蕹菜不同镉积累品种的根际土壤化学特征_龚玉莲

ChineseJournalofAppliedEcology，Aug．2014，25（8）：2377－2384

DOI:10.13287/j.1001-9332.20140611.015

蕹菜不同镉积累品种的根际土壤化学特征

龚玉莲

1，2

*

杨中艺

2＊＊

2（1广东第二师范学院生物系，应用生态学实验室，广州510303；中山大学生命科学学院，有害生物控制与资源利用国家重点

实验室，广州510275）

摘要采用根箱试验研究蕹菜低Cd品种（QLQ）和高Cd品种（T308）的根际土壤化学特

Cd含量显著高于T308（P＜0．05）．QLQ根际pH、征．结果表明：QLQ根际DTPA-氧化还原电

位（Eh）显著高于T308（P＜0．05），电导率（EC）的表现相反．QLQ根际有机质和水溶性有机质（DOM）含量均高于T308．在污染土壤上，根际低分子量有机酸的组成与含量均存在品种间差异．T308根际检测到乙酸、丙酸、柠檬酸和延胡索酸，而QLQ根际仅检测到柠檬酸和延胡索

－1－1

酸．QLQ根际低分子量有机酸总量（1．93nmol·gDM）极显著低于T308（15．11nmol·gDM，P＜0．01）．与T308比较，QLQ表现出明显不同的根际土壤化学特征．推测QLQ低Cd积累的根际化学机理可能在于：较高含量的有机质、较低含量的低分子量有机酸及其特异性组成，以及较低的酸化和还原能力，导致其对土壤Cd的活化能力较低，从而降低植株对Cd的吸收积累．

关键词蕹菜品种根际土壤化学特征低Cd积累文章编号1001－9332（2014）08－2377－08

中图分类号

Q14，Q

文献标识码

A

ChemicalcharacteristicsoftherhizospheresoilofwaterspinachcultivarsdifferinginCdac-2

cumulation．GONGYu-lian1，，YANGZhong-yi2（1LaboratoryforAppliedEcology，Departmentof

Biology，GuangdongUniversityofEducation，Guangzhou510303，China；2StateKeyLaboratoryofBiocontrol，SchoolofLifeSciences，SunYat-senUniversity，Guangzhou510275，China）．-Chin．J．

Appl．Ecol．，2014，25（8）：2377－2384．Abstract：ArhizoboxexperimentwasconductedtoinvestigatethechemicalcharacteristicsoftherhizospheresoilsoftwowaterspinachcultivarsdifferinginCdaccumulation，QLQ（alow-Cdculti-var）andT308（ahigh-Cdcultivar）．Theresultsshowedthatthediethylenetriaminepentacetate

acidextractableCd（DTPA-Cd）concentrationintherhizos-pheresoilofQLQwassignificantly

higherthanthatofT308（P＜0．05）．pHandEhintherhizospheresoilofQLQweresignificantlyhigherthanthoseofT308（P＜0．05），whileECwasopposite．Contentsoforganicmatteranddis-solvedorganicmatter（DOM）intherhizospheresoilofQLQwerebothhigherthanthoseofT308．Incontaminatedsoil，thecompositionandconcentrationoflowmolecularweightorganicacidsintherhizospherebetweenthetwocultivarswerebothdifferent．Acetic，propionic，citricandfumaricacidsweredetectedintherhizospheresoilofT308，andonlycitricandfumaricacidsweredetectedinthatofQLQ．ThetotalconcentrationoflowmolecularweightorganicacidsintherhizospheresoilofQLQ（1．93nmol·g－1DM）waslowerthanthatofT308（15．11nmol·g－1DM）（P＜0．01）．Comparedwiththehigh-Cdcultivar（T308），thechemicalcharacteristicsoftherhizospheresoilof

thelow-Cdcultivar（QLQ）wereobviouslydistinct，i．e．，therelativelyhighercontentoforganic

matter，thelowercontentoflowmolecularweightorganicacidswithaspecificcomposition，lessacidificationofsoil，andalowerabilityinreduction，correspondinglyloweringthemobilityofCdinsoilandreducingCdaccumulationbyplant．

Keywords：waterspinach（Ipomoeaaquatica）；cultivar；rhizosphere；soilchemicalcharacteris-tics；lowCdaccumulation．

*国家自然科学基金项目（20877104）、广东省自然科学基金项目（S2012010010456）、广东省高等院校学科与专业建设专项资金科技创新项目（2013KJCX0138）和广东第二师范学院教授博士专项（2012AＲF04）资助．

mail：adsyzy@mail．sysu．edu．cn＊＊通讯作者．E-2013-12-10收稿，2014-05-23接受．

2378应用生态学报25卷

镉（cadmium，Cd）为有毒重金属元素．土壤Cd易被植物吸收进入食物链、从而危害环境和人类健康

．目前农田土壤Cd等重金属污染状况普遍存

［2］

由此导致蔬菜等农产品受重金属在且日趋严重，

［3］

污染的风险突出．面对我国人口众多、农业生产压力大的现状，利用植物对Cd吸收积累的品种间［1］

［17，19－20］

．与高Cd品种比较，因表达差异等有关低

Cd品种的根系具有特异性的形态学特征，且其根系［21］

形态学特征与Cd吸收积累显著相关．为进一步理解低Cd积累的根际过程，有必要研究低Cd品种

的根际土壤化学特征．本文采用根箱试验，比较研究蕹菜低Cd和高Cd品种的根际土壤化学特征，有助于阐明低Cd积累的根际机理．11.1

材料与方法试验材料

差异，选育和利用可食部分低Cd积累的农作物品

种，已成为应对土壤重金属污染、保障食品安全的现实且有效的策略之一

［4－5］

．低Cd积累的相关机理研

究目前主要集中在植物体内Cd的转运、分布与积

［6－7］

．累上

作为重金属从土壤进入植物根系的门户，根际

与重金属的吸收积累密切相关．根际的生物学特征、土壤化学特征等均与重金属的形态及生物有效性有

［8］

关，从而影响植物对重金属的吸收与积累．研究Cd积累的品种间差异与根系形态学特征的差表明，

［9－10］

．Cd积累能力存在差异的不同种、异有关同一种的不同生态型或品种，其根际土壤化学特征（包

括根际土壤酸碱度、氧化还原电位、电导率、阳离子交换量、有机质、低分子量有机酸等）存在差异，且与根际土壤Cd的生物有效性及重金属吸收积累特性的差异有关

［11－12］

以经过前期筛选和验证的两个蕹菜Cd积累品

种为材料：低Cd品种QLQ、高Cd品种T308．在Cd

－1

QLQ茎叶Cd含量含量为0．593mg·kg土壤中，

－1

T308茎叶Cd含量为0．082～0．084mg·kgFM，

－1

两个品种茎叶Cd含为0．315～0．352mg·kgFM，

量的差异超过3倍

1.2试验土壤

［18］

．

供试农田土壤取自广东省鹤山市．土壤理化性

质见表1．根据我国食用农产品产地环境评价标准（HJ332－2006）［22］，蔬菜地土壤Cd含量最大限值

－1

为0．3mg·kg，因此两个供试土壤分别为Cd污染土壤和无污染土壤．1.3根箱设计

［23］

根箱设计参考Wang等、并适当修改（图1）．根箱的长×宽×高为200mm×140mm×130mm，

．东南景天（Sedumalfredii）超积

累生态型根际pH值低于非超积累生态型，而根际

DOM）含量水溶性有机质（dissolvedorganicmatter，

较非超积累生态型高，超积累生态型的根际DOM

［13］

能显著提高Cd的生物有效性．水稻（Oryzasati-va）、小麦（Triticumaestivum）低Cd品种根际土壤低

［14－16］

．不同Cd分子量有机酸含量低于高Cd品种

积累能力植物根际土壤化学特征的研究主要集中在

而Cd低量积累植物尤其是品种水超积累植物上，

平的研究则相对较少．

蕹菜（Ipomoeaaquatica）是我国南方常见的叶

［17］

用蔬菜，为Cd污染风险较高的作物．我们的前期研究已筛选得到稳定的可食部分（茎叶）低Cd积累［17－18］

．蕹菜品种的Cd积累特和高Cd积累的品种

性由遗传决定，其低Cd特性与Cd的亚细胞分布、基

由根际区、非根际区组成，各区域以300目尼龙网隔开．

－1

P124土壤风干，过1mm筛．按照N300mg·kg、

图1根箱示意图

Fig．1Diagramoftherhizobox．

表1供试土壤化学性质和Cd含量

Table1ChemicalpropertiesandCdconcentrationofthetwotestedsoils

土壤SoilpH阳离子电导率EC交换量（mS·cm－1）CEC（me·100g－1）55350327．5416．26有机质Organicmatter（g·kg－1）26．738．3全氮TotalN（g·kg－1）DTPA-Cd全磷速效磷速效钾总镉TotalPAvailablePAvailableKTotalCd（mg·kg－1）（g·kg－1）（mg·kg－1）（mg·kg－1）（mg·kg－1）污染土壤Contaminatedsoil无污染土壤Uncontaminatedsoil6．847．301．611．581．140．73458．1400．1131．7179．00．550．150．1080．0498期龚玉莲等：蕹菜不同镉积累品种的根际土壤化学特征2379

Cd含量和Cd积累量表2不同蕹菜品种的生物量、

Table2Biomass，Cdconcentrationandaccumulationindifferentwaterspinachcultivars

土壤Soil污染土壤Contaminatedsoil无污染土壤Uncontaminatedsoil

品种CultivarQLQT308QLQT308

生物量Biomass（g·box－1DM）

茎叶Shoot根Ｒoot3．62±0．25a3．39±0．58a3．29±0．54a4．20±0．38a

0．77±0．11a1．08±0．21a0．66±0．14b0．93±0．02a

Cd含量Cdconcentration

（mg·kg－1DM）

茎叶Shoot根Ｒoot0．85±0．12b1．66±0．11a0．27±0．03b0．39±0．03a

1．38±0．03a1．24±0．02b0．42±0．03a0．38±0．05a

Cd积累量

Cdaccumulation（mg·box－1）4．05±0．14b6．82±0．88a1．14±0．13b2．02±0．32a

不同小写字母表示品种间差异显著（P＜0．05）Differentlettersindicatedsignificantdifferencesbetweencultivarsat0．05level．

mg·kg－1、K156mg·kg－1的比例，以NH4NO3、KH2PO4的形式施基肥，彻底混匀，平衡2周．按照约1．3g·cm－3的土壤容重装入根箱．植物栽培在广州市蔬菜科学研究所的大棚内进行．每个处理重复3次，共12个根箱，随机区组排列．在根际区播种，间苗，每个根箱保留3株蕹菜．40d后收获植株，采集新鲜土样、并立即保存于4℃和－70℃冰箱备用．1.4

测定方法

70℃下烘干、茎叶和根称鲜质量，称干质量，粉碎，过100目筛，保存备用．样品用HNO3∶H2O2

6微波消解仪）后，（5∶2）消解（MDS-用原子吸收分5300）测定Cd含量．测样过程光光度计（HitachiZ-采用国家标准参比物质进行分析质量控制．土壤样品风干，粉碎，过2mm筛．土壤pH、氧

化还原电位（Eh）采用pH计测定，水土比1∶2．5；电导率（EC）采用电导仪测定．土壤阳离子交换量（CEC）采用氯化钡-硫酸法测定．有机质含量采用湿消化法测定，总氮含量采用凯氏定氮法测定，全磷和速效磷用钼锑抗显色法测定，速效K用醋酸铵提取、原子吸收分光光度计测定．土壤Cd含量采用HNO3-HClO4-HF消解、原子吸收分光光度计测Cd）含量参考定．土壤DTPA提取态Cd（DTPA-Lindsay等［26］的方法测定．

土壤水溶性有机质（dissolvedorganicmatter，

DOM）含量通常以水溶性有机碳（dissolvedorganiccarbon，DOC）的含量表征．称取保存于－70℃冰箱4390×的土样10g，加20mL超纯水，连续振荡5h，

g离心15min，上清液立即用0．45μm微孔滤膜过滤，滤液中有机碳的分析采用总有机碳测定仪（Shi-madzu）［27］．

根际土壤有机酸的收集与测定参照Szmigielska［28］

等的方法．将保存于－70℃冰箱的根际土样以1∶1的比例加超纯水，3620×g离心振荡24h，30min，上清液用0．45μm微孔滤膜过滤．将一块已

－1

被0．5mol·LNaHCO3溶液饱和的阴离子交换树［25］

［24］

然后将膜转移到0.5脂膜放入滤液中振荡8h，

mol·L－1HCl中，再振荡8h，使吸附在膜上的有机酸洗脱到HCl溶液中．膜洗脱液用高效液相色谱仪（HewlettPackard）测定有机酸的种类（草酸、延胡索酸、酒石酸、柠檬酸、琥珀酸、苹果酸、乙酸、丙酸、丁酸）和含量．1.5

数据处理

利用Excel进行试验数据整理和作图，采用SPSS11．0软件对试验数据进行方差分析和差异显著性检验．22.1

结果与分析

两个蕹菜品种的生物量与Cd积累量由表2可见，除无污染土壤上的根生物量外，两个蕹菜品种生物量的差异不显著（P＞0．05）．在两QLQ的Cd积累量和茎叶Cd含量均显著种土壤上，

T308茎叶Cd低于T308（P＜0．05）；在污染土壤上，

含量为QLQ的1．95倍，但QLQ的根Cd含量高于T308，且污染土壤上的品种间差异显著（P＜0．05）．2.2

Cd含量两个蕹菜品种根际土壤DTPA-由图2可见，除无污染土壤的QLQ外，根际土

Cd含量图2不同蕹菜品种根际与非根际土壤DTPA-CdconcentrationsintherhizosphereandFig．2SoilDTPA-non-rhizospheresofdifferentwaterspinachcultivars．

A：污染土壤Contaminatedsoil；B：无污染土壤Uncontaminatedsoil．

rhizosphere．不同小写字母表Ⅰ：根际Ｒhizosphere；Ⅱ：非根际Non-示差异显著（P＜0．05）Differentlettersindicatedsignificantdifference

at0．05level．下同Thesamebelow．

2380应用生态学报25卷

Cd含量显著低于非根际（P＜0．05）．在两壤DTPA-QLQ根际土壤DTPA-Cd含量均显著高于种土壤上，

T308（P＜0．05）．在污染土壤上，QLQ根际土壤DT-PA-Cd含量比T308高4．4%；无污染土壤上比T308Cd含量的品种间差异高16．7%．非根际土壤DTPA-不显著（P＞0．05）．2.3

Eh、EC和CEC两个蕹菜品种根际土壤pH、

Eh由图3可见，在污染土壤上，根际土壤pH、

2.5

两个蕹菜品种根际土壤低分子量有机酸

在污染土壤上，根际土壤低分子量有机酸的组成

和含量均存在品种间差异（表3）．本试验分析了草酸、延胡索酸、酒石酸、柠檬酸、琥珀酸、苹果酸、乙酸、T308根际土壤中检测到乙丙酸、丁酸等9种有机酸，酸、丙酸、柠檬酸和延胡索酸等4种有机酸，而QLQ根际土壤仅检测到柠檬酸和延胡索酸．QLQ根际土壤低分子量有机酸总量极显著低于T308（P＜0．01）．QLQ根际土壤低分子量有机酸主要为柠檬酸，占总量的97．3%；T308根际土壤则以乙酸和丙酸为主要的低分子量有机酸，两者合计占总量的83．0%．QLQ根际土壤检出的柠檬酸和延胡索酸的含量均低于T308．

表3污染土壤上不同蕹菜品种的根际土壤低分子量有机酸Table3Lowmolecularweightorganicacidsintherhizos-pheresoilofdifferentwaterspinachcultivarsincontamina-tedsoil

有机酸

Organicacids（nmol·g－1soil）草酸Oxalicacid

延胡索酸Fumaricacid酒石酸Tartaricacid柠檬酸Citricacid琥珀酸Succinicacid

malicacid苹果酸L-乙酸Aceticacid

丙酸Propionicacid丁酸Butyricacid

有机酸总量Totalcontent

有机酸总量的LSD0．01LSD（P＜0．01）fortotalorganicacidsnd：未检出Notdetected．

品种CultivarQLQnd0．051nd1．878ndndndndnd1．934．38

T308nd0．271nd2．3ndnd6．2636．271nd15．11

CEC则大多显著高均显著低于非根际，而根际EC、

Eh于非根际（P＜0．05）；无污染土壤上，土壤pH、的表现与污染土壤相反．在两个土壤和根际、非根际

两个区域中，土壤pH的品种间差异表现一致．QLQ根际pH显著高于T308（P＜0．05）；污染土壤上，QLQ根际pH值比T308高0．16个pH单位，无污染土壤上则高0．32个pH单位．土壤Eh的品种间差异与pH表现相似．土壤EC的品种间差异则与pH表现相反．两个土壤和根际、非根际两个区域中，土壤EC均表现为QLQ显著低于T308（P＜0．05）．土壤CEC的品种间差异不显著（P＞0．05）．2.4

两个蕹菜品种根际土壤有机质和DOM含量由图4可见，污染土壤上，根际土壤有机质含量

和DOM含量均显著高于非根际（P＜0．05）．除无污

QLQ根际有机质和DOM含染土壤的DOM含量外，

量均显著高于T308（P＜0．05）．污染土壤和无污染

QLQ根际DOM含量分别比T308高19．2%土壤上，

和16．3%，而QLQ根际有机质含量分别比T308高

5．3%和1．2%．非根际土壤有机质和DOM含量的品种间差异不显著（P＞0．05）．

Eh、EC和CEC图3不同蕹菜品种根际和非根际土壤pH、

Fig．3SoilpH，Eh，ECandCECintherhizosphereandnon-rhizosphereofdifferentwaterspinachcultivars．

8期龚玉莲等：蕹菜不同镉积累品种的根际土壤化学特征2381

并增加了土壤可溶性盐分的含量．两个品种间的差异则表明QLQ根系活动对根际土壤的酸化、还原及对土壤离子的活化能力均低于T308．无污染土壤与污染土壤上结果的不同，表明根际土壤生物和化学Eh、EC等的影响可能与土壤Cd含量及过程对pH、理化特性有关．

根际土壤的化学特性对重金属的化学行为和生物有效性有重要影响．土壤pH是影响Cd吸收积累

［30］

的重要因素．已有研究表明，不同重金属积累能力的植物、生态型或品种对根际土壤的酸化能力存

图4不同蕹菜品种根际和非根际土壤有机质和DOM含量

Fig．4ContentsofsoilorganicmatterandDOMintherhizos-phereandnon-rhizosphereofdifferentwaterspinachcultivars．

在差异．东南景天超积累生态型根际pH在Cd重度污染土壤和轻度污染土壤中分别下降了0．49和0.40个pH单位，而非超积累生态型根际pH则无

［13］

显著变化．根际酸化是东南景天超积累生态型从

［11，13］

．根际土壤可交换土壤吸收重金属的重要机理

土壤pH下态重金属含量与根际pH往往呈负相关，

3讨论

本研究的两个蕹菜品种在根箱试验中的Cd含

［17－18］

，进一步表明量与前期盆栽试验的结果相一致

不同蕹菜品种Cd积累特性的稳定性．QLQ的Cd积

累量显著低于T308，而根Cd含量显著高于T308（P＜0．05，表2），表明QLQ的低Cd积累特性一方面与其对土壤Cd的低量吸收有关，另一方面与Cd从根部到茎叶的较低的转运能力有关，这也与前期

［17－18］

．研究结果一致

Cd含量显著高于T308QLQ根际土壤DTPA-（P＜0．05，图2），原因可能在于QLQ对Cd的吸收T308非根际土壤DTPA-Cd量较少．在污染土壤上，

含量比根际土壤高6．2%（P＜0．05），无污染土壤上结果也相似；而污染土壤上QLQ非根际土壤DTPA-Cd含量仅比根际土壤高2．9%（P＞0．05）．表明与QLQ根际土壤DTPA-Cd含量的下降幅非根际相比，度较T308小，原因也可能在于QLQ从根际土壤吸收Cd的量比T308少．东南景天超积累生态型根际

Zn含量均低于非超积累生态型，水溶态Cd、且与非Zn含量的下降幅度高于根际相比，根际水溶态Cd、

［11，13］

．McGrath等［29］报道超积累植非超积累生态型

物天蓝遏蓝菜（Thlaspicaerulescens）根际有效态Zn

含量低于非超积累植物费尔干遏蓝菜（T．ochroleu-cum），且与非根际相比，天蓝遏蓝菜根际有效态Zn含量的下降幅度高于费尔干遏蓝菜．原因在于两种

Zn吸收积累特性的差异，植物或生态型对Cd、导致

13，29］

．Zn剩余数量的差异［11，土壤中有效态Cd、

Eh均显著低于非污染土壤蕹菜品种根际pH、

降可促进重金属的溶解和释放，提高重金属的生物

［30－31］

．我们的前期研究也发现，有效性蕹菜品种的Cd积累与土壤pH呈显著负相关［17］．植物根系向土壤释放的还原剂能还原铁锰氧化物，从而导致铁锰

［32］

氧化物结合态重金属的释放．因此推测QLQ根际相对较低的土壤酸化和还原能力可能与其低Cd

Eh与Cd行为和积累有关．蕹菜品种根际土壤pH、

有效性的关系、及与Cd吸收积累的关系有待进一

步研究．此外，由于土壤pH对于Cd吸收积累有重要影响

，且根际pH也是容易通过一些农业技术

［33］

因此对于降低农作物Cd措施进行的因素，

［30］

积累具有较重要的研究价值和实践意义．

蕹菜根际土壤DOM含量的品种间差异较有机质含量大：两个土壤上根际DOM含量的品种间差异平均为17．7%，而有机质含量的品种间差异平均为3．3%，表明土壤DOM含量比有机质含量更能反映蕹菜Cd积累品种的根际特征．土壤有机质能通DOM过吸附作用和螯合作用降低重金属的移动性，

虽然在土壤中含量较低，但由于具有大量的功能基团，表现出较强的活性，能促进或抑制土壤对重金属的吸附，从而影响重金属的溶解性和迁移等化学行

［34－35］

DOM能抑制或促．研究表明，为及生物有效性

进土壤颗粒对Cd的吸附、影响土壤Cd的有效性，DOM对土壤吸附Cd的抑制作用与DOM与Cd的螯

CEC大多显著高于非根际（图3），根际，根际EC、显

示蕹菜根系活动对土壤介质具有酸化与还原作用，

合作用有关，对土壤吸附Cd的促进作用与DOM的

［33－36］

．陈同斌等［34］比较了5种酸碱缓冲作用有关

来自不同固体废弃物的DOM，在酸性土壤中猪粪DOM对Cd吸附的促进作用最强，而堆肥污泥DOM

2382应用生态学报25卷

由于含有较多的低分子量有机酸，其对Cd吸附的抑制作用最强，表明不同类型的DOM对土壤中Cd吸附行为的影响不同．在Cd重度污染土壤和轻度污染土壤上，东南景天超积累生态型根际DOM含量分别为非超积累生态型的1．37和1．21倍，这与本研究的结果相反；超积累生态型根际DOM可通

［13］

Cd络合物、过形成DOM-从而提高Cd的移动性；

且超积累生态型根际DOM可减少土壤对Zn的吸

其特异性组成，可能与其较低的土壤Cd吸收能力、根部Cd转运并积累在地上部分的能力有关．蕹菜品种根际土壤低分子量有机酸及各组分与土壤Cd行为、低Cd积累的关系尚待研究．此外，在污染土壤上，两个蕹菜品种根际土壤低分子量有机酸的组成与含量的差异与根际土壤pH的品种间差异相符合．值得注意的是，尽管QLQ根际土壤有机质含量和DOM含量均高于T308，但低分子量有机酸含量却低于T308，且低分子量有机酸的组成亦存在品种间差异，这进一步显示了两个品种根际土壤DOM组成的差异．本课题组采用红外光谱和核磁共振等方法分析了根际土壤DOM的组成与结构，发现两个品种根际土壤DOM的结构特征存在明显差异，其中羧基碳的比例为QLQ小于T308（待发表），这与低分子量有机酸的表现一致．

植物根系的生长和呼吸、吸收及分泌等生理过程影响根际土壤化学特征

［43］

附、促进吸附态Zn的解析，从而提高根际Zn的生物

［37］

DOM有效性．蕹菜品种根际土壤DOM的组成、与土壤Cd吸附行为和有效性的关系以及DOM与

低Cd积累的关系值得进一步研究．

在根系分泌物中，属于DOM的低分子量有机

［14，38］

．酸被认为是影响根系吸收重金属的重要因素研究表明，具不同Cd积累特性的植物种或品种的

根际土壤低分子量有机酸含量、组成存在差异，且与Cd吸收积累相关．低Cd品种根际土壤低分子量有

10、50mg·kg－1Cd机酸含量低于高Cd品种．在0、

污染水平的土壤上，水稻高Cd品种（汕优63）根系

分泌的低分子量有机酸含量均高于低Cd品种（武运粳7），乙酸和甲酸是主要的低分子量有机酸，低分子量有机酸的含量与植株Cd的吸收呈正相关关

［14］［15］

系．Ciesliński等在硬质小麦（Triticumturgidumvar．durum）Cd积累品种根际土壤检测到草酸、延胡

．不同品种的植物由于

根系形态生理特性的不同，导致根际土壤pH等化

［33］

学特征的差异．水稻高Cd品种和低Cd品种的吸

［9］

水量、根冠比存在差异．不同Cd积累特性的花生（Arachishypogaea）品种的根系形态特征存在差

异

［10］

．蕹菜QLQ和T308的总根长、平均直径、总表

面积及总体积等根系形态学指标的品种间差异亦极［21］

显著．蕹菜品种根际土壤化学特征差异的生理生化机理值得深入研究．

总体来看，与蕹菜高Cd品种T308比较，低Cd品种QLQ表现出明显不同的根际土壤化学特征：较Cd含量，DOM含高的DTPA-较高的有机质含量、

pH和Eh，量、较低的EC及低分子量有机酸含量，以及特异性的低分子有机酸组成．因此基于本研究的

QLQ低Cd积累的机结果，从根际化学的角度推测，理可能在于：根际具有较高含量的有机质、较低含量

的低分子量有机酸及其特异性组成，较低的酸化和还原能力，导致其对土壤Cd的活化能力较低，从而降低植株对Cd的吸收积累．

参考文献

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索酸、琥珀酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸、乙酸、丙酸和丁酸，其中乙酸和琥珀酸是主要的有机酸；根际土壤低分子量有机酸含量、组成的品种间差异明显，且与土壤Cd的溶解和植株Cd积累有关；不同土壤上低Cd品种（Acrola）根际土壤低分子量有机酸总量均低于高Cd品种（Kyle）；在Yorkton土壤上，仅在Ac-rola根际土壤检测到延胡索酸，而Kyle未检出．万敏等

也报道小麦低Cd品种（烟86103）根际土壤有机酸总量及有机酸（柠檬酸、酒石酸、乙酸和丙酸）

［16］

含量均显著低于高Cd品种（莱州953）．但也有相反的结果，根际低分子量有机酸无品种间差异，且低分

［39］

子量有机酸与植株Cd积累不相关．低分子量有机酸的作用除了调节土壤pH外，还可与土壤中的

Cd螯合形成“Cd-低分子量有机酸”复合物，从而促

［40］

进了土壤中Cd的释放和植物对Cd的吸收．低分子量有机酸与Cd形成的金属螯合物能够提高Cd

离子在木质部中的移动性，从而促进植物地上部对Cd的积累［41］．此外，不同的有机酸与Cd形成复合

［42］

物的亲和力存在差异．因此推测，蕹菜低Cd品种QLQ根际土壤含量相对较低的低分子量有机酸及

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1974年生，作者简介龚玉莲，女，博士，副教授．主要从事

mail：yuliangong@aliyun．com污染生态学研究．E-责任编辑

肖

红