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近年来,随着社会和经济的发展,土壤重金属污染日益严重和普遍。镉(Cd)被认为是环境中毒性最强的重金属元素之一。尽管Cd是植物非必须营养元素,但Cd却可在植物地上部大量富集,诱导植物毒性,如卷叶、枯黄、生长下降乃至死亡。更为重要的是,Cd可能通过食物链对动物和人体健康造成重大威胁。众多研究表明,植物对Cd的吸收主要取决于土壤中的生物有效态Cd含量而非总Cd含量,而土壤中Cd的活性和生物有效性主要与其存在形态有关。 已有研究表明,植物吸收和分布Cd不仅存在显著的种间差异而存在显著的品种差异。因此,筛选和培育具有重金属低积累潜力的农作物品种被认为是应对土壤重金属污染和耕地面积减少的一个有效的途径之一。然而,有关植物低积累Cd的主要机理仍不清楚。因此,本研究拟选取丰源新3号(Cd低积累品种)、亚冠80(Cd正常积累品种)和北京小杂56(Cd高积累品种),采用根际箱试验比较这三种大白菜体内和根际土壤中Cd的形态变化,以期揭示丰源新3号低积累Cd的可能机理。结论如下, 1.水培和土培实验均表明丰源新3号中Cd的浓度最低,亚冠80次之,而北京小杂56最高。这和我们前期的研究结果一致。 2.3种白菜地上部和地下部中Cd的化学形态存在着明显差异。Cd在北京小杂56地上部中主要以果胶酸盐类,与蛋白质形成的结合态、水溶性有机酸盐或磷酸盐类等形态存在。随着Cd处理浓度的升高,地上部以水溶性有机酸盐、磷酸盐及草酸盐形态存在的Cd含量比例增加,而以果胶盐类,与蛋白质形成结合态存在的Cd含量比例减少。Cd在丰源新3号中均以果胶酸盐,或与蛋白质结合态为主要形态存在,从而缓解了Cd的危害。水溶性有机酸盐或磷酸盐类等形态Cd次之,而以草酸盐或无机盐形态Cd最少。 3.在土培实验的不同Cd处理浓度下(0、1.0、2.5和5.0 mgkg-1),3种大白菜地上部和地下部重金属各种形态中NaCl提取态Cd都占主要优势,显著高于其他形态(p<0.05),残渣态中的Cd含量最少。 4.在根际箱试验中,土壤Cd的各形态含量大小如下:氧化物结合态>酸可提取态>残渣态>有机结合态。从根际区、近根际区、远根际区到非根际区(S1-S4)各种形态的Cd有增加的趋势,且随Cd含量的增加,S1-S4区域中土壤Cd的形态都发生了由残渣态、有机结合态、氧化物结合态向酸可提取态的转化,提高了Cd的生物有效性,增大了其对环境的潜在危害性。 5.每个处理每种白菜的S1区域的pH都要小于其他区域,且随着向外移动,pH逐渐增大,可能是白菜受到Cd胁迫分泌的质子酸造成的。丰源新3号的pH值大于北京小杂56相同区域的pH值,使得北京小杂56根际土壤酸化,促进了北京小杂56对Cd的吸收,而丰源新3号正好相反。 本研究的结果将有助于在Cd污染土壤中白菜的安全生产,也可以为其他作物品种的Cd低积累筛选和培育提供一定的参考价值。