陳小軍 向成麗

摘? ? 要：隨著工業(yè)的發(fā)展和農(nóng)業(yè)化肥的過(guò)度使用，耕地土壤重金屬污染日益嚴(yán)重，給我國(guó)的發(fā)展造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。綜述了重金屬鋅、鎘單一脅迫及其交互作用對(duì)蔬菜種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)及生理特性等方面的研究進(jìn)展。同時(shí)，對(duì)其存在的問(wèn)題進(jìn)行討論，并對(duì)其未來(lái)的研究方向進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：土壤;重金屬;鋅;鎘;蔬菜

隨著金屬礦山開采、工業(yè)生產(chǎn)以及農(nóng)藥化肥的過(guò)度使用，重金屬污染已成為我國(guó)主要的土壤環(huán)境污染問(wèn)題。被污染的耕地面積不斷擴(kuò)大，每年因重金屬污染造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)200余億元[1-2]。其中，鎘（Cd）的點(diǎn)位超標(biāo)率高達(dá)7.0%，是主要的土壤重金屬污染來(lái)源之一，且因其水溶態(tài)和可交換態(tài)均能被植物吸收，Cd極易通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體造成危害[3]。而鋅（Zn）和Cd為同族元素，具有相似的化學(xué)性質(zhì)，二者在生物體中存在復(fù)雜的交互影響關(guān)系[4]，因此，利用Zn來(lái)調(diào)控Cd對(duì)生物毒害的研究越來(lái)越多[12-14]。目前，人們?cè)谥亟饘黉\鎘及其交互作用對(duì)蔬菜種子萌發(fā)、生長(zhǎng)發(fā)育等方面的研究取得了一定的進(jìn)展[5-14]。鑒于此，對(duì)重金屬鋅鎘污染下蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育所受影響的研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，并對(duì)后續(xù)相關(guān)的治理、緩解措施進(jìn)行展望，以期為重金屬鋅鎘污染下蔬菜的安全生產(chǎn)提供可能的參考依據(jù)。

1? ?重金屬鋅對(duì)蔬菜的影響

Zn是人體所必需的一種微量元素，研究表明：動(dòng)、植物體內(nèi)的Zn可以比無(wú)機(jī)的Zn更容易、更安全地被人體吸收，在通過(guò)食療補(bǔ)Zn來(lái)改善人體營(yíng)養(yǎng)方面具有重要的實(shí)際意義[5]。Zn對(duì)蔬菜的影響首先表現(xiàn)在種子萌發(fā)方面，劉玲麗等[6]以不同Zn2+濃度（0、0.05、0.5、5、10、50、100、200mg/L）的ZnSO4溶液處理青花菜種子，結(jié)果表明：青花菜種子的發(fā)芽指標(biāo)隨著Zn2+濃度的增加均表現(xiàn)出先升高后降低的變化趨勢(shì)，不同指標(biāo)對(duì)Zn2+濃度的敏感程度不同，當(dāng)Zn2+濃度大于100mg/L時(shí)，對(duì)青花菜種子萌發(fā)和生長(zhǎng)起到抑制作用。Zn對(duì)蔬菜的生長(zhǎng)發(fā)育也有一定的影響，王慧先等[7]采用盆栽試驗(yàn)研究了白菜對(duì)不同濃度Zn的響應(yīng)，結(jié)果表明：白菜的生物量及體內(nèi)鋅含量隨鋅水平的增加而增加;但白菜品種對(duì)鋅營(yíng)養(yǎng)反應(yīng)的敏感性不同。另外，研究鋅脅迫對(duì)甜瓜幼苗生理活性影響的結(jié)果顯示，隨著鋅濃度的增加，過(guò)氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）活性先上升后下降;丙二醛（MDA）含量呈逐漸上升趨勢(shì);葉綠素含量呈逐漸下降趨勢(shì);在Zn2+濃度較低時(shí)（50mmol/L）對(duì)甜瓜的影響較少，與對(duì)照間無(wú)差異，而當(dāng)Zn2+濃度大于100mmol/L時(shí)，Zn2+對(duì)甜瓜的毒害較大[8]。以上研究結(jié)果均表明低濃度的Zn2+能夠?qū)κ卟松L(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生一定的積極促進(jìn)效應(yīng)。

2? ?重金屬鎘對(duì)蔬菜的影響

Cd是典型的土壤重金屬污染物之一，能使植物組織細(xì)胞產(chǎn)生活性氧，引起膜脂過(guò)氧化，進(jìn)而影響植株生長(zhǎng)。種子萌發(fā)是作物對(duì)外界適應(yīng)的開始，隨著Cd濃度的升高，生菜種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均表現(xiàn)為不同程度的降低，其中高于10mg/L脅迫使生菜種子發(fā)芽率明顯降低，而高于5mg/L脅迫使發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)明顯降低[9]。幼苗生長(zhǎng)也是作物對(duì)外界環(huán)境最敏感的時(shí)期之一，劉思妹等[10]對(duì)蘿卜幼苗的試驗(yàn)結(jié)果表明：Cd脅迫下，蘿卜幼苗根、莖、葉生長(zhǎng)均受到抑制，其中根、莖受到的影響最為嚴(yán)重;MDA含量、可溶性蛋白質(zhì)含量、CAT及POD活性均隨處理濃度的增加而增加;抗氧化活性隨Cd濃度的升高而降低。張靜等[11]在Cd脅迫影響水芹生理特性的研究中發(fā)現(xiàn)，在低濃度Cd2+處理下，試驗(yàn)組與對(duì)照組株高和根數(shù)無(wú)區(qū)別（P>0.05），而在高濃度處理下，水芹株高和根數(shù)都顯著減少，鮮重生物量也明顯降低，葉綠素總量、葉綠素a和可溶性蛋白總體也均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)?？傮w而言，重金屬Cd脅迫對(duì)蔬菜的影響表現(xiàn)為低促高抑的效應(yīng)。

3? ?重金屬鋅鎘互作對(duì)蔬菜的影響

Zn、Cd在元素周期表中同屬于ⅡB族元素，在元素地球化學(xué)分類中被列為親硫元素。由于Zn、Cd化學(xué)性質(zhì)相似，人們已經(jīng)注意到Cd與Zn在自然土壤或污泥中的伴生狀況和在植物體內(nèi)的交互作用。由于Zn-Cd交互作用對(duì)蔬菜的影響十分復(fù)雜，各學(xué)者對(duì)其效應(yīng)的研究結(jié)果也不盡相同[12-14]。馬蘭等[12]在研究Zn-Cd復(fù)合污染對(duì)芹菜養(yǎng)分吸收的影響中發(fā)現(xiàn)：莖葉中P的含量沒有顯著變化;K的含量隨著處理Cd濃度的增加而增加，表明Cd在一定程度上促進(jìn)了莖葉對(duì)K的吸收，Zn抑制了莖葉對(duì)K的吸收;Cd和Zn均不同程度地促進(jìn)了芹菜莖葉對(duì)Fe的吸收。這可能與營(yíng)養(yǎng)元素、植物基因類型、部位以及植物的生長(zhǎng)階段等諸因素都有關(guān)。史凱麗[13]通過(guò)非損傷微測(cè)試驗(yàn)認(rèn)為，Zn顯著降低了小白菜根系內(nèi)Cd2+流速率，且抑制程度隨Zn濃度的增加而加大。田間試驗(yàn)結(jié)果也表明，施Zn有降低2個(gè)小白菜品種地上部和根中Cd含量的趨勢(shì)。Zn對(duì)小白菜抗氧化酶活性的影響也主要體現(xiàn)在根中，加Zn能穩(wěn)定或提高小白菜根中抗氧化酶的活性。 同時(shí)，王林等[14]對(duì)油菜采用溶液培養(yǎng)和體外消化實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：噴施Zn肥可顯著降低油菜地上部Cd、Zn的生物可給性，有效減少人體食用油菜攝入Cd的量，提高攝入Zn的量，其中噴施 ZnSO4處理的效果最佳。

4? ? ?問(wèn)題與展望

重金屬Zn-Cd互作相對(duì)于其二者單一脅迫對(duì)蔬菜復(fù)合污染的研究來(lái)說(shuō)較為滯后，目前，Zn、Cd單一脅迫對(duì)蔬菜的研究可大致分為種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)及生理特性等方面[5-11]，而Zn-Cd交互作用的研究則主要集中在對(duì)其養(yǎng)分吸收、重金屬分布和積累以及生物可給性等方面[12-14]，且相關(guān)研究相對(duì)較少。同時(shí)，Zn-Cd交互作用對(duì)蔬菜的影響是協(xié)同還是拮抗作用，尚未有一致定論。此外，由于不同品種對(duì)重金屬的耐受程度以及敏感度不同、重金屬的濃度不同等因素影響，Zn和Cd對(duì)蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育及生理特性等方面所產(chǎn)生的效應(yīng)也有較大差異。因此，筆者認(rèn)為后續(xù)研究可以從以下3個(gè)方面展開：①加大Zn-Cd交互作用對(duì)不同品種蔬菜的研究力度。Zn、Cd對(duì)植物生長(zhǎng)影響的研究主要集中于水稻、小麥等谷類作物，研究煙草的也不在少數(shù)，而對(duì)食用蔬菜的研究也主要以小白菜、青菜等為主，其他日常蔬菜尚未見過(guò)多報(bào)道。蔬菜富含各種人體所需維生素，其種植與安全生產(chǎn)也成為大眾所關(guān)心的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。對(duì)更多蔬菜品種進(jìn)行研究將為蔬菜的安全生產(chǎn)提供一定的科學(xué)依據(jù)。②加強(qiáng)Zn-Cd影響蔬菜生長(zhǎng)的分子細(xì)胞學(xué)研究。重金屬Zn、Cd作為外源刺激信號(hào)可以啟動(dòng)植物體如增加細(xì)胞壁多糖組分、誘導(dǎo)細(xì)胞膜和液泡膜上金屬轉(zhuǎn)運(yùn)子的過(guò)表達(dá)等一系列應(yīng)答反應(yīng)，其分子機(jī)理有待研究[15]。因此，弄清楚Zn-Cd影響蔬菜的分子機(jī)理，從分子細(xì)胞生物學(xué)的角度探究出可供良好解決Zn、Cd影響蔬菜安全生產(chǎn)的方法是亟待解決的重要問(wèn)題。③拓展相關(guān)的重金屬緩解劑方面的研究。已有研究表明，生物炭[16]、硅[17]等的添加可以顯著降低土壤中重金屬的有效性，降低重金屬在植物體中的積累量;顯著提高了植物地上部和地下部的生物量。基于此，開展更多的治理、緩解措施（如重金屬緩解劑）等相關(guān)方面的研究在蔬菜安全生產(chǎn)上具有重要的指導(dǎo)意義。

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