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摘 要：研究表明铅、镉与磷、钙、锌、铁、硒之间存在复杂的交互作用，这种相互影响能减少或增加植株对镉的吸收或改变镉的生物毒性，在作物栽培中用土壤或叶面施锌或施硒的方式来减少铅、镉吸收的研究已有一些报道，但目前这类研究的主要对象是玉米、小麦、水稻等禾本作物，在油菜生长过程中，锌与镉之间的交互关系研究较少，研究期望通过这种交互作用的规律研究为油菜镉污染的治理和调控找到一条新的途径。
关键词：油菜；镉吸收；锌吸收
1 引言
土壤中重金属形态研究方法主要有化学形态分析法和生物有效性分析法。化学形态分析法是指利用反应性不断增强的化学试剂将土壤重金属分为不同活性的结合态，从而评估重金属的移动性和生物有效性；生物有效性分析法是通过分析生长在污染土壤的生物所吸收的重金属的浓度，研究不同形态重金属被生物吸收或在生物体内积累的过程。从化学形态角度来研究土壤重金属生物可利用性，不仅可以了解土壤重金属的转化和迁移，而且还可以预测土壤重金属的活动性和生物可利用性，间接的评价重金属的环境效应，有助于建立重金属不同化学形态与生物可利用性之间的相关关系。
Cd是一种对植物、动物和人的毒性都很强的重金属元素。国内外文献均已大量地就农田遭受重金属污染对蔬菜中元素含量的影响进行了报道，其中Cd污染问题备受关注。目前有关Cd污染的研究多是针对污水中的Cd进入土壤后进行的，而污水中的Cd直接被蔬菜作物吸收并在可食部分积累而进入食物链，是其危害人体健康的主要途径。很多文献报导油菜对镉有强烈的吸收和富集作用，有些品种甚至于达到超积累植物的富集水平，如何减少油菜对镉的吸收和累积是农业、生态和环境科学研究的重要内容。
在镉污染土壤上旋入锌肥，能使土壤中的有效态镉含量提高，从而提高小麦籽粒中镉的含量；可是在锌污染的土壤上施入镉，虽然能使土壤中的有效态锌含量提高，但是小麦籽粒中锌的含量却降低。Chaoui A.报道经10 mmol/L镉、5O mol/L锌处理的菜豆幼苗增加了镉的地上部运输，而锌的地上部运输则降低。
2 实验部分
2.1 实验材料
实验试剂：醋酸锌，硝酸镉(优级纯)，超纯水，由MiliQ纯水器生成。
实验仪器：Nova400型石墨炉原子吸收分光光度计(德国耶拿分析仪器有限公司)。
2.2 实验方法
由江苏省农业科学院的试验田取土，风干磨细后过2mm筛备用。采用上口直径15cm的花盆，每盆装过筛土2.5kg左右。土壤基本性质是pH6.8，有机质1.82%，全氮0.19%，总磷：0.05%，全钾：1.2%，锌：62mg/kg，镉：0.03mg/kg。试验土壤镉的添加量见：表1。
外来镉的来源为硝酸镉(Cd(NO3)2·2H2O。)，锌的来源为醋酸锌(Zn(Ac)2，·7H2O。)，醋酸锌配制成含Zn 1mg/L的溶液按表1设计的土壤元素添加量加入土壤中。例如C12处理Cd 4.0 Zn 80，表示每kg土壤需加入4.0mg的镉(以Cd计)，80mg的锌(以Zn计)，每盆土壤按2.5kg计算，需加入镉 10mg， 加入锌200mg， 即需加入含镉0.1mg/ml的溶液100ml， 加入含锌1mg/L的溶液200ml；根据最大加液量(C34处理，Cd 12 Zn 240，总加液量900ml)以水将各处理总加液量补充一致，室内自然平衡4周。
试验选用的油菜品种为秦优7号，每盆播约20-30粒种子，播种后以薄膜挡雨，隔日浇水。2周后待大多数小苗长出2片叶子开始间苗，每盆留4株健壮小苗，继续培植，40天后采样，采样时以手轻轻将菜苗连根拔起，根部以水反复冲洗至无附着泥土，再用0.1mol/L EDTA将根部浸泡30s， 然后用去离子水冲洗3次，叶片用自来水冲洗一遍，再用去离子水冲洗3次，晾干后，在60℃下烘24h，置干燥器中冷却后，用不锈钢剪刀剪下根系，分离根、叶，分别称重。
2.3 测定方法
镉含量测定参照GB/T 5009.15—2003“食品中镉的测定方法”进行。 根、叶样品分别剪碎完全转移至150ml三角瓶中，加10ml浓硝酸，浸泡过夜后，加热消解至三角瓶中的液体完全澄清透明，加少量去离子水继续加热10min左右，冷却后定容，待分析。
镉分析条件：石墨炉原子吸收法，波长228.8nm，狭缝0.2nm，测量程序：干燥90℃，20s；105℃，20s；110℃，12s；灰化300℃，10s；原子化1350℃，4s。
3 结果与讨论
3.1 锌对油菜根系吸收镉的影响
土壤加锌对油菜根系镉含量的影响：见图1(以下所有分析数据均以干重计算)
图1显示，按80mg/kg(土)和160mg/kg(土)的量向土壤中加锌时不论土壤镉含量如何均表现为锌抑制油菜根系对镉的吸收，但抑制程度不同，镉浓度相对较低时Zn抑制Cd吸收的效应更明显，土壤加镉4mg/kg和加锌160mg/kg组合处理及加镉8.0mg/kg和加锌160mg/kg处理组合，根对镉的吸收量分别只有不加锌处理的21%和17%；而土壤加镉12mg/kg和加锌160mg/kg的组合根对镉的吸收量是不加锌处理的38%。但当土壤锌添加量进一步增加时根对镉的吸收量反而增加，其中加镉4.0mg/kg和8.0mg/kg的处理，Zn加入量由160mg/kg增加到240mg/kg时根部镉的积累量分别增加2倍和5倍以上，不过加镉12.0mg/kg和加锌240mg/kg的处理组合，与加锌160mg/kg相比镉在根部的积累只有些微增加。
综上可以看出在适当浓度锌的处理下锌的存在有利于减少根对镉的吸收和累积，表明在一定条件下锌与镉存在拮抗作用。
3.2 加锌对油菜叶片累积镉的影响
图2显示在3种不同镉含量的土壤上，锌加入量达到80kg/mg和160mg/kg时叶片中镉的浓度都呈显著降低趋势。和不加锌相比，80mg/kg锌处理各试验组叶片镉含量降低13.00%至83.35%，160mg/kg时锌处理叶片镉含量降低32.440%至124.80%。而当土壤锌加入量增加到240mg/kg时，在镉含量4mg/kg和8mg/kg的土壤中生长的油菜叶片镉含量上升，在含镉12mg/kg的土壤上生长的油菜叶片中镉含量降低。
比较图1和图2可见在土壤加锌处理下，镉在油菜植株中的积累趋势主要受锌和镉的浓度组合影响。低镉(4mg/kg和8mg/kg)和低锌(80mg/kg和160mg/kg)构成的4种组合能显著减少镉从土壤向茎叶的转移，并由此引起叶片中镉含量的降低，表明在这些处理条件下锌的加入可能抑制了根对镉的吸收和转移，而在低镉和高锌组合处理下根对镉的吸收增加，高镉-高锌组合根对镉的吸收受到抑制，表明土壤-锌-镉-植物系统呈现出非常复杂的相互影响关系。
4 结论
本试验表明土壤外加锌的浓度在160mg/kg以下时，无论土壤镉浓度如何锌都能明显抑制油菜根系对镉的吸收和转移，但是当土壤锌的含量增加达到240mg/kg时，对不同含镉量的土壤却表现出不同的效应，在土壤镉浓度处于中低水平时，高浓度锌处理促进镉的吸收，在土壤镉含量较高时(12mg/kg)加锌处理却表现为抑制镉的吸收，而且对镉含量较高的土壤，加入的锌从80mg/kg增至240mg/kg时根系对镉的吸收一直在减少，因此对不同污染程度的土壤拮抗效应的利用需有不同的策略，初步的结论是土壤镉含量不高时，锌处理浓度应适当降低，而当镉含量相对较高时不同水平的锌处理都有效，且高浓度锌处理对镉吸收的抑制更明显。
锌与镉可以竞争土壤结合位点，因此土壤加锌可以增加游离态镉的含量，增加植物对镉的吸收，但根系运输锌离子和运输镉离子其载体和离子通道基本相同，因此锌的加入也可能会抑制植物对镉的吸收，这两种作用究竟哪一种占优势，或是在不同土壤、不同作物中它们各自占主导地位目前还不清楚。
土壤元素之间的交互作用关系的揭示不仅对复合污染条件下植物吸收累积重金属的特性研究有启示，而且对植物重金属吸收特性的调控及保障食物的安全性都具有重要意义，深入探讨土壤中锌对油菜镉吸收的影响，将有利于寻求减少油菜吸收累积镉的有效方法。
参考文献
[1]王激清，茹淑华，苏德纯.用于修复土壤超积累镉的油菜品种筛选[J].中国农业大学学报，2003，8(1)：67-70.
[2]苏德纯，黄焕忠.油菜作为超累积植物修复镉污染土壤的潜力[J].中国环境科学，2002，22(1)：48-51.
[3]陈怀满.环境土壤学[M].科学出版社，2005：216-273.
[4]周启星，宋玉芳.污染土壤修复原理与方法[M].科学出版社，2004：301-428.
[5]黄益宗.镉与磷、锌、铁、钙等元素的交互作用及其生态学效应[J].生态学杂志，2004，23(2)：92-97.
[6]付宝荣，李法云，臧树良，等.锌营养条件下镉污染对小麦生理特性的影响[J].辽宁大学学报，2000，27(4)：366-370.
[7]陈平，余土元，陈惠阳，等.硒对镉胁迫下水稻幼苗生长及生理特性的影响[J].广西植物，2002，22(3)：277-282.
关键词：油菜；镉吸收；锌吸收
1 引言
土壤中重金属形态研究方法主要有化学形态分析法和生物有效性分析法。化学形态分析法是指利用反应性不断增强的化学试剂将土壤重金属分为不同活性的结合态，从而评估重金属的移动性和生物有效性；生物有效性分析法是通过分析生长在污染土壤的生物所吸收的重金属的浓度，研究不同形态重金属被生物吸收或在生物体内积累的过程。从化学形态角度来研究土壤重金属生物可利用性，不仅可以了解土壤重金属的转化和迁移，而且还可以预测土壤重金属的活动性和生物可利用性，间接的评价重金属的环境效应，有助于建立重金属不同化学形态与生物可利用性之间的相关关系。
Cd是一种对植物、动物和人的毒性都很强的重金属元素。国内外文献均已大量地就农田遭受重金属污染对蔬菜中元素含量的影响进行了报道，其中Cd污染问题备受关注。目前有关Cd污染的研究多是针对污水中的Cd进入土壤后进行的，而污水中的Cd直接被蔬菜作物吸收并在可食部分积累而进入食物链，是其危害人体健康的主要途径。很多文献报导油菜对镉有强烈的吸收和富集作用，有些品种甚至于达到超积累植物的富集水平，如何减少油菜对镉的吸收和累积是农业、生态和环境科学研究的重要内容。
在镉污染土壤上旋入锌肥，能使土壤中的有效态镉含量提高，从而提高小麦籽粒中镉的含量；可是在锌污染的土壤上施入镉，虽然能使土壤中的有效态锌含量提高，但是小麦籽粒中锌的含量却降低。Chaoui A.报道经10 mmol/L镉、5O mol/L锌处理的菜豆幼苗增加了镉的地上部运输，而锌的地上部运输则降低。
2 实验部分
2.1 实验材料
实验试剂：醋酸锌，硝酸镉(优级纯)，超纯水，由MiliQ纯水器生成。
实验仪器：Nova400型石墨炉原子吸收分光光度计(德国耶拿分析仪器有限公司)。
2.2 实验方法
由江苏省农业科学院的试验田取土，风干磨细后过2mm筛备用。采用上口直径15cm的花盆，每盆装过筛土2.5kg左右。土壤基本性质是pH6.8，有机质1.82%，全氮0.19%，总磷：0.05%，全钾：1.2%，锌：62mg/kg，镉：0.03mg/kg。试验土壤镉的添加量见：表1。
外来镉的来源为硝酸镉(Cd(NO3)2·2H2O。)，锌的来源为醋酸锌(Zn(Ac)2，·7H2O。)，醋酸锌配制成含Zn 1mg/L的溶液按表1设计的土壤元素添加量加入土壤中。例如C12处理Cd 4.0 Zn 80，表示每kg土壤需加入4.0mg的镉(以Cd计)，80mg的锌(以Zn计)，每盆土壤按2.5kg计算，需加入镉 10mg， 加入锌200mg， 即需加入含镉0.1mg/ml的溶液100ml， 加入含锌1mg/L的溶液200ml；根据最大加液量(C34处理，Cd 12 Zn 240，总加液量900ml)以水将各处理总加液量补充一致，室内自然平衡4周。
试验选用的油菜品种为秦优7号，每盆播约20-30粒种子，播种后以薄膜挡雨，隔日浇水。2周后待大多数小苗长出2片叶子开始间苗，每盆留4株健壮小苗，继续培植，40天后采样，采样时以手轻轻将菜苗连根拔起，根部以水反复冲洗至无附着泥土，再用0.1mol/L EDTA将根部浸泡30s， 然后用去离子水冲洗3次，叶片用自来水冲洗一遍，再用去离子水冲洗3次，晾干后，在60℃下烘24h，置干燥器中冷却后，用不锈钢剪刀剪下根系，分离根、叶，分别称重。
2.3 测定方法
镉含量测定参照GB/T 5009.15—2003“食品中镉的测定方法”进行。 根、叶样品分别剪碎完全转移至150ml三角瓶中，加10ml浓硝酸，浸泡过夜后，加热消解至三角瓶中的液体完全澄清透明，加少量去离子水继续加热10min左右，冷却后定容，待分析。
镉分析条件：石墨炉原子吸收法，波长228.8nm，狭缝0.2nm，测量程序：干燥90℃，20s；105℃，20s；110℃，12s；灰化300℃，10s；原子化1350℃，4s。
3 结果与讨论
3.1 锌对油菜根系吸收镉的影响
土壤加锌对油菜根系镉含量的影响：见图1(以下所有分析数据均以干重计算)
图1显示，按80mg/kg(土)和160mg/kg(土)的量向土壤中加锌时不论土壤镉含量如何均表现为锌抑制油菜根系对镉的吸收，但抑制程度不同，镉浓度相对较低时Zn抑制Cd吸收的效应更明显，土壤加镉4mg/kg和加锌160mg/kg组合处理及加镉8.0mg/kg和加锌160mg/kg处理组合，根对镉的吸收量分别只有不加锌处理的21%和17%；而土壤加镉12mg/kg和加锌160mg/kg的组合根对镉的吸收量是不加锌处理的38%。但当土壤锌添加量进一步增加时根对镉的吸收量反而增加，其中加镉4.0mg/kg和8.0mg/kg的处理，Zn加入量由160mg/kg增加到240mg/kg时根部镉的积累量分别增加2倍和5倍以上，不过加镉12.0mg/kg和加锌240mg/kg的处理组合，与加锌160mg/kg相比镉在根部的积累只有些微增加。
综上可以看出在适当浓度锌的处理下锌的存在有利于减少根对镉的吸收和累积，表明在一定条件下锌与镉存在拮抗作用。
3.2 加锌对油菜叶片累积镉的影响
图2显示在3种不同镉含量的土壤上，锌加入量达到80kg/mg和160mg/kg时叶片中镉的浓度都呈显著降低趋势。和不加锌相比，80mg/kg锌处理各试验组叶片镉含量降低13.00%至83.35%，160mg/kg时锌处理叶片镉含量降低32.440%至124.80%。而当土壤锌加入量增加到240mg/kg时，在镉含量4mg/kg和8mg/kg的土壤中生长的油菜叶片镉含量上升，在含镉12mg/kg的土壤上生长的油菜叶片中镉含量降低。
比较图1和图2可见在土壤加锌处理下，镉在油菜植株中的积累趋势主要受锌和镉的浓度组合影响。低镉(4mg/kg和8mg/kg)和低锌(80mg/kg和160mg/kg)构成的4种组合能显著减少镉从土壤向茎叶的转移，并由此引起叶片中镉含量的降低，表明在这些处理条件下锌的加入可能抑制了根对镉的吸收和转移，而在低镉和高锌组合处理下根对镉的吸收增加，高镉-高锌组合根对镉的吸收受到抑制，表明土壤-锌-镉-植物系统呈现出非常复杂的相互影响关系。
4 结论
本试验表明土壤外加锌的浓度在160mg/kg以下时，无论土壤镉浓度如何锌都能明显抑制油菜根系对镉的吸收和转移，但是当土壤锌的含量增加达到240mg/kg时，对不同含镉量的土壤却表现出不同的效应，在土壤镉浓度处于中低水平时，高浓度锌处理促进镉的吸收，在土壤镉含量较高时(12mg/kg)加锌处理却表现为抑制镉的吸收，而且对镉含量较高的土壤，加入的锌从80mg/kg增至240mg/kg时根系对镉的吸收一直在减少，因此对不同污染程度的土壤拮抗效应的利用需有不同的策略，初步的结论是土壤镉含量不高时，锌处理浓度应适当降低，而当镉含量相对较高时不同水平的锌处理都有效，且高浓度锌处理对镉吸收的抑制更明显。
锌与镉可以竞争土壤结合位点，因此土壤加锌可以增加游离态镉的含量，增加植物对镉的吸收，但根系运输锌离子和运输镉离子其载体和离子通道基本相同，因此锌的加入也可能会抑制植物对镉的吸收，这两种作用究竟哪一种占优势，或是在不同土壤、不同作物中它们各自占主导地位目前还不清楚。
土壤元素之间的交互作用关系的揭示不仅对复合污染条件下植物吸收累积重金属的特性研究有启示，而且对植物重金属吸收特性的调控及保障食物的安全性都具有重要意义，深入探讨土壤中锌对油菜镉吸收的影响，将有利于寻求减少油菜吸收累积镉的有效方法。
参考文献
[1]王激清，茹淑华，苏德纯.用于修复土壤超积累镉的油菜品种筛选[J].中国农业大学学报，2003，8(1)：67-70.
[2]苏德纯，黄焕忠.油菜作为超累积植物修复镉污染土壤的潜力[J].中国环境科学，2002，22(1)：48-51.
[3]陈怀满.环境土壤学[M].科学出版社，2005：216-273.
[4]周启星，宋玉芳.污染土壤修复原理与方法[M].科学出版社，2004：301-428.
[5]黄益宗.镉与磷、锌、铁、钙等元素的交互作用及其生态学效应[J].生态学杂志，2004，23(2)：92-97.
[6]付宝荣，李法云，臧树良，等.锌营养条件下镉污染对小麦生理特性的影响[J].辽宁大学学报，2000，27(4)：366-370.
[7]陈平，余土元，陈惠阳，等.硒对镉胁迫下水稻幼苗生长及生理特性的影响[J].广西植物，2002，22(3)：277-282.