第２８卷第１期 ２０１０年１月 佛山科学技术学院学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｆｏｓｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｖｏ１．２８ Ｎｏ．１ Ｊａｎ．２０１０ 文章编号：１００８—０１７１（２０１０）０１—００６１—０６ 不同改良剂对镉污染土壤上生长的 油麦菜生理生化特性的影响 聂呈荣 。， 杨文瑜。，邓日烈 ，朱锦泉 ，蒲思慧 ， 罗竟文 ，黄月明 ，李敏健 （１．佛山科学技术学院作物遗传育种研究所，广东佛山５２８２３１；２．华南农业大学资源环境学院。广东广州５１０６４２） 摘要：盆栽试验研究不同改良剂对镉污染土壤上油麦菜生理生化特性的影响。结果表明。在镉严重污染的酸性 土壤上，改良剂的施用可引起油麦菜生理生化特性产生变化。泥炭、赤泥＋泥炭、石灰＋赤泥处理对叶绿索ａ含 量增加影响最显著，泥炭处理对叶绿素ｂ含量增加影响最显著，泥炭、赤泥＋泥炭、石灰＋泥炭处理对叶绿素ａ ＋ｂ含量影响最显著。石灰＋赤泥＋泥炭处理对油麦菜过氧化氢酶活性的降低影响最显著。石灰＋赤泥处理对 油麦菜过氧化物酶活性降低的影响最显著。除了赤泥．其他改良剂的施用均可显著提高油麦菜可溶性糖含量。 其中石灰＋赤泥＋泥炭处理的效果最好。泥炭、石灰＋赤泥、石灰＋赤泥＋泥炭的施用使油麦菜可溶性蛋白含 量显著降低。赤泥的施用使油麦菜维生素Ｃ含量显著提高。 关键词：石灰；赤泥；泥炭；镉；生理生化 中图分类号：￥３６３ 文献标志码：Ａ 土壤镉污染对植物的呼吸作用、光合特性、渗透调节、活性氧代谢、蛋白与基因表达等方面都存在不 同程度的影响口 ］。油麦菜（Ｍｙｌｏｐｈａｒｙｎｇｏｄｏｎ）含有大量维生素和钙、铁、蛋白质等营养成分，具有降低胆 固醇、治疗神经衰弱、清燥润肺、化痰止咳等功效，深受农民和消费者喜爱。目前，尚无有关不同改良剂对 镉污染土壤上油麦菜生理生化特性影响的研究，因此，研究在镉污染土壤上施用不同改良剂对油麦菜叶 绿素、抗氧化酶系统和品质的影响，可为油麦菜地镉污染治理提供一定的依据。 １材料与方法 １．１试验材料 供试土壤采自佛山某铝型材厂工业废水污染土壤，ｐＨ为６．０６，有机质２．Ｏ１ ，碱解Ｎ９．８２ ｍｇ・ ｋｇ＿。，速效Ｐ１．９１ ｍｇ・ｋｇ＿。，速效Ｋ１４．７８ ｍｇ・ｋｇ～，全镉７．５１ ｍｇ・ｋｇ＿。，；改良剂为石灰、泥炭、赤 泥，其ｐＨ值分别为１Ｏ．２４、５．７８、１０．０５，使用前均过２ ｍｍ筛；供试作物为油麦菜，种子由广东省农科院 蔬菜研究所提供。 １．２试验方法 １．２．１ 试验设计 采用盆栽试验方法，风干土过１ ｃｍ筛，每盆装２ 。根据前期研究［１ ，本试验共设８种处理见表１。 按表１将各种改良剂与供试土壤充分混合均匀，各处理均重复５次。基肥、追肥均施复合肥，按Ｎ： 收稿日期：２００９—１Ｏ一３Ｏ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（３０５７０３３６），国家星火计划资助项目（２００８ＧＡ７８００３６）．佛山市哲学社会科学规划 资助项目（２ｏｏ８Ｊ一８。２ｏｏ９Ｊ一２３） 作者简介：聂呈荣（１９６６一），男．广西富川人，佛山科学技术学院教授，博士，硕士生导师。 ６２ 佛山科学技术学院学报（自然科学版） 第２８卷 Ｐ２Ｏ５：Ｋ２Ｏ为０．１５：０．１５：０．１５ ｇ・ 表１供试土壤处理 ｋｇ一 土施用。 ．根据油麦菜生长周期，分别在移栽 ∞暑＼蛐姐 懈翳占 ６ ５ ４ ３ ２ ｌ Ｏ 后第３７、４４、５１、５８、６５ ｄ测定油麦菜叶 片叶绿素含量、叶片过氧化氢酶（ＣＡＴ） 活性、过氧化物酶（ＰＯＤ）活性，第６５天 收获油麦菜时加测叶片可溶性糖含量、 可溶性蛋白含量和维生素Ｃ含量。 １．２．２ 测试项目及方法 叶绿素用分光光度法［３］，ＣＡＴ用过 氧化氢氧化法Ⅲ，ＰＯＤ用愈创木酚法 ，可溶性糖含量用苯酚法 ３，可溶性蛋白质含量用考马斯亮蓝Ｇ －２５０法嘲，维生素Ｃ含量用２，６一二氯靛酚滴定法Ｄ３。 １．２．３ 数据分析 数据处理和统计分析采用Ｅｘｃｅｌ２００３和ＳＡＳ８．０软件。 ２结果与分析 ２．１不同改良剂对油麦菜叶绿素含量的影响 叶绿素是植物光合作用的色素，叶绿素ａ和ｂ分别是主要色素和辅助色素，其含量高低在一定程度 上反映了植物生长状况和光合作用水平。试验结果如图１～３所示。 ７厂 口ＣＫ 口Ｌ 口Ｒ 口Ｐ 囹ＬＲ 困ＬＰ 圈ＲＰ ｇ［｜ＬＲＰ ３７ ４４ ５ｌ ５８ 移栽后天数，ｄ 图１ 不同处理对油麦菜叶绿素ａ含量的影响 口ＣＫ 口Ｌ ∞ 董 团Ｒ 稠 缸 囹Ｐ ｃ 懈 囝ＬＲ 爨 目ＬＰ 圈Ｒ Ｐ 口ＬＲＰ ３７ ４４ ５ｌ ５８ ６５ 移栽后天 ｄ 图２不同处理对油麦菜叶绿素ｂ含量的影响 第１期 聂呈荣等：不同改良剂对镉污染土壤上生长的油麦菜生理生化特性的影响 ６３ 在移栽后第３７～６５天，各处理叶绿素ａ、叶绿素ｂ、叶绿素ａ＋ｂ含量均高于对照，且呈平缓上升趋 ． ． ｕＪ＼嘲姐 占锻翳 势，泥炭、赤泥＋泥炭、石灰＋泥炭处理的叶绿素ａ含量和叶绿素ａ＋ｂ含量均显著高于对照，收获时叶 ３ ２ ２ 一ｃ—ｕＪ．暑／一０旨ｕＩ一＼ 姆．Ｉ．１ １ Ｏ ∞ ０ Ｏ Ｏ ０ ８ ６ ４ ２ ０ Ｏ 绿素ａ含量分别是对照的１．３６倍、１．４４倍和１．３５倍，叶绿素ａ＋ｂ含量分别是对照的１．４１倍、１．２８倍 ∞ 的 ∞ 的 和１．２４倍，泥炭处理的叶绿素ｂ含量显著高于对照，收获时是对照的１．５１倍。 口ＣＫ 口Ｌ 口Ｒ 曰Ｐ 囹ＬＲ 团ＬＰ 圈Ｒ Ｐ 囡ＬＲＰ ３７ ５ｌ ５８ 移栽后天数／ｄ 图３不同处理对油麦菜叶绿素ａ＋ｂ含量的影响 ２．２不同改良剂对油麦菜叶片保护酶的影响 ２．２．１ 对叶片过氧化氢酶（ＣＡＴ）活性的影响 ＣＡＴ是一种含铁的血蛋白酶类，能催化过氧化氢分解成水和氧。对照的ＣＡＴ活性先降低再升高然 后又降低，如图４所示。说明受镉污染后，油麦菜ＣＡＴ活性发生相应的变化，先降后升再降。加入改良 剂的各处理油麦菜ＣＡＴ活性均低于对照，且总体上呈现先平缓上升再降低的趋势。移栽后第３７～６５ 天期间，各改良剂处理的油麦菜ＣＡＴ活性均显著低于对照，到第６５天收获油麦菜时石灰＋赤泥＋泥 炭处理的ＣＡＴ活性最低，比对照下降了３４．４３ ，如图４所示。 口ＣＫ Ｉ 王 正 正 ＿ ：荸 ●王 口Ｌ ：王 垂 董 明 玉 ０ ： ＋ ｔ ｌ 量口Ｒ ： ＿＿ 王 王－二 ： ｉ ：： ＂Ｔ玉 卫 ；五 ‘ － ： ！ ± ± ！ ； －● 重 ＿ ：：－一 王ｆ －＿＿。－ ＿ ＿ 番 垂 口Ｐ ： ：： ● ， Ｉ ．卜 ●！ ：Ｉ 萋 ●● ： Ｃ ■ ◆ －＿Ｉ ｔ ＿－ ｌｌ Ｉ ； ： ：＿－ ＿－＿ ： 口ＬＲ ：： ： ● Ｉ ＿－１ ● 毫 ｝ ● ； ●●● ＿－ ： 囵ＬＰ ： ：： ● －＿ ｌ ◆ ＿！ ◆ ｝ ■ ●Ｉ ： ： ● －＿ Ｉｉ ■ ｊ ｝ ：： ＿＿－－ －－ ： 口ＲＰ ｝ ● ： ・土 ● ：－－．－ ｌ Ｉ ：： ● 善 ‘＿ ： ：！ 困ＬＲＰ Ｉｔ ｝ ● ｒ一 萋 ： ３７ ４４ ５ｌ ５８ ６５ 移栽后天数，ｄ 图４ 不同处理对油麦菜叶片过氧化氢酶活性的影响 ２．２．２ 对叶片过氧化物酶（ＰＯＤ）活性的影响 ＰＯＤ是一种含铁的金属蛋白质，能催化过氧化氢与酚类反应。对照的ＰＯＤ活性先升高再缓缓降 低，如图５所示。说明受镉污染后，油麦菜ＰＯＤ活性发生相应的变化，先升高后降低。加入改良剂的各 处理油麦菜ＰＯＤ活性变化平稳，基本保持一定的活性，且均低于对照，说明各改良剂的施用在一定程度 上降低了ＰＯＤ活性。油麦菜移栽后第３７天石灰、泥炭处理ＰＯＤ活性显著低于对照，其他处理之间差异 不显著。第４４～６５天所有改良剂处理ＰＯＤ活性均显著低于对照。第５１～６５天石灰＋泥炭处理的ＰＯＤ 活性显著低于其他改良剂处理。 ６４ 佛山科学技术学院学报（自然科学版） 第２８卷 ２．３对油麦菜品质的影响 ２．３．１ 对可溶性糖含量的影响 由表２可知，除了赤泥处理以外，其他改良剂处理油麦菜可溶性糖含量均显著高于对照，以石灰十 赤泥＋泥炭处理的可溶性糖含量显著于其他处理，是对照的１．３１倍；其次是泥炭、石灰＋泥炭处理，分 别是对照的１．２０倍、１．１７倍；再次是赤泥＋泥炭、石灰＋赤泥、石灰处理，分别是对照的１．１５倍、１．１３ 倍、１．１２倍。 ２．３．２ 对可溶性蛋白含量的影响 泥炭、石灰＋赤泥、石灰＋赤泥＋泥炭处理的油麦菜可溶性蛋白含量显著低于对照见表２，分别比 对照下降４．１７ 、３．４８ 和１．７５ ，其他改良剂处理与对照差异不显著。 口ＣＫ 口Ｌ ∞ 口Ｒ 二 ０ 鲁 口Ｐ 固ＬＲ 蝗 ０ 日ＬＰ ０ ｃ５ｊ Ｒ Ｐ ｝ＥＩ｝ 圈ＬＲＰ 是 ３７ ４４ ５ｌ ５８ ６５ 移栽后天数／ｄ 图５不同处理对油麦菜叶片过氧化物酶活性的影响 表２不同处理对油麦菜可溶性糖、可溶性蛋白、维生素Ｃ含量的影响 注：数据为５次重复的平均值和标准误。字母表示同列数据比较，各列具有不同字母表示 差异显著，Ｐ＜Ｏ．０５。 ２．３．３ 对油麦菜ＶＣ含量的影响 赤泥处理的油麦菜维生素Ｃ含量显著高于对照 见表２。是对照的１．３５倍．其他改良剂处理差异不 显著。 ３讨论与结论 重金属污染可引起植物叶绿素含量发生变化，在一定浓度范围内，低浓度重金属使叶绿素含量增 加，高浓度重金属使叶绿素含量下降 。本试验中，在镉严重污染的土壤中，泥炭、赤泥十泥炭、石灰＋泥 炭处理可使叶绿素含量显著高于对照，其原因可能是改良剂的施用使土壤和油麦菜镉含量降低到一定 的浓度范围，这个范围内少量重金属弥补了植物体内质体蓝素所需，而质体蓝素又是组成光合作用电子 传递体的成分之一，从而增加了叶绿素含量［６：。 重金属污染可引起植物产生对植物膜系统有伤害作用的自由基，但植物自身有一种保护系统来清 第１期 聂呈荣等：不同改良剂对镉污染土壤上生长的油麦菜生理生化特性的影响 ６５ 除产生的自由基，以减轻危害［７州。ＣＡＴ和ＰＯＤ共同作用催化过氧化氢分解成水，从而有效地阻止活性 氧和过氧化氢在植物体内的积累，抵抗重金属胁迫，使植物得以健康生长Ｌ１。。。本试验中，油麦菜受镉污 染胁迫时，由于活性氧的产生，刺激了ＣＡＴ、ＰＯＤ活性的升高，ＣＡＴ活性的提高能有效清除过氧化氢， ＰＯＤ活性升高是激活自身防御系统的一种表现［１ 弛］。改良剂的加入在一定程度上均降低了镉污染油麦 菜ＣＡＴ和ＰＯＤ活性，这可能是油麦菜在一定程度上提高镉污染胁迫抵抗能力的表现。应对镉胁迫， ＣＡＴ活性先降后升再降，而ＰＯＤ活性先升后降，这可能说明ＣＡＴ应对镉胁迫的敏感度比ＰＯＤ低。 重金属污染可引起植物体内碳水化合物代谢紊乱。本试验中，除了赤泥，其他改良剂的施用均可显 著提高油麦菜可溶性糖含量，原因可能是重金属引起植株光合产物输送受阻，或叶内不溶性糖降解引起 可溶性糖含量增加［１。 ；也可能与重金属的污染程度有关，低浓度重金属能增加植物可溶性糖的含量［１ ， 改良剂的施用降低了油麦菜镉含量，在一定浓度范围内，可溶性糖含量随镉浓度升高而降低，即镉浓度 越低，越有利于可溶性糖的合成。 重金属污染可引起植物体内的蛋白质含量产生变化。本试验中，对照土壤中镉污染严重，引起可溶 性蛋白质含量增加，这可能是植物抵抗镉害的一种解毒机制口 。泥炭、石灰＋赤泥、石灰＋赤泥＋泥炭 的施用使油麦菜可溶性蛋白含量显著降低，可能是其施用降低了油麦菜镉含量，在一定浓度范围内，可 溶性蛋白含量随镉浓度降低而降低Ｌ１ 。 参考文献： ［１］夏会龙，程文伟，池小雅．镉胁迫对甘蔗生长及生理性状的影响［Ｊ］．中国土壤与肥料，２００９（１）：４２—４５． ［２］ＨＥＧＥＤＵＳ Ａ。ＥＲＤＥＩ Ｓ。ＨＯＲＶＡＴＨ Ｇ．ｅｔ ａ１．Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｆ Ｈ２Ｏ２ ｄｅｔｏｘｉｆｙｉｎｇ ｅｎｚｙｍｅｓ ｉｎ ｇｒｅｅｎ ａｎｄ ｇｒｅｅｎｉｎｇ ｂａｒｌｅｙ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ ｕｎｄｅｒ ｃａｄｍｉｕｍ ｓｔｒｅｓｓ［Ｊ］．Ｐｌａｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００１．１６０：１０８５—１０９３． ［３］张志良．植物生理学实验指导［Ｍ］．北京：高等教育出版社．２００３． １－４３ ＰＲＯＩＮＯＫＥ Ｘ Ｈ．Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ ｐｌａｎｔｓ１－Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｒｅｓｓ，１９８１：１９７—２０９． Ｉ－５］张金彪，黄维南．镉胁迫对草莓光合的影响ＥＪ］．应用生态学报，２００７。１８（７）：１６７３—１６７６． ［６３刘周莉，何兴元，陈玮．镉胁迫对金银花生理生态特征的影响［Ｊ］．应用生态学报，２００９．２０（１）：４０—４４． ［７］ＦＯＭＺＩＥＲ Ｒ Ｆ，ＦＥＮＥＩＲＡ Ｒ Ｒ．ＶＩＴＯＲＩＡ Ａ Ｐ．Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｃａｄｍｉｕｍ ｏｎ ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ｅｎｚｙｍｅ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｉｎ ｓｕｇａｒ ｃａｎｅ ［Ｊ］．Ｂｉｏｌｏｇｙ Ｐｌａｎｔ，２００２。４５（１）：９１—９７． ［８］ＯＤＪＥＧＢＡ Ｖ Ｊ。ＦＡＳＩＤＩ １ ０．Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｃｅ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｂｙ ｐｉｓｔｉａ ｓｔｒａｔｉｏｔｅｓ：Ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｈｙｔｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ ［Ｊ］．Ｅｃｏｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙ，２００４，１３：６３７－６４６． ［９］ＮＡＤＩＡ Ａ Ａ，ＰＩＬＡＲ Ｂ Ｍ．ＭＯＨＡＭＭＥＤ Ａ．Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ａｎｄ ｂｉｏａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｄｍｉｕｍ ｂｙ ｐｈｒａｇｍｉｔｅｓ ａｕｓｔｒａｌｉｓ ｇｒｏｗｎ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｃｅ ｏｆ ｅｌｅｖａｔｅｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｃａｄｍｉｕｍ．ｃｏｐｐｅｒ。ａｎｄ ｚｉｎｃ［Ｊ］．Ａｑｕａｔｉｃ Ｂｏｔａｎｙ，２００４。８０：１６３— １７６． ［１Ｏ］潘静娴，黄丹枫。王世平．等．育苗基质ｐＨ对甜瓜穴盘苗营养特性的影响［Ｊ］．植物营养与肥料学报．２００２，８：２５１— ２５３． ［１１］ ＮＥＬＳＯＮ Ｐ Ｖ．Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｒｏｏｔ ｚｏｎｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｔＯ ｍｉｎｉｍｉｚｅ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｗａｓｔｅ［Ｊ］．Ａｃｔａ 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