不同濃度鎘對不同菊科花卉形態(tài)指標(biāo)的影響

王從梅，王波，王利芬

（蘇州大學(xué)，江蘇 蘇州 215000）

我國土壤重金屬鎘污染問題日益嚴(yán)重，已經(jīng)對環(huán)境生態(tài)帶來嚴(yán)重的負(fù)面影響[1]。廣大研究者開展了諸多研究，試圖修復(fù)被鎘污染的土壤。如篩選鎘富集植物，但這類研究對野生植物資源篩選的較多[2]。有關(guān)觀賞植物對重金屬鎘污染土壤修復(fù)的研究還不夠深入。目前，已發(fā)現(xiàn)的絕大多數(shù)鎘超積累植物生長周期長、生物量低、植株矮小，而菊科花卉除了具有生長周期短和生物量大等特點(diǎn)外，還具有種類繁多、色彩繁多、選擇空間大等特點(diǎn)，如果能夠篩選這樣的植物，將為修復(fù)被鎘污染土壤增加一個有效的植物品種[3-4]。本試驗(yàn)已在蘇州地區(qū)有廣泛種植，以生長良好、花型優(yōu)美的5 種菊科花卉為供試材料，研究既可以為修復(fù)鎘污染提供一個新的途徑，也可以為類似的研究提供一條可借鑒的研究方法，同時還可以為相關(guān)研究提供一定理論基礎(chǔ)和種質(zhì)資源。

1 材料和方法

1.1 供試材料

通過調(diào)查城市綠化中應(yīng)用的菊科花卉植物資源，結(jié)合已報道的有關(guān)菊科植物在對鎘污染修復(fù)方面的相關(guān)研究，廣泛收集并初步篩選在蘇州地區(qū)長勢良好，花型優(yōu)美的5 種菊科草本花卉：藿香薊（Ageratum conyzoides L.)、金雞菊（Coreopsis drummondii Torr.et Gray）、百日草（Zinnia elegans Jacp.）、松果菊（Echinacea purpurea（Linn.）Moench）、萬壽菊（Tagetes erecta L.），供試材料均為浙江虹越花卉股份有限公司提供。試驗(yàn)所用試劑均為分析純。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

本試驗(yàn)采用盆栽法，盆缽規(guī)格為18cm×16cm，PV材質(zhì)，栽培基質(zhì)為園藝通用基質(zhì)，鎘背景值低于檢測限，外源鎘以CdCl2·2.5H2O 投入，Cd 濃度分別為0（CK）、10（處理A）、50（處理B）、100（處理C）、200（處理D）、300mg/kg（處理E），每個處理設(shè)置10 重復(fù)，將固態(tài)CdCl2·2.5H2O 與基質(zhì)充分混勻并平衡2 周，每盆裝0.5kg 上述制備好的基質(zhì)，待用。選取健康飽滿、大小均勻菊科花卉種子，用0.5%的高錳酸鉀溶液浸泡消毒10min，然后用清水反復(fù)沖洗干凈后，繼而在無菌水中浸泡24h。將萌動的種子取出后均勻播種于54cm×28cm 穴盤中，每盆播種量均為200 粒。每天定時觀察并及時補(bǔ)充水分，使其含水量保持在最大田間持水量的60%～80%。待幼苗長出4 片真葉，挑選長勢接近的植株進(jìn)行移栽，每天定期管理并觀察記錄植株生長情況。

1.3 樣品測定

等第1 個花苞長出時，記錄葉片數(shù)，測量株高。等植株收獲后，將植株分為根部、莖部、葉片3 個部分，測定鮮重，用去離子水浸洗干凈，在105℃下殺菌30min，70℃烘干至恒重，粉碎過20 目篩于干燥箱中待測。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)采用EXCEL2010 和SPSS17.0 統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行處理、制表以及進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同鎘濃度處理對株高的影響

隨著鎘濃度增加，5 種植物株高均呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢（圖1），其中松果菊和金雞菊在10mg/kg 處理時達(dá)到最高，百日草和萬壽菊在50mg/kg 處理時達(dá)到最高，藿香薊在100mg/kg 處理時達(dá)到最高。研究說明低濃度的鎘對5 種植株的株高增加有一定的促進(jìn)作用，而高濃度的鎘則抑制植株株高的增加。對比5 種菊科花卉，在10、50、100、200 和300mg/kg 處理時，除松果菊外，株高表現(xiàn)為百日草＞藿香薊＞萬壽菊＞金雞菊。松果菊的株高在整個處理下的株高變化幅度最大，而萬壽菊的變化幅度最小。

2.2 不同鎘濃度處理對葉片數(shù)的影響

隨著鎘濃度增加，5 種植物葉片數(shù)均呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢（圖2），百日草在10mg/kg 處理下即達(dá)到最高外，其與對照之間的差異達(dá)顯著水平，金雞菊、松果菊、萬壽菊和藿香薊4 種植物的葉片數(shù)均在100mg/kg處理下達(dá)到最高。當(dāng)外源鎘濃度從0 增加到10mg/kg，5種菊科花卉的葉片數(shù)增加差異均達(dá)顯著水平。當(dāng)植株葉片數(shù)達(dá)到最高后，隨著鎘濃度的增加，葉片數(shù)均呈現(xiàn)下降趨勢，其中藿香薊在10mg/kg 處理下的葉片數(shù)（最高）和300mg/kg 處理下（最高濃度）的葉片數(shù)差異呈顯著差異外，其他4 種植物的葉片數(shù)差異均不顯著。研究說明低濃度的鎘對5 種植株的葉片數(shù)增加有一定的促進(jìn)作用，而高濃度的鎘則抑制植株葉片數(shù)的增加。對比5 種菊科花卉，在10、50、100、200 和300mg/kg 處理時，除松果菊和藿香薊外，葉片數(shù)表現(xiàn)為金雞菊＞萬壽菊＞百日草。藿香薊的葉片數(shù)在整個處理下的葉片數(shù)變化幅度最大，而松果菊的變化幅度最小。

圖1 不同鎘濃度對株高的影響

圖2 不同鎘濃度對葉片數(shù)的影響

圖3 不同鎘濃度對地上部干重的影響

2.3 不同鎘濃度處理對地上部干重的影響

金雞菊在50mg/kg 處理時達(dá)到最高，松果菊在100mg/kg 處理時達(dá)到最高，百日草在200mg/kg 處理時達(dá)到最高。當(dāng)外源鎘濃度從0 增加到10mg/kg，金雞菊地上部分干重差異達(dá)顯著水平，其他4 種雖有影響，但差異不顯著。當(dāng)松果菊、百日草、金雞菊的地上部干重達(dá)到最高后，隨著鎘濃度的增加，地上部干重均呈現(xiàn)下降趨勢，其中，除松果菊在10mg/kg 處理下的地上部干重（最高）和300mg/kg 處理下（最高濃度）的地上部干重差異呈顯著差異外，百日草和金雞菊差異均不顯著。而萬壽菊和藿香薊的地上部干重隨著鎘濃度的增加，一直呈下降趨勢，在10mg/kg 處理下的地上部干重（最高）和300mg/kg 處理下（最高濃度）的地上部干重差異均呈顯著差異。

3 討論

環(huán)境中的重金屬會影響植物的株高、葉片數(shù)和生物量，而影響程度的強(qiáng)弱主要取決于重金屬的濃度范圍及不同菊科花卉對重金屬脅迫的抗性。本研究結(jié)果表明，當(dāng)鎘離子濃度為10mg/kg 時，對5 種菊科花卉的株高和葉片數(shù)均有不同程度的促進(jìn)作用，而隨著鎘離子濃度的進(jìn)一步升高，達(dá)到200mg/kg 以上時，則會抑制5 種菊科花卉株高和葉片數(shù)的增加。而造成這種低促高抑現(xiàn)象的原因可能是低濃度的鎘可以促進(jìn)細(xì)胞分裂，分散鎘對植物細(xì)胞的破壞程度，從而刺激了植物的生長，增加株高和葉片數(shù)。而隨著鎘濃度的逐漸增加，植物體對鎘毒性的耐受性有限，抑制了植物生長所需要的物質(zhì)和能力。

生物量是植株最直接反應(yīng)其生長狀況的生物指標(biāo)，生物量如植株的地上部和地下部干重等，本研究表明，藿香薊和萬壽菊在整個處理期間，地上部干重一直處于持續(xù)降低的趨勢，而百日草、松果菊和金雞菊在低濃度鎘脅迫下，對地上部干重有促進(jìn)作用，不同的植物促進(jìn)的程度不同，隨著鎘濃度的進(jìn)一步增大，其地上部干重的增加受到抑制。藿香薊的地上部干重隨著鎘脅迫的增強(qiáng)，一直處于持續(xù)降低的趨勢，表明藿香薊對鎘比較敏感。萬壽菊、松果菊、金雞菊和百日草的地上部干重隨著鎘濃度的增大，呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。由此可見，高濃度的鎘脅迫處理下，不同菊科花卉的生物量均有不同程度的影響。

4 結(jié)語

隨著鎘濃度的增加，5 種菊科花卉的株高和葉片數(shù)先升高后下降。藿香薊和萬壽菊地上部干重呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢，而百日草、松果菊和金雞菊則呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，藿香薊的地上部干重隨著鎘脅迫的增強(qiáng)，逐漸降低，而萬壽菊、松果菊、金雞菊和百日草的地上部干重隨著鎘濃度的增大，呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。表明在高濃度的鎘處理下，5 種菊科花卉的株高、葉片數(shù)和生物量都受到不同程度的抑制。