銻砷復合脅迫對地枇杷生理變化及銻砷吸收分布的影響

摘 要：通過砂培盆栽的方式，運用單因子方差分析及多重比較、樣本t檢驗的統(tǒng)計方法，探討不同濃度的銻脅迫（0、5、10、20、40、80和100 μmol/L）和銻砷復合脅迫（0＋10、5＋10、10＋10、20＋10、40＋10、80＋10和100＋10 μmol/L）對地枇杷生物量、葉綠素含量、葉綠素熒光參數(shù)等生理生化指標的影響。結(jié)果表明：（1）地枇杷是一種典型的銻耐受性植物，植株體內(nèi)的銻主要累積在根部；當單一脅迫銻濃度不超過100 μmol/L時，銻對地枇杷的葉綠素含量、光合作用活性影響不大，但地枇杷的干物質(zhì)累積受到一定的限制；（2）銻砷復合脅迫下，地枇杷根中銻和砷的吸收累積互為促進作用，而莖和葉中砷銻的轉(zhuǎn)移、存儲互為抑制作用；（3）雖然銻砷復合脅迫會降低地枇杷的干重，但低濃度（5～20 μmol/L）的銻會減輕砷對葉綠體的毒性，而高濃度（40～100 μmol/L）銻會加劇砷對葉綠體的毒性，造成地枇杷光合作用系統(tǒng)的不可逆損傷，使光合作用活性和能力降低；（4）砷對地枇杷的毒害作用明顯比銻強，砷的加入會抑制地枇杷葉干物質(zhì)積累，而且砷和高濃度銻復合脅迫會降低地枇杷莖的干物質(zhì)累積。

關(guān)鍵詞：地枇杷；銻；砷；葉綠素；生物量

中圖分類號：S667.3；X53 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2023）06-0026-08

Abstract：In our potted sand culture experiment， the simple factor analysis of variance， methods of multiple comparisons and independent exponent t-test were used to analyze the influence of antimony （Sb） solo stress （0， 5， 10， 20， 40， 80 and 100 μmol/L）， and antimony and arsenic （AS） combined stress （0＋10， 5＋10， 10＋10， 20＋10， 40＋10， 80＋10 and 100＋10 μmol/L） on the physiological change of Ficus tikoua， including biomass， chlorophyll content and chlorophyll fluorescence parameters. The results showed that： （1） F. tikoua was a typical Sb tolerant plant， and the majority of Sb accumulated in the roots; when the level of Sb solo stress was ≤ 100 μmol/L， the SPAD value and chlorophyll fluorescence parameters were little affect by Sb addition， but the accumulation of dry matter was inhibited to a certain extend; （2） Under the combined stress of Sb and As， the uptake and accumulation of Sb and As by the roots were mutually reinforcing， while the transfer and accumulation of As and Sb in the leaves and stems were mutually inhibited; （3） Although the combined stress of Sb and As caused the dry matter weight to decrease， the low level of Sb （5-20 μmol/L） would alleviate As toxicity to the chloroplasts， the high level of Sb （40-100 μmol/L） would aggravate As toxicity to the chloroplasts， causing irreversible damage to the photosynthesis system and the reduction of the photosynthesis ability and activity; （4） As possessed a stronger toxicity to F. tikoua than Sb， the addition of As would inhibit the accumulation of dry matter in the leaves， and the combined stress of As and high levels of Sb would inhibit the accumulation of dry matter in the stems.

Key words： Ficus tikoua; antimony; arsenic; chlorophyll; biomass

砷和銻位于元素周期表中的第五族，是一類生物體非必需而且具有很強生物毒性的元素。環(huán)境中銻砷污染主要來源于人類生產(chǎn)生活中大量含砷和銻廢棄物的無序排放[1]。研究表明，銻污染不僅會對人體造成巨大的健康風險，還會降低植物的光合作用能力，干擾植物營養(yǎng)元素吸收，影響植物干物質(zhì)的積累[2-3]。砷由于毒性較高，對人體具有強烈的致癌性、致畸性，也會引起植物細胞的過氧化作用、抑制葉綠素合成酶活性、增加質(zhì)膜的通過性等[4]。早在2008年世界衛(wèi)生組織就已對飲用水中砷和銻的含量做出了規(guī)定，限量值分別為10.00和20.00 μg/L，2015年銻和砷也被美國環(huán)境保護署列為重點控制污染物[5]。銻和砷的復合污染主要是由于銻礦的開采及冶煉活動中廢渣廢水的不合理排放，在銻砷污染嚴重的礦區(qū)環(huán)境中植物和農(nóng)作物中有明顯的銻砷富集現(xiàn)象，礦區(qū)內(nèi)植物中砷和銻的最高濃度分別達到了609.0和91.0 mg/kg，而且不同蔬菜中砷和銻的平均值也到分別達到了2.32和14.1 mg/kg [3，6]。

土壤重金屬污染植物修復技術(shù)具有環(huán)境友好、成本低廉等優(yōu)點，近年來已成為研究熱點。在銻砷復合污染土壤的植物修復治理過程中，弄清銻、砷的相互作用及其在植物體內(nèi)的吸收、轉(zhuǎn)運特征最為關(guān)鍵。不同價態(tài)的銻砷幾何構(gòu)型、電荷和離子半徑等因素對植物的吸收和轉(zhuǎn)運有明顯的影響，而且不同植物或相同植物的不同部位對銻砷的吸收、累積規(guī)律也呈現(xiàn)出明顯差異[5-6]。例如，文吉昌等[7]研究發(fā)現(xiàn)，銻和砷主要累積在玉米根中，而且玉米根中銻的累積能夠限制砷的吸收累積，但是玉米莖和葉中這種限制現(xiàn)象不明顯。因此，研究銻砷復合條件下植物的生理生化特征及其對銻砷吸收存儲的規(guī)律，可以更好地利用植物進行銻砷污染土壤的修復治理。

地枇杷（Ficus tikoua）為?？疲∕oraceae）榕屬（Ficus）匍匐木質(zhì)藤本植物，常生于荒地、草坡或巖石縫中，在我國主要分布在湖南、廣西、貴州、云南等地[8]。地枇杷葉中含有鄰羥基苯甲酸、佛手內(nèi)酯、α-香樹脂酮等活性成分，具有殺菌消炎功效，藥用價值較高[9]；地枇杷果實中維生素和膳食纖維含量高、氨基酸種類齊全，具有較高的營養(yǎng)價值[10]；同時地枇杷具有生長迅速、耐貧瘠和耐干旱的特點，在園林綠化領(lǐng)域應用前景較好[11]。張軍等[12]和何東等[13]的研究表明，在多種重金屬復合污染的土壤中，地枇杷葉片能夠富集大量的鎘，最高含量可達103.3 mg/kg，是一種鎘潛在超累積植物；同時地枇杷對鉛也有很強的轉(zhuǎn)運能力與富集能力，其鉛的轉(zhuǎn)運系數(shù)和富集系數(shù)分別達到了3.91和14.4；雖然地枇杷對銅的轉(zhuǎn)運能力不高，但其地上部分的銅含量也達到了133 mg/kg。也有研究表明，地枇杷能夠吸收累積大量銻元素，而且能通過調(diào)節(jié)抗氧化酶活性的方式來降低銻的脅迫作用[14]。綜上所述，筆者認為地枇杷是一種具有巨大潛在經(jīng)濟價值的本土植物，研究其對銻、砷復合污染土壤的修復作用具有重要的現(xiàn)實意義。項目組采用盆栽的方式，通過施用不同濃度的銻、砷溶液研究銻、砷單一及復合脅迫100 d后地枇杷幼苗生物量、葉綠素含量、葉綠素熒光參數(shù)等指標的變化，以探討銻、砷的毒害機理以及被毒害后地枇杷的生理響應和適應特征，為地枇杷在銻、砷污染土壤植物修復的應用提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試地枇杷苗木是從湖南省冷水江市錫礦山采集的地枇杷枝條扦插繁殖獲得的[15]。采集當年生地枇杷嫩枝，將其切成含有2～3個芽、長度8～10 cm的枝條作為插穗。扦插基質(zhì)為珍珠巖，培養(yǎng)溫度為22～28℃，濕度保持在75%～90%之間，光照強度為2 500～3 000 lx，定期澆灌1/2霍格蘭營養(yǎng)液進行培養(yǎng)，培養(yǎng)30 d后選取長勢一致的幼苗進行試驗。

脅迫試驗在上、下口徑分別為20和16 cm，高19 cm的塑料花盆中進行，供試幼苗移入塑料花盆后使用50%霍格蘭營養(yǎng)液澆灌適應5 d再進行試驗。

1.2 試驗設計

試驗以砂培的方式進行，分別設置銻處理（0、5、10、20、40、80和100 μmol/L）和銻＋砷復合處理（0＋10、5＋10、10＋10、20＋10、40＋10、80＋10和100＋10 μmol/L），每個處理設3次重復，地枇杷每盆3株。間隔5 d每盆補充50 mL含有不同濃度砷銻的50%霍格蘭營養(yǎng)液，共培養(yǎng)100 d。試驗期間，其他培養(yǎng)條件均與地枇杷繁殖時保持一致。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 地枇杷葉片SPAD和葉綠素熒光測定 脅迫試驗結(jié)束時，選擇地枇杷從上往下的第4或第5片完全展開的葉子進行SPAD和葉綠素熒光測定[16]。在葉綠素熒光測定前，地枇杷葉片需先暗適應40 min使光合作用系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）氧化還原反應處于平衡狀態(tài)，然后再使用MINI-Imaging-PAM（Walz，Effeltrich，德國）葉綠素熒光儀測定地枇杷葉片PS II的誘導曲線。葉綠素熒光測定的激發(fā)光強度設置為135 μmol/（m2·s） PAR，每間隔20 s測定一次，整測定時長設定為5 min。PS II的潛在光合作用能力（Fv/Fm）、實際光合作用能力[Y（II）]、光合作用活性（qP）、熱耗散（NPQ）參照文獻[17]計算得出。

1.3.2 地枇杷根莖葉生物量的測定 首先用濃度為20 mmol/L的Na2-EDTA浸泡地枇杷根部30 min，用自來水沖洗干凈后將整個植株分為根、莖、葉3部分，再使用去離子水沖洗3遍，將根、莖和葉3部分于105℃殺青30 min，再在70℃烘干至恒重，分別記錄地枇杷根、莖和葉的干重。

1.3.3 地枇杷體內(nèi)銻和砷的含量測定 稱取0.500 0 g烘干的地枇杷樣品，置于100 mL錐形瓶中，加入5 mL硝酸和高氯酸混合酸（體積比4∶1）進行消解，設定溫度為160℃，消解完成后消解液用50 mL容量瓶定容，待測。用原子熒光光譜法測定（吉天AFS-810，北京，吉天儀器有限公司）溶液中銻和砷的含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)均為3個重復的平均值。采用SPSS統(tǒng)計軟件對試驗數(shù)據(jù)進行方差分析（ANOVA），Tukey test檢驗對處理間的平均值進行顯著性分析。數(shù)據(jù)以“平均值±標準誤差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 銻砷脅迫對地枇杷生物量的影響

由圖1可知，各處理地枇杷根莖葉干重的變化差異較大。對地枇杷根（圖1A）來說，當其處于銻單一脅迫條件下時，各濃度銻處理均抑制地枇杷根干物質(zhì)的積累，隨著銻濃度的增加，地枇杷根干重表現(xiàn)出先下降后上升再下降再上升的趨勢；除20 μmol/L的處理外，其他濃度銻處理的根干物質(zhì)均顯著低于空白對照。當其處于銻砷復合脅迫下時，各濃度銻處理均抑制地枇杷根干物質(zhì)的積累；隨著銻濃度的增加，地枇杷根干重表現(xiàn)出先下降后上升再下降的趨勢；其中，20＋10、80＋10和100＋10 μmol/L處理的根干重顯著降低，分別比0+10 μmol/L處理降低了54.23%、35.15%和49.02%。與銻單一脅迫相比，當復合污染中銻濃度為5、10、40和80 μmol/L時，地枇杷根對干物質(zhì)的積累高于相應濃度的銻單獨脅迫；而當復合污染中銻濃度為20和100 μmol/L時，地枇杷根對干物質(zhì)的積累顯著低于相應濃度的銻單獨脅迫，降幅達25.72%和34.65%。

對地枇杷莖（圖1B）來說，當其處于銻單一脅迫條件下時，各濃度銻處理均抑制地枇杷莖干物質(zhì)的積累；隨著銻濃度的增加，地枇杷莖干重表現(xiàn)出先下降后上升的趨勢；除銻濃度為100 μmol/L的處理外，其他濃度銻處理的莖干物質(zhì)均顯著低于空白對照。當其處于銻砷復合脅迫下時，各濃度銻處理均抑制地枇杷莖干物質(zhì)的積累；隨著銻濃度的增加，地枇杷莖干重表現(xiàn)出先下降后上升再下降再上升的趨勢；當銻＋砷濃度為40＋10和80＋10 μmol/L處理時，地枇杷莖干重分別比0＋10 μmol/L處理降低了53.78%和43.44%。與銻單一脅迫相比，銻、砷復合污染時銻濃度為80和100 μmol/L的處理顯著降低了莖干物質(zhì)含量，降幅分別為42.31%和44.87%，而其他濃度處理相比差異不顯著。這說明砷和低濃度銻復合處理對地枇杷莖的干重影響不大，但是砷和高濃度銻復合處理能夠進一步抑制地枇杷莖的干物質(zhì)累積。

對地枇杷葉（圖1C）來說，當其處于銻單一脅迫條件下時，地枇杷葉干重隨著銻濃度的增加呈波浪形變化，當銻濃度為10、20、40和100 μmol/L時，其葉干重分別比空白對照降低45.28%、37.22%、54.89%和31.03%，差異顯著，而其他銻濃度處理的葉干重與空白對照差異不顯著。當其處于銻砷復合脅迫下時，各濃度處理的地枇杷葉干重差異不顯著。與銻單一脅迫相比，各濃度的銻砷復合處理下地枇杷的葉干重均顯著降低，表明在一定濃度范圍內(nèi)砷對地枇杷葉片的毒害作用明顯大于銻的毒害作用；而且砷（10 μmol/L）存在時銻的加入會在一定程度上降低地枇杷葉的干物質(zhì)累積，當銻＋砷濃度為5＋10、20＋10、80＋10和100＋10 μmol/L時，地枇杷葉片干重分別比相應濃度的銻單一處理下降了59.85%、64.23%、73.48%和44.87%。

2.2 銻砷脅迫對地枇杷光合作用系統(tǒng)的影響

2.2.1 銻砷脅迫對地枇杷葉片SPAD的影響 由圖2可知，當?shù)罔凌颂幱阡R單一脅迫條件下時，不同濃度銻處理的葉片SPAD值均高于空白對照，其中銻濃度為5和100 μmol/L的處理與空白對照的差異達顯著水平，增幅分別為17.73%和18.68%；這說明銻的加入能夠促進地枇杷葉綠素合成，增加葉片的SPAD值。當?shù)罔凌颂幱阡R砷復合脅迫下時，當銻＋砷濃度為5＋10和10＋10 μmol/L時，其葉片SPAD值比相應濃度的銻單一脅迫增加了21.91%和21.74%，而在銻＋砷濃度為40＋10、80＋10和100＋10 μmol/L時，其葉片SPAD值又明顯降低；說明砷存在時低濃度的銻加入能夠緩解砷的毒性，提高地枇杷葉片的SPAD值，而高濃度銻和砷復合處理時對地枇杷葉片的毒害作用會加劇，進一步降低地枇杷葉片的SPAD值。與銻單一脅迫相比，銻砷復合處理會不同程度地抑制地枇杷葉片葉綠素的合成，降低地枇杷葉片的SPAD值，而且這種抑制作用在高濃銻和砷復合處理時更為明顯；例如，砷（10 μmol/L）存在時，銻濃度為40、80和100 μmol/L處理的地枇杷葉片SPAD值比相應濃度的銻單一處理顯著下降了21.17%、23.92%和28.88%；這進一步證明砷對地枇杷的毒害作用大于銻的毒害作用，而且高濃度銻和砷復合處理會進一步加強這種毒害作用。

2.2.2 銻砷脅迫對地枇杷葉綠素熒光參數(shù)的影響 如圖3A所示，當?shù)罔凌颂幱阡R單一脅迫條件下時，其葉片的Fv/Fm在低濃度銻處理時變化不大，而隨著銻濃度的增加會有所降低，其中，銻濃度為80和100 μmol/L的處理分別比空白對照降低了12.26%和14.76%，差異顯著；這說明銻處理對地枇杷葉片的Fv/Fm影響與銻濃度密切相關(guān)，雖然低濃度的銻對Fv/Fm影響較小，但是高濃度銻處理能夠降低地枇杷葉片的Fv/Fm值（潛在光合作用能力），造成光合作用系統(tǒng)損傷。當?shù)罔凌颂幱阡R砷復合脅迫下時，不同濃度的銻加入會降低地枇杷葉片的FV/Fm值，而且除5＋10 μmol/L處理外，其他銻砷復合處理的葉片F(xiàn)v/Fm值均顯著降低。與銻單一脅迫相比，除了5＋10 μmol/L處理外，其他銻砷復合處理均能降低地枇杷葉片F(xiàn)v/Fm值，單僅有10＋10和100＋10 μmol/L這2個處理的差異達顯著水平，分別比相應濃度的銻單一處理降低11.63%和13.30%。

由圖3B可知，當?shù)罔凌颂幱阡R單一脅迫條件下時，只有低濃度（5 μmol/L）處理時地枇杷的Y（II）值顯著增加，其他濃度銻處理的Y（II）值雖有所降低，但差異不顯著，由此可見試驗設計的銻處理并不會對地枇杷葉片的實際光合作用能力造成損害，甚至在低濃度銻處理時對其葉片的光合作用能力有促進作用。當?shù)罔凌颂幱阡R砷復合脅迫下時，不同濃度的銻加入均會降低地枇杷的Y（II）值，當銻＋砷濃度為80＋10 μmol/L時，地枇杷的Y（II）值最低，比10 μmol/L砷單一處理降低64.37%。因此可知，砷存在時，添加不同濃度的銻會對地枇杷實際光合作用能力造成損害，而且這種損害作用在添加高濃度銻時更為明顯。與銻單一脅迫相比，砷的加入會明顯降低地枇杷的Y（II）值，造成實際光合作用能力受到破壞。

由圖3C可知，當?shù)罔凌颂幱阡R單一脅迫條件下時，銻濃度為5 μmol/L時地枇杷的qP值比空白對照增加了23.37%，而其他濃度處理的qP值均呈下降趨勢，銻濃度為100 μmol/L時，qP值最低，比空白對照降低了17.44%；由此可知，銻對地枇杷qP值（光合作用活性）存在著低濃度促進、高濃度抑制的現(xiàn)象。當?shù)罔凌颂幱阡R砷復合脅迫下時，不同濃度銻砷處理能在一定程度上抑制地枇杷的光合作用活性（qP），而且這種抑制作用在高濃度銻加入時更為明顯，80＋10、100＋10 μmol/L的銻砷復合處理下地枇杷qP值分別比10 μmol/L砷單一處理降低了40.30%、33.89%，差異達顯著水平。與銻單一脅迫相比，各濃度銻砷復合處理的qP值均顯著低于相應濃度的銻單一處理，這表明砷的加入會明顯降低地枇杷的qP值，抑制地枇杷的光合作用活性。

由圖3D可知，當?shù)罔凌颂幱阡R單一脅迫條件下時，地枇杷的NPQ在低濃度銻處理（5～20 μmol/L）時變化不大，但是高濃度銻處理（40～100 μmol/L）能夠顯著降低地枇杷的NPQ值，降低地枇杷的熱耗散作用。當?shù)罔凌颂幱阡R砷復合脅迫下時，與砷單一處理相比，添加不同濃度的銻會增加地枇杷NPQ值，當銻＋砷濃度為20＋10、40＋10、80＋10 μmol/L時增加作用更為明顯；由此可知，銻砷處理能增加地枇杷的熱耗散作用，且在較高濃度銻加入時該作用更為明顯。與銻單一脅迫相比，低濃度銻和砷復合處理的NPQ值有所降低，而高濃度銻和砷復合處理的NPQ值有所增加；當銻＋砷濃度為40＋10和80＋10 μmol/L時，增加作用最為明顯，分別比相應濃度的銻單一處理增加了70.34%和99.48%。這表明低濃度銻和砷處理下，地枇杷可以通過降低熱耗散來調(diào)節(jié)多余的能量；而在高濃度銻和砷復合處理時，地枇杷通過增加熱耗散的方式來調(diào)節(jié)多余的能量從而避免地枇杷的光合作用系統(tǒng)損傷。

2.3 銻砷脅迫對地枇杷體內(nèi)砷銻含量的影響

2.3.1 銻砷脅迫對地枇杷植株砷含量的影響 由表1可知，與砷單一處理相比，不同濃度銻的加入均會增加地枇杷根中砷的含量，當銻＋砷濃度為10＋10、20＋10和100＋10 μmol/L時，地枇杷根中砷的含量分別較10 μmol/L砷單一處理增加了283.66、475.53和358.55 mg/kg。與砷單一處理相比，添加5～80 μmol/L銻后地枇杷莖中砷的含量顯著降低，而添加100 μmol/L的銻時地枇杷莖中砷的含量變化不大；這表明砷污染存在時，銻能夠降低地枇杷莖內(nèi)砷的累積，但影響程度與銻砷復合濃度相關(guān)。與砷單一處理相比，不同濃度銻的加入也會在一定程度上降低地枇杷葉中砷的含量，除了濃度為20＋10 μmol/L的處理外，其他銻砷處理均能明顯降低地枇杷葉中砷的含量。

2.3.2 銻砷脅迫對地枇杷植株銻含量的影響 由圖4A可知，當?shù)罔凌颂幱阡R單一脅迫條件下時，地枇杷根中銻的含量隨著銻濃度的增加而增加，其中，與空白對照相比，銻濃度為80和100 μmol/L時增加顯著，分別達到了1 150.97和1 618.96 mg/kg。當?shù)罔凌颂幱阡R砷復合脅迫下時，地枇杷根中的銻含量隨著銻濃度的增加而增加，其中，與砷單一處理相比，銻+砷濃度為40＋10、80＋10和100＋10 μmol/L的處理增加顯著，分別達到了1 364.64、2 883.30和3 767.22 mg/kg。與銻單一脅迫相比，砷的加入對地枇杷根中銻含量的影響與濃度相關(guān)，當銻濃度≤20 μmol/L時，地枇杷根中銻含量變化不大，但是銻濃度較高時砷的加入能夠促進地枇杷根對銻的累積；銻+砷濃度為40＋10、80＋10和100＋10 μmol/L的處理地枇杷根中銻的含量分別是相應濃度的銻單一處理的3.43、2.51和2.33倍。

由圖4B可知，當?shù)罔凌颂幱阡R單一脅迫條件下時，地枇杷莖中銻的含量隨著銻濃度的增加而增加，除5 μmol/L處理增加不顯著外，其他處理的差異均達顯著水平。當?shù)罔凌颂幱阡R砷復合脅迫下時，低濃度銻（5～20 μmol/L）與砷復合處理并不會顯著增加地枇杷莖中銻的含量，而高濃度銻（40～100 μmol/L）與砷復合處理能夠顯著增加地枇杷莖中銻的含量。地枇杷莖中銻的含量在銻＋砷濃度為40＋10、80＋10和100＋10 μmol/L時增加明顯，分別是空白對照的58.49、132.26和182.75倍。與銻單一脅迫相比，砷（10 μmol/L）的加入會使地枇杷莖中銻的含量隨著銻濃度的增加而降低，其中40＋10、80＋10和100＋10 μmol/L處理地枇杷莖中銻的含量分別為相應濃度銻單一處理的21.73%、39.09%和49.88%。這表明銻砷復合處理中，砷的加入會抑制銻在地枇杷莖中的累積。

由圖4C可知，當?shù)罔凌颂幱阡R單一脅迫條件下時，地枇杷葉中銻的含量隨著銻濃度增加而增加，當銻濃度為40～100 μmol/L時地枇杷葉中銻的含量顯著高于空白對照。當?shù)罔凌颂幱阡R砷復合脅迫下時，地枇杷葉中銻的含量隨著銻濃度的增加而增加，其中銻＋砷濃度為40＋10、80＋10和100＋10 μmol/L的處理，地枇杷葉中銻含量顯著高于空白對照。與銻單一脅迫相比，砷（10 μmol/L）的加入對低濃度銻處理下地枇杷葉中的銻累積影響不大，但會明顯降低高濃度銻處理下枇杷葉中的銻累積量；其中，銻＋砷濃度為40＋10、80＋10和100＋10 μmol/L的處理，地枇杷葉中銻的含量分別為相應濃度銻單一處理的54.88%、52.73%和42.74%。

3 討論與結(jié)論

盡管因種類和部位的不同，植物受重金屬脅迫后的影響程度不同，但是植物的干物質(zhì)變化能最直觀地反映出污染物對植物的影響程度。該研究中，雖然銻或銻砷復合處理中地枇杷根的干重會有所降低，但其并未隨著銻濃度的增加呈明顯下降趨勢；對地枇杷莖和葉而言，砷的存在會明顯降低莖葉的干重，而且砷存在時，銻的加入并不會明顯改善這種狀況。以上情況表明，銻砷復合處理對地枇杷莖和葉的干物質(zhì)積累影響要大于對地枇杷根的影響，而且不同濃度的銻和砷復合處理會明顯抑制地枇杷莖葉的干物質(zhì)積累。

葉綠素含量是衡量植物光合作用能力的一個重要指標，重金屬脅迫不僅會影響植物葉綠素合成酶的活性，還會降低葉綠素合成速率和含量，最終造成植物生物量的變化。雖然低濃度的銻砷污染對植物葉綠素含量影響不大，但高濃度的銻砷污染均能降低植物葉片中葉綠素含量[18-19]。此外，2種以上重金屬脅迫時，植物對重金屬的吸收存在拮抗或者相加作用，導致植物受到的毒害程度與單一重金屬處理脅迫存在明顯差異[20]。該研究中，單一脅迫銻濃度在100 μmol/L以下時，地枇杷葉片的SPAD值有所增加，表明銻能夠促進地枇杷的葉綠素合成。銻砷復合處理時，地枇杷葉片的SPAD值隨著銻濃度的增加呈先增后降的趨勢，低濃度銻的加入會減輕砷對葉綠體的毒性，而高濃度銻的加入會加劇砷對葉綠體的毒性。重金屬對植物的光合作用系統(tǒng)產(chǎn)生的毒性不僅直接體現(xiàn)在葉綠素合成酶活性降低、葉綠素減少等指標上，也會對光合作用系統(tǒng)中酶的活性、電子傳遞和氣孔導度等產(chǎn)生影響[16，21]。該研究中，葉綠素熒光參數(shù)的變化與銻濃度相關(guān)。低濃度銻處理時Y（II）和qP值增加，而高濃度銻處理時Fv/Fm值、qP值和熱耗散（NPQ）均下降；低濃度銻處理能夠增加地枇杷光合作用活性，提高地枇杷的實際光合作用能力，而高濃度銻處理下雖然地枇杷的光合作用系統(tǒng)有一定損傷，但是地枇杷能通過調(diào)節(jié)熱耗散的方式來適應環(huán)境，實際的光合作用能力并未降低。這也進一步表明，地枇杷可通過自身調(diào)節(jié)機制維持正常的光合作用能力來適應銻脅迫，是一種典型的銻耐受性植物[14]。中高濃度銻與砷復合處理下，地枇杷的Fv/Fm值、Y（II）值和qP值有所降低，而地枇杷NPQ值隨著銻砷濃度的增加呈現(xiàn)出先增后降的趨勢。中高濃度的銻與砷復合處理下，地枇杷雖然能通過熱耗散的方式調(diào)節(jié)多余的能量來避免光損傷，但其調(diào)節(jié)機制也有一定的限度，隨著銻濃度的增加熱耗散調(diào)節(jié)機制將逐漸失調(diào)，光合作用活性明顯降低，從而對潛在光合作用能力和實際光合作用能力造成不可逆損害。研究發(fā)現(xiàn)，砷對地枇杷的毒性遠高于銻的毒性，中高濃度的銻與砷毒性具有加和作用會使地枇杷受到嚴重損傷。隨著中高濃度銻砷脅迫處理時間的延長，地枇杷受到的毒害作用隨之加強，地枇杷正常的光合作用生理活動也將受到嚴重影響。

重金屬脅迫條件下，植物體內(nèi)的重金屬含量也表現(xiàn)出較大差異。一般來說，耐受性植物只要通過限制重金屬的吸收或抑制體內(nèi)的重金屬從根部向上轉(zhuǎn)移來降低重金屬對植物的毒害作用[22]。該研究中，地枇杷不同部位的銻含量隨著銻濃度的增加而增加，體內(nèi)銻含量由高到低的分布規(guī)律為根＞莖＞葉，表明地枇杷是一種典型的銻耐受性植物。前期研究表明，地枇杷耐受銻的能力較強，即使在銻濃度為450 μmol/L、根部銻含量達到690 mg/kg時，地枇杷的生理活動也未受到影響[14]。試驗結(jié)果表明，中高濃度的銻砷處理下，砷會明顯增加根中的銻含量，降低莖和葉中的銻含量；而銻的加入均會增加地枇杷根中的砷含量，而降低莖和葉中的砷含量；銻砷復合處理下，地枇杷根中銻和砷的吸收累積表現(xiàn)為相互促進作用，而莖和葉中砷銻的累積、轉(zhuǎn)移表現(xiàn)出相互抑制作用。從另一方面來說，銻砷復合處理能夠在某種程度上限制銻砷往地上部分轉(zhuǎn)運從而降低其對地枇杷光合作用器官的毒害。同樣，馮人偉[23]研究發(fā)現(xiàn)，砷的加入可顯著促進大葉井口邊草（Pteris cretica L.）植株對銻的吸收，而高砷處理下，銻的加入能夠抑制該植物對砷的吸收。

綜合以上分析，得出以下結(jié)論：（1）地枇杷是一種典型的銻耐受性植物，植株體內(nèi)的銻主要累積在根部；當單一脅迫銻濃度不超過100 μmol/L時，銻對地枇杷的葉綠素含量、光合作用活性影響不大，但地枇杷的干物質(zhì)累積受到一定的限制；（2）銻砷復合脅迫下，地枇杷根中銻和砷的吸收累積互為促進作用，而莖和葉中砷銻的轉(zhuǎn)移、存儲互為抑制作用；（3）雖然銻砷復合脅迫會降低地枇杷的干重，但低濃度的銻會減輕砷對葉綠體的毒性，而高濃度銻會加劇砷對葉綠體的毒性，造成地枇杷光合作用系統(tǒng)的不可逆損傷，使光合作用活性和能力降低；（4）砷對地枇杷的毒害作用明顯比銻強，砷的加入會抑制地枇杷葉干物質(zhì)積累，而且砷和高濃度銻復合脅迫會降低地枇杷莖的干物質(zhì)累積。

參考文獻：

[1] LI Z Y，MA Z W，VAN DER KUIJP T J，et al. A review of soil heavy metal pollution from mines in China：pollution and health risk assessment[J]. Science of the Total Environment，2014，468/469：843-853.

[2] áLVAREZ-AYUSO E，OTONES V，MURCIEGO A，et al. Mobility and phytoavailability of antimony in an area impacted by a former stibnite mine exploitation[J]. The Science of the Total Environment，2013，449：260-268.

[3] FEI J C，MIN X B，WANG Z X，et al. Health and ecological risk assessment of heavy metals pollution in an antimony mining region：a case study from South China[J]. Environmental Science and Pollution Research International，2017，24（35）：27573-27586.

[4] RICO-RODRíGUEZ M，OTAZO-SáNCHEZ E，PRIETO-GARCíA F，et al. Characterization of three soils in Hidalgo and Queretaro，Mexico：availability and toxic damage by arsenic in chickpea（Cicer arietinum L.）[J]. Revista De La Facultad De Ciencias Agrarias，2013，45（1）：225-246.

[5] WU T L，CUI X D，CUI P X，et al. Speciation and location of arsenic and antimony in rice samples around antimony mining area[J]. Environmental Pollution，2019，252（Pt B）：1439-1447.

[6] FU Z Y，WU F C，MO C L，et al. Comparison of arsenic and antimony biogeochemical behavior in water，soil and tailings from Xikuangshan，China[J]. Science of the Total Environment，2016，539：97-104.

[7] 文吉昌，胥思勤，張樂樂，等. 銻和砷在土壤和玉米根、莖、葉、粒中的分布研究[J]. 環(huán)境科學與技術(shù)，2016，39（5）：28-33.

[8] 中國科學院中國植物志編輯委員會. 中國植物志 第六十九卷[M]. 北京：科學出版社，1990.

[9] 郭良君，譚興起，鄭 巍，等. 地瓜藤化學成分研究[J]. 中草藥，2011，42（9）：1709-1711.

[10] 石登紅，楊秀群，蔣華梅，等. 野地瓜主要營養(yǎng)成分分析及安全性評價[J]. 西南農(nóng)業(yè)學報，2012，25（4）：1398-1401.

[11] 薛彥斌. 三種藤本地被植物抗旱性及在邊坡綠化中的應用研究[D]. 重慶：西南大學，2010.

[12] 張 軍，陳功錫，楊 兵，等. 麻陽銅礦植被組成特征及優(yōu)勢種植物銅含量[J]. 生態(tài)學雜志，2010，29（12）：2358-2364.

[13] 何 東，邱 波，彭盡暉，等. 湖南下水灣鉛鋅尾礦庫優(yōu)勢植物重金屬含量及富集特征[J]. 環(huán)境科學，2013，34（9）：3595-3600.

[14] CHAI L Y，WANG Y，YANG Z H，et al. Physiological characteristics of Ficus tikoua under antimony stress[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China，2017，27（4）：939-945.

[15] 柴立元，王 勇，楊志輝，等. 一種扦插繁殖地枇杷的方法：CN104620827A[P]. 2015-05-20.

[16] WANG Y，CHAI L Y，YANG Z H，et al. Chlorophyll fluorescence in leaves of Ficus tikoua under arsenic stress[J]. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology，2016，97（4）：576-581.

[17] KRAMER D M，JOHNSON G，KIIRATS O，et al. New fluorescence parameters for the determination of QA redox state and excitation energy fluxes[J]. Photosynthesis Research，2004，79（2）：209.

[18] 張 強，劉 飛，紀 磊，等. 銻脅迫對玉米生物量、光合特性及銻積累的影響[J]. 核農(nóng)學報，2017，31（8）：1633-1639.

[19] 吳敏蘭，李葒葒，賈洋洋，等. 砷脅迫對不同煙草品種光合色素和葉綠素熒光特性的影響[J]. 生態(tài)毒理學報，2015，10（3）：216-223.

[20] 王曉麗，楊 芬，韋朝陽，等. 單一與復合砷銻處理對波士頓蕨富集與轉(zhuǎn)化砷和銻的作用[J]. 生態(tài)學雜志，2015，34（11）：3198-3204.

[21] 李雨奎. 銻脅迫對向日葵幼苗生長和生理特性的影響[J]. 淮北師范大學學報（自然科學版），2017，38（2）：46-48.

[22] 周強英，黃澤梅，陳 瑤. 鉛鎘復合脅迫下黃葛樹和女貞的生長生理及吸收特性研究[J]. 西南林業(yè)大學學報（自然科學），2019，39（6）：33-40.

[23] 馮人偉. 植物對砷、硒、銻的富集及抗性機理研究[D]. 武漢：華中農(nóng)業(yè)大學，2009.

（責任編輯：肖彥資）