鉛脅迫對不同紅麻品種生長及生物量的影響

安 霞，金關(guān)榮，駱霞虹，馬廣瑩，金 亮，史小華，陳常理，李文略，周 媛，潘曉韻，朱關(guān)林

(浙江省蕭山棉麻研究所 浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院花卉研究開發(fā)中心，浙江 杭州 311202)

紅麻(HibiscuscannabinusL.)屬錦葵科(Malvaceae)木槿屬(Hibiscus)，是重要的韌皮纖維作物。紅麻主要用于紡織，也用于制作紙漿、生物質(zhì)能源、建材等方面[1-2]。

2010年浙江省政協(xié)發(fā)布的《關(guān)于我省食品藥品安全情況的調(diào)研報(bào)告》顯示，浙北、浙中和浙東沿海地區(qū)土壤重金屬污染嚴(yán)重。寧波市郊蔬菜生產(chǎn)基地土壤受重金屬汞、鎘、銅、鉛等污染的比例達(dá)70.7%[3-4]。作為地殼中含量最多的重金屬元素鉛(Pb)，被認(rèn)為是最嚴(yán)重的重金屬污染之一[5-6]。Pb可通過食物鏈的富集危及人類的健康且毒害持續(xù)時(shí)間較長[7-8]。紅麻具備高水平的地上部生物量，而且抗逆能力強(qiáng)，只要從中篩選出耐性較好的品種，就可以應(yīng)用于土壤修復(fù)。我們選擇7個(gè)代表性的紅麻品種，進(jìn)行Pb脅迫處理，從葉片葉綠素相對含量(SPAD值)、生長及生物量角度分析，以期篩選耐Pb的紅麻品種，旨在為利用紅麻對浙江Pb污染土壤的修復(fù)提供理論參考。

1 材料和方法

1.1 材料

參試的紅麻品種共7個(gè)：常規(guī)晚熟品種福紅991、航天誘變育成的品種福紅航992(福建農(nóng)林大學(xué)育成)，雜交品種紅優(yōu)2號(廣西大學(xué)育成)，常規(guī)晚熟品種湘紅1號、雜交品種H368(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所育成)，航天誘變育成的品種航優(yōu)1號(浙江省蕭山棉麻研究所)，常規(guī)晚熟品種浙8310(浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物與核技術(shù)利用研究所育成)。

1.2 處理設(shè)計(jì)

試驗(yàn)對7個(gè)紅麻品種均進(jìn)行Pb脅迫處理，以清水處理為對照。試驗(yàn)采用盆栽，盆用基質(zhì)為田間土壤和蛭石(均無Pb殘留)按重量3∶1混合，并按照重量比加入5 g·kg-1復(fù)合肥，每盆最終裝土2.5 kg。

每個(gè)品種設(shè)6盆，每盆種植2株生長一致的紅麻。待所有紅麻品種進(jìn)入快速生長期，即株高達(dá)到50 cm時(shí)，對每品種中的3盆進(jìn)行Pb脅迫處理。每盆一次性施入按基質(zhì)重7 g·kg-1的Pb(NO3)2，即每盆施用Pb(NO3)217.5 g，施用方法為先將Pb(NO3)2溶解于1 000 mL水中，而后澆入盆栽的土壤中。對照為用ddH2O澆灌。

1.3 測定項(xiàng)目

在脅迫處理的大部分品種(約85%)出現(xiàn)嚴(yán)重的毒害作用時(shí)，收獲全部參試材料，對每一品種分別測量SPAD值、株高、莖粗、葉片數(shù)、葉片長、葉柄長。收獲時(shí)，測量紅麻地上部鮮重、鮮葉重、鮮皮重、鮮麻骨重、鮮根重。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用SAS進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對葉片SPAD值的影響

由表1可知，在Pb脅迫處理下，7個(gè)紅麻品種葉片SPAD值均下降。說明在Pb脅迫處理下紅麻葉片中的葉綠素合成受到明顯抑制，導(dǎo)致葉片的葉綠素含量大幅降低。Pb脅迫處理對航優(yōu)1號SPAD值影響最大，H368品種的SPAD值最高。

2.2 對紅麻生長的影響

由表2可知，Pb脅迫處理使7個(gè)紅麻品種株高、莖粗、葉片數(shù)、葉片長、葉柄長均下降，說明Pb脅迫處理抑制了紅麻的生長。Pb脅迫處理對H368的株高影響最小、株高值最大，對紅優(yōu)2號的株高影響最大；對福紅航992的莖粗影響最?。粚絻?yōu)1號、湘紅1號的葉片數(shù)影響最小，H368的葉片數(shù)最多；對福紅991葉片長度影響最??；對福紅航992葉柄長度影響最小。

表1 Pb脅迫處理對紅麻葉片SPAD值的影響

注：同列數(shù)據(jù)后無相同小寫字母表示其差異達(dá)顯著水平。表2～3同。

表2 Pb脅迫處理對紅麻生長的影響

2.3 對紅麻生物量的影響

由表3可知，Pb脅迫處理對H368的地上部鮮重影響最小，其次是浙8310，對紅優(yōu)2號的影響最大；對福紅航992的鮮葉重影響最小，H368鮮葉重值最大；對航優(yōu)1號的鮮皮重影響最小，H368鮮皮重值最大；對福紅航992的鮮麻骨重影響最小，H368鮮麻骨值最大；對航優(yōu)1號鮮根重影響最小，H368鮮根重值最大。

表3 Pb脅迫處理對紅麻生物量的影響

3 小結(jié)與討論

紅麻是耐受和富集重金屬效果良好且不進(jìn)入食物鏈還能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)價(jià)值的作物之一。李豐濤等[9]對福建閩中南農(nóng)田土壤環(huán)境做了調(diào)查和測定，結(jié)果顯示紅麻對重金屬的遷移能力較強(qiáng)，當(dāng)季對Pb最高累積量為263.4 g·hm-2。Babatunde等[10]將紅麻種植在鉛濃度不同的土壤中，收獲后土壤中殘留的鉛含量明顯低于所加入的鉛含量，說明紅麻富集了污染土壤中的鉛。Salim等[11]將鉛濃度控制在100 mg·kg-1水平，沙壤土栽培紅麻莖和根的干物質(zhì)的量有顯著提高。陳軍等[12]分析了不同的紅麻品種對Pb的吸收和富集特性，結(jié)果表明不同的生長時(shí)期和不同的器官對Pb吸收和富集不同。李正文等[13]用不同濃度Pb2+處理紅麻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系P3A、恢復(fù)系992及雜交種F1材料，結(jié)果表明在一定閾值內(nèi)，紅麻雜交種在重金屬脅迫下的生長表現(xiàn)出比親本較強(qiáng)的耐性。李蘭平等[14]用不同濃度Pb2+處理紅麻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系P3A、恢復(fù)系992及雜交種F1材料，隨著Pb2+濃度的增大，F(xiàn)1與雙親的發(fā)芽率的差值也隨之增大。

眾所周知，隨著我國現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，土壤重金屬污染問題日趨嚴(yán)重。植物修復(fù)因其成本低、安全、環(huán)保、綠色，且不會造成二次污染而受到青睞。目前應(yīng)用比較多的修復(fù)植物為東南景天、伴礦景天、毛竹等，但是大多數(shù)富集重金屬效率高的植物都存在生物量偏小或生長緩慢的缺陷。紅麻本身有巨大的生物量優(yōu)勢，不僅為大氣輸送潔凈的氧氣，而且能帶走土壤中的重金屬，同時(shí)創(chuàng)造了較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本試驗(yàn)使用7個(gè)代表性的紅麻品種，以重金屬鉛(Pb)脅迫處理，從SPAD值、生長及生物量角度綜合分析，H368品種相對于其他品種能保持較高的SPAD值及生物量，表明其對Pb有較好的耐性。這為進(jìn)一步研究紅麻響應(yīng)Pb脅迫的防御機(jī)理，以及篩選對Pb脅迫抗性較強(qiáng)的紅麻品種提供參考。

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