钙镉组合下镉对延胡索生长的影响及其在延胡索中的动态积累规律

发布时间：2020-11-11 19:29

　　 目的:探索钙(Ca)对镉(Cd)污染下延胡索生长的影响及其在不同部位Cd的吸收积累规律。方法:采用土培盆栽试验,设低Cd(1 mg/kg,Cd_1)、高Cd(20 mg/kg,Cd_2)2个施用水平和低Ca(50 mg/kg,Ca_1)、中Ca(100 mg/kg,Ca_2)、高Ca(200 mg/kg,Ca_3)3个施用水平,模拟分析不同浓度外源Ca处理对重金属Cd污染土壤中延胡索幼苗生物量及延胡索Cd含量的影响。结果:在相同浓度Ca不同浓度Cd处理水平下,延胡索生长前期地上与地下部分干物质量均为高Cd最低(Cd_2Ca_1Cd_1Ca_1,Cd_2Ca_2Cd_1Ca_2,Cd_2Ca_3Cd_1Ca_3),且低于对照;相同浓度Cd不同浓度Ca处理时,延胡索生长前期地上与地下部分干物质量均为中Ca最高(Cd_1Ca_2Cd_1Ca_3Cd_1Ca_1,Cd_2Ca_2Cd_2Ca_3Cd_2Ca_1),且Cd_1Ca_2地下部分干物质量高于所有处理。延胡索各部位Cd的积累量在不同Ca-Cd组合背景下,地下部分呈现随时间逐渐减小的趋势,而地上部分相反,出现增加的趋势;采收时地上与地下部分Cd含量大小顺序均为:Cd_2Ca_3Cd_2Ca_1Cd_2Ca_2Cd_1Ca_3Cd_1Ca_1Cd_1Ca_2对照。结论:延胡索规范化种植中应在保证其块茎Cd含量不超标的情况下,尽量选择低Cd土壤,同时施用适宜浓度的Ca可缓解Cd的毒害。
【部分图文】：

延胡索各部位(地上部分、地下部分)干物质积累在不同钙镉组合处理下均随时间出现明显的动态变化,结果见图1。由图1可知,延胡索地上部分、地下部分的干物质积累规律基本一致,均为“S”型。在不同浓度镉和相同浓度钙处理水平下,延胡索生长前期地下部分干物质量高镉(Cd2Ca1、Cd2Ca2、Cd2Ca3)环境明显低于低镉(Cd1Ca1、Cd1Ca2、Cd1Ca3)环境。且延胡索地下部分干物质量在高镉水平明显低于对照组。同样,高镉水平中延胡索地上部分干物质积累也表现出抑制现象。由此可见,镉对植物生长的影响可能存在剂量效应。有研究[9,10]也表明,在高浓度镉存在的情况下,抑制植物生长,干物质量降低。高镉下生长的延胡索地下部分及地上部分干物质积累量低于低镉组和对照组。此外低镉组与对照组相比,出现“低促高抑”的现象,即延胡索在低镉组,其地下部分生长前期干物质量均大于对照组。2.2 钙镉组合下镉在延胡索不同部位的积累情况

延胡索各部位镉的积累量在不同钙镉组合背景值下地下部分与地上部分总体差异显著。地下部分呈现随时间逐渐减小的趋势,而地上部分相反,出现随时间而增加的趋势(图2)。从图中可以看出延胡索在不同处理情况下其生长过程中镉的积累量有十分显著的差异。总体表现为:在相同钙素水平下,植株地下部分(块茎)和地上部分镉积累量均是高镉区大于大于低镉区。在相同镉素水平下,镉积累量在中钙范围内最小,说明中钙解毒作用最大。此外,从采收时地下部分(块茎)的镉积累量看(表2),高钙高镉(4.047 mg)、低钙高镉(2.475 mg)分别比中钙高镉(2.325 mg)高出0.74倍、0.06倍,高钙低镉(0.655 mg)、低钙低镉(0.445 mg)分别比中钙低镉(0.432 mg)高出0.52倍、0.03倍。高钙高镉(4.047 mg)、中钙高镉(2.325 mg)、低钙高镉(2.475 mg)分别比高钙低镉(0.655 mg)、中钙低镉(0.432 mg)、低钙低镉(0.445 mg)高出5.18倍、4.38倍、4.56倍。以上结果说明某种程度上钙与镉之间存在拮抗关系。就采收时地上部分的镉积累量看(表2),其大小顺序为高钙高镉>低钙高镉>中钙高镉>高钙低镉>低钙低镉>中钙低镉>对照。分析其耐性指数可知,在低镉的情况下,地下部分耐受镉的能力大于地上部分,表明延胡索利用地下部分器官在低镉背景值下对镉进行积累,而镉元素在高镉背景下从地下部分转移到地上部分。由于植株地下部分对镉的耐受能力有限,当镉浓度增加到一定量后,延胡索将根中的一部分重金属元素转移至其他部位,以确保根的正常生长。虽然在植物生长过程中,各器官中的镉积累量差异显著,但在采收期则表现出差异不显著。因植物在生长过程会经历一个对环境中镉的适应过程,其体内的代谢机制在植物采收期后趋于平稳,其积累的镉处于稳态,镉环境不再影响镉的积累,这可能是植物的一种自我保护机制。从富集系数来看延胡索对于镉的积累能力,为地上部分>地下部分,这一特性有利于保证药材的质量。表2 钙镉组合下镉在延胡索植株各部位的积累情况(采收期) ( x ˉ ±s,n=3) 处理 耐性指数TI 富集因子BCF 镉累积量/mg 地上部分 地下部分 地上部分 地下部分 地上部分 地下部分 Cd0Ca0 1.000±0.015c 1.000±0.004c 0.850±0.002b 0.220±0.024a 2.147±0.04d 0.214±0.05e Cd1Ca1 1.091±0.031b 1.164±0.006b 0.830±0.011b 0.210±0.027a 2.307±0.01c 0.445±0.03d Cd1Ca2 1.214±0.005a 1.238±0.009a 0.740±0.024c 0.130±0.030b 2.161±0.01d 0.432±0.01d Cd1Ca3 1.044±0.007b 1.104±0.014b 0.970±0.027a 0.250±0.010a 2.667±0.05c 0.655±0.01c Cd2Ca1 1.029±0.006b 1.037±0.027c 0.216±0.002d 0.059±0.013d 5.174±0.03b 2.475±0.05b Cd2Ca2 1.193±0.002a 1.399±0.015a 0.168±0.021e 0.051±0.005d 5.144±0.03b 2.325±0.08b Cd2Ca3 0.990±0.025c 1.063±0.007c 0.229±0.023d 0.090±0.026c 5.614±0.02a 4.047±0.02a 注:同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)
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