張遠(yuǎn)兵，劉愛(ài)榮，張雪平

(安徽科技學(xué)院，安徽 鳳陽(yáng) 233100)

檸檬酸和EDTA對(duì)彩葉草Pb和營(yíng)養(yǎng)元素吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)特性的影響

張遠(yuǎn)兵，劉愛(ài)榮，張雪平

(安徽科技學(xué)院，安徽 鳳陽(yáng) 233100)

為了探究檸檬酸和EDTA-Na2對(duì)Pb污染下彩葉草(Coleusblumei)生長(zhǎng)、Pb和營(yíng)養(yǎng)元素N、P、K、Ca、Mg、Fe的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)特性的影響，設(shè)置對(duì)盆栽彩葉草澆灌6 mmol·L-1的Pb(CH3COO)2，澆灌的同時(shí)分別加入1、5、10 mmol·L-1檸檬酸或1、5、10 mmol·L-1EDTA-Na2，以及完全Hoogland營(yíng)養(yǎng)液處理(對(duì)照)，共8個(gè)處理。結(jié)果顯示，與對(duì)照相比，Pb處理降低彩葉草干重(P<0.05)、含水量(P<0.05)、根系活力(P>0.05)；除N(根中)、Ca(葉和根中)含量高于對(duì)照外，其它營(yíng)養(yǎng)元素含量均降低，但均積累Pb。在Pb處理的同時(shí)加入1、5、10 mmol·L-1檸檬酸或1、5、10 mmol·L-1EDTA-Na2后，彩葉草干重、含水量和根系活力均呈下降趨勢(shì)；Pb含量、Pb積累量、6種營(yíng)養(yǎng)元素含量和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)的變化趨勢(shì)不完全相同。因此，添加檸檬酸1 mmol·L-1的強(qiáng)化地上部(葉和莖)Pb積累能力大于同一水平的EDTA-Na2，而添加檸檬酸5或10 mmol·L-1的強(qiáng)化能力則小于同一水平的EDTA-Na2，故一定濃度的檸檬酸或EDTA-Na2具有強(qiáng)化彩葉草吸收土壤中Pb的作用。

檸檬酸；EDTA-Na2；Pb積累；彩葉草；營(yíng)養(yǎng)元素；轉(zhuǎn)運(yùn)特性

伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市生態(tài)與環(huán)境形勢(shì)日益嚴(yán)峻。當(dāng)前，重金屬污染土壤的修復(fù)已成為環(huán)境科學(xué)、土壤科學(xué)及相關(guān)學(xué)科研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一[1]。目前，已發(fā)現(xiàn)較多重金屬Pb富集植物，如羽葉鬼針草(Bidensmaximovicziana)、酸模(Rumexacetosa)、香根草(Vetiveriazizanioides)、裂葉荊芥(Schizonepetafenuifolio)、蒼耳(Xanthiumsibiricum)、綠葉莧菜(Amaranthustricolor)、薺菜(Capsellabursa-pastoris)、糯米團(tuán)(Memorialishirta)、水蓼(Polygonumhydropiper)、毛葉堇菜(Violaverecumda)、地榆(Sanguisorbaofficinalis)等，但這些植物大多觀賞價(jià)值低，城市綠化效果差，不宜在城市中大面積應(yīng)用[2-8]。因此，挖掘?qū)χ亟饘傥廴经h(huán)境的修復(fù)能力強(qiáng)的觀賞植物資源，對(duì)降低環(huán)境中重金屬含量，從而改善環(huán)境質(zhì)量，提高生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益具有重要意義[9]。

彩葉草(Coleusblumei)為唇形科鞘蕊花屬多年生草本植物，是觀葉類(lèi)花卉，具有適應(yīng)性強(qiáng)、對(duì)土質(zhì)要求不嚴(yán)、生長(zhǎng)速度快、生物量較大、極易栽培和繁殖及葉片色彩鮮艷多變等優(yōu)良特征，因此，已成為園林綠化中色彩配置的理想材料[10]。彩葉草在700 mg·kg-1的Pb(CH3COOH)2處理后，其地上部Pb含量高于矮牽牛(Petuniahybrida)、八寶景天(Sedumspectabile)、君子蘭(Cliviaminiata)、孔雀草(Tagetespatula)、射干(Belamcandachinensis)和一串紅(Salviasplendens)等觀賞性草本植物，其植株對(duì)Pb有一定積累能力[11]；彩葉草葉片吸收Pb能力強(qiáng)于柳樹(shù)(Salixmatsudana)、榆樹(shù)(Ulmuspumila)、女貞(Ligustrumvicaryi)、小葉女貞(Ligustrumjaponicum)等園林木本植物，對(duì)Pb的耐性和富集能力較強(qiáng)，在修復(fù)Pb污染中具有較強(qiáng)潛力[12]；并且1.0 mmol·L-1的Pb脅迫會(huì)改變彩葉草葉片和根部營(yíng)養(yǎng)元素的含量[13]；另有研究認(rèn)為，EDTA和檸檬酸促進(jìn)Pb在蘆葦(Phragmitesaustralis)體內(nèi)的富集和轉(zhuǎn)運(yùn)[7]，然而關(guān)于這兩種強(qiáng)化劑對(duì)彩葉草積累Pb及其營(yíng)養(yǎng)元素含量的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。為此，本研究以盆栽彩葉草為材料，研究檸檬酸和EDTA添加對(duì)彩葉草Pb積累能力、Pb及營(yíng)養(yǎng)元素轉(zhuǎn)運(yùn)特性的影響，旨在為Pb污染下彩葉草Pb和營(yíng)養(yǎng)元素轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)理研究奠定基礎(chǔ)；也為通過(guò)施用適宜濃度的化學(xué)強(qiáng)化劑，強(qiáng)化彩葉草及類(lèi)似觀賞植物對(duì)Pb污染治理，改善和美化環(huán)境提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

彩葉草由安徽科技學(xué)院種植科技園提供。2014年9月10日選取生長(zhǎng)一致的彩葉草嫩枝扦插于裝有等質(zhì)量洗凈細(xì)砂的塑料盆(高14 cm，直徑16 cm)中，每盆4株，共64盆。置于陰棚中，澆灌自來(lái)水，7 d后改用1/2 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液澆灌培養(yǎng)，10 d后將盆栽植株移至日光溫室中，15 d后用完全Hoagland營(yíng)養(yǎng)液澆灌培養(yǎng)，以后各項(xiàng)管理措施一致，生長(zhǎng)至11月1日開(kāi)始進(jìn)行處理。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)8個(gè)處理，對(duì)照為完全Hoagland營(yíng)養(yǎng)液，處理1為澆灌6 mmol·L-1的Pb(CH3COO)2溶液，處理2、3、4為澆灌6 mmol·L-1的Pb(CH3COO)2同時(shí)分別添加1、5、10 mmol·L-1檸檬酸(citric acid，CA)的混合溶液，處理5、6、7為澆灌6 mmol·L-1的Pb(CH3COO)2同時(shí)分別添加1、5、10 mmol·L-1EDTA-Na2混合溶液，依次用CK、Pb、Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10、Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10表示，相應(yīng)處理液的pH值依次為6.09、5.01、4.78、3.79、3.08、4.85、4.07、3.65，每個(gè)處理8盆。處理液均用完全Hoagland營(yíng)養(yǎng)液配制。為維持處理液濃度穩(wěn)定，每天用相應(yīng)處理液澆灌，澆灌量為3倍基質(zhì)持水量，約有2/3的處理液從盆底流出。處理20 d后，分別測(cè)定生物量和各項(xiàng)生理指標(biāo)，生物量為每重復(fù)4株，4次重復(fù)；其余所有指標(biāo)的測(cè)定均重復(fù)3次，結(jié)果取平均值。

1.3 干重、含水量和根系活力的測(cè)定

從塑料盆中取出彩葉草完整植株，用自來(lái)水快速?zèng)_洗干凈，然后用去離子水沖洗3次，將葉、莖和根分開(kāi)，吸水紙吸干表面水分，分別稱(chēng)葉、莖和根的鮮重。然后將其置于105 ℃的電熱鼓風(fēng)干燥箱(DHG-9023A)中殺青10 min，降溫至65 ℃烘干，稱(chēng)取葉、莖和根的干重。含水量=(鮮重-干重)/鮮重×100%。用2,3,5-三苯基氯化四氮唑(TTC法)顯色法測(cè)定根系活力[14]。

1.4 N、P、K、Pb、Ca、Mg、Fe含量的測(cè)定

取上述研磨并過(guò)孔徑0.180 mm篩后的干樣0.5 g，加5 mL濃H2SO4，并加0.2 g混合催化劑(CuSO4-K2SO4)，高溫消化，定容。用北京市通潤(rùn)源機(jī)電技術(shù)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的KDY-9820凱氏定氮儀蒸餾，后用0.01 mol·L-1鹽酸滴定，樣品N含量以(mg·g-1)表示[15]。取上述研磨過(guò)篩后干樣0.5 g，加10 mL混合酸(即濃HNO3∶HClO4∶濃H2SO4的體積比=8∶1∶1)，浸泡過(guò)夜，高溫消化，再用釩鉬黃比色法測(cè)定P含量[15]。

分別稱(chēng)取上述過(guò)孔徑0.180 mm篩后干樣100 mg，用濕式消化法消化樣品[14]，再移至50 mL容量瓶中，用去離子水定容。用ZEENit700P型原子吸收光譜儀(德國(guó)耶拿分析儀器股份公司)分別測(cè)定樣品溶液中K、Pb、Ca、Mg、Fe含量。

葉(或莖或根)的Pb積累量=葉(或莖或根)Pb含量×葉(或莖或根)干重；

莖葉轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)(translocation factor，TFL/S)=葉中某元素含量/莖中該種元素含量。

莖根運(yùn)系數(shù)(TFS/R)=莖中某元素含量/根中該種元素含量。

Pb富集系數(shù)(bioconcentration factor，BCF)=根中Pb含量/處理液的Pb含量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

原始數(shù)據(jù)用Microsoft Excel 2003進(jìn)行預(yù)處理，并計(jì)算重復(fù)結(jié)果的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，后用SPSS 17.0進(jìn)行不同處理之間的多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)干重、含水量和根系活力的影響

Pb處理下葉、莖、根的干重和含水量均顯著低于相應(yīng)對(duì)照(P<0.05)(圖1)。Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10或Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10處理，葉、莖、根的干重及其含水量均低于Pb處理，且隨著檸檬酸或EDTA濃度的增加呈下降趨勢(shì)。其中10 mmol·L-1的檸檬酸處理、5和10 mmol·L-1的EDTA處理的干重均顯著低于Pb處理(P<0.05)。Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10處理的葉、莖、根的干重分別高于同濃度的Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10處理的。同一處理中，就干重而言，葉>莖>根；就含水量而言，葉<莖<根。

與對(duì)照相比，Pb處理的根系活力減小，但差異不顯著(P>0.05)。Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10或Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10處理均顯著低于Pb處理(P<0.05)且隨著檸檬酸或EDTA濃度的增加基本呈顯著下降趨勢(shì)(P<0.05)。與Pb處理相比，Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10處理彩葉草根系活性的下降幅度均小于同濃度的Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10處理(圖1)。

2.2 不同處理對(duì)Pb的含量、積累量、轉(zhuǎn)運(yùn)和富集系數(shù)的影響

對(duì)照的葉、莖、根中沒(méi)有檢測(cè)出Pb(圖2)。Pb處理中葉、莖、根的Pb含量分別為0.231、0.347和1.955 mg·g-1。Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10處理，葉和莖中Pb含量均隨著檸檬酸濃度的增加呈下降趨勢(shì)，根中呈上升趨勢(shì)，分別為Pb處理的3.40～0.30倍、2.19～2.00倍、1.81～2.12倍，且基本差異均顯著(P<0.05)。Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10處理，葉中Pb含量隨著EDTA濃度的增加呈上升趨勢(shì)，根和莖中呈下降趨勢(shì)，分別為Pb處理的1.86～4.77倍、2.49～2.06倍、2.94～0.81倍，且基本差異均顯著(P<0.05)。除對(duì)照以外，相同處理中根中Pb含量均高于葉和莖。

Pb處理其葉、莖、根中Pb的積累量分別為0.417、0.470和0.877 mg·株-1。Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10處理，葉和莖中Pb的積累量隨著檸檬酸濃度的增加均呈下降趨勢(shì)，根的呈先升后降趨勢(shì)，且與Pb處理相比差異顯著(P<0.05)；葉和莖Pb積累量分別為Pb處理的3.27～0.27倍、2.08～1.78倍，而根的分別為Pb處理的1.72、1.91和1.73倍。Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10處理，葉中Pb的積累量隨著EDTA濃度的增加呈顯著增加趨勢(shì)，而莖和根的均呈下降趨勢(shì)，分別為Pb處理的1.72～3.86倍、2.37～1.76倍、2.34～0.53倍(圖2)。

Pb處理后其Pb的TFL/S、TFS/R和BCF分別為0.678、0.180和1.572(圖3)。Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10處理，Pb的TFL/S、TFS/R隨著檸檬酸濃度的增加呈下降趨勢(shì)，分別為Pb處理的154.80%～15.29%(P<0.05)和118.69%～85.34%(P>0.05)；BCF呈顯著上升趨勢(shì)(P<0.05)，為Pb處理185.26%～231.67%。Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10處理，Pb的TFL/S、TFS/R隨著EDTA濃度的增加呈顯著上升趨勢(shì)(P<0.05)，分別為Pb處理的78.23%～233.54%和83.80%～249.10%；BCF呈顯著下降趨勢(shì)(P<0.05)，為Pb處理的301.01%～82.37%。

圖1 檸檬酸或EDTA-Na2對(duì)鉛污染下彩葉草干重、含水量和根系活性的影響Fig.1 Effect of citric acid or EDTA-Na2 on dry weight, water content and root activity of C. blumei under Pb pollution

注：不同小寫(xiě)字母表示同一部位不同處理間差異顯著(P<0.05)。下圖同。

Note:Different lower case letters for the same organ indicate significant difference among different treatments at 0.05 level. The same below.

2.3 不同處理對(duì)N、P、K、Ca、Mg和Fe含量的影響

Pb處理葉和莖N含量低于對(duì)照，而根略高于對(duì)照。Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10處理，葉和莖N含量隨著檸檬酸濃度的增加呈增加趨勢(shì)，根的呈下降趨勢(shì)；Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10處理，葉和莖N含量隨著EDTA濃度的增加呈下降趨勢(shì)，而根的呈增加趨勢(shì)；與Pb處理相比，Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10、Pb+E1、Pb+E5處理，根中N含量差異顯著(P<0.05)，莖中N含量差異不顯著(P>0.05)。

與對(duì)照相比，Pb處理葉和莖中P含量均顯著下降(P<0.05)。Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10處理葉和莖的P含量隨著檸檬酸濃度的增加呈增加趨勢(shì)，根中P含量的呈下降趨勢(shì)；與Pb處理相比，葉中P含量差異不顯著(P>0.05)，莖中的差異顯著(P>0.05)。Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10處理，葉中P含量隨著EDTA濃度的增加呈增加趨勢(shì)，莖和根的P含量呈先上升后下降趨勢(shì)；與Pb處理相比，Pb+E1和Pb+E5處理莖中P含量差異顯著(P<0.05)。

圖2 檸檬酸或EDTA-Na2對(duì)鉛污染下彩葉草Pb含量、積累量的影響Fig.2 Effect of citric acid or EDTA-Na2 on Pb content, Pb accumulation amount of C. blumei under Pb pollution

圖3 檸檬酸或EDTA-Na2對(duì)鉛污染下彩葉草轉(zhuǎn)運(yùn)和富集系數(shù)的影響Fig.3 Effect of citric acid or EDTA-Na2 on the translocation factors (TF) and the bioconcentration factors (BCF) of Pb of C. blumei under Pb pollution

注： *表示無(wú)法計(jì)算。

Note: “*”, cannot be calculated.

Pb處理后其葉、莖和根中的K含量均顯著低于對(duì)照(P<0.05)。Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10處理，根中K含量隨著檸檬酸濃度的增加呈下降趨勢(shì)，莖中的呈增加趨勢(shì)。Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10處理，葉K含量隨著EDTA濃度的增加呈增加趨勢(shì)，莖和根的呈下降趨勢(shì)(圖4)。

與對(duì)照相比，Pb處理葉中Ca含量略有增加，差異不顯著(P>0.05)(圖5)；莖中的顯著下降(P<0.05)，根中顯著增加。Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10處理，其葉和根中Ca含量隨著檸檬酸濃度的增加呈下降趨勢(shì)，莖中Ca的呈先上升后下降趨勢(shì)；Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10處理，葉、莖和根Ca含量隨著EDTA濃度的增加均呈增加呈趨勢(shì)，且基本差異顯著(P<0.05)。

Pb處理后葉、莖和根中Mg含量低于對(duì)照。Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10處理其葉、莖和根的Mg含量均隨著檸檬酸濃度的增加呈下降趨勢(shì)；Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10處理葉中的Mg含量隨著EDTA濃度的增加呈下降趨勢(shì)，莖和根中呈增加趨勢(shì)，葉差異不顯著(P>0.05)，莖和根差異均顯著(P<0.05)(圖5)。

圖4 檸檬酸或EDTA-Na2對(duì)鉛污染下彩葉草N、P和K含量的影響Fig. 4 Effect of citric acid or EDTA-Na2 on the content N, P , and K of C. blumei under Pb pollution

與對(duì)照相比，Pb處理葉和莖中Fe含量下降，根中的增加。Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10處理，葉中Fe含量隨著檸檬酸濃度的增加呈下降趨勢(shì)，根中的呈上升趨勢(shì)；Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10處理，葉、莖和根中的Fe含量均隨著EDTA濃度的增加呈增加趨勢(shì)，差異均顯著(P<0.05)(圖5)。

2.4 不同處理對(duì)N、P、K、Ca、Mg和Fe轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)的影響

Pb處理P、Ca和Fe的TFL/S均高于對(duì)照；N、K、Mg的則均低于對(duì)照。Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10處理其N(xiāo)、P的TFL/S呈增加趨勢(shì)，K、Ca、Mg、Fe的TFL/S呈下降趨勢(shì)。變幅由大至小依次為K、Fe、Ca、N、P、Mg。Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10處理N、Ca、Mg、Fe的TFL/S呈降低趨勢(shì)，P、K的呈增加趨勢(shì)，變幅由大至小依次為K、P、Fe、Mg、Ca、N(圖6)。

與對(duì)照相比，Pb處理N、P、Ca和Fe 的TFS/R均低于對(duì)照，K、Mg的TFS/R則高于對(duì)照。Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10處理其N(xiāo)、P、K、Ca的TFL/S呈上升趨勢(shì)，Mg、Fe的呈下降趨勢(shì)，變幅由大至小依次為K、Ca、P、Fe、N、Mg。Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10處理N、P、Ca、Mg的TFL/S呈下降趨勢(shì)，K、Fe呈上升趨勢(shì)，變幅由大至小依次為Fe、P、Mg、Ca、K、N。各處理中，N和Fe的TFL/S均大于TFS/R，而相同處理中P、K、Ca的TFL/S均小于TFS/R(圖6)。

圖5 檸檬酸或EDTA-Na2對(duì)鉛污染下彩葉草Ca、Mg和Fe含量的影響Fig. 5 Effect of citric acid or EDTA-Na2 on content of Ca, Mg and Fe of C. blumei under Pb pollution

3 討論與結(jié)論

對(duì)彩葉草植株持續(xù)處理60 d后，對(duì)照植株生長(zhǎng)最旺，色彩鮮艷，無(wú)萎蔫現(xiàn)象；Pb處理，其生長(zhǎng)弱于對(duì)照，色彩鮮艷，無(wú)萎蔫現(xiàn)象；Pb+C1和Pb+C5處理色彩鮮艷，生長(zhǎng)弱于Pb處理，無(wú)萎蔫現(xiàn)象；Pb+C10處理嫩葉略有萎蔫，中部和基部葉仍保持挺立，植株無(wú)枯死；Pb+E1處理色彩鮮艷；Pb+E5處理色彩鮮艷，長(zhǎng)勢(shì)弱，略有萎蔫；Pb+E10處理萎蔫加重。根系活力大小可反映與其呼吸作用相關(guān)的脫氫酶活性強(qiáng)弱，從而反映出根系主動(dòng)吸收水分和營(yíng)養(yǎng)元素的能力[15]。某元素的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)(TF)可反映植物運(yùn)輸該元素能力的強(qiáng)弱[16]。本研究中，Pb處理降低彩葉草植株干重、含水量與Pb污染下假儉草(Eremochloaophiuroides)和海濱雀稗(Paspalumvaginatum)水分減少[17]結(jié)果一致。根系活力以及P、K、Mg、Fe含量，說(shuō)明Pb抑制根系主動(dòng)吸收水分及P、K、Mg、Fe等營(yíng)養(yǎng)元素，引起水分和這些營(yíng)養(yǎng)元素的缺乏，從而抑制生長(zhǎng)；而Pb處理后N(根)和Ca(葉和根)含量增加，可能是生長(zhǎng)受抑后的被動(dòng)性濃縮效應(yīng)所致；對(duì)于Pb處理改變N、P、K、Ca、Mg、Fe的TFL/S和TFS/R值，則反映Pb改變這6種營(yíng)養(yǎng)元素在根、莖和葉之間的轉(zhuǎn)運(yùn)能力，使原有的營(yíng)養(yǎng)元素穩(wěn)態(tài)失衡。此外，本研究與1.0 mmol·L-1的Pb脅迫下彩葉草葉片的Mg、K、Ca、Fe含量減少，根的K、Ca含量也減少，而根的Mg、Fe、Pb含量卻增加[13]的結(jié)果不盡相同，具體原因尚待分析。

Pb富集系數(shù)反映Pb由土壤向植物體內(nèi)遷移的難易程度[18-19]。本研究Pb處理后的Pb含量為根>莖>葉，與草木樨(Melilotussuavena)研究結(jié)果一致[2,16]。將本研究Pb處理后其Pb含量、積累量、TFL/S、TFS/R、BCF等指標(biāo)與Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10處理相比顯示，加入低濃度1 mmol·L-1檸檬酸強(qiáng)化吸收Pb及Pb由根向莖及由莖向葉的轉(zhuǎn)運(yùn)，而加入高濃度5、10 mmol·L-1的檸檬酸雖然促進(jìn)根吸收并積累Pb，但Pb由根向莖、由莖向葉的轉(zhuǎn)運(yùn)能力和地上部積累Pb能力減弱；同時(shí)結(jié)合彩葉草植株干重、含水量、根系活力均下降的結(jié)果，又顯示隨著加入檸檬酸濃度的增加，降低根系主動(dòng)吸收水分能力，卻促進(jìn)根系被動(dòng)吸收Pb，所以根生長(zhǎng)受抑制的加重可能是根系中Pb過(guò)多導(dǎo)致的原初和次生毒害的共同作用，而葉和莖生長(zhǎng)受抑制則可能是Pb的次生毒害作用。同樣將Pb處理后其Pb含量、積累量、TFL/S、TFS/R、BCF等指標(biāo)與Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10處理相比，表明隨著加入EDTA-Na2濃度的增加，Pb由根向莖及由莖向葉的轉(zhuǎn)運(yùn)能力增強(qiáng)，促進(jìn)葉片中積累Pb，不促進(jìn)莖和根中積累Pb；結(jié)合植株干重、含水量、根系活力均呈下降趨勢(shì)分析又顯示，隨著EDTA-Na2濃度的增加，根系主動(dòng)吸收水分能力降低，因此，推測(cè)根生長(zhǎng)受抑制可能主要是Pb的次生毒害導(dǎo)致的，葉和莖生長(zhǎng)受抑則可能是Pb過(guò)多導(dǎo)致的原初和次生毒害的共同作用。

圖6 檸檬酸或EDTA-Na2對(duì)鉛污染下彩葉草N、P、K、Ca、Mg和Fe轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)的影響Fig. 6 Effect of citric acid or EDTA-Na2 on the translocation factors of N, P, K, Ca, Mg and Fe of C. blumei under Pb pollution

就Pb積累量而言，Pb+C1處理其地上部(葉和莖)的高于Pb+E1處理，根部低于Pb+E1處理；而Pb+C5和Pb+C10處理卻相反，地上部的低于同濃度的Pb+E5和Pb+E10處理，根的則高于同濃度的Pb+E5和Pb+E10處理。有研究表明，檸檬酸提高蘆葦、香蒲(Typhaangustifolia)和印度芥菜(Brassicajuncea)地上部Pb含量能力弱于EDTA[7,20-21]；又有研究外源螯合劑濃度與百日菊(Zinniaelegans)幼苗Pb毒性和富集的關(guān)系，認(rèn)為Pb與EDTA或檸檬酸比例均為1∶1最合適[22]。但研究發(fā)現(xiàn)檸檬酸對(duì)吊蘭(Chlorophytumcomosum)Cu富集作用比EDTA強(qiáng)[23]；而反枝莧(Amaranthusretroflexus)中EDTA促進(jìn)Cu富集作用遠(yuǎn)高于檸檬酸[24]。這些研究與本結(jié)果不盡相同，或許與植物種類(lèi)、強(qiáng)化劑的濃度、重金屬種類(lèi)不同有關(guān)。值得說(shuō)明的是，首先，Pb+C10處理地上部(葉和莖)的Pb積累量小于Pb+C1和Pb+C5處理，Pb+C10處理液pH最小，酸性最強(qiáng)；其次，雖然Pb+E10處理葉的Pb積累量最大，但后期葉片呈萎蔫狀，觀賞性下降；因此，不宜加入10 mmol·L-1的檸檬酸或EDTA-Na2進(jìn)行強(qiáng)化處理，建議加入的濃度應(yīng)為1和5 mmol·L-1。

各處理中，N、P、K、Ca、Mg和Fe含量及其TFL/S和TFS/R各不相同，表明Pb處理、在Pb處理時(shí)分別加入不同濃度的檸檬酸或EDTA-Na2處理，會(huì)改變6種元素的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)特性。從Pb+C1、Pb+C5、Pb+C10處理中可反映，隨加入檸檬酸濃度的增加，1)N、P由根至莖、由莖至葉的轉(zhuǎn)運(yùn)增強(qiáng)；2)K、Ca由根向莖的轉(zhuǎn)運(yùn)增強(qiáng)，但由莖至葉的轉(zhuǎn)運(yùn)減弱；3)Mg、Fe由根至莖、由莖至葉的轉(zhuǎn)運(yùn)減弱；4)根中的N、P、K和Ca含量呈下降趨勢(shì)，可能是增加這4種元素由根向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)或是根部吸收較少的所致，具體情況還有待進(jìn)一步分析；5)根吸收Mg減少，但吸收Fe增加。Pb+E1、Pb+E5、Pb+E10處理反映，隨加入EDTA-Na2濃度的增加，1)N的吸收增強(qiáng)，但N由根至莖、由莖至葉的轉(zhuǎn)運(yùn)降低；2)P由莖至葉的轉(zhuǎn)運(yùn)增強(qiáng)，由根至莖轉(zhuǎn)運(yùn)減弱，而根中P含量先增加后下降，是低濃度EDTA-Na2減少向地上轉(zhuǎn)運(yùn)，或是高濃度EDTA-Na2減少P的吸收所致，尚待以后進(jìn)一步研究；3)K由根至莖、由莖向葉的轉(zhuǎn)運(yùn)增強(qiáng)，根中的K含量下降可能是由根向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)增加或根部吸收較少所致，莖中的K含量下降可能是由莖向葉轉(zhuǎn)運(yùn)增加所致；4)Ca和Mg由根至莖、由莖至葉的轉(zhuǎn)運(yùn)減弱，根中Ca、Mg含量增加，可能是吸收增強(qiáng)或向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)減少所致；5)Fe的吸收和由根至莖的轉(zhuǎn)運(yùn)增強(qiáng)，但由莖至葉的轉(zhuǎn)運(yùn)減弱。

總之，6 mmol·L-1的Pb處理，彩葉草積累大量Pb，Pb毒害導(dǎo)致根系主動(dòng)吸水能力下降，水分虧缺，N、P、K、Ca、Mg和Fe等營(yíng)養(yǎng)元素穩(wěn)態(tài)失衡，植株生長(zhǎng)受抑制。隨著加入檸檬酸或EDTA-Na2濃度的增加，進(jìn)一步降低根系主動(dòng)吸水能力、水分虧缺加重，且影響植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)特性，故生長(zhǎng)受抑制也逐漸加重。在6 mmol·L-1的Pb處理下，加入1 mmol·L-1的檸檬酸強(qiáng)化地上部積累Pb能力大于同濃度的EDTA-Na2，而加入5和10 mmol·L-1的檸檬酸其能力則小于同濃度的EDTA-Na2。因此，加入適宜濃度的檸檬酸或EDTA-Na2具有一定的強(qiáng)化吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)Pb的作用。

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(責(zé)任編輯 武艷培)

Effects of citric acid and EDTA on the absorption and translocation of Pb and nutrient elements inColeusblumei

Zhang Yuan-bing, Liu Ai-rong, Zhang Xue-ping

(Anhui Science and Technology University, Fengyang 233100, China)

To investigate the effects of citric acid and EDTA-Na2on growth and characteristics of absorption and transportation of Pb and six essential nutrient elements (N, P, K, Ca, Mg, and Fe) ofColeusblumeiexposed to Pb pollution, an experiment was conducted with eight treatments, including the control, 6 mmol·L-1Pb pollution, and 6 mmol·L-1Pb pollution mixed with 1, 5, or 10 mmol·L-1citric acid or 1, 5, or 10 mmol·L-1EDTA-Na2on pottedC.blumeiplants. Compared with that in the control, Pb pollution caused a decrease in dry weight, water content, and root dehydrogenase activity. Except for N content in roots, and Ca content in leaves and roots, the contents of other nutrient elements were lower in plants exposed to Pb than in the control, whereas the accumulation amount of Pb increased. In contrast, under other conditions, such as the treatments of Pb pollution mixed with the addition of 1, 5, or 10 mmol·L-1citric acid or 1, 5, or 10 mmol·L-1EDTA-Na2, significant decreases in dry weight, water content, and root dehydrogenase activity were observed. Changes in Pb content, the accumulated amount of Pb, and content of six nutrient elements varied with different treatments.C.blumeiaccumulated more Pb in shoots (leaf and stem) under the lower concentration treatment (1 mmol·L-1) of citric acid than EDTA-Na2, but the higher concentration treatment of (5 and 10 mmol·L-1) citric acid showed the opposite trend. Therefore, it was concluded that the suitable concentration of citric acid or EDTA-Na2could enhance the Pb absorption ability ofC.blumei.

citric acid; EDTA-Na2; Pb pollution;Coleusblumei; nutrient element; translocation characteristics

Zhang Yuan-bing E-mail:zyb2246@163.com

2016-04-18接受日期：2016-11-02

安徽省科技廳攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(1301031030)；安徽省科技廳農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目(1404032007)；安徽省科技廳年度重點(diǎn)科研項(xiàng)目(07020304093)；安徽科技學(xué)院重點(diǎn)學(xué)科風(fēng)景園林學(xué)(AKZDXK2015B01)

張遠(yuǎn)兵(1966-)，男，安徽六安人，教授，碩士，主要從事園林植物教學(xué)與研究。E-mail:zyb2246@163.com

10.11829/j.issn.1001-0629.2016-0203

Q945.12

A

1001-0629(2016)12-2442-10*

張遠(yuǎn)兵，劉愛(ài)榮，張雪平.檸檬酸和EDTA對(duì)彩葉草Pb和營(yíng)養(yǎng)元素吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)特性的影響.草業(yè)科學(xué),2016,33(12)：2442-2451.

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