噴施烯效唑(S3307)對(duì)2種生態(tài)型鬼針草鎘積累的影響

黃科文,山詩(shī)瑤,陸春艷,歐若含,歲立云,王 鋌,劉 磊,廖明安,林立金,任 緯

(1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院,四川 成都 611130;2.崇州職業(yè)教育培訓(xùn)中心,四川 成都 611230;3.成都市農(nóng)林科學(xué)院,四川 成都 611130;4.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)果蔬研究所,四川 成都 611130;5.四川省內(nèi)江市農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所,四川 內(nèi)江 641000)

由于礦山開(kāi)采、工業(yè)活動(dòng)、污水灌溉和化肥農(nóng)藥不規(guī)范使用,土壤環(huán)境廣受重金屬污染物入侵和破壞[1]。重金屬污染土壤修復(fù)可通過(guò)超富集植物對(duì)重金屬的積累、揮發(fā)和固定作用有效降低土壤重金屬含量,具有擾動(dòng)小、價(jià)格低和易操作等優(yōu)點(diǎn),是近年來(lái)重金屬污染土壤修復(fù)研究的熱點(diǎn)[2-3]。然而,已篩選出的眾多超富集植物生物量較小,生長(zhǎng)緩慢,導(dǎo)致其修復(fù)效率低，周期長(zhǎng),在一定程度上限制了植物修復(fù)技術(shù)的推廣與應(yīng)用[4]。因此,提高超富集植物修復(fù)效率是植物修復(fù)技術(shù)的重要研究方向。植物激素對(duì)調(diào)節(jié)植物生理活動(dòng)具有重要作用,近年來(lái)已有研究將其應(yīng)用于促進(jìn)超富集植物提取重金屬[5]。JI等[6]發(fā)現(xiàn)在超富集植物龍葵幼苗葉片上噴施赤霉素(GA3)可以提高龍葵生物量并增加其地上部分鎘含量。其他研究[7-8]表明,外源脫落酸(ABA)對(duì)超富集植物(東南景天和少花龍葵)的鎘富集和生長(zhǎng)均有顯著促進(jìn)作用,可有效提高超富集植物鎘積累量。另外,外源生長(zhǎng)素(IAA)和細(xì)胞分裂素(CTK)也可通過(guò)提高超富集植物對(duì)重金屬的吸收能力以及生物量來(lái)改善超富集植物對(duì)重金屬污染土壤的凈化能力[9-10]。這些研究證實(shí)植物激素在植物修復(fù)技術(shù)中具有廣泛應(yīng)用前景。因此,篩選更多與植物激素生物活性相似的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑來(lái)改善超富集植物對(duì)重金屬污染土壤的修復(fù)效率具有重要意義。

烯效唑(S3307)可以延緩植物生長(zhǎng),促進(jìn)分蘗,增加植物干物質(zhì)積累,具有高效、低毒和低殘留等特點(diǎn),是目前生物活性最強(qiáng)的三唑類(lèi)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑[11]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,S3307被廣泛用于提高作物對(duì)寒冷、干旱和空氣污染等外界脅迫的抗逆性[12-13]。另外,S3307不僅對(duì)植物淀粉積累量、光合色素含量和生物量有顯著促進(jìn)作用,還對(duì)植物內(nèi)源激素水平有一定調(diào)控作用[14-15]。HE等[16]發(fā)現(xiàn)在鎘污染條件下,適當(dāng)濃度的外源S3307能有效提高鎘富集植物牛繁縷的生物量、光合色素含量和氧化酶活性,還能顯著提高牛繁縷地上部分鎘含量和鎘積累量。這說(shuō)明S3307可有效促進(jìn)富集植物對(duì)土壤重金屬的吸收及轉(zhuǎn)運(yùn),具有提高超富集植物對(duì)重金屬污染土壤修復(fù)能力的潛力。

鬼針草(Bidenspilosa)是一種鎘超富集植物,具有生命力強(qiáng)、生長(zhǎng)勢(shì)旺、分布廣泛等特點(diǎn),是修復(fù)鎘污染土壤較為理想的材料[17]。然而,與龍葵和豨薟等鎘超富集植物相比,鬼針草對(duì)土壤鎘的富集能力相對(duì)較低[18-19],因此需要進(jìn)一步提高其鎘富集能力。不同生態(tài)型超富集植物在生理形態(tài)和土壤重金屬修復(fù)能力方面可能存在顯著差異[20]。與礦山生態(tài)型鬼針草相比,農(nóng)田生態(tài)型鬼針草生物量更大，植株更高,但體內(nèi)鎘含量卻更低[21]。因此,為提高農(nóng)田生態(tài)型和礦山生態(tài)型鬼針草對(duì)鎘污染土壤的修復(fù)能力,研究噴施不同濃度S3307對(duì)2種生態(tài)型鬼針草生長(zhǎng)和鎘積累的影響,以期篩選出可以顯著提高鬼針草鎘富集能力的S3307濃度,為提高超富集植物修復(fù)效率提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

2014年8月,在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)雅安校區(qū)農(nóng)場(chǎng)(30°23′ N,103°48′ E)和唐家山鉛鋅礦區(qū)(29°24′ N,102°38′ E)分別收集農(nóng)田生態(tài)型和礦山生態(tài)型鬼針草種子,保存?zhèn)溆?。四川農(nóng)業(yè)大學(xué)雅安校區(qū)農(nóng)場(chǎng)位于四川省雅安市雨城區(qū),平均海拔為620 m,屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū),多年平均氣溫為16.2 ℃,多年平均降雨量為1 743.3 mm,多年平均日照為1 035 h,多年平均蒸發(fā)量為1 011.2 mm[22]。唐家山鉛鋅礦區(qū)位于四川省雅安市漢源縣唐家鄉(xiāng),平均海拔為890 m,地處北溫帶與季風(fēng)帶之間的山地亞熱帶氣候區(qū),具有典型干熱河谷氣候特點(diǎn),多年平均氣溫為17.9 ℃,多年平均降雨量為741.8 mm,多年平均日照為1 475.8 h,多年平均蒸發(fā)量為1 248.2 mm[22]。

1.2 試驗(yàn)方法

2015年3月,將取自四川農(nóng)業(yè)大學(xué)雅安校區(qū)農(nóng)場(chǎng)未受鎘污染的土壤風(fēng)干、壓碎,過(guò)5 mm孔徑篩后,分別稱(chēng)取3.0 kg裝于15 cm×18 cm(高×直徑)的塑料盆內(nèi)。在盆中加入分析純CdCl2·2.5 H2O溶液,使土壤w(鎘)為10 mg·kg-1[21],澆水使土壤田間持水量約為60%,自然放置平衡4周后,將風(fēng)干土壤經(jīng)多次混合后分裝,確保各處理間土壤理化性質(zhì)保持一致。同時(shí),將2種生態(tài)型鬼針草種子撒播于四川農(nóng)業(yè)大學(xué)雅安校區(qū)農(nóng)場(chǎng)農(nóng)田中。1個(gè)月后,選取長(zhǎng)勢(shì)一致、1對(duì)真葉展開(kāi)的鬼針草幼苗移栽至準(zhǔn)備好的含鎘土壤盆中,每盆栽植4株。每天澆水以保持盆中土壤田間持水量約為80%,種植20 d后(4對(duì)真葉展開(kāi)),分別對(duì)2種生態(tài)型鬼針草全株噴施S3307溶液。S3307溶液共設(shè)0、25、50、75、100和125 mg·L-16個(gè)濃度,每盆噴施S3307溶液25 mL,每個(gè)處理重復(fù)4次。噴施S3307溶液1個(gè)月(鬼針草處于盛花期)后,選取2種生態(tài)型鬼針草功能葉分別測(cè)定其葉片光合色素含量[23],測(cè)量株高并整株收獲,將植物根系和地上部分分別封裝,采用自來(lái)水洗凈,再用去離子水沖洗3次后,于110 ℃條件下殺青15 min,75 ℃烘干至恒重,稱(chēng)重,采用XA-1固體樣品粉碎機(jī)粉碎,過(guò)0.149 mm孔徑篩。稱(chēng)取0.500 g植物樣品,加入硝酸-高氯酸〔V(硝酸)∶V(高氯酸)=4∶1〕放置12 h后消化至溶液透明,過(guò)濾,定容至50 mL,采用iCAP 6300型ICP光譜儀測(cè)定鎘含量[24]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用Excel 2003軟件,統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS 20.0軟件,差異顯著性比較采用Duncan新復(fù)極差法。地上部分富集系數(shù)為地上部分鎘含量與土壤鎘含量的比值[25],轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)為植物地上部分鎘含量與根系鎘含量的比值[26],轉(zhuǎn)運(yùn)量系數(shù)為地上部鎘含量和地上部分生物量的乘積與根系鎘含量和根系生物量乘積的比值[27]。

2 結(jié)果與分析

2.1 噴施S3307對(duì)2種生態(tài)型鬼針草生物量和株高的影響

由表1可知,噴施S3307使2種生態(tài)型鬼針草各部分生物量均顯著小于對(duì)照(P<0.05),且隨著S3307濃度增加,2種生態(tài)型鬼針草根系、地上部分和整株生物量以及株高均呈下降趨勢(shì)。這表明噴施S3307對(duì)2種生態(tài)型鬼針草的生長(zhǎng)存在一定抑制作用。就鬼針草根冠比而言,噴施S3307能顯著提高農(nóng)田生態(tài)型鬼針草根冠比(P<0.05),其中75 mg·L-1的S3307使根冠比達(dá)到最大,而礦山生態(tài)型鬼針草根冠比在ρ(S3307)為50 mg·L-1條件下達(dá)到最大。

表1 噴施S3307對(duì)2種生態(tài)型鬼針草生物量和株高的影響

Table 1 Effects of spraying S3307 on biomass and height of two ecotypesBidenspilosa

生態(tài)型ρ(S3307)/(mg·L-1)生物量/(g·株-1)根系地上部分整株根冠比株高/cm 農(nóng)田生態(tài)型01.53±0.057a3.63±0.113a5.16±0.170a0.421±0.002f37.33±2.02a 251.43±0.042b3.10±0.141b4.53±0.184b0.461±0.008e16.67±0.58b 501.40±0.028b2.40±0.071c3.80±0.099c0.583±0.005d16.17±1.04b 751.30±0.035c1.87±0.085d3.17±0.120d0.695±0.012a13.67±0.76c 1001.27±0.021c1.85±0.042d3.12±0.064d0.686±0.004b12.33±0.29c 1251.20±0.023d1.83±0.037d3.03±0.059d0.656±0.001c12.00±0.50c 礦山生態(tài)型01.80±0.042a3.57±0.127a5.37±0.460a0.504±0.028c30.67±1.53a 251.67±0.035b3.30±0.113b4.97±0.380b0.506±0.011c18.67±0.76b 501.63±0.025b2.90±0.071c4.53±0.380c0.562±0.034a18.17±0.29b 751.53±0.024c2.80±0.057cd4.33±0.300d0.546±0.019b17.17±0.76bc1001.37±0.028d2.77±0.071d4.14±0.360e0.495±0.022d16.17±0.52c 1251.03±0.031e2.47±0.057e3.50±0.430f0.417±0.010e13.67±0.51d

同一生態(tài)型同一列數(shù)據(jù)后英文小寫(xiě)字母不同表示不同處理間某指標(biāo)差異顯著(P<0.05)。

2.2 噴施S3307對(duì)2種生態(tài)型鬼針草光合色素含量的影響

由表2可知,噴施S3307使2種生態(tài)型鬼針草葉片各光合色素含量顯著大于對(duì)照(P<0.05),且隨著S3307濃度升高,2種生態(tài)型鬼針草葉綠素a、葉綠素b和類(lèi)胡蘿卜素含量均呈上升趨勢(shì)。這說(shuō)明噴施S3307對(duì)2種生態(tài)型鬼針草光合作用有一定促進(jìn)作用。當(dāng)ρ(S3307)為125 mg·L-1時(shí),2種生態(tài)型鬼針草葉綠素a、葉綠素b和胡蘿卜素含量均達(dá)到最大,與對(duì)照相比,農(nóng)田生態(tài)型鬼針草分別顯著提高35.75%、51.24%和30.22%(P<0.05)，礦山生態(tài)型鬼針草分別顯著提高23.05%、36.05%和21.99%(P<0.05)。另外,隨著S3307濃度增加,2種生態(tài)型鬼針草葉綠素a/b比值均呈下降趨勢(shì)。就農(nóng)田生態(tài)型鬼針草而言,與對(duì)照相比,除ρ(S3307)為25 mg·L-1處理外,其他處理葉綠素a/b比值均顯著降低(P<0.05)。就礦山生態(tài)型鬼針草而言,噴施S3307后葉綠素a/b比值顯著小于對(duì)照(P<0.05)。

2.3 噴施S3307對(duì)2種生態(tài)型鬼針草鎘含量的影響

由表3可知,噴施S3307使2種生態(tài)型鬼針草各部分鎘含量均顯著高于對(duì)照(P<0.05),且隨著S3307濃度升高,2種生態(tài)型鬼針草根系和地上部分鎘含量以及地上部分富集系數(shù)均呈上升趨勢(shì)。這說(shuō)明噴施S3307能顯著促進(jìn)2種生態(tài)型鬼針草對(duì)土壤鎘的富集及轉(zhuǎn)運(yùn)。當(dāng)ρ(S3307)為125 mg·L-1時(shí),2種生態(tài)型鬼針草根系和地上部分鎘含量以及地上部分富集系數(shù)達(dá)到最大值,與對(duì)照相比,農(nóng)田生態(tài)型鬼針草根系和地上部分鎘含量分別提高65.23%和91.44%,礦山生態(tài)型鬼針草根系和地上部分鎘含量分別提高73.21%和77.79%。另外,噴施S3307使2種生態(tài)型鬼針草轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均高于對(duì)照,說(shuō)明噴施S3307能促進(jìn)鎘從鬼針草根系向地上部分轉(zhuǎn)運(yùn)。

表2 噴施S3307對(duì)2種生態(tài)型鬼針草光合色素含量的影響

Table 2 Effects of spraying S3307 on content of photosynthetic pigment in two ecotypesBidenspilosa

生態(tài)型ρ(S3307)/(mg·L-1)w/(mg·g-1)葉綠素a葉綠素b類(lèi)胡蘿卜素葉綠素總量葉綠素a/b比值 農(nóng)田生態(tài)型01.312±0.069d0.283±0.016d0.493±0.016d1.595±0.085d4.636±0.018a 251.402±0.032c0.314±0.012c0.511±0.020cd1.717±0.035c4.468±0.100ab501.435±0.051c0.330±0.016c0.527±0.019c1.765±0.067c4.348±0.050bc751.667±0.032b0.397±0.018b0.586±0.010b2.064±0.050b4.199±0.113c 1001.745±0.028a0.418±0.009a0.630±0.003a2.163±0.019a4.175±0.155c 1251.781±0.032a0.428±0.017a0.642±0.033a2.208±0.015a4.171±0.241c 礦山生態(tài)型01.527±0.067c0.344±0.011e0.573±0.024c1.871±0.078e4.439±0.053a 251.711±0.037bc0.406±0.011d0.646±0.001b2.117±0.025d4.214±0.208b 501.777±0.021b0.429±0.010c0.652±0.006b2.206±0.031c4.142±0.045b 751.796±0.015b0.436±0.017b0.668±0.002b2.232±0.002bc4.119±0.197b 1001.835±0.035ab0.454±0.002b0.671±0.023b2.289±0.038ab4.042±0.056b 1251.879±0.094a0.468±0.007a0.699±0.031a2.346±0.088a4.013±0.258b

同一生態(tài)型同一列數(shù)據(jù)后英文小寫(xiě)字母不同表示不同處理間某指標(biāo)差異顯著(P<0.05)。

表3 噴施S3307對(duì)2種生態(tài)型鬼針草鎘含量的影響

Table 3 Effects of spraying S3307 on cadmium content in two ecotypesBidenspilosa

生態(tài)型ρ(S3307)/(mg·L-1)w(鎘)/(mg·kg-1) 根系地上部分地上部分富集系數(shù)轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù) 農(nóng)田生態(tài)型071.76±3.11e71.82±1.67e7.18±0.17e1.001±0.021b 2582.09±4.43d94.92±2.94d9.49±0.30d1.156±0.027a 5095.13±4.67c110.57±2.02c11.06±0.21c1.162±0.036a 75109.85±3.51b128.22±3.93b12.82±0.40b1.167±0.001a 100116.92±1.98a136.52±2.09a13.65±0.21a1.168±0.002a 125118.57±3.46a137.49±3.55a13.75±0.35a1.160±0.004a 礦山生態(tài)型072.19±4.30e72.59±4.82d7.26±0.48d1.006±0.007b 25109.63±3.35d111.87±4.43c11.19±0.45c1.020±0.009ab50117.72±1.81c120.44±5.03b12.04±0.50b1.023±0.027ab75120.11±2.67bc123.53±4.91ab12.35±0.49ab1.028±0.018a 100122.72±1.81ab126.55±3.46a12.66±0.35a1.031±0.013a 125125.04±4.19a129.06±2.74a12.91±0.28a1.032±0.013a

同一生態(tài)型同一列數(shù)據(jù)后英文小寫(xiě)字母不同表示不同處理間某指標(biāo)差異顯著(P<0.05)。

2.4 噴施S3307對(duì)2種生態(tài)型鬼針草鎘積累量的影響

由表4可知,隨著S3307噴施濃度增加,農(nóng)田生態(tài)型鬼針草各部分鎘積累量和轉(zhuǎn)運(yùn)量系數(shù)均呈先上升后降低趨勢(shì)。當(dāng)ρ(S3307)為100 mg·L-1時(shí),農(nóng)田生態(tài)型鬼針草根系鎘積累量達(dá)到最大,較對(duì)照顯著提高35.25%(P<0.05)。當(dāng)ρ(S3307)為25 mg·L-1時(shí),農(nóng)田生態(tài)型鬼針草地上部分和整株鎘積累量達(dá)到最大,分別較對(duì)照顯著提高12.86%和11.10%(P<0.05)。隨著S3307噴施濃度增加,礦山生態(tài)型鬼針草根系鎘積累量呈先上升后降低趨勢(shì),并當(dāng)ρ(S3307)為50 mg·L-1時(shí)達(dá)到最大,較對(duì)照顯著提高47.67%(P<0.05)。噴施S3307使礦山生態(tài)型鬼針草地上部分和整株鎘積累量均高于對(duì)照,并當(dāng)ρ(S3307)為25 mg·L-1時(shí)達(dá)到最大,分別較對(duì)照顯著提高42.45%和41.93%(P<0.05)。ρ為25 mg·L-1的S3307溶液能顯著提高農(nóng)田生態(tài)型鬼針草轉(zhuǎn)運(yùn)量系數(shù),其他濃度S3307溶液則降低農(nóng)田生態(tài)型鬼針草轉(zhuǎn)運(yùn)量系數(shù)。噴施ρ為100和125 mg·L-1的S3307溶液能顯著提高礦山生態(tài)型鬼針草轉(zhuǎn)運(yùn)量系數(shù),且當(dāng)ρ(S3307)為125 mg·L-1時(shí)最大,其他濃度S3307溶液則降低礦山生態(tài)型鬼針草轉(zhuǎn)運(yùn)量系數(shù)。

表4 噴施S3307對(duì)2種生態(tài)型鬼針草鎘積累的影響

Table 4 Effects of spraying S3307 on cadmium accumulation in two ecotypesBidenspilosa

生態(tài)型ρ(S3307)/(mg·L-1)鎘積累量/(μg·株-1)根系地上部分整株轉(zhuǎn)運(yùn)量系數(shù) 農(nóng)田生態(tài)型0109.79±8.82c260.71±14.82b370.50±23.01b2.37±0.06b 25117.39±9.81c294.25±22.54a411.64±32.35a2.51±0.02a 50133.18±9.22b265.37±12.67b398.55±21.89ab1.99±0.04c 75142.81±8.44ab239.77±18.23c382.58±26.67ab1.68±0.03e 100148.49±4.99a252.56±9.67bc401.05±14.65ab1.70±0.02e 125142.28±6.83ab251.61±11.55bc393.89±18.39ab1.77±0.01d 礦山生態(tài)型0129.94±10.79c259.15±26.45b389.09±37.25c1.99±0.03c 25183.08±9.47a369.17±27.27a552.25±36.74a2.02±0.04c 50191.88±5.94a349.28±23.11a541.16±29.06a1.82±0.06e 75183.77±6.97a345.88±20.72ab529.65±27.69a1.88±0.04d 100168.13±5.95b350.54±18.54a518.67±24.50a2.08±0.04b 125128.79±8.80c318.78±14.07b447.57±22.28b2.48±0.05a

同一生態(tài)型同一列數(shù)據(jù)后英文小寫(xiě)字母不同表示不同處理間某指標(biāo)差異顯著(P<0.05)。

3 討論

S3307可以影響植物貝殼杉烯氧化酶活性,切斷赤霉酸合成,進(jìn)而降低植物內(nèi)源赤霉酸水平,使細(xì)胞伸長(zhǎng)受到抑制,可有效調(diào)控植物徒長(zhǎng)、分枝和分蘗[28]。筆者發(fā)現(xiàn),噴施S3307對(duì)鬼針草能起到顯著矮化作用,且隨著S3307濃度升高,2種生態(tài)型鬼針草株高均呈下降趨勢(shì),與前人結(jié)果[29]相似。除了延緩植物生長(zhǎng),縮短節(jié)間,S3307還對(duì)植物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)有一定調(diào)控作用[30]。馬沖等[31]對(duì)盛花期花生全株噴施S3307后發(fā)現(xiàn),S3307可以有效抑制花生營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng),促進(jìn)其生殖生長(zhǎng),對(duì)花生產(chǎn)量有顯著促進(jìn)作用。劉良全[32]發(fā)現(xiàn)在鹽脅迫下,S3307能降低小麥葉面積和生物量而提高其分根數(shù)及根冠比,說(shuō)明S3307可以通過(guò)“控上促下”來(lái)提高小麥抗鹽性。筆者研究結(jié)果表明,噴施S3307可在降低2種生態(tài)型鬼針草根系和地上部分生物量的同時(shí),有效提高其根冠比。高濃度鎘脅迫不僅可以通過(guò)影響原葉綠素酸酯氧化還原酶和葉綠素酶活性來(lái)降低植物葉綠素含量,還可以直接破壞光合系統(tǒng),抑制植物光合作用[33]。鄭春芳等[34]發(fā)現(xiàn)外源S3307可以顯著提高低溫脅迫下秋茄幼苗葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和葉綠素含量,從而促進(jìn)秋茄光合作用。黃愛(ài)政等[35]研究了外源S3307對(duì)菜心光合作用的影響,發(fā)現(xiàn)S3307使菜心葉片葉綠素含量、氣孔導(dǎo)度、光合速率和蒸騰速率均顯著提高,認(rèn)為外源S3307是提高植物光合作用的有效措施。筆者研究發(fā)現(xiàn)在鎘脅迫下,噴施S3307顯著提高2種生態(tài)型鬼針草葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素含量,這說(shuō)明外源S3307對(duì)鬼針草光合作用有一定促進(jìn)作用。有研究證明外源S3307可以調(diào)控植物光合產(chǎn)物的輸送和分配,促進(jìn)植物生殖生長(zhǎng)以及干物質(zhì)積累[36]。筆者發(fā)現(xiàn)噴施S3307在提高鬼針草光合色素含量的同時(shí)降低其各部分生物量,這可能是因?yàn)镾3307改變了鬼針草光合產(chǎn)物從“源”到“庫(kù)”的分配,進(jìn)而抑制鬼針草的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)。

植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑不僅可以調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程,影響其核酸、蛋白質(zhì)合成,還對(duì)植物抗旱、抗鹽和抗病蟲(chóng)害能力有顯著增強(qiáng)作用[37]。何冰等[7]在鎘污染條件下分別對(duì)超富集植物東南景天葉面噴施不同生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑后,發(fā)現(xiàn)生長(zhǎng)素(IAA)、脫落酸(ABA)和細(xì)胞分裂素(6-BA)可以不同程度地緩解鎘對(duì)東南景天的毒害作用并顯著提高其地上部分鎘積累量。另外在鎘脅迫下,外源生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)和己酸二乙氨基乙醇酯(DA-6)不僅能顯著促進(jìn)超富集植物龍葵的生長(zhǎng),還能有效提高其地上部分鎘積累量[38]。廖爽[39]發(fā)現(xiàn)在鎘脅迫下,噴施赤霉酸(GA3)和2,4-表油菜素內(nèi)酯(2,4-EBL)均能促進(jìn)超富集植物牛膝菊的生長(zhǎng),且GA3可顯著提高其地上部分鎘積累量。筆者研究結(jié)果表明,與對(duì)照相比,噴施S3307不僅能顯著提高2種生態(tài)型鬼針草根系和地上部分鎘含量,還能有效提高其轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)。這說(shuō)明S3307能有效增強(qiáng)鬼針草對(duì)土壤鎘的吸收及向地上部分轉(zhuǎn)運(yùn)的能力。

對(duì)鎘超富集植物而言,地上部分生物量和鎘含量直接決定其凈化轉(zhuǎn)移土壤中鎘的能力。筆者發(fā)現(xiàn)隨著外源S3307濃度升高,農(nóng)田生態(tài)型和礦山生態(tài)型鬼針草地上部分生物量均呈下降趨勢(shì),且當(dāng)ρ(S3307)濃度為125 mg·L-1時(shí)最低,分別較對(duì)照降低49.59%和30.81%。而農(nóng)田生態(tài)型和礦山生態(tài)型鬼針草地上部分鎘含量隨著S3307濃度的升高均呈上升趨勢(shì),且當(dāng)ρ(S3307)為125 mg·L-1時(shí)達(dá)到最高,分別較對(duì)照提高91.44%和77.79%。以上結(jié)果說(shuō)明,2種生態(tài)型鬼針草地上部分生物量和鎘含量隨外源S3307濃度的升高表現(xiàn)出相似趨勢(shì),但對(duì)外源S3307的響應(yīng)程度存在較大差異,這可能與2種生態(tài)型鬼針草對(duì)土壤鎘的富集和耐受能力存在差異有關(guān)。就鬼針草鎘積累量而言,噴施S3307可不同程度提高礦山生態(tài)型鬼針草地上部分鎘積累量,而當(dāng)ρ(S3307)大于50 mg·L-1時(shí),各處理農(nóng)田生態(tài)型鬼針草地上部分鎘積累量均小于對(duì)照,這與高濃度S3307對(duì)農(nóng)田生態(tài)型鬼針草地上部分生物量的抑制作用強(qiáng)于礦山生態(tài)型鬼針草有關(guān)。當(dāng)ρ(S3307)為25 mg·L-1時(shí),農(nóng)田生態(tài)型和礦山生態(tài)型鬼針草單株地上部分鎘積累量均達(dá)到最大值,分別為294.25和369.17 μg·株-1。但筆者試驗(yàn)未設(shè)置0～25 mg·L-1濃度梯度的S3307處理,在此區(qū)間是否存在優(yōu)于25 mg·L-1的S3307處理還需進(jìn)一步研究。就2種生態(tài)型鬼針草地上部分鎘積累量而言,在相同濃度S3307作用下,礦山生態(tài)型鬼針草將鎘從土壤轉(zhuǎn)移到地上部分的效果均優(yōu)于農(nóng)田生態(tài)型鬼針草。但外源S3307對(duì)其他礦山生態(tài)型超富集植物的影響是否優(yōu)于農(nóng)田生態(tài)型超富集植物還需進(jìn)一步篩選及驗(yàn)證。

4 結(jié)論

在鎘脅迫下,農(nóng)田生態(tài)型和礦山生態(tài)型鬼針草株高、生物量、光合色素含量以及鎘含量均隨外源S3307濃度升高而呈相似變化趨勢(shì)。隨著S3307濃度升高,2種生態(tài)型鬼針草株高和生物量均呈下降趨勢(shì),而光合色素含量和鎘含量均呈上升趨勢(shì)。適當(dāng)濃度的S3307溶液可有效提高鬼針草鎘積累量,當(dāng)ρ(S3307)為25 mg·L-1時(shí),2種生態(tài)型鬼針草地上部分和整株鎘積累量均達(dá)到最大,可對(duì)農(nóng)田及礦山生態(tài)系統(tǒng)中鎘污染土壤的修復(fù)提供參考。