t m e n ti nl o wnc o n c e n t r a t i o n ( 1 5 0m g k g ) t h ee f f i c i e n to fn 0 1 。_ nt r e a t m e n tt ot h ee n r i c h m e n tc o e f f i c i e n t i sh i g h e rt h a nn h 。+ 一nt r e a t m e n ti nl o wnc o n c e n t r a t i o n ( 2 5 0m g k g ) a st h e c o n t e n to fp bi n d if f e r e n to r g a n so fh o u t t u y n i ac o r d a t at h u n b , t h e r ei st h e t r e n dt h a tp bi nh o u t t u y n i ac o r d a t at h u n bm o v i n gf r o mr o o tt os t e ma n dl e a f w i t ht h ec o n c e n t r a t i o no fp bt u r n i n gh i g h u s i n gn h t * - na n dn 0 3 - - na l lt u r n e d t h a ti nl o wc o n c e n t r a t i o n 。t h ed i s t r i b u t i o nr a t eo fp bi nh o u t t u y n i ac o r d a t a t h u n bi sr o o t 丝s t e m l e a f ，w h il e i nh i g hc o n c e n t r a t i o ns t r e s so fp b ，iti s s t e m r o o t l e a f ，e s p e c i a l l yt h ed i s t r i b u t i o nr a t eo fp bi n o u t t u y n i ac o r d a t a 劢u n bi sm o r et h a n5 0 w h e na p p l y i n gn o i - n t h ec o n t e n to fp bi sm o r et h a n1 0 0 0 m g k g w h i c h i sh i g h e rt h a nt h ep bi nc o r r e s p o n d i n gs o i l 5 a st h es u b c e l l u l a rd i s t r i b u t i o n so fp bi nr o o t ，s t e ma n dl e a ft i s s u e s 。p b w a sd i s t r i b u t e dm a i n l yi nc e l lw a l i s a n di nr o o tc e l lw a l l a b s o l u t ec o n t e n t v 。1 t 、 一 o fp bi st h em o s t 。a b o u t6 0 一7 0 o fp bc o n t e n to fc e l l p bc o n t e n td e s c e n d e d i ns t e mc e l l ，b u tt h ed i s t r i b u t er a t ei n c r e a s e d ，t a k eu p7 5 一8 5 o fp bc o n t e n t o fc e l l b o t hc o n t e n ta n dd i s t r i b u t er a t eo fp bw e r el o w e s ti ne e l lw a l lo f l e a f p bc o n t e n ti no r g a n e l l e sa n ds o l u b l ef r a c t i o nw a sr o o t s t e m l e a f ，b u t t h e r ew a sn oo b v i o u sr u l e n om a t t e ri nw h i c hp bc o n c e n t r a t i o n p bc o n t e n t i nh o u t t u y n i ac o r d a t at h u n bc e l l sa l lc h a n g e di nd i f f e r e n td e g r e e ，w i t h i n c r e a s i n go fp bc o n c e n t r a t i o n ，p bc o n t e n ti nr o o tc e l lc h a n g e dd i s t i n c t l y ， a l li n c r e a s e d ，b u td i f f e r e n c e sc a u s e db yn 0 3 - - ua n dn h , + - nw e r es m a l l w h i l e i ns t e ma n dl e a fc e l l s ，i tw a sc h a n g e dw i t h p bc o n c e n t r a t i o na n dd i f f e r e n t n f e r t i l i z e rf o r m 。i ts h o w e dn oo b v i o u sr u l e 6 a st h ea c t i v i t i e so fs o m ea n t i o x i d a t i v ee n z y m e sa n dc h l o r o p h y l li n h o u t t u y n i ac o r d a t at h u n b , n om a t t e ri nw h i c hp bc o n c e n t r a t i o n ，a c t i v i t i e so f c a ti n c r e a s i n gf i r s t ，t h e nd e s c e n d e db ya p p l y i n gn h 4 - n ，a n dt h et o pw a si n w h i c hn - a p p l y i n gw a s2 5 0 m g k g s o da c t i v i t i e si n c r e a s e dw i t h i n c r e a s i n gn a p p l l e d ，b u tw h e nu s i n gn 0 3 - - n ，i n c r e a s i n gnl e a dt oc a ta c t i v i t i e sd e s c e n d a n d s o da c t i v i t i e sf i r s ti n c r e a s e d ，t h e nd e s c e n d e d t op o d ，t h e r ew a sn oo b v i o u s r u l e f o rt h ee f f e c to fh o u t t u y n i ac o r d a t at h u n bt oc h i o r o p h y l l ，n h 4 - nw a s b i g g e rt h a nn o 一n ，i nl o wc o n c e n t r a t i o ns t r e s so fp bt h ec h l o r o p h y l li nn h 。+ 一n a n dn 0 3 nw e r eb o t hi n c r e a s e dt h e nd e s c e n d e db yi n c r e a s i n gna p p l i s e d w h i l e i nh i g hc o n c e n t r a t i o ns t r e s so fp b ，t h ec h l o r o p h y l li n c r e a s ew i t hn - a p p l y i n g i n c r e a s i n gw h e nu s i n gn h ：- n ，b u tu s i n gn o - nw a st h eo p p o s i t e k e yw o r d s ：h o u t t u y n i ac o r d a t at h u n b ；l e a d ；n i t r o g e n ；f o r mo fn i t r o g e nf e r t i l i z e r ； a c c u m u l a t i o n v l，lij j 论文独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行研究工作所取得 的成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其 他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得四川农业大学或其它 教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生弛穆剐 矽；年f 只“b 关于论文使用授权的声明 本人完全了解四川农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅， 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意四川农业大学可 以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 1 x 研究生签名： 移训 1 导师繇修豹 枷6 年5az 黾 捌年g 其0 善b l 1 研究综述 1 1 问题的提出及意义 近年来采矿、冶炼、金属加工、化工、废电池处理、电子、制革和染料等工业排 放的“三废”、汽车尾气排放、化肥和农药的不合理施用，都导致了土壤环境和水环 境受到有毒有害物质的污染，尤其是受到了重金属的污染，严重影响了环境质量和人 类健康。由于重金属不能被微生物降解、难被植物吸收利用和在土壤中难于移动，所 以有关重金属在污染土壤中化学行为的研究已受到国内外学者的重视“1 。当前我国区 域农业环境恶化与农产品重金属污染十分严重，特别是在经济发达地区，重金属污染 是农业环境研究和保护的重点和难点。据农业部环境监测系统近年来的调查表明，我 国2 4 个省市城郊，污灌区，工矿等经济发展较快地区的3 2 0 个重点污染区中，大田 农作物污染超标的农产品种植面积为6 0 6 万h m 2 ，占监测调查总面积的2 0 ；其中重 金属含量超标的农产品产量与面积约占污染物超标农产品总量与总面积的8 0 以上“ 人类丌采铅矿和使用铅制品已有数千年的历史，使得p b 不断向环境中排放，因而 可以说整个环境中部可能存在着铅的污染，如水、空气、植被、土壤、灰尘以及人类 起居环境等。然而，p b 作为“五毒元素”之一，是对人类有毒的重金属元素，迄今为 止的研究表明，p b 无论对人体、动物或者高等植物都不是必需营养元素啪植物体内 会累积一定量的p b ，通过食物链的方式危害人体的健康。铅毒的临床表现为贫血，便 秘，腹痛，呕吐以及食欲减退等。近年来有关研究主要集中在p b 的生殖毒性作用以及 对儿章健康的影响方面“。就土壤生态环境来说，当土壤中含有高浓度的p b 时，可 能通过以下三种途径对人类造成危害：( 1 ) 直接吞咽污染土壤或呼吸含p b 尘埃，这对 小孩在庭院或娱乐场所时危害颇大；( 2 ) 粮食蔬菜等对污染物的吸收，再通过食物链 进入人体，这在大部分情况下，该途径是人体p b 的主要来源；( 3 ) 水污染，任何土壤 污染均有可能造成水污染，而水污染亦是人体p b 的来源之一0 1 土壤受至j j p b 污染后，其土壤的理化性质、土壤微生物 以及土壤酶活性睁川都会 产生不同程度的影响。土壤中有机氮素的矿化作用、氮素硝化作用、反硝化作用以及 微生物固氮作用等生物化学过程均受重金属污染的影响。p b 能够抑制土壤中的共生固 氮过程，高浓度的p b 引起共生质粒的丢失，导致植物丧失根瘤结节的能力，而使作物 减产。另外，p b 在抑制植物的生长和固氮作用的同时也会对土壤中酶活性产生影响， 使一些淀粉酶和b 一葡糖苷酶的合成受到抑制，同时土壤脱氢酶、转化酶、过氧化氢 酶、磷酸酶和脲酶的活性也会受到抑制，但也有报道表明n 1 1 ，p b 对过氧化氢酶、脲酶、 碱性磷酸酶、转化酶等鄙有一定的激活作刚，这墨要取决于p b 处理的浓度。 土壤足植物吸收p b 的土要水源“”。p b 进人土壤后，会产生明显的生物效应，可导 致植物中毒( 特别足其根部) 、叶色不均一、成熟期推迟、耔实畸形、产量降低、影 响植物叶绿体结构和光合作用、严重时植株枯萎甚至死亡“1 川 综上所述，p b 的危害是多方面的，尤其足对我们生产生活密切相关的土壤环境 的危害我们应给予高度重视。 近年来，如何对重会属污染土壤进行修复已成为全球性的研究热点之一“”。传统 的土壤p b 污染治理措施主要有：客土、换土和去衷土法：水沈和淋溶法“； 电化学修复法”。虽然这些措施在治理农田重金属污染方面具有切实有效和见效快的 特点，但投资昂贵、所需设备复杂、易破坏土壤结构和生态环境，而且容易引起二次 污染，所以推广很难，并且也不能从根本上解决土壤重会属污染问题。 当前，研究得最活跃的修复技术是生物修复技术。它是利用各种天然生物过程而 发展起柬的一种处理各种环境污染的技术，具有实用范围广、处理费用低、对环境影 响小等优点，包括植物修复技术和微生物修复技术“。其中，植物修复技术是以植物 忍耐和超量富集某种或某些重金属元素为理论丛础，利用植物及其共存微生物体系清 除污染环境中的重会属，它包括植物稳定或植物固化、植物挥发和植物提取三种类型。 但是由于用于生物修复的植物往往植株矮小、生物垦低、生长缓慢和生活周期长，因 而修复效益较低。 施肥作为农业生产中必不可少的一项增产措施( 即使在污染土壤上办是如此) ， 它对超积累植物或耐重会属植物吸附积累重金属的特性有何影响，目前这方面的报道 较少。由于肥料中的阴、阳离子和有机质进入土壤后对土壤结构、物理化学性质等都 会产生一系列深远的影响，植物生长也受到促进，同时也可能影1 4 自到植物对重会属元 素的吸收“”圳。然而，受污染的土壤中重金属也不断受到环境因素和农业措施的影响， 使其在土壤中的植物有效性受到抑制或促进，重会属在土壤中的累积导致土壤性质发 生变化，从而又影响到土壤的肥力指标 由于重命屈与植物营养元素之间的作用关系足十分复杂的，施肥对已受重金属污 染的土壤将产生什么作用? 能否通过相关的农业措施抑制或避免重金属通过土壤进 入陆尘生态食物链呢? 因为这样的措施不仅经济，而且适用性很强，容易操作和酱及， 对于我团口i 讨这十y - 的农业7 匕产力水、i l ；f l l 所面临的，峻的环境污染，通过选择最能降低 重会属活性的肥料品种，因地制宜控制其污染，不失为一利t 较好的治理途径。 鱼腥草( h a u t t u y n i ac a s d a t at h u n b ) 属三白草科( s a u r u r a c e a e ) 蕺草属植物，别 名侧耳根、臭根草、鱼磷草等，野生于林下、草丛、田埂和沟溪边，既是药用植物又 是餐桌上的美味菜肴。我国鱼腥草资源十分丰富，是很具综合开发利用前景的野生植 物。伍钧等在雅安市雨城区鱼腥草生产基地生态环境的调查研究中发现，鱼腥草中 p b 的含量在1 0 0m g k g 以上，超过了食品中p b 限量卫生标准数十倍。在此后对雅 安市野外鱼腥草种质资源和吸收弛能力调查中，又发现鱼腥草地下茎p b 含量与土壤 中全氮含量和速效氮含量分别成显著和极显著正相关关系( n = 4 6 ) 。因此，本研究在 鱼腥草对土壤中p b 的吸持特性及耐性研究的基础上，研究施用不同形态氮肥对土壤 中p b 形态变化的影响，以及对鱼腥草生长、吸收和积累p b 和p b 区域化分布等效应 的影响，以期找到一种合理的施用氮肥的方法以减少重金属对鱼腥草的影响，从而对 于提高鱼腥草的质量，生产优质无公害的中药材具有十分重要的作用，同时也为实现 科学施肥以及走可持续发展道路提供科学的理论依据。 1 2 国内外研究现状 1 2 1p b 对植物的伤害机理 土壤中过量的重金属元素对植物是一种胁迫或说是逆境条件，若是这种胁迫超过 植物自身的忍耐限度就会对植物产生伤害，轻者影响植物生长，重者会导致植物死亡。 植物生长在重金属污染的环境中。受重金属的胁迫，植物与重金属接触的界面会首先 受到影响，并且这种影响会随着胁迫时间的延长，重金属浓度的升高，植物的受害程 度加剧。 p b 污染对植物胁迫伤害的机制，国内外己有较多报道魄“1 。p b 胁迫的毒理在于 破坏植物细胞核、线粒体、叶绿体超微结构，减少叶绿素、抗坏血酸含量，降低硝酸 还原酶、脱氢酶活性阮2 ”1 ，继而阻碍植物呼吸代谢、光合作用、氢素还原、细胞分 裂等生理功能正常进行，并最终影响植物品质与生物量。 1 2 1 1p b 对植物生长发育的影响 土壤中不同浓度的p b ，对植物产生不同的影响。在低浓度下p b 能够促进植物的 生长，b e g o n i a 侧用1 0 0 、2 5 0 、5 0 0 m g lp b ( n o o ：处理印度芥菜，结果发现1 0 0 m g l p b 处理能促进根系的生长，表现为生物量比对照有所增加。但随着p b 浓度的增大、作 用时间增长，对植物的抑制强度就越大一般认为植物受重金属p b 直接伤害的器官 是根系，在形态学上主要表现为侧根数目减少、根系生物量和体积下降吲，当培养液 中p b 浓度高于1 0 。m o l l 就会对植物根系的生长造成明显的抑制”有人认为p b 抑 制植物的生长可能是与生长素诱导的细胞生长有关嘲，也有人认为是因为p b 2 + 与c 矿 竞争吸附位点，阻止c a 的跨膜内流，导致钙调素( c a m ) 和c a a t p 酶不能被激活”， 从而阻止了有丝分裂的进行，最终表现出为根系生长受阻，植物对其它营养成分的吸 收减少，进而影响了整个植物的生长发育 1 2 1 2p b 对植物细胞分裂的影响 p b 在不同浓度下对细胞分裂的影响效果是不同的。较低浓度处理时，能够延长 细胞分裂时i 日j ，缩短分裂l 日j 期的时间间隔，使整个细胞分裂周期缩短。同时提高细胞 分裂指数。段昌群等o ”认为用低浓度p b ”处理蚕豆时，细胞分裂期持续时间均比对照 组长：但随着p b ”浓度的升高，细胞分裂时问缩短，分裂间期时i j l j 隔拉长，细胞分 裂指数递减。张义贤等研究表明，当p b ”浓度为5 xi o 5 x1 0 4 m o l l 时，细胞核 仁结构发生分解，形成许多核仁颗粒并进入细胞质；当p b ”浓度为1 0 1m o l l 时，就 能够完全抑制了大麦幼苗生长及根尖细胞分裂 p b 胁迫还会引起细胞发生异常分裂，般植物细胞异常分裂主要表现为：多倍 化和c - - 有丝分裂、染色体桥、染色体环、染色体断裂、染色体粘连和液化微核和 核解离等赵博生等1 认为，重金属产生的遗传毒害，首先直接或间接地影响细胞中 d n a 和染色体的合成与复制，从而使染色体发生不同程度的畸变，随着重金属浓度的 升高，植物细胞发生异常分裂的比率也升高毛学文等m 1 研究表明，0 5 3 0m g l 的 氯化p b 溶液对豌豆根尖生长无影响，但微核总数及微核率明显增高，并诱发产生染 色体断片、粘连、滞后，染色体桥等异常分裂，诱导的比率与氯化p b 溶液浓度和作 用时间呈下相关；用4 0m g l 氯化p b 处理的豌豆根尖生长发育受抑，微核率下降。 重会属产生的染色体遗传毒性，其直接作用是影响了细胞分裂问期的d n a 的合成，降 低了d n a s e 的活性，并能与核酸的碱基结合引起核酸立体结构的变化，使正在分裂的 细胞发生染色体畸变汹；而间接作用则可能是由于重金属离子转换了细胞中离子半径 相近的必需元素，影响了细胞正常的生理功能 1 2 1 3p b 对植物细胞膜透性的影响 p b 离子可透过细胞壁作用于细胞膜，导致植物细胞膜透性的严重破坏，使细胞 膜透性增加。随着p b 离子浓度的增大，胁迫时间的延长，细胞膜的组成及选择透性 会受到严重伤害，使得细胞内溶物大量外渗。同时外界有毒物质涌入细胞，结果导致 植物体内一系列生理生化反应发生紊乱，正常的新陈代谢活动被破坏。生长、生殖活 4 动受到抑制，甚至死亡p b 处理可使叶绿体结构发生明显变化，以致叶绿索含量下 降和细胞膜的透性增大，从而引起植物一系列生理代谢紊乱咖。李春荣等认为，p b 处理可使烟叶细胞膜透性增大。其原因可能是p b 与细胞上的磷脂作用，形成正磷酸 盐和焦磷酸盐，从而改变膜的结构；或者是由于p b 被细胞壁的果胶酸吸附，从而改 变细胞壁的弹性和可塑性，从而损害细胞壁的生理功能。细胞膜受到伤害后，细胞内 的离子和有机物大量外渗，外界有毒物质进入细胞，结果导致植物体内一系列生理生 化过程失调。 1 2 i 4p b 对植物光合作用的影响 重会属对植物光合作用的影响是通过影响光合过程中的电子传递、破坏叶绿体和 叶绿素等光合系统的完整性而实现的。重金属胁迫能抑制植物的光合作用，而且抑制 效应与处理时日j 的延长和浓度的加大成正相关。”。过量的p b 进入植物体内，破坏生 物膜的结构，导致叶绿体，线粒体及细胞核等重要器官损伤，影响光合作用有报道 表明嘲，高浓度的p b 可以破坏叶绿素合成过程中叶绿素酸酯还原酶 ( p r o t o c h l o r o p h y l l i d er e d u c t a s e ) 的活性和影响氨基一r 一酮戊酸( am i n o l a e v u l i n i c a c i d ) 的合成，而这两样都是叶绿素合成所必需的，从而导致植物的叶绿素含量减少， 影响光合作用。而k u p p e r 汹1 等则认为可能是由于p b 2 + 取代了叶绿素分子中的m 9 2 ，破 坏了叶绿素的结构，从而使叶绿素的生理功能受到抑制，影响光合作用的正常进行。 另外，也可能是由于重会属处理导致p si 的活性受到严重破坏，从而使光合过程中 p si 、p s i i 之自j 的联系阻断，导致光合作用严重受阻汹。 1 2 1 5p b 对植物抗氧化酶系统的影响 j 下常情况下，植物体内的活性氧代谢保持平衡。而重金属可作为脂质过氧化的诱 导剂，当重会属处理植物时，细胞内自由基的产生和清除之间的平衡受到破坏，导致 大量的活性氧自由基产生，从而使细胞膜脂过氧化加剧。目前认为活性氧水平升高导 致的膜脂过氧化加剧是膜损伤的重要原因“1 。植物体存在清除活性氧自由基、抑制 膜质过氧化的抗氧化酶系统，主要包括超氧化物歧化酶( s o d ) 、过氧化物酶( p o d ) 和过氧化氢酶( c a t ) 三种酶类。重金属处理引起的s o d 、p o d 和c a t 活性变化，反映 了重金属胁迫使活性氧自由基