钾镉双重处理对籽粒苋幼苗生长及元素积累的影响

李虹颖，苏彦华

(1. 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室，江苏南京210008;2. 中国科学院大学，北京100049)

镉(Cd)是重金属污染中毒性最强的元素之一。近年来，由于用含Cd 肥料施肥、用含Cd 污水灌溉以及含Cd 矿开采等活动的发生，Cd 进入周围环境导致农田土壤环境质量不断下降，植物受Cd 毒害的现象时有发生［1－2］。而体内积累过量的Cd 对植物的光合作用以及碳、氮代谢和水分平衡等生理活动均能产生不良影响，进而影响植物的生长发育［3］。

孙光闻等［4］的研究结果表明:随土壤中Cd 浓度的提高，小白菜(Brassica chinensis Linn.)地上部的Cd含量和Cd 积累量均持续增加，且Cd 积累量对小白菜地上部的 K、Ca、Mg、Fe、Cu、Zn 和 Mn 等元素含量有较大影响。而随外源Cd 浓度的提高，油菜(Brassica napus Linn.)根系中的Fe 浓度呈现出先升高后降低的变化趋势，Mn 浓度则呈现出先降低后升高的变化趋势，Zn 浓度总体上呈现出显著降低的趋势［5］。李景梅等［6］认为:Cd 胁迫可影响菠菜(Spinacia oleracea Linn.)对 Ca、Mg、Fe 和 Mn 等营养元素的吸收及分配;陈平等［7］则认为:高浓度Cd 处理可导致水稻(Oryza sativa Linn.)幼苗叶片中 Ca、Mg、Fe、Zn 和 Mn 含量显著减少。袁祖丽等［8］的研究结果表明:随营养液中Cd 浓度的提高，烟草(Nicotiana tabacum Linn.)腺毛分泌物中 Si、K、Al、Ca、Mg 和 Fe 含量不断增加，且叶片中 P、Ca、Mg、Fe、Cu、Zn 和 Al 含量也持续增加。上述这些研究者的研究结果均说明:Cd 胁迫可导致植物不同器官(部位)元素含量的改变。

植物修复是指利用绿色植物吸收清除环境中的污染物。用于重金属污染环境修复的植物应具备生物量大、根系较大、有较强的吸收及积累重金属的能力且积累的重金属主要分布在地上部等特征［9］。籽粒 苋 (Amaranthus hypochondriacus Linn.)为 苋 科(Amaranthaceae)苋属(Amaranthus Linn.)1 年生优质牧草，株高可达2 m 以上，其生物量较大、分布区域广泛、体内各种营养元素含量均较高，尤其是K 含量是一般作物的几倍甚至几十倍［10］，为富K 植物;另外，籽粒苋也是1 种Cd 超积累植物，可用于Cd 污染环境的修复［11］。作者的前期研究结果表明［12］:随 Cd 浓度的提高，籽粒苋植株中不同元素的含量均有变化，其中，Cd、P、Ca、Mg、Zn、Fe、Mn 和 Cu 含量变化较显著，Ca 的迁移系数呈上升趋势，Mg、Zn、Fe 和 Cu 的迁移系数均呈下降趋势。

为进一步了解Cd 胁迫条件下籽粒苋生长及其体内各种营养元素含量的变化及迁移规律，作者对籽粒苋幼苗进行水培实验，对不同浓度K－Cd 双重处理条件下籽粒苋幼苗不同部位的干质量以及Cd、K、P、Ca、Zn、Fe、Mn 和Cu 含量的积累及变化规律进行了分析，以期为利用籽粒苋进行Cd 污染环境的高效修复提供基础数据。

1 材料和方法

1.1 材料

供试籽粒苋品种‘R104’的种子购于山东瑞星农业科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 种子萌发及幼苗培养 籽粒苋种子经质量体积分数3%NaClO 溶液消毒5 min，用双蒸水清洗若干次;将种子浸泡在蒸馏水中(部分露出水面)，于23 ℃、黑暗条件下培养3 d;挑选生长均匀、健壮的幼苗移栽于装有改良1/2 Hoagland 营养液的周转箱中预培养2 周，然后移栽至装有改良Hoagland 营养液的周转箱中，置于MLR－352H 植物培养箱(日本SANYO公司生产)内进行培养;培养条件如下:昼夜培养温度分别为30 ℃和25 ℃，光照时间14 h·d－1，光照度4 000 lx，空气相对湿度为70%。改良Hoagland 培养液(pH 5. 8)含 1. 5 mmol· L－1KNO3、3. 5 mmol·L－1NaNO3、5 mmol·L－1Ca(NO3)2·4H2O、2 mmol·L－1MgSO4·7H2O、1 mmol·L－1NH4NO3、1 mmol·L－1KH2PO4、2 mg · L－1Fe － EDTA、2. 86 mg ·L－1H3BO3、1.81 mg·L－1MnCl2·4H2O、0.051 mg·L－1CuSO4、0. 22 mg·L－1ZnSO4·7H2O、0. 09 mg·L－1H3MoO4·H2O 和 0. 12 mg·L－1Na2MoO4·2H2O。周转箱容积4 L，其上加盖长22 cm、宽18 cm 的硬脂塑料盖;每个塑料盖上有10 个直径2 cm 的圆孔，每个孔内用海绵固定栽植2 株幼苗。

1.2.2 K－Cd 处理方法 幼苗在改良 Hoagland 营养液中培养21 d 后进行胁迫处理。处理方法为:分别将一定体积的CdCl2和KCl 母液(CdCl2和KCl 母液浓度分别为5 和2.5 mol·L－1)直接加入营养液中，使营养液中的 Cd 浓度分别达到 0、5、25 和 45 μmol·L－1，K 浓度分别达到 0.0、2.5 和 20.0 mmol·L－1(不包括营养液中的 K)，共12 个处理组合;每个处理20 株苗，各3 次重复，共使用720 株幼苗。于上述培养条件下继续培养7 d，每天更换1 次含有相应浓度CdCl2和KCl 的营养液。

1.2.3 样品采集和预处理 幼苗在K－Cd 双重处理条件下培养7 d 后，采集各处理的全部植株;将根系用蒸馏水冲洗干净，于 20 mmol·L－1EDTA－Na2溶液中浸泡30 min，以去除根系表面的金属离子，用蒸馏水冲洗干净后吸干表面水分;将每一单株分为根、茎和叶3 部分，于105 ℃条件下杀青30 min，并置于80 ℃烘箱中干燥至恒质量，冷却至室温后称量单株幼苗根、茎和叶的干质量，并计算根冠比。

将同一处理组幼苗的茎、叶和根分别混合，用FW－80 高速粉碎机(上海新诺仪器设备有限公司生产)重复粉碎3 次，过100 目筛，所得茎、叶和根的样品粉末用于Cd 含量分析。将茎、叶样品粉末均匀混合，即为地上部分样品粉末，分别将地上部分和根的样品粉末用于 K、P、Ca、Zn、Fe、Mn 和 Cu 含量的测定。

1.2.4 元素含量测定 参照文献［13］的方法对样品粉末进行消化。用于K 含量测定的样品用H2SO4－H2O2法消化;用于 P、Ca、Mn、Fe、Zn 和 Cu 含量测定的样品用 HNO3－HClO4－HCl 法消化;用于 Cd 含量测定的样品用HNO3－HClO4－H2O2法消化。采用等离子发射光谱仪测定各元素含量，并计算Cd 迁移系数(地上部分的平均Cd 含量与根系Cd 含量之比)。

1.3 数据分析

采用SPSS 16.0 统计分析软件对实验数据进行方差分析，并按照下列公式计算根冠比以及Cd 迁移系数。根冠比=根系干质量/(茎干质量+叶干质量);Cd 迁移系数=〔(茎的 Cd 含量+叶的 Cd 含量)/2〕/根的Cd 含量。

2 结果和分析

2.1 K－Cd 双重处理对籽粒苋幼苗不同部位干质量的影响

经不同浓度K－Cd 双重处理后籽粒苋幼苗根、茎和叶的干质量及其根冠比见表1。

由表1 可见:在Cd 浓度相同的条件下，随K 浓度的提高(0.0、2.5 和 20.0 mmol·L－1)，籽粒苋幼苗根、茎和叶的干质量均呈逐渐增加的趋势;其中，在20.0 mmol·L－1K 处理条件下幼苗根、茎和叶干质量的增加幅度均高于2.5 mmol·L－1K 处理组。在 K 浓度相同的条件下，随 Cd 浓度的提高(0、5、25 和 45 μmol·L－1)，籽粒苋幼苗茎和叶的干质量逐渐降低;而除5 μmol·L－1Cd 处理组外，根的干质量也呈降低的趋势;在 45 μmol·L－1Cd 单一处理条件下(K 浓度0.0 mmol·L－1)，籽粒苋根、茎和叶的干质量均最低。综合分析结果显示:在 0.0、2.5 和 20.0 mmol·L－1K处理条件下，各处理组籽粒苋根干质量的最大降幅分别为18.7%、16.6%和14.2%，茎干质量的最大降幅分别为30.2%、25.4%和22.4%，叶干质量的最大降幅分别为30.1%、25.6%和 22.1%。说明 Cd 处理可导致籽粒苋生物量的降低，而添加K 可减轻这一现象，且具有浓度效应。

由表1 还可见:在不同浓度K－Cd 双重处理条件下籽粒苋的根冠比变化较小，各处理组间差异不显著;总体上看，在K 浓度相同的条件下，Cd 处理浓度为5 μmol·L－1，籽粒苋幼苗的根冠比均最大。

2.2 K－Cd 双重处理对籽粒苋幼苗不同部位Cd 含量及Cd 迁移系数的影响

经不同浓度K－Cd 双重处理后籽粒苋幼苗根、茎和叶中的Cd 含量及Cd 迁移系数见表2。

由表2 可见:在Cd 浓度相同的条件下，随K 浓度的提高，籽粒苋幼苗根、茎和叶中的Cd 含量均呈逐渐下降的趋势;且在添加20.0 mmol·L－1K 的条件下，籽粒苋根、茎和叶中Cd 含量的下降幅度均高于2.5 mmol·L－1K 处理组。在K 浓度相同的条件下，随Cd浓度的提高，籽粒苋根、茎和叶中的Cd 含量均不断增加。总体上看，在K－Cd 双重处理条件下籽粒苋幼苗根、茎和叶中Cd 含量的增幅均小于Cd 单一处理，说明添加K 可减弱籽粒苋幼苗对Cd 的积累和迁移能力。

表1 不同浓度K－Cd 双重处理对籽粒苋幼苗各部位干质量和根冠比的影响(±SD)1)Table 1 Effects of K-Cd double treatment with different concentrations on dry weights of different parts and root-shoot ratio of Amaranthus hypochondriacus Linn. seedling ( ±SD)1)

表1 不同浓度K－Cd 双重处理对籽粒苋幼苗各部位干质量和根冠比的影响(±SD)1)Table 1 Effects of K-Cd double treatment with different concentrations on dry weights of different parts and root-shoot ratio of Amaranthus hypochondriacus Linn. seedling ( ±SD)1)

1)同列中不同的小写字母表示差异显著(P＜0.05)Different small letters in the same column indicate the significant difference (P＜0.05).

K 浓度/mmol·L－1 Conc. of K Cd 浓度/μmol·L－1 Conc. of Cd不同部位干质量/g Dry weight of different parts根Root 茎Stem 叶Leaf根冠比Root-shoot ratio 0.0 0 1.6±0.1cde 4.3±0.5bcde 6.3±0.7bcde 0.15±0.05a 0.0 5 1.7±0.2bcd 3.6±0.4efg 5.3±0.6efg 0.19±0.05a 0.0 25 1.4±0.2de 3.3±0.4fg 4.9±0.5fg 0.17±0.05a 0.0 45 1.3±0.1e 3.0±0.3g 4.4±0.5g 0.17±0.05a 2.5 0 1.8±0.2bc 5.1±0.6b 7.4±0.8b 0.14±0.05a 2.5 5 2.1±0.2ab 4.2±0.5bcde 6.3±0.7bcde 0.19±0.05a 2.5 25 1.6±0.2cde 4.1±0.4efg 5.8±0.6def 0.16±0.05a 2.5 45 1.5±0.2cde 3.8±0.4def 5.5±0.5efg 0.16±0.05a 20.0 0 2.1±0.2ab 5.8±0.6a 8.6±0.9a 0.16±0.05a 20.0 5 2.4±0.3a 4.9±0.5bc 7.3±0.8bc 0.19±0.05a 20.0 25 1.9±0.2bc 4.6±0.5bcd 6.8±0.7bcd 0.16±0.05a 20.0 45 1.8±0.2bcd 4.5±0.4cdef 6.7±0.7cdef 0.16±0.05a

表2 不同浓度K－Cd 双重处理对籽粒苋幼苗各部位Cd 含量及Cd 迁移系数的影响(±SD)1)Table 2 Effects of K-Cd double treatment with different concentrations on Cd content in different parts of Amaranthus hypochondriacus Linn.seedling and Cd transfer coefficient (±SD)1)

表2 不同浓度K－Cd 双重处理对籽粒苋幼苗各部位Cd 含量及Cd 迁移系数的影响(±SD)1)Table 2 Effects of K-Cd double treatment with different concentrations on Cd content in different parts of Amaranthus hypochondriacus Linn.seedling and Cd transfer coefficient (±SD)1)

1)同列中不同的小写字母表示差异显著(P＜0.05)Different small letters in the same column indicate the significant difference (P＜0.05).

K 浓度/mmol·L－1 Conc. of K Cd 浓度/μmol·L－1 Conc. of Cd不同部位 Cd 含量/mg·kg－1 Cd content in different parts根Root 茎Stem 叶Leaf Cd 迁移系数Cd transfer coefficient 0.0 0 0.0±0.0g 0.0±0.0f 0.0±0.0f 0.0±0.0e 0.0 5 53.2±11.1def 95.3±20.0cd 96.8±20.3de 1.8±0.2a 0.0 25 160.5±33.7ab 172.3±36.1b 200.5±42.1b 1.2±0.1cd 0.0 45 173.7±36.4a 271.6±37.3a 272.2±57.1a 1.6±0.2b 2.5 0 0.0±0.0g 0.0±0.0f 0.0±0.0f 0.0±0.0e 2.5 5 45.4±9.5f 56.7±11.9de 69.2±14.5e 1.4±0.1c 2.5 25 130.2±27.3bc 133.8±28.0bc 153.7±32.2bc 1.1±0.1d 2.5 45 144.5±30.3abc 152.2±31.9b 191.1±40.1b 1.2±0.1cd 20.0 0 0.0±0.0g 0.0±0.0f 0.0±0.0f 0.0±0.0e 20.0 5 33.7±7.1fg 29.3±6.1ef 47.8±10.0ef 1.1±0.1d 20.0 25 87.8±18.2de 102.8±27.5cd 125.6±26.3cd 1.3±0.1cd 20.0 45 112.2±23.5cd 131.1±21.8bc 158.5±33.3bc 1.3±0.1cd

由表2 还可见:与Cd 单一处理相比，添加K 均能不同程度降低 Cd 的迁移系数。其中，在5 μmol·L－1Cd 处理条件下，随K 浓度的提高，籽粒苋幼苗的Cd 迁移系数逐渐减小，且各处理组间差异显著。

2.3 K－Cd 双重处理对籽粒苋幼苗不同部位元素含量的影响

2.3.1 对大量元素含量的影响 经不同浓度K－Cd双重处理后籽粒苋幼苗根及地上部分大量元素(K、P和Ca)含量的变化见表3。

由表3 可见:在Cd 浓度相同的条件下，随K 浓度的提高，籽粒苋根和地上部分的K 含量显著增加;而在K 浓度相同的条件下，随Cd 浓度的提高，籽粒苋根和地上部分的K 含量则呈逐渐降低的趋势。

在K 浓度相同的条件下，随Cd 浓度的提高，籽粒苋根中的P 含量大体呈不断下降的趋势;而地上部分P 含量则呈先增加后降低的趋势，其中，添加5 和25 μmol·L－1Cd，地上部分的 P 含量均高于 0 μmol·L－1Cd 处理组，而添加 45 μmol·L－1Cd，地上部分的 P含量则低于 0 μmol·L－1Cd 处理组。在 0 和 5 μmol·L－1Cd 处理条件下，随K 浓度的提高，籽粒苋根和地上部分的P 含量均逐渐降低;而在25 和45 μmol·L－1Cd 处理条件下，随 K 添加量的提高，根中 P 含量逐渐提高，但地上部分P 含量则有不同的变化趋势，添加 2.5 和 20.0 mmol·L－1K 均导致地上部分 P 含量降低，且以 2.5 mmol·L－1K 处理组为最低。

在Cd 浓度相同的条件下，添加不同浓度K，籽粒苋根和地上部分的Ca 含量无明显变化;而在K 浓度相同的条件下，根和地上部分的Ca 含量则随Cd 添加量的提高基本呈下降趋势。

2.3.2 对微量元素含量的影响 经不同浓度K－Cd双重处理后籽粒苋幼苗根及地上部分微量元素(Zn、Fe、Mn 和 Cu)含量的变化见表4。

由表4 可见:在K 浓度相同的条件下，随Cd 添加量的提高，籽粒苋根和地上部分的Zn 和Mn 含量基本呈下降趋势;Fe 含量均呈先增加后降低的变化趋势;根中Cu含量随Cd浓度的提高大体呈持续降低的趋势，而地上部分Cu 含量则随Cd 浓度的提高呈现先增加后降低的趋势。

表3 不同浓度K－Cd 双重处理对籽粒苋幼苗根和地上部分大量元素含量的影响(±SD)1)Table 3 Effects of K-Cd double treatment with different concentrations on content of macroelements in root and above-ground part of Amaranthus hypochondriacus Linn. seedling (±SD)1)

表3 不同浓度K－Cd 双重处理对籽粒苋幼苗根和地上部分大量元素含量的影响(±SD)1)Table 3 Effects of K-Cd double treatment with different concentrations on content of macroelements in root and above-ground part of Amaranthus hypochondriacus Linn. seedling (±SD)1)

1)同列中不同的小写字母表示差异显著(P＜0.05)Different small letters in the same column indicate the significant difference (P＜0.05).

度/mmol·L－1 Conc. of K K 浓Cd 浓度/μmol·L－1 Conc. of Cd根中各元素含量/g·kg－1 Content of different elements in root地上部分各元素含量/g·kg－1 Content of different elements in above-ground part K P Ca K P Ca 0.0 0 35.9±4.8ef 19.2±2.5a 12.6±1.8a 113.1±12.7efg 14.8±1.6bcd 38.2±4.3ab 0.0 5 34.7±4.5f 18.1±2.4ab 9.2±1.3bcd 99.9±11.2fgh 18.6±2.1a 36.2±4.0abc 0.0 25 32.1±4.3f 12.9±1.7cdef 8.1±1.1bcde 95.7±10.8gh 16.5±1.8ab 35.0±3.9abcd 0.0 45 28.9±3.8f 9.9±1.3f 6.6±0.9e 81.3±9.1h 13.6±1.4cd 26.4±2.9ef 2.5 0 53.2±7.1d 18.9±2.5ab 9.8±1.4b 157.8±17.8cd 13.1±1.5cd 34.1±3.8abcd 2.5 5 50.8±6.8d 16.5±2.1abc 9.6±1.3bc 140.7±15.8de 16.5±1.8abc 40.9±4.5a 2.5 25 48.7±6.5de 13.9±1.8cde 7.9±1.1bcde 134.6±15.2de 13.9±1.6bcd 28.4±3.2bcde 2.5 45 47.6±6.3de 10.9±1.4ef 7.3±1.0cde 127.7±14.4def 11.7±1.3d 22.1±2.4f 20.0 0 98.9±13.2a 18.1±2.4ab 7.8±1.1bcde 225.1±25.4a 13.1±1.4cd 31.4±3.5bcde 20.0 5 75.2±10.0b 15.2±2.0bcd 8.7±1.1bcde 193.4±21.8b 16.1±1.8abc 31.2±3.5cde 20.0 25 68.3±9.1bc 15.9±2.1abc 8.4±1.2bcde 172.3±19.4bc 15.8±1.7abc 32.4±3.6def 20.0 45 59.5±7.9cd 12.2±1.6def 7.1±1.0de 151.8±17.0cd 12.1±1.3d 24.2±2.7f

表4 不同浓度K－Cd 双重处理对籽粒苋幼苗根和地上部分微量元素含量的影响(±SD)1)Table 4 Effects of K-Cd double treatment with different concentrations on content of microelements in root and above-ground part of Amaranthus hypochondriacus Linn. seedling (±SD)1)

表4 不同浓度K－Cd 双重处理对籽粒苋幼苗根和地上部分微量元素含量的影响(±SD)1)Table 4 Effects of K-Cd double treatment with different concentrations on content of microelements in root and above-ground part of Amaranthus hypochondriacus Linn. seedling (±SD)1)

K 浓度/mmol·L－1 Conc. of K Cd 浓度/μmol·L－1 Conc. of Cd根中各元素含量/mg·kg－1 Content of different elements in root Zn Fe Mn Cu 0.0 0 56.6±6.3efg 7.4±0.8bcd 19.1±2.1ab 9.4±1.0a 0.0 5 49.9±5.6fgh 9.3±1.0a 18.1±2.0abc 7.9±0.8abc 0.0 25 47.9±5.4gh 8.4±0.9ab 17.5±1.9abcd 8.1±0.9abc 0.0 45 40.7±4.5h 6.5±0.7cd 13.2±1.4ef 5.7±0.6d 2.5 0 78.9±8.9cd 6.6±0.7cd 17.1±1.9abcd 8.6±0.9ab 2.5 5 70.4±7.9de 8.9±0.9abc 20.8±2.2a 7.5±0.8bc 2.5 25 67.3±7.2de 6.9±0.7bcd 14.2±1.6def 7.3±0.8bcd 2.5 45 63.9±7.6def 5.8±0.6d 11.1±1.2f 6.8±0.7cd 20.0 0 112.5±12.7a 6.5±0.7cd 15.7±1.7bcde 7.6±0.8bc 20.0 5 96.7±10.9b 8.1±0.9abc 15.5±1.7cde 7.4±0.7bc 20.0 25 86.0±9.7bc 7.9±0.8abc 16.2±1.8bcde 7.1±0.8bcd 20.0 45 75.5±8.5cd 6.1±0.6d 12.1±1.3f 6.45±0.7cd

续表4 Table 4 (Continued)

在Cd 浓度相同的条件下，随K 浓度的提高，根和地上部分的Zn 含量均有所提高;根和地上部分的Fe含量随K 浓度的提高多呈持续降低的趋势;根中Mn含量无明显变化规律，而地上部分Mn 含量基本上随K 浓度的提高而增加;根中的Cu 含量基本上随K 浓度的提高而降低，而地上部分的Cu 含量则无明显的变化规律。

3 讨论和结论

一般来说，Cd 对植物的毒害作用主要表现为生物量降低、生育期延迟及品质降低等［3］。本研究结果表明:在 K 浓度相同的条件下，添加 5 μmol·L－1Cd，籽粒苋幼苗根的干质量有一定增加;而添加25 和45 μmol·L－1Cd，根、茎和叶的干质量均有所降低。在Cd 浓度相同的条件下，添加 20.0 mmol·L－1K，幼苗根、茎和叶干质量的增长幅度均高于2.5 mmol·L－1K处理组。说明添加低浓度(5 μmol·L－1)Cd 对籽粒苋根系生长有一定促进作用，但对茎和叶生长有一定抑制作用;而添加较高浓度(25 和 45 μmol·L－1)Cd 对籽粒苋根、茎和叶的生长均有抑制作用，但K 的存在可以在一定程度上减轻Cd 对籽粒苋生长的抑制作用，并因此影响籽粒苋对Cd 胁迫的耐受能力。

研究结果表明:随着Cd 浓度的提高，籽粒苋根和地上部分的K 含量均降低;Cd 添加量越高，不同部位K 含量的降低幅度越大;但在添加 20.0 mmol·L－1K的条件下，5、25 和 45 μmol·L－1Cd 处理组籽粒苋幼苗的K 转运系数(地上部分与根中K 含量之比)均高于 0 μmol·L－1Cd 处理组，说明在 Cd 胁迫条件下添加高浓度K 能够增强籽粒苋对K 的转运能力。推测其原因有以下2 个方面:①籽粒苋对K 的转运能力比较弱，Cd 的存在对籽粒苋体内K 转运能力的提高具有明显的刺激作用;②在K 浓度较高的条件下，籽粒苋根系中K 的积累量较高，为籽粒苋体内K 高效转运的启动提供了有利条件。随K 添加量的提高，籽粒苋幼苗根、茎和叶中的Cd 含量均降低，说明K 对籽粒苋幼苗体内 Cd 的积累有一定的抑制作用。沈丽波等［14］认为:提高 K 肥施用量可以增加伴矿景天(Sedum plumbizincicola X. H. Guo et S. B. Zhou)对Cd 的积累量;而 Ghnaya 等［15］对白羽扇豆(Lupinus albus Linn.)、欧洲赤松(Pinus sylvestris Linn.)和部分盐生植物的研究结果表明:Cd 能够明显抑制这些植物对K 的转运能力。不同研究者的研究结果有一定的差异，与研究对象的不同或处理方法的差异有一定的相关性，个中的原因有待进一步探讨。

Ca 是植物生长发育必需的营养元素之一，也是构成植物细胞壁的重要元素之一，对维持细胞膜的稳定性有一定作用［16］;Ca 作为信号物质［17］参与植物体内许多生理生化过程的调节［18－19］，对植物的生长发育具有重要的意义。在K－Cd 双重处理条件下籽粒苋根和地上部分的Ca 含量均随Cd 浓度的提高而降低，但K 添加量的增加对籽粒苋幼苗体内Ca 含量的变化无明显作用，说明Cd 处理对籽粒苋体内Ca 的积累有一定的抑制作用。

微量元素具有专一性强、需要量少的特点，是植物生长发育过程中必不可少的一类营养元素，对植物的生理活动、生长发育以及植物体内多种化学成分的形成和积累具有一定的作用［20］。有研究者认为:Cd可引起植物体内微量元素代谢失调，继而抑制植物生长［21］。本研究结果表明:Cd 处理对籽粒苋幼苗根和地上部分Zn 和Mn 的积累以及根中Cu 积累有抑制作用;而在Cd 浓度较低的条件下对Fe 的积累以及地上部分Cu 的积累有一定的促进作用，但在Cd 浓度较高的条件下对Fe 的积累以及地上部分Cu 的积累有明显的抑制作用。表明Cd 处理对籽粒苋体内Zn、Fe、Mn 和Cu 的积累有均有一定的影响;而添加不同浓度K 则对籽粒苋幼苗体内Zn、Fe、Mn 和Cu 的积累有不同的效应，其中对Zn 的积累有明显的促进作用。

综上所述，较低浓度(5 μmol·L－1)Cd 处理对籽粒苋幼苗根的生长有一定的促进作用，而较高浓度(25 和 45 μmol·L－1)Cd 处理则对籽粒苋幼苗根、茎和叶的生长有一定的抑制作用;添加K 可以减缓Cd对籽粒苋生长的抑制作用，其中添加较高浓度(20.0 mmol·L－1)K 这一减缓作用优于添加较低浓度(2.5 mmol·L－1)K。在Cd 胁迫条件下添加K 能够减缓籽粒苋对Cd 的积累和转运;Cd 处理对籽粒苋根和地上部分的 K、Ca、Zn 和 Mn 积累以及根中 P 和 Cu 积累均有抑制作用，对地上部分P、Fe 和Cu 积累以及根中Fe 积累表现出较低浓度条件下促进、较高浓度条件下抑制的趋势。而添加一定浓度K 则可以减缓Cd 对籽粒苋生长及部分元素积累的抑制作用。据此建议在使用籽粒苋进行Cd 污染的植物修复时可以添加适量的K 肥。

［1］刘 俊，廖柏寒，周 航，等. 镉胁迫对大豆花荚期生理生态的影响［J］. 生态环境学报，2009，18(1):176－182.

［2］吴晓丽，罗玉明，徐迎春，等. 镉胁迫对狭叶香蒲某些生理指标的影响［J］. 植物资源与环境学报，2007，16(1):74－76.

［3］GOUIA H，GHORBAL M H，MEYER C. Effects of cadmium on activity of nitrate reductase and on other enzymes of the nitrate assimilation pathway in bean［J］. Plant Physiology and Biochemistry，2000，38(7):629－638.

［4］孙光闻，朱祝军，方学智. 镉污染土壤对小白菜生长及镉和养分含量的影响［J］. 华北农学报，2011，26(S1):60－63.

［5］张树杰，李 玲，张春雷，等. Cd 对油菜幼苗生长及微量元素含量的影响［J］. 农业环境科学学报，2011，30(5):836－842.

［6］李景梅，葛建镕，冯耀勇，等. 不同镉水平对菠菜生长及营养元素含量的影响［J］. 长春理工大学学报:自然科学版，2007，30(4):72－75.

［7］陈 平，吴秀峰，张伟锋，等. 硒对镉胁迫下水稻幼苗叶片元素含量的影响［J］. 中国生态农业学报，2006，14(3):114－117.

［8］袁祖丽，马新明，韩锦峰，等. 镉污染对烟草叶片超微结构及部分元素含量的影响［J］. 生态学报，2005，25(11):2919－2927.

［9］BROOKS R R，SHAW S，MARFIL A A. The chemical form and physiological function of nickel in some Iberian Alyssum species［J］.Physiologia Plantarum，1981，51(2):167－170.

［10］李廷轩，马国瑞，张锡洲. 富钾基因型籽粒苋主要根系分泌物及其对土壤矿物态钾的活化作用［J］. 应用生态学报，2006，17(3):368－372.

［11］李凝玉，卢焕萍，李志安，等. 籽粒苋对土壤中镉的耐性和积累特征［J］. 应用与环境生物学报，2010，16(1):28－32.

［12］李虹颖，苏彦华. 镉对籽粒苋耐性生理及营养元素吸收积累的影响［J］. 生态环境学报，2012，21(12):308－313.

［13］鲍士旦. 土壤农化分析［M］. 3 版. 北京:中国农业出版社，2000:257－373.

［14］沈丽波，吴龙华，韩晓日，等. 养分调控对超积累植物伴矿景天生长及锌镉吸收性的影响［J］. 土壤，2011，43(2):221－225.

［15］GHNAYA T，NOUAIRI I，SLAMA I，et al. Cadmium effects on growth and mineral nutrition of two halophytes: Sesuvium portulacastrum and Mesembryanthemum crystallinum［J］. Journal of Plant Physiology，2005，162(10):1133－1140.

［16］陈培琴，郁松林，詹妍妮，等. 植物在高温胁迫下的生理研究进展［J］. 中国农学通报，2006，22(5):223－227.

［17］孙大业，郭艳林，马力耕. 细胞信号转导［M］. 3 版. 北京:科学出版社，2001:23－66.

［18］谭 伟，李庆亮，罗 音，等. 外源CaCl2预处理对高温胁迫烟草叶片光合作用的影响［J］. 中国农业科学，2009，42(11):3871－3879.

［19］李天来，李 淼，孙周平. 钙和水杨酸对亚高温胁迫下番茄叶片保护酶活性的调控作用［J］. 应用生态学报，2009，20(3):586－590.

［20］DONG J，WU F B，ZHANG G P. Influence of cadmium on antioxidant capacity and four microelement concentrations in tomato seedlings (Lycopersicon esculentum)［J］. Chemosphere，2006，64(10):1659－1666.

［21］ZHANG S J，HU F，LI H X，et al. Influence of earthworm mucus and amino acids on tomato seedling growth and cadmium accumulation［J］. Environmental Pollution， 2009，157(10):2737－2742.