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摘要[目的] 氯离子能与土壤中的金属镉离子产生络合反应。土壤络合作用抑制镉在作物体内的毒害效应。研究镉胁迫下不同浓度的Cl-对玉米生长和累积镉能力的有效性。[方法]模拟镉污染土壤盆栽玉米,当玉米长至2片真叶时,添加不同浓度的Cl-,培养2个月后收获,测定玉米形态、生物量和镉氯含量指标。[结果]不同Cl-浓度处理后,玉米数量性状、生物量和镉的累积差异较显著,当Cl-浓度为200 mg/kg 时,玉米株高和根长与对照相比分别从67.00和20.26 cm增加到81.33和31.67 cm,地上部与地下部生物量分别从38.39和7.38 mg/kg增加到69.10和25.17 mg/kg,玉米地上部和地下部累积镉的含量分别从30.47和20.57 mg/kg下降到22.50和711 mg/kg,累积Cl-含量分别从1.24和1.23 mg/kg下降到0.72和0.04 mg/kg,玉米地下部体内Cl-与Cd含量的相关系数达到0.893(P<0.05)。[结论]在土培试验条件下,一定浓度范围内的Cl-与镉的配合作用可以降低玉米对镉的吸收。
关键词镉;氯离子;玉米;配合作用
中图分类号S181.3;X5文献标识码A文章编号0517-6611(2014)15-04630-03
Abstract [Objective] The chloride ion can produce complex reaction with cadmium ions in soils,soil complexation of cadmium toxicity inhibition in inside the object,under stress of Cd,different concentrations of chloride were added to study the effects of chlorine ion on the availability of Cd accumulation to maize under cadmium press.[Method] In a pot culture experiment with maize by simulation of soil cadmium pollution,when the corn grew to two true leaf,different concentrations of Cl- was added,after two months,the maize was harvested.Maize of morphology,biomass,cadmium and chloride content were determined.[Result] The results showed that the biomass and main quantity characteristics of maize increased significantly under 200 mg/kg concentrations of chlorine ion,stem plant height and root length of maize from 67 and 20.26 cm to 81.33 and 31.67 cm ,the shoot and root biomass of maize from 38.39 and 7.38 mg/kg to 69.10 and 25.17 mg/kg,respectively.The content of Cd in the shoots and roots of maize decreased under 200 mg/kg concentrations of chlorine ion,from 30.47 and 20.57 mg/kg to 22.50 and 7.11 mg/kg ,the chloride concentrations in the shoots and roots from 1.24 and 1.23 mg/kg to 0.72 and 0.44 mg/kg.The correlation coefficient of Cd and Cl- in maize plant reached 0.893(P<0.05).[Conclusion] The complexation of Cl- with cadmium reduced the uptake of Cd by the maize under the concentration range.
Key words Cadmium; Chloridion; Maize; Complexation
重金属污染土壤已成为当前环境污染所面临的重要环境问题之一。我国耕地受镉、砷、铅等重金属污染问题已严重影响着农业生产的可持续发展[1]。镉不是作物生长所必需的元素。由于镉的移动性较强,极易从土壤进入到作物体内,通过食物链危害人体的健康[2]。目前,由于镉污染事件的频繁出现,针对镉污染土壤的治理方法已引起国内外相关部门的高度重视,例如工程修复法[3]、生物修复法[4-5]、化学法[6]、农业生态修复法[7],其中利用农艺措施处理(施用石灰、有机肥等)[8]中轻度镉污染的土壤是一种既产生经济效益,又能恢复生态系统的有效途径[9] 。
氯离子(Cl-)是植物生长发育必需的矿质营养元素。在土壤受重金属污染条件下,Cl-能与土壤中金属离子产生络合反应。土壤络合作用抑制镉在作物体内的生物学效应[10]。有研究表明,水培试验下Cl-浓度的增加明显抑制水稻(Oryza sativa)、油菜(Brassica campestris)[11]和大麦(Hordeum vulgare) [12]地上部和根部对镉的吸收;美国中部的向日葵(Helianthus annuus)试验[13]和奥地利的小麦(Triticum aestivum)[14]试验表明,Cl-具有促进植物对Cd的吸收作用。 玉米对镉离子的摄取主要是通过根系从土壤中吸收。镉存在的形态对于镉在土壤-玉米体内的迁移转化起到关键性作用。利用Cd处理胁迫下加入不同浓度Cl-,笔者研究了Cd与Cl-在土壤-玉米体内的络合作用,通过盆栽试验,探讨镉胁迫下Cl-对玉米生长及体内累积镉毒害效应的影响。
1材料与方法
1.1试验材料供试玉米(Zea mays)种子选取当地大面积推广种植的云瑞47号品种。供试土壤为云南农业大学农场的玉米土,土壤类型为红壤土。土壤的基本理化性质为:全镉(0.12±0.52) mg/kg,氯(152.32±10.52) mg/kg,有效磷(10547±8.37) mg/kg,速效钾(83.26±3.36) mg/kg,碱解氮(68.42±5.64) mg/kg,有机质(68.10±9.20) g/kg,pH 509±0.76。
1.2试验设计试验于2012年7月在云南农业大学试验农场的大棚里进行,向采集的土壤中加入Cd(NO3)2(以Cd2+含量计20 mg/kg),每盆装土3 kg,即土镉总量为60 mg。每盆每千克土壤中加入氯化钙(以Cl-含量计),依次是0、100、200、400、800、1 200、1 600、2 400、3 200 mg,分别以CK、C1~C8表示。每盆种植2穴,每穴1粒玉米种子,每个处理种植3盆平行,共种植27盆,然后随机排列在大棚中,进行日常的田间管理。当土壤含水量为田间持水量50%左右时,即浇自来水至田间持水量100%。培养2个月后,在玉米收获期取植物样品,测定物理性状和生物量,玉米生物量按地上部分和地下部分采集,用自来水冲洗根部泥土,然后用去离子水漂洗3次,样品分别放入干燥箱中烘干,研磨。同时,采集每盆相应的根际土壤样品,每盆用四分法采集约0.5 kg土样,实验室自然风干后进行研磨,分别通过孔径为2.00和0.25 mm的尼龙筛,贮备以测定Cl-和镉含量。
1.3测定项目与方法玉米的物理性状指标包括株高、根长和地下部分、地上部分的干重。株高和根长采用直尺法测定;玉米干重采用烘干称重法,105 ℃杀青30 min,70 ℃恒温烘20 h以上,直至恒重。
用王水-高氯酸消解土壤,用HNO3HClO4消解植株样品,冷却后过滤,用原子吸收分光光度法(北京,普析通用TAS990原子吸收分光光度计)测定Cd含量。采用硝酸银滴定法,测定土壤和植株样品中Cl-含量。
重金属转移系数=植物地上部重金属含量/地下部重金属含量×100%
1.4数据统计分析方法研究结果为3次重复的平均值。数据统计采用Excel2000软件进行分析,差异显著性分析采用Duncan′s新复极差法多重比较(DPS软件)。
2结果与分析
2.1玉米数量性状和生物量在整个盆栽培养试验中,当添加的Cd+浓度一致而Cl- 浓度不同时,玉米生长过程中的数量性状和生物量差异显著,当Cl- 浓度达到1 600 mg/kg时玉米植株发生枯萎、叶片的颜色不一致等现象。由表1可知,当添加的Cl-浓度为200 mg/kg时,玉米株高、根长与对照相比分别增加了21.39%、56.31%,地上部和地下部的生物量与对照相比分别增加了79.99%、241%;当Cl-浓度超过1 600 mg/kg时,株高、根长及地上部和地下部生物量显著下降,与Cl-浓度为200 mg/kg时比较,最大分别下降为5828%、7439%、8557%和9678%。随着Cl-浓度的增加,玉米的数量性状和生物量都受到不同程度的影响,当Cl-浓度最大为3200 mg/kg时,玉米生长缓慢,畸形,呈扭曲状,叶尖和叶子边缘呈红褐色焦灼状,但并未出现死亡现象。
2.2玉米吸收Cd含量由表2可知,不同浓度Cl- 对玉米吸收Cd有显著的差异性,玉米地下部和地上部吸收Cd含量并不随着Cl- 浓度的增加而受到抑制,当土壤中加入Cl- 浓度为200 mg/kg时,采集的根际土壤中总镉含量最高达到46.46 mg/kg;相反,玉米地下部和地上部含量最低分别达到23.31和7.11 mg/kg,对应的转移系数为0.31,相对最大转移系数0.76,下降了59.2%。这说明只有加入Cl- 浓度与土壤中镉含量在一定范围内,Cl-对玉米吸收累积镉才产生抑制作用。
2.3玉米地下部分和地上部分累积Cl-含量由表3可知,在镉胁迫下,土壤中Cl-含量处理不同,玉米地下部分和地上部分累积Cl-含量存在显著差异。当氯处理浓度为0~1 200 mg/kg时,玉米地下部分累积氯含量差异不显著,氯含量范围为0.72%~1.92%,平均值为1.27,氯处理浓度为3 200 mg/kg时,地下部氯含量为5.49%;当氯处理浓度为200~400 mg/kg时,玉米地上部含量最低为0.04%,氯处理浓度大于1 600 mg/kg时,玉米含氯量平均为3.16%,差异不显著。从氯的转移系数看,土壤中氯浓度为200 mg/kg时最低为005,氯处理浓度为1 600 mg/kg时转移系数最高为1.18。
2.4玉米地下部分和地上部分累积Cd与Cl-含量的相关性分析由表4可知,在盆栽条件下,玉米地下部分吸收镉含量与氯含量相关系数达到0.893,接近0.9。这说明Cl-的存在影响玉米根部对镉的吸收累积。玉米地上部分Cd含量与Cl-含量相关系数为0.673,说明两者间的相互影响不显著。
3结论与讨论
氯是植物必需的微量元素之一,在植物体内有多种生理功能,不仅影响植物的生长发育,而且参与并促进植物的光合作用,维持细胞渗透压,保持细胞内电荷的平衡。但是,氯离子浓度对作物有一定的适应范围,超过某一值时将对作物产生不利影响。金安世等[15]研究表明,玉米属于耐氯植物,氯对玉米的安全值<400 mg/kg,临界值<800 mg/kg,毒害值>2 000 mg/kg,致死浓度为3 200 mg/kg。该试验在镉胁迫下,当添加的Cl-浓度为200 mg/kg时,玉米株高、根长与对照相比分别增加了21.39%、56.31%,地上部和地下部的生物量与对照相比分别增加了79.99%、241.00%;当添加Cl-浓度至3 200 mg/kg时,玉米的生长受到抑制,株高、根长和地上部及地下部生物量都显著下降,但玉米植株没有死亡。这表明重金属Cd在土壤溶液中与Cl- 形成稳定的配合物,不仅影响玉米对Cl-的吸收,而且在一定程度上影响Cl-在玉米体内的转移,减轻Cl-对玉米生长发育的毒害。 重金属镉从土壤迁移累积到作物体内的含量,不仅取决于它们的存在形态,更重要的是取决于它们在土壤中的生物有效性。镉的生物有效性受土壤类型、土壤性质、生物类型、重金属的复合作用和根际环境的影响[16]。已有研究表明,在水培条件下,Cl-与自由离子状态的Cd会形成难以被植物吸收的络合物,随着Cl-添加浓度的增加,营养液中自由Cd离子的浓度降低,水稻吸收Cd的量减少[11];Cabrera等[12]研究也发现,Cl-能降低大麦对Cd的吸收,但是当介质中加入腐殖酸后,Cl-会促进大麦对Cd的吸收,加入腐殖酸后Cl-与Cd形成的络合物不稳定,自由Cd离子在溶液中的浓度增加,从而促进大麦对Cd的吸收转移。 这说明Cl-对植物吸收Cd的生物学效应与溶液中的离子性质有关。在盆栽条件下研究结果表明,玉米地上部和地下部累积镉的含量从30.47和20.57 mg/kg下降到22.50和7.11 mg/kg,累积氯离子含量从1.24和1.23 mg/kg下降到0.72和0.04 mg/kg,土壤中氯浓度为200 mg/kg时转移系数最低为0.05,氯处理浓度为1 600 mg/kg时转移系数最高为1.18。不同浓度Cl-处理玉米吸收累积Cd含量的差异较显著。
与营养液培养条件不同,土壤颗粒、有机质、pH等对Cd的吸附、解吸等交叉影响,所以植物对Cd吸收的条件和过程更加复杂多样。在土壤中,阴离子对镉的配合作用可以提高土壤溶液中自由镉浓度,即增加镉的生物有效性的作用。玉米地下部体内氯离子与镉含量的相关系数达到0.893(P<0.05),玉米地上部体内氯离子与镉含量不存在相关关系。甲卡拉铁等[17]研究表明,NH4Cl处理土壤pH显著下降0.68个单位,土壤有效态镉比对照增加82.1%,促进Cd从水稻秸秆向籽粒的转移。蒋先军等[18]研究表明,与水相比,用NH4NO3和EDTA提取Cd浓度分别增加40、400倍以上。在土培试验条件下,一定浓度范围的Cl-与镉的配合作用可以降低玉米对镉的吸收。
参考文献
[1] 冉烈,李会合.土壤镉污染现状及危害研究进展[J].重庆文理学院学报:自然科学版,2011,30(4):69-73.
[2] JI P H,SUN T H,SONG Y F,et al.Strategies for enhancing the phytoremediation of cadmiumcontaminated agricultural soils by Solanum nigrum L[J].Environmental Pollution,2011,159:762-768.
[3] 李光德,张中文,敬佩,等.茶皂素对潮土重金属污染的淋洗修复作用[J].农业工程学报,2009,25(10):231-235.
[4] 周小勇,仇荣亮,胡鹏杰,等.表面活性剂对长柔毛委陵菜修复重金属污染的促进作用[J].生态学报,2009,29(1):283-290.
[5] 孟佑婷,袁兴中,曾光明,等.生物表面活性剂修复重金属污染研究进展[J].生态学杂志,2005,24(6):677-680.
[6] 刘坤,李光德,张中文,等.EDTA及低分子量有机酸对土壤Cd活性的影响研究[J].农业环境科学学报,2008,27(3):894-897.
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[8] BINGHAM F T,SPOSITO G,STRONG J E.The effect of chloride on the availability of cadmium[J].J Environ Qual,1984,13:71-74.
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[10] BINGHAM F T,SPOSITO G,STRONG J E.The effect of chloride on the availability of cadmium[J].J Environ QUAL,1984,13:71-74.
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[12] CABRERA D,YONG S D,ROWELL D L.The toxicity of cadmium to barley plants as affected by complex formation with humic acid[J].Plant Soil,1988,105:195-204.
[13] LI Y M,CHANCY R L,SCHNEITER A A.Effect of soil chloride level on cadmium concentration in sunflower kernels[J].Plant Soil,1994,167:275-280.
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[15] ABRAMOVITCH R A,LIN C Q,HICKS E,et al.In situ remediation of soils contaminated with toxic metal ions using microwave energy[J].Chemosphere,2003,53(9):1077-1085.
关键词镉;氯离子;玉米;配合作用
中图分类号S181.3;X5文献标识码A文章编号0517-6611(2014)15-04630-03
Abstract [Objective] The chloride ion can produce complex reaction with cadmium ions in soils,soil complexation of cadmium toxicity inhibition in inside the object,under stress of Cd,different concentrations of chloride were added to study the effects of chlorine ion on the availability of Cd accumulation to maize under cadmium press.[Method] In a pot culture experiment with maize by simulation of soil cadmium pollution,when the corn grew to two true leaf,different concentrations of Cl- was added,after two months,the maize was harvested.Maize of morphology,biomass,cadmium and chloride content were determined.[Result] The results showed that the biomass and main quantity characteristics of maize increased significantly under 200 mg/kg concentrations of chlorine ion,stem plant height and root length of maize from 67 and 20.26 cm to 81.33 and 31.67 cm ,the shoot and root biomass of maize from 38.39 and 7.38 mg/kg to 69.10 and 25.17 mg/kg,respectively.The content of Cd in the shoots and roots of maize decreased under 200 mg/kg concentrations of chlorine ion,from 30.47 and 20.57 mg/kg to 22.50 and 7.11 mg/kg ,the chloride concentrations in the shoots and roots from 1.24 and 1.23 mg/kg to 0.72 and 0.44 mg/kg.The correlation coefficient of Cd and Cl- in maize plant reached 0.893(P<0.05).[Conclusion] The complexation of Cl- with cadmium reduced the uptake of Cd by the maize under the concentration range.
Key words Cadmium; Chloridion; Maize; Complexation
重金属污染土壤已成为当前环境污染所面临的重要环境问题之一。我国耕地受镉、砷、铅等重金属污染问题已严重影响着农业生产的可持续发展[1]。镉不是作物生长所必需的元素。由于镉的移动性较强,极易从土壤进入到作物体内,通过食物链危害人体的健康[2]。目前,由于镉污染事件的频繁出现,针对镉污染土壤的治理方法已引起国内外相关部门的高度重视,例如工程修复法[3]、生物修复法[4-5]、化学法[6]、农业生态修复法[7],其中利用农艺措施处理(施用石灰、有机肥等)[8]中轻度镉污染的土壤是一种既产生经济效益,又能恢复生态系统的有效途径[9] 。
氯离子(Cl-)是植物生长发育必需的矿质营养元素。在土壤受重金属污染条件下,Cl-能与土壤中金属离子产生络合反应。土壤络合作用抑制镉在作物体内的生物学效应[10]。有研究表明,水培试验下Cl-浓度的增加明显抑制水稻(Oryza sativa)、油菜(Brassica campestris)[11]和大麦(Hordeum vulgare) [12]地上部和根部对镉的吸收;美国中部的向日葵(Helianthus annuus)试验[13]和奥地利的小麦(Triticum aestivum)[14]试验表明,Cl-具有促进植物对Cd的吸收作用。 玉米对镉离子的摄取主要是通过根系从土壤中吸收。镉存在的形态对于镉在土壤-玉米体内的迁移转化起到关键性作用。利用Cd处理胁迫下加入不同浓度Cl-,笔者研究了Cd与Cl-在土壤-玉米体内的络合作用,通过盆栽试验,探讨镉胁迫下Cl-对玉米生长及体内累积镉毒害效应的影响。
1材料与方法
1.1试验材料供试玉米(Zea mays)种子选取当地大面积推广种植的云瑞47号品种。供试土壤为云南农业大学农场的玉米土,土壤类型为红壤土。土壤的基本理化性质为:全镉(0.12±0.52) mg/kg,氯(152.32±10.52) mg/kg,有效磷(10547±8.37) mg/kg,速效钾(83.26±3.36) mg/kg,碱解氮(68.42±5.64) mg/kg,有机质(68.10±9.20) g/kg,pH 509±0.76。
1.2试验设计试验于2012年7月在云南农业大学试验农场的大棚里进行,向采集的土壤中加入Cd(NO3)2(以Cd2+含量计20 mg/kg),每盆装土3 kg,即土镉总量为60 mg。每盆每千克土壤中加入氯化钙(以Cl-含量计),依次是0、100、200、400、800、1 200、1 600、2 400、3 200 mg,分别以CK、C1~C8表示。每盆种植2穴,每穴1粒玉米种子,每个处理种植3盆平行,共种植27盆,然后随机排列在大棚中,进行日常的田间管理。当土壤含水量为田间持水量50%左右时,即浇自来水至田间持水量100%。培养2个月后,在玉米收获期取植物样品,测定物理性状和生物量,玉米生物量按地上部分和地下部分采集,用自来水冲洗根部泥土,然后用去离子水漂洗3次,样品分别放入干燥箱中烘干,研磨。同时,采集每盆相应的根际土壤样品,每盆用四分法采集约0.5 kg土样,实验室自然风干后进行研磨,分别通过孔径为2.00和0.25 mm的尼龙筛,贮备以测定Cl-和镉含量。
1.3测定项目与方法玉米的物理性状指标包括株高、根长和地下部分、地上部分的干重。株高和根长采用直尺法测定;玉米干重采用烘干称重法,105 ℃杀青30 min,70 ℃恒温烘20 h以上,直至恒重。
用王水-高氯酸消解土壤,用HNO3HClO4消解植株样品,冷却后过滤,用原子吸收分光光度法(北京,普析通用TAS990原子吸收分光光度计)测定Cd含量。采用硝酸银滴定法,测定土壤和植株样品中Cl-含量。
重金属转移系数=植物地上部重金属含量/地下部重金属含量×100%
1.4数据统计分析方法研究结果为3次重复的平均值。数据统计采用Excel2000软件进行分析,差异显著性分析采用Duncan′s新复极差法多重比较(DPS软件)。
2结果与分析
2.1玉米数量性状和生物量在整个盆栽培养试验中,当添加的Cd+浓度一致而Cl- 浓度不同时,玉米生长过程中的数量性状和生物量差异显著,当Cl- 浓度达到1 600 mg/kg时玉米植株发生枯萎、叶片的颜色不一致等现象。由表1可知,当添加的Cl-浓度为200 mg/kg时,玉米株高、根长与对照相比分别增加了21.39%、56.31%,地上部和地下部的生物量与对照相比分别增加了79.99%、241%;当Cl-浓度超过1 600 mg/kg时,株高、根长及地上部和地下部生物量显著下降,与Cl-浓度为200 mg/kg时比较,最大分别下降为5828%、7439%、8557%和9678%。随着Cl-浓度的增加,玉米的数量性状和生物量都受到不同程度的影响,当Cl-浓度最大为3200 mg/kg时,玉米生长缓慢,畸形,呈扭曲状,叶尖和叶子边缘呈红褐色焦灼状,但并未出现死亡现象。
2.2玉米吸收Cd含量由表2可知,不同浓度Cl- 对玉米吸收Cd有显著的差异性,玉米地下部和地上部吸收Cd含量并不随着Cl- 浓度的增加而受到抑制,当土壤中加入Cl- 浓度为200 mg/kg时,采集的根际土壤中总镉含量最高达到46.46 mg/kg;相反,玉米地下部和地上部含量最低分别达到23.31和7.11 mg/kg,对应的转移系数为0.31,相对最大转移系数0.76,下降了59.2%。这说明只有加入Cl- 浓度与土壤中镉含量在一定范围内,Cl-对玉米吸收累积镉才产生抑制作用。
2.3玉米地下部分和地上部分累积Cl-含量由表3可知,在镉胁迫下,土壤中Cl-含量处理不同,玉米地下部分和地上部分累积Cl-含量存在显著差异。当氯处理浓度为0~1 200 mg/kg时,玉米地下部分累积氯含量差异不显著,氯含量范围为0.72%~1.92%,平均值为1.27,氯处理浓度为3 200 mg/kg时,地下部氯含量为5.49%;当氯处理浓度为200~400 mg/kg时,玉米地上部含量最低为0.04%,氯处理浓度大于1 600 mg/kg时,玉米含氯量平均为3.16%,差异不显著。从氯的转移系数看,土壤中氯浓度为200 mg/kg时最低为005,氯处理浓度为1 600 mg/kg时转移系数最高为1.18。
2.4玉米地下部分和地上部分累积Cd与Cl-含量的相关性分析由表4可知,在盆栽条件下,玉米地下部分吸收镉含量与氯含量相关系数达到0.893,接近0.9。这说明Cl-的存在影响玉米根部对镉的吸收累积。玉米地上部分Cd含量与Cl-含量相关系数为0.673,说明两者间的相互影响不显著。
3结论与讨论
氯是植物必需的微量元素之一,在植物体内有多种生理功能,不仅影响植物的生长发育,而且参与并促进植物的光合作用,维持细胞渗透压,保持细胞内电荷的平衡。但是,氯离子浓度对作物有一定的适应范围,超过某一值时将对作物产生不利影响。金安世等[15]研究表明,玉米属于耐氯植物,氯对玉米的安全值<400 mg/kg,临界值<800 mg/kg,毒害值>2 000 mg/kg,致死浓度为3 200 mg/kg。该试验在镉胁迫下,当添加的Cl-浓度为200 mg/kg时,玉米株高、根长与对照相比分别增加了21.39%、56.31%,地上部和地下部的生物量与对照相比分别增加了79.99%、241.00%;当添加Cl-浓度至3 200 mg/kg时,玉米的生长受到抑制,株高、根长和地上部及地下部生物量都显著下降,但玉米植株没有死亡。这表明重金属Cd在土壤溶液中与Cl- 形成稳定的配合物,不仅影响玉米对Cl-的吸收,而且在一定程度上影响Cl-在玉米体内的转移,减轻Cl-对玉米生长发育的毒害。 重金属镉从土壤迁移累积到作物体内的含量,不仅取决于它们的存在形态,更重要的是取决于它们在土壤中的生物有效性。镉的生物有效性受土壤类型、土壤性质、生物类型、重金属的复合作用和根际环境的影响[16]。已有研究表明,在水培条件下,Cl-与自由离子状态的Cd会形成难以被植物吸收的络合物,随着Cl-添加浓度的增加,营养液中自由Cd离子的浓度降低,水稻吸收Cd的量减少[11];Cabrera等[12]研究也发现,Cl-能降低大麦对Cd的吸收,但是当介质中加入腐殖酸后,Cl-会促进大麦对Cd的吸收,加入腐殖酸后Cl-与Cd形成的络合物不稳定,自由Cd离子在溶液中的浓度增加,从而促进大麦对Cd的吸收转移。 这说明Cl-对植物吸收Cd的生物学效应与溶液中的离子性质有关。在盆栽条件下研究结果表明,玉米地上部和地下部累积镉的含量从30.47和20.57 mg/kg下降到22.50和7.11 mg/kg,累积氯离子含量从1.24和1.23 mg/kg下降到0.72和0.04 mg/kg,土壤中氯浓度为200 mg/kg时转移系数最低为0.05,氯处理浓度为1 600 mg/kg时转移系数最高为1.18。不同浓度Cl-处理玉米吸收累积Cd含量的差异较显著。
与营养液培养条件不同,土壤颗粒、有机质、pH等对Cd的吸附、解吸等交叉影响,所以植物对Cd吸收的条件和过程更加复杂多样。在土壤中,阴离子对镉的配合作用可以提高土壤溶液中自由镉浓度,即增加镉的生物有效性的作用。玉米地下部体内氯离子与镉含量的相关系数达到0.893(P<0.05),玉米地上部体内氯离子与镉含量不存在相关关系。甲卡拉铁等[17]研究表明,NH4Cl处理土壤pH显著下降0.68个单位,土壤有效态镉比对照增加82.1%,促进Cd从水稻秸秆向籽粒的转移。蒋先军等[18]研究表明,与水相比,用NH4NO3和EDTA提取Cd浓度分别增加40、400倍以上。在土培试验条件下,一定浓度范围的Cl-与镉的配合作用可以降低玉米对镉的吸收。
参考文献
[1] 冉烈,李会合.土壤镉污染现状及危害研究进展[J].重庆文理学院学报:自然科学版,2011,30(4):69-73.
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