胡龑 ，朱寧 ，劉飛 *

（1.淮北市林業(yè)局，安徽 淮北 235000；2.淮北師范大學(xué)，安徽 淮北 235000）

銻（Antimony）是一種普遍存在于環(huán)境中的微量元素，屬全球性污染物，具有潛在毒性。銻元素不是植物生長(zhǎng)所必須的元素，當(dāng)它在土壤中以溶液的形式存在時(shí)，容易被植物吸收并對(duì)植物產(chǎn)生毒害作用。隨著人類(lèi)對(duì)自然環(huán)境改造的加深及含銻的化學(xué)物質(zhì)在日常生活中的廣泛使用，大量的銻開(kāi)始進(jìn)入水體、土壤和大氣中，對(duì)相應(yīng)環(huán)境中的生物產(chǎn)生影響，并在食物鏈的傳遞下，對(duì)位于食物鏈頂端的人類(lèi)造成巨大危害。銻主要以+3 價(jià)和+5 價(jià)的形式存在于環(huán)境中，其毒性的強(qiáng)弱不僅僅與其用量的大小有關(guān)，還取決于銻存在的形態(tài)。它能對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生抑制作用，影響植物的發(fā)芽率，當(dāng)銻的濃度較高時(shí)會(huì)對(duì)植物的光合作用產(chǎn)生影響并能降低葉片中葉綠素的合成效率。

鉀（Potassium）是植物生長(zhǎng)所需的三個(gè)主要營(yíng)養(yǎng)元素之一，它對(duì)植物體內(nèi)多種酶的激活有重要作用。在土壤中施加鉀肥，能夠改變土壤的pH 值和表面電荷，或直接與重金屬離子發(fā)生作用，從而影響重金屬離子的活性，能夠減輕重金屬離子對(duì)植物的毒害作用。

菖蒲（

Acorus calamus

）為天南星科多年生草本植物，具有藥用價(jià)值，近20 年多被用于吸收污染水體中的N、P 以及重金屬污染物，具有較高的生態(tài)環(huán)境價(jià)值。

當(dāng)銻作用于植物時(shí)，其產(chǎn)生的影響是比較復(fù)雜的，當(dāng)銻的濃度較低時(shí)，對(duì)某些植物生長(zhǎng)能夠起到促進(jìn)作用，但當(dāng)其濃度較高時(shí)就會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生毒害作用。利用室內(nèi)盆栽法探討銻脅迫對(duì)菖蒲生長(zhǎng)的影響，有助于揭示鉀對(duì)銻脅迫下菖蒲的緩解機(jī)理，并為進(jìn)一步發(fā)掘菖蒲的生態(tài)的價(jià)值提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)地位于安徽省淮北市淮北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院所屬的大棚內(nèi)，棚內(nèi)溫度為28 ℃，有利于春播和越冬作物的生長(zhǎng)。供試植物為菖蒲幼苗。所需試劑為酒石酸銻鉀（CHKOSb）、磷酸二氫鉀（KHPO）。種植菖蒲的無(wú)排水孔花盆21 個(gè)，規(guī)格為長(zhǎng)26 cm、寬18 cm、高45 cm。

1.2 試驗(yàn)方法

以菖蒲為供試材料，首先，將所有花盆中裝入同質(zhì)且等量的土壤10 kg；然后，在盆中加入等量的鉀（6 g）及不同濃度梯度的銻（0、100、500、1 000、1 500、2 000、3 000 mg/kg）并攪拌均勻，鉀以磷酸二氫鉀的形式加入，銻以酒石酸銻鉀的形式加入，同時(shí)，施入等量肥料；最后，將培育在營(yíng)養(yǎng)液中的菖蒲幼苗進(jìn)行分株，種植在盆中，每盆一株。栽后及時(shí)澆水至土壤浸透并沒(méi)過(guò)水面，整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程要維持水量沒(méi)過(guò)土壤2 cm 左右。

8 周后對(duì)菖蒲幼苗的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量。用卷尺測(cè)量苗高；用LI-6400 便攜式光合儀（美國(guó)）測(cè)定菖蒲幼苗葉片光合作用；用乙醇法對(duì)菖蒲幼苗葉片中葉綠素進(jìn)行提取，再用分光光度計(jì)在波長(zhǎng)為665 nm 和645 nm 時(shí)對(duì)各浸取液的吸光度值進(jìn)行測(cè)定，并根據(jù)公式（1）和（2）計(jì)算葉綠素的含量。

式中 A、A為葉綠素溶液在 645 nm 和 665 nm 處的吸光度；V 為提取液體積，mL；N 為稀釋倍數(shù)；W 為樣品鮮重或干重，g。

試驗(yàn)設(shè)6 個(gè)處理，3 次重復(fù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 與SPSS 軟件進(jìn)行處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 銻脅迫對(duì)菖蒲幼苗苗高產(chǎn)生的影響

重金屬對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響，能夠通過(guò)苗高表現(xiàn)出來(lái)。當(dāng)銻對(duì)植物產(chǎn)生毒害作用時(shí)，會(huì)發(fā)生葉片瘦小、發(fā)育不良、植株矮小的現(xiàn)象。對(duì)菖蒲在銻脅迫下苗高生長(zhǎng)情況進(jìn)行觀測(cè)，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 不同濃度銻對(duì)菖蒲苗高的影響

由圖1 可知，當(dāng)銻脅迫的濃度為100 mg/kg 時(shí)，對(duì)菖蒲的生長(zhǎng)產(chǎn)生促進(jìn)作用，苗高達(dá)到最大值；當(dāng)銻處理的濃度為500 mg/kg 時(shí)，相比對(duì)照組，對(duì)菖蒲生長(zhǎng)已經(jīng)產(chǎn)生了抑制影響；并且當(dāng)銻處理濃度大于500 mg/kg 時(shí)，隨著濃度的增加，對(duì)菖蒲幼苗生長(zhǎng)的抑制強(qiáng)度增加，菖蒲葉片開(kāi)始出現(xiàn)發(fā)黃；當(dāng)銻處理濃度為3 000 mg/kg 時(shí)，抑制效果顯著，菖蒲呈現(xiàn)蔫萎現(xiàn)象?？梢缘贸?，當(dāng)菖蒲種植于銻污染濃度為100 mg/kg 左右的濕地中，適當(dāng)施加鉀肥，能夠?qū)牌训纳L(zhǎng)產(chǎn)生促進(jìn)作用。

2.2 銻脅迫對(duì)菖蒲幼苗光合作用的影響

光合作用能夠直接為植物的生長(zhǎng)發(fā)育提供能量，是植物生產(chǎn)能力的重要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。菖蒲作為一種濕地植物，光合作用強(qiáng)度與其吸收水體污染物的能力有直接關(guān)系。光合作用的強(qiáng)度可以作為研究銻對(duì)菖蒲幼苗生長(zhǎng)產(chǎn)生的影響的重要指標(biāo)。鉀在銻脅迫下對(duì)菖蒲幼苗光合作用的影響結(jié)果見(jiàn)圖2。

由圖2 可以看出，隨著銻濃度的增加，葉片光合速率的作用呈現(xiàn)出先增高再降低的趨勢(shì)。

圖2 不同濃度銻處理對(duì)葉片光合速率的影響

當(dāng)銻濃度為100 mg/kg 時(shí)，菖蒲幼苗葉片的凈光合速率達(dá)到最大。相對(duì)于對(duì)照組，銻濃度為500 mg/kg 時(shí)，開(kāi)始對(duì)菖蒲幼苗葉片的光合速率產(chǎn)生抑制，在銻濃度為 1 500 mg/kg、2 000 mg/kg、3 000 mg/kg 時(shí)抑制作用較為明顯?？梢缘贸?，當(dāng)銻濃度處于較低水平時(shí)，鉀對(duì)菖蒲的生長(zhǎng)發(fā)育具有促進(jìn)作用。

2.3 銻脅迫對(duì)菖蒲幼苗葉綠素含量的影響

葉綠素含量取葉綠素a 與葉綠素b 含量的總和，測(cè)定結(jié)果如圖3 所示。葉綠素是植物獲取能量的基本物質(zhì)條件。植物的葉綠素含量與其內(nèi)部的鉀離子是相互依存的，鉀離子的一個(gè)重要作用就是維持植物體內(nèi)葉綠素的存在。光合作用在缺乏葉綠素的條件下無(wú)法進(jìn)行。

由圖3 可知，隨著銻濃度的增加，葉綠素含量呈現(xiàn)先增加再降低的趨勢(shì)。當(dāng)銻濃度為100 mg/kg 時(shí)，鉀與銻之間可能產(chǎn)生了某種離子間相互作用的機(jī)制，促進(jìn)了菖蒲幼苗對(duì)鉀的吸收，葉綠素含量最高；當(dāng)銻濃度大于100 mg/kg 時(shí)，隨著銻濃度的增加，葉綠素含量下降。

圖3 不同濃度銻處理下的葉綠素含量

3 討論

通過(guò)研究不同濃度銻對(duì)菖蒲幼苗苗高的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)銻濃度為100 mg/kg 時(shí)，菖蒲植株生長(zhǎng)情況最好；當(dāng)銻濃度持續(xù)增加后，菖蒲生長(zhǎng)受到抑制。這意味著當(dāng)銻的濃度較低時(shí)，對(duì)菖蒲生長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生促進(jìn)作用。楊小勇等在研究重金屬對(duì)水稻的脅迫影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)重金屬離子濃度較低時(shí)，會(huì)對(duì)植物的最終苗高有促進(jìn)影響；而當(dāng)濃度較高時(shí)則會(huì)產(chǎn)生抑制作用。在對(duì)菖蒲葉片葉綠素含量的研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)銻濃度較低（100 mg/kg）時(shí)，其葉片中葉綠素含量最高；之后隨著銻濃度的升高而降低，當(dāng)銻濃度為1 000 mg/kg時(shí)，菖蒲葉片中葉綠素含量已經(jīng)明顯被抑制。魯先文等也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)重金屬處于較低濃度水平時(shí)，對(duì)植物葉片中葉綠素含量有促進(jìn)作用；當(dāng)濃度較高時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重毒害作用。分析原因可能與金屬元素離子間相互作用有關(guān)，低濃度促進(jìn)了植物對(duì)合成葉綠素關(guān)鍵離子的吸收，增加了葉綠素含量；而當(dāng)濃度較高時(shí)，重金屬離子對(duì)葉片內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重破壞，合成葉綠素的過(guò)程被抑制。同樣的，在研究菖蒲葉片光合作用強(qiáng)度時(shí)，當(dāng)銻濃度為100 mg/kg 時(shí)，其光合作用出現(xiàn)最高值，之后隨著銻濃度增加，光合作用被明顯抑制。

銻對(duì)植物產(chǎn)生的影響是非常復(fù)雜的。當(dāng)銻處于較低濃度時(shí)，對(duì)植物的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用；當(dāng)其濃度較高時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)抑制植物生長(zhǎng)的現(xiàn)象。但銻的“低濃度”對(duì)于不同植物而言是不同的，尤其是具有環(huán)境修復(fù)能力的植物，掌握其對(duì)銻的耐受度，對(duì)保護(hù)自然環(huán)境具有重大意義。

4 結(jié)論

在控制其他條件一致時(shí)，添加一定濃度的鉀，可以有效緩解銻對(duì)菖蒲的毒性，隨著銻濃度的升高，菖蒲幼苗的光合作用呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢(shì)。當(dāng)銻濃度為100 mg/kg 時(shí)，菖蒲的光合作用強(qiáng)度達(dá)到最大，此后隨著銻濃度的升高，光合強(qiáng)度逐漸降低；葉片中的葉綠素含量及苗高亦在銻濃度為100 mg/kg時(shí)達(dá)到最大，隨后降低，呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢(shì)。這與菖蒲作為一種能夠富集重金屬離子的植物有關(guān)，也與銻離子對(duì)植物作用的復(fù)雜性有關(guān)，此外，鉀對(duì)菖蒲毒性的緩解作用機(jī)理還有待探討。