外源镧对不同品种黄瓜镉积累及镉化学形态的影响

陈蓉，刘俊，徐卫红，*，谢文文，熊仕娟，张进忠，熊治庭，焦文涛

（1.西南大学资源环境学院，重庆400715；2.武汉大学资源与环境科学学院，湖北武汉430079；3.中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室，北京100085）

外源镧对不同品种黄瓜镉积累及镉化学形态的影响

陈蓉1，刘俊1，徐卫红1，*，谢文文1，熊仕娟1，张进忠1，熊治庭2，焦文涛3

（1.西南大学资源环境学院，重庆400715；2.武汉大学资源与环境科学学院，湖北武汉430079；3.中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室，北京100085）

采用盆栽实验研究了土壤重金属Cd（20mg/kg）污染下，外源镧（0、10、20mg/L LaCl3）对‘燕白’和‘津优1号’2个品种黄瓜（Cucumis satiuus L.）生长、丙二醛含量、抗氧化酶活性及果实中的总Cd含量和形态的影响。结果表明：La提高了2个品种叶和根的抗氧化酶（过氧化氢酶、超氧化物歧化酶和过氧化物酶）的活性，增加了2个品种的叶、茎、根、果实干质量及植株总干质量。La对‘津优1号’植株干物质量的影响大于‘燕白'。外源La使黄瓜叶和根抗氧化酶活性升高可能是植株对Cd的抗性增强、干质量增加的生理机制之一。La减少了2个品种果实中总Cd含量和不同形态Cd含量，但随着La质量浓度的增加，2个品种果实总Cd含量和残渣态Cd（FR）含量表现为先降后升的趋势。外源La使黄瓜叶、茎、根和果实中的Cd含量分别降低了6.0%～10.2%、8.9%～23.5%、4.0%～29.2%和32.0%～49.8%。喷La后，单株果实的Cd含量和Cd积累量、植株Cd全量均以‘津优1号’＞‘燕白’。

La与Cd交互；抗氧化酶；丙二醛；Cd累积；Cd形态；黄瓜品种

重金属镉（Cd）是土壤中重要的污染物之一［1-2］。我国每年由工业废弃物排放到环境中的Cd总量可达680t［3-4］。约24.1%的菜园土壤Cd含量超过国家土壤环境质量二级标准［5］。长江流域处于我国Cd矿资源富集区域，土壤和农产品Cd含量超标问题已有大量报道［2-3，5-6］。Cd是一种积累性的剧毒重金属元素，Cd不仅对蔬菜的生长发育造成一系列的伤害，如引起空心菜（Ipomoea aquatica Forsk.）、油麦菜（Lactuca sativa L.）和生菜（Lactuca sativa L.var.capitata L.）等根长、根表面积、根体积、根直径和根尖数等形态指标显著降低［7］；使辣椒（Capsicum annuum L.）叶绿素a、b含量以及叶绿素总量减少，增加膜的过氧化［8-9］。而且Cd极易在蔬菜中富集，通过食物链放大进入人体威胁人类健康［10-11］。人体中90%的Cd是通过食物摄取的。我国目前高发的高血压、慢性阻塞性肺病、糖尿病、贫血、骨质疏松、肿瘤等，都可能与食物中Cd超标有关。近年来，利用竞争性阳离子与Cd2+的拮抗效应来抑制Cd吸收或转移进入到作物可食部位中的农艺调控方法，已逐渐成为农田Cd污染治理研究的热点［2，12-13］。镧（La）是稀土金属中最活泼的金属之一。利用其来提高植物对重金属等不良环境的抗性已有不少报道［14-15］。如周青等［14］报道叶面喷施10mg/L的La可减轻Cd对菜豆（Phaseolus coccineus L.）幼苗的伤害程度。张杰等［15］报道，La对Cd胁迫下水稻（Oryza sativa L.）幼苗生长有一定的防护效应。但研究者们就La提高植物对重金属的抗性作用目前并未达成共识。庞欣等［16］报道0.05mg/L的La（NO3）3对小麦（Triticum aestivum L.）根和地上部分铅的累积无显著影响。Xiong Shuanglian等［17］报道仅在La离子的质量浓度大于1mg/L时，可以降低雪菜（Brassicajuncea vat. crispifolia）地上部分的Cd累积量。可见，La与Cd交互作用与La与Cd的质量浓度、植物及部位、营养状况及外界环境条件等诸多因素有关［17］。

黄瓜（Cucumis satiuus L.）富含蛋白质、糖类、各种维生素、胡萝卜素、尼克酸、钙、磷、铁等营养成分，营养价值丰富，是人们餐桌上不可缺少的主要瓜菜，在蔬菜生产中占有重要地位，我国南北露地和大棚一年四季均有大面积种植。现已报道蔬菜吸收积累Cd的能力不仅在种间有很大的差异，而且在品种间也表现出显著性差异［2，18-21］。目前，Cd对黄瓜的影响研究主要集中在生理特性方面［22-23］，对黄瓜Cd耐性和Cd吸收富集可能存在的基因型差异研究较少。利用外源La来抑制黄瓜Cd吸收或转移的研究更未见报道。为了进一步探讨La、Cd的相互关系以及La对不同品种黄瓜Cd吸收和Cd向可食部位（果实）转移的影响，本研究选取了重庆地区‘燕白’和‘津优1号’等2个主要黄瓜栽培品种，采用盆栽试验模拟Cd污染的土壤条件，探讨外源La对Cd污染土壤上黄瓜吸收、积累Cd及黄瓜生理特性的影响，为蔬菜Cd污染合理防治提供理论依据。

1　材料与方法

1.1供试材料

供试黄瓜品种为‘燕白’和‘津优1号’，由重庆农业科学院蔬菜花卉所提供。供试土壤采自重庆市九龙坡区白市驿蔬菜基地，为紫色母岩发育的灰棕紫泥。土壤有机质含量为36.54g/kg，土壤全N含量为2.618g/kg，土壤碱解N含量为104.0mg/kg，土壤中性醋酸铵提取态钾含量为101.3mg/kg，土壤Olsen-P含量为13.1mg/kg，土壤Cd含量＜0.005mg/kg，土壤La含量＜0.002mg/kg，土壤阳离子交换量（cation exchange capacity，CEC）为0.192mol/kg，土壤pH值为6.03。

1.2仪器与设备

Perkin Elmer SIMMA6000原子吸收分光光度计美国Norwalk公司；Optima2100DV电感耦合高频等离子体原子发射光谱仪美国Perkin Elmer公司。

1.3盆栽实验

实验于2013年2月27日—6月26日在西南大学资源环境学院玻璃温室内进行。共设3个La质量浓度，即0、10、20mg/L LaCl3。模拟土壤Cd污染的含量为20mg/kg。所用Cd为CdCl2·2.5H2O。将5kg经过Cd处理的过40目筛的风干土装入塑料盆内（直径30cm，高18cm），平衡2～3周后，进行黄瓜幼苗移栽，每钵1株。在黄瓜开花期进行叶面喷施La的溶液，以喷去离子水为对照处理。每隔5d喷施1次，每次喷100mL/盆，共喷5次。培养期间用去离子水浇水，每次浇水前先用质量法测定土壤的含水率，然后计算所需的补水量计算所需的补水量，使土壤水分含量达到田间最大持水量的60%。基肥中P（NH4H2PO4）、K（KCl）的用量分别为100、150mg/kg，N（NH4H2PO4和尿素）为180mg/kg。从黄瓜第一次结果开始记产，2013年6月26日将新鲜成熟期的黄瓜全部收获。将收获的植株去掉明显腐烂和枯萎的外叶及枯根，果实去掉花梗和蒂，用自来水清洗，去除附在其表面的泥土后用去离子水清洗2～3次，用滤纸擦干备用。选取植株心叶下第3～4片展开叶及根鲜样测定酶活力和丙二醛（malonaldehyde，MDA）含量，将剩余的植株样在105℃条件下杀青15min后，65℃条件下烘干至恒质量。实验设置3次重复，随机排列。

1.4测定方法

土壤基本理化性质采用常规方法测定［24］。即土壤pH值采用无CO2纯水提取，以土液比为1∶5（V/V）测定；土壤有机质采用重铬酸钾容量法；土壤全氮采用半微量开氏蒸馏法；土壤碱解氮扩散法；土壤中性醋酸铵提取态钾采用NH4Ac-火焰光度法；土壤Olsen-P采用Olsen法；土样采用HCl-HNO3-HClO4法消解［24］，用原子吸收分光光度计测定土壤Cd含量。黄瓜叶过氧化氢酶（catalase，CAT）活力采用高锰酸钾滴定法测定［25］；过氧化物酶（peroxidase，POD）活力采用愈创木酚法测定［26］；超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活力采用氮蓝四唑（nitroblue tetrazolium，NBT）还原法测定［26］。MDA采用与硫代巴比妥酸提取，双组分分光光度法测定［26］。将烘干植株样品在研钵中研碎，经HNO3-HClO4法消煮，用原子吸收分光光度计测定不同部位Cd含量，Cd的检测限为0.005mg/kg。用电感耦合高频等离子体原子发射光谱仪测定La含量。La的检测限为0.002mg/kg。

黄瓜果实中各Cd形态分级采用连续浸取法浸取Cd［27］，用原子吸收分光光度计测定不同形态Cd的含量，Cd的检测限为0.005mg/kg。提取剂及提取顺序为80%乙醇（FE，提取硝酸盐、氯化物为主的无机盐以及氨基酸盐）、去离子水（FW，提取水溶性有机酸盐、重金属一代磷酸盐）、1mol/L NaCl溶液（FNaCl，提取果胶盐，与蛋白质结合态或呈吸着态的重金属）、2%醋酸（FHAc，难溶性重金属磷酸盐，包括二代磷酸盐）、0.6mol/L盐酸（FHCl，提取草酸盐）［28］。

1.5统计分析

本研究所列表和图中的数据为3次重复实验的平均值，并利用SPSS18.0进行方差分析和最小显著差法（least-significant difference，LSD）进行多重比较。

2　结果与分析

2.1La质量浓度对黄瓜干质量的影响

由表1可知，在重金属Cd污染（20mg/kg）下，与对照相比，除20mg/L LaCl3处理时‘燕白’的茎干质量外，外源La增加了2个品种的叶、茎、根、果实干质量及植株总干质量，增幅分别为3.8%～22.8%、9.3%～39.2%、26.7%～48.5%、5.5%～36.4%和7.2%～23.5%。黄瓜叶干质量随La质量浓度增加表现为先增后降趋势，在10mg/L LaCl3时达到最大值。黄瓜茎、根、果实干质量及植株总干质量随La质量浓度增加呈现上升趋势。比较2个品种，未喷La时，植株总干质量以‘燕白’＞‘津优1号’，但喷La后，植株总干质量以‘津优1号’＞‘燕白’。

2.2叶和根的丙二醛含量

图1　不同La质量浓度对黄瓜叶（A）和根（B）MDA含量的影响Fig.1Effects of La levels on MDA concentration in leaves（A）and roots（B）of cucumber

由图1可知，在Cd污染条件下，随La质量浓度的增加，2个品种叶和根的MDA含量呈现出不同的变化趋势。随La质量浓度的增加，‘燕白’的叶和根MDA含量略有增加，但差异不显著。‘津优1号’的叶MDA含量随La质量浓度增加呈先降后升趋势，在10mg/L LaCl3时达到最低值；而根的MDA含量则表现为先升后降趋势，在10mg/L LaCl3时达到最大值。除10mg/L LaCl3处理的‘津优1号’的叶MDA含量外，无论是否有La的存在，2个品种叶和根的MDA含量均以‘津优1号’＞‘燕白’。

表1　不同La质量浓度对黄瓜干质量的影响Table1Influences of different La levels on dry weight of cucumber

2.3叶和根的抗氧化酶活性

在Cd污染条件下，随外源La质量浓度的增加，2个品种的叶和根抗氧化酶（CAT、SOD和POD）活性也呈现出不同的变化趋势（图2～4）。‘燕白’的叶CAT活性、‘津优1号’的根SOD活性随外源La质量浓度的增加表现出上升趋势；‘燕白’的根CAT活性和POD活性、‘燕白’的叶和根SOD活性、‘津优1号’的叶和根CAT活性、‘津优1号’的叶SOD活性及‘津优1号’的叶POD活性随外源La质量浓度的增加呈先降低后升高趋势，在10mg/L LaCl3时达到最低值。随外源La质量浓度的增加，‘燕白’的叶POD活性和‘津优1号’的根SOD活性则表现出先升高后降低趋势，在10mg/L LaCl3时达到最大值。总的来说，‘津优1号’抗氧化酶（CAT、SOD和POD）活性略高于‘燕白’（除根SOD活性外）。

图2不同La质量浓度对黄瓜叶（A）和根（B）CAT活性的影响Fig.2Effects of La levels on CAT activity in leaves（A）and roots（B）of cucumber

图3不同La质量浓度对黄瓜叶（A）和根（B）SOD活性的影响Fig.3Effects of La levels on SOD activity in leaves（A）and roots（B）of cucumber

图4不同La质量浓度对黄瓜叶（A）和根（B）POD活性的影响Fig.4Effects of La levels on POD activity in leaves（A）and roots（B）of cucumber

2.4果实Cd形态

由表2可知，果实中不同形态Cd含量的大小顺序为残渣态Cd（FR）＞NaCl提取态Cd（FNaCl）＞醋酸盐提取态（FHAc）＞盐酸盐提取态（FHCl）＞乙醇提取态（FE）＞去离子水提取态（FW）。其中，FR平均含量为0.693mg/kg，占Cd提取总量的44.8%；FNaCl平均含量为0.372mg/kg，占Cd提取总量的24.1%。二者均为活性偏低形态Cd，其平均含量之和为1.065mg/kg，占Cd提取总量的68.9%（表2）。活性较高的FW和FE平均含量分别为0.026mg/kg和0.033mg/kg，占Cd提取总量的1.7%和2.1%，二者平均含量之和为0.059mg/kg，占Cd提取总量的3.8%。除‘燕白’的FHAc及‘津优1号’的FHCl外，喷施LaCl3减少了2个品种果实中不同形态Cd含量和Cd提取总量。随La质量浓度的增加，2个品种果实的FE、FNaCl以及‘燕白’的FW、FHCl含量逐渐降低，分别较对照减少了48.0%～98.0%、15.9%～34.7%、32%～58.7%及9.8%～32.6%；同时La也降低了2个品种果实Cd总提取量和FR含量，降幅分别为8.6%～22.0%和1.3%～41.5%，但随La质量浓度增加表现为先降低后增高趋势，在10mg/L LaCl3处理时达到最低值。未喷La时，果实的Cd提取总量以‘燕白’＞‘津优1号’；喷La后，果实的Cd提取总量以‘燕白’＜‘津优1号’。

2.5黄瓜Cd积累量

由表3可知，黄瓜各部位Cd含量的大小顺序为根＞叶＞茎＞果实。外源La使黄瓜叶、茎、根和果实中的Cd含量不同程度降低，降低幅度分别为6.0%～10.2%、8.9%～23.5%、4.0%～29.2%和32.0%～49.8%。随La质量浓度的增加，2个品种的叶、茎Cd含量和‘燕白’的果实Cd含量逐渐降低，但2个品种的根Cd含量和‘津优1号’的果实Cd含量则表现为先降低后增高趋势，在10mg/L LaCl3处理时达到最低值。

表2La质量浓度对黄瓜果实中不同化学形态Cd含量的影响Table2Influences of La levels on different chemical forms of Cd in cucumber

表3不同La质量浓度对黄瓜Cd含量和Cd积累量的影响Table3Influences of different La levels on Cd concentration and accumulation in cucumberTable3Influences of different La levels on Cd concentration and accumulation in cucumber

黄瓜单株各部位Cd积累量的大小顺序为叶＞茎＞根＞果实，其中叶、茎积累量分别为植株Cd总积累量的59.1%和23.4%，根和果实的Cd积累量分别为植株Cd总积累量的10.6%和6.8%。外源La（10、20mg/L LaCl3）降低了‘燕白’的植株Cd全量和2个品种的果实Cd积累量。但喷La提高了‘津优1号’的植株Cd全量及‘津优1号’的叶和茎Cd积累量。同时，高质量浓度的La（20mg/L LaCl3）也提高了2个品种的根和果实Cd积累量、‘津优1号’的茎Cd积累量。随La质量浓度的增加，黄瓜单株各部位Cd积累量表现出不同的变化趋势。如随La处理质量浓度的增加，2个品种的叶Cd积累量表现为先增加后降低趋势，在10mg/L LaCl3处理时达到最大值；‘燕白’的茎Cd含量和植株Cd全量表现为降低趋势；‘津优1号’的茎Cd含量和植株Cd全量表现为上升趋势；2个品种的根和果实Cd积累量表现先降后增趋势，在10mg/L LaCl3处理时达到最低值。比较供试2个黄瓜品种，未喷La时，单株果实的Cd含量和Cd积累量以‘燕白’＞‘津优1号’，但喷La后，单株果实的Cd含量和Cd积累量以‘津优1号’＞‘燕白’。但无论是否喷施La，植株Cd全量均以‘津优1号’＞‘燕白’。

3　讨论

在Cd污染（20mg/kg Cd）的土壤上，外源La明显增加了2个品种黄瓜的叶、茎、根、果实干质量及植株总干质量（除20mg/L LaCl3处理时的‘燕白’茎干质量外）。该结果与周青［14］、张杰［15］等报道的结果类似。原因可能是La能够调节植物叶片对光能和CO2的利用效率、对叶绿体Hill反应活力、Mg2+-ATPase和Ca2+-ATPase活性有明显的促进作用［29］。也可能是La与Cd的拮抗效应缓解了Cd对光合作用的抑制、促进了黄瓜生长。但本实验也发现，高La（20mg/L LaCl3）处理时‘燕白’的茎干质量低于对照，同时，2个品种叶干质量随La质量浓度增加表现为先增后降趋势。原因可能是高质量浓度La（20mg/L LaCl3）对叶绿体Hill反应活力、Mg2+-ATPase和Ca2+-ATPase活性表现出显著的抑制作用［29］。也可能是高量La与Cd的协同效应一定程度加重了Cd对黄瓜的毒害效应。可见，铁镉的交互作用与La质量浓度、植物的部位密切相关。

重金属Cd胁迫可以影响植物体内活性氧代谢系统的平衡，产生大量的氧自由基［2］。抗氧化酶（CAT、SOD和POD）能够清除氧自由基，降低细胞遭受由重金属Cd引起的氧化胁迫伤害［8］。在Cd污染条件下，外源La总的来说使2个品种叶和根的抗氧化酶（CAT、SOD和POD）活性呈升高趋势（图2～4）。该结果与早前的报道［15］类似。表明La可以增加植物的叶和根抗氧化酶活性，有利于清除体内的H2O2，使细胞免受重金属Cd的伤害。外源La使黄瓜的叶和根抗氧化酶活性升高，抗性增强可能是Cd污染土壤上外源La提高了黄瓜的叶、茎、根、果实干质量及植株总干质量的生理机制之一。但实验也发现，‘燕白’的叶POD活性和‘津优1号’的根SOD活性则表现出先升后降趋势。其原因有待进一步研究。

MDA是植物细胞膜脂过氧化作用的产物之一，其含量反映了植物遭受逆境伤害的程度，它的产生加剧了膜的损伤［30］。在Cd污染条件下，随La质量浓度的增加，‘燕白’叶和根的MDA含量几乎保持了不变。说明对‘燕白’品种而言，外源La对Cd引起的细胞膜脂过氧化并无显著影响。‘津优1号’的叶MDA含量随La质量浓度增加呈先降后升趋势，在10mg/L LaCl3时达到最低值。可见，低La（10mg/L LaCl3）可以降低‘津优1号’叶内MDA产生，缓解Cd对膜的损伤，但高La（20mg/L LaCl3）可能会与Cd发生协同作用，使得质膜透性更大，细胞膜结构破坏更严重［15］。该结果与张杰等［15］报道类似。而‘津优1号’的根MDA含量随La的质量浓度增加呈先升后降趋势。说明高La（20mg/L LaCl3）有利于降低‘津优1号’根的MDA含量，降低Cd引起的根细胞膜脂过氧化。喷La后，虽然2个品种叶和根的MDA含量以‘津优1号’＞‘燕白’，但津优1号’的叶和根抗氧化酶（CAT、SOD和POD）活性也高于‘燕白'，说明‘津优1号'产生了足够的抗氧化酶，及时清除了多余的自由基引起的细胞膜损伤。这可能是‘津优1号’的植株总干质量高于‘燕白’的重要原因之一。

在本实验中发现，黄瓜果实中的Cd主要以残渣态和氯化钠提取态Cd存在，二者均为活性偏低形态Cd，其平均含量之和为1.065mg/kg，占Cd提取总量的68.9%（表2）。与陈贵青［8］、王友保［31］等报道相似。而活性较高的去离子水提取态Cd和乙醇提取态Cd平均含量之和为0.059mg/kg，仅占Cd提取总量的3.8%，从而极大地限制了Cd的毒害效应［2］。外源La减少了2个品种果实中不同形态Cd含量和Cd总提取量。原因可能是La主要与蛋白质、核酸、磷脂等生物活性物质形成配合物，与重金属Cd竞争结合位点所致［32］。也可能是La与Cd的拮抗效应所致。但高量La（20mg/L）反而较低量La（10mg/L）增加了2个品种果实Cd总提取量和FR含量，La与Cd表现出一定的协同效应。喷La后，果实的Cd提取总量以‘津优1号’＞‘燕白’。原因可能是La明显提高了‘津优1号'的抗氧化酶活性，增强了该品种对Cd的抗性，提高了植株干质量，同时对Cd的吸收和转运量也相应增加了。世界卫生组织（World Health Organization，WHO）对镉的安全标准是基于对肾脏的毒性建立的，上限是每周每千克体质量7☒g。这相当于一个60kg的人，每天不超过60☒g。这个安全标准包括蔬菜、大米和水等所有的镉来源。对于蔬菜，我国的安全标准是0.05mg/kg。本实验中，黄瓜果实鲜样中Cd总提取量平均为1.55mg/kg（表2），高于国家对蔬菜和水果的Cd限量标准（≤0.05mg/kg 鲜样），说明在Cd污染较重的地区，种植黄瓜可能存在果实Cd超标的风险。

供试2个黄瓜品种Cd含量的大小顺序为根＞叶＞茎＞果实。Cd主要累积于黄瓜的叶和茎中（表3）。说明黄瓜根系对Cd具有较强的向地上部转移（或转运）的能力。此结果与彭伟正等［33］报道黄瓜Cd主要集中在根部不同。原因可能是叶的干质量远远大于根干质量所致。喷La后，单株果实的Cd含量和Cd积累量、植株Cd全量均以‘津优1号’＞‘燕白’。进一步说明由于La明显提高了‘津优1号’对Cd的抗性，增加了植株干质量，因此，该品种从土壤中吸收和富集了更多的Cd，同时，Cd从根部转运至果实的数量也明显增加。外源La降低了黄瓜叶、茎、根和果实中的Cd含量。La与Cd表现为明显的拮抗效应。该结果与沙莎［34］报道类似。但2个品种的根Cd含量和‘津优1号’的果实Cd含量随La的质量浓度增加则表现为先降后增趋势。La与Cd又表现出明显的协同效应。究其原因可能与La质量浓度、植物品种及部位有关。

4　结论

在重金属Cd污染（10mg/kg Cd）下，外源La增加了2个品种的叶、茎、根、果实干质量及植株总干质量，缓解了Cd对黄瓜生长的抑制。但2个品种的叶干质量随La的质量浓度增加表现为先增后降趋势。La对‘津优1号’植株干质量的影响相对更大。

La对‘燕白’的叶和根MDA含量的影响不显著。随La质量浓度的增加，‘津优1号’的叶MDA含量呈先降后升的趋势，而根MDA含量则表现为先升后降的趋势。外源La提高了2个品种叶和根的抗氧化酶（CAT、SOD和POD）活性，有利于清除体内的H2O2，缓解Cd对细胞膜的伤害。外源La使黄瓜叶和根抗氧化酶活性升高可能是植株对Cd抗性增强、干质量增加的生理机制之一。

在黄瓜果实中的Cd主要以活性偏低的残渣态和氯化钠提取态Cd存在。外源La减少了2个品种果实中不同形态Cd含量和果实Cd总提取量。外源La降低了黄瓜叶、茎、根和果实中的Cd含量。

［1］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.

［2］刘俊，周坤，徐卫红，等.不同浓度外源铁对番茄生理特性、镉积累及化学形态的影响［J］.环境科学，2013，34（10）：4126-4131.

［3］WANG Congli，XU Weihong，LI Hong，et al.Effects of zinc on physiologic characterization and cadmium accumulation and chemical forms in different varieties of pepper［J］.Wuhan University Journal of Natural Sciences，2013，18（6）：541-548.

［4］SATARUG S，BAKER J R，URBENJAPOL S，et al.A global perspective on cadmium pollution and toxicity in non-occupationally exposed population［J］.Toxicology Letters, 2003, 137（1/2）：65-83.

［5］曾希柏，李莲芳，梅旭荣.中国蔬菜土壤重金属含量及来源分析［J］.中国农业科学，2007，40（11）：2507-2517.

［6］刘意章，肖唐付，宁增平，等.三峡库区巫山建坪地区土壤镉等重金属分布特征及来源研究［J］.环境科学，2013，34（6）：2390-2398.

［7］方华为.不同品种蔬菜对镉的吸收及根系形态特征研究［D］.武汉：华中农业大学，2011.

［8］陈贵青，张晓璟，徐卫红，等.不同Zn水平下辣椒体内Cd的积累、化学形态及生理特性［J］.环境科学，2010，31（7）：247-252.

［9］陈惠，曹秋华，徐卫红，等.镉对不同品种辣椒幼苗生理特性及镉积累的影响［J］.西南师范大学学报：自然科学版，2013，38（9）：110-115.

［10］宋波，陈同斌，郑袁明，等.北京市菜地土壤和蔬菜镉含量及其健康风险分析［J］.环境科学学报，2006，26（8）：1343-1353.

［11］陈红亮，龙黔，谭红.贵州北部菜地土壤镉含量与蔬菜镉污染的关系［J］.四川农业大学学报，2011，29（3）：342-352.

［12］McGRATH S P，LOMBI E，GRAY C W，et al.Field evaluation of Cd and Zn phytoextraction potential by the hyperaccumulators Thlaspi caerulescens and Arabidopsis halleri［J］.Environmental Pollution，2006，141（1）：115-125.

［13］SORIAL M E, ABD EL-FATTAH M A. Alleviation of the adverse effects of lead and cadmium on growth and chemical changes of pea plant by phosphorus and calcium treatments［J］.Journal of Pest Control and Environmental Sciences，2001，9（1）：161-194.

［14］周青，张辉，黄晓华，等.La对镉胁迫下菜豆幼苗生长的影响［J］.环境科学，2003，24（4）：48-53.

［15］张杰，黄永杰，刘雪云.La对镉胁迫下水稻幼苗生长及生理特性的影响［J］.生态环境，2007，16（3）：835-841.

［16］庞欣，王东红，彭安.La对铅胁迫下小麦幼苗抗氧化酶活性的影响［J］.环境化学，2002，21（4）：318-323.

［17］XIONG Shuanglian，XIONG Zhiting，CHEN Yucheng，et a1.Interactive effects of lanthanum and cadmium on plant growth and mineral element uptake in crisped-leaf mustard under hydroponic conditions［J］.Journal of Plant Nutrition，2006，29：1889-1902.

［18］张海波.不同辣椒品种镉积累差异及外源物质对镉富集的调控效应［D］.重庆：西南大学，2013.

［19］李德明，朱祝军，钱琼秋.白菜镉积累基因型差异研究［J］.园艺学报，2004，31（1）：97-98.

［20］孙建云，沈振国.镉胁迫对不同甘蓝基因型光合特性和养分吸收的影响［J］.应用生态学报，2007，18（11）：2605-2610.

［21］朱芳，方炜，杨中艺.番茄吸收和积累Cd能力的品种间差异［J］.生态学报，2005，26（12）：4071-4081.

［22］张媛媛.重金属镉对黄瓜幼苗生理特性的影响及嫁接缓解镉毒害的生理机制研究［D］.武汉：华中农业大学，2009.

［23］张琼.镉对黄瓜幼苗生长的影响［J］.漳州师范学院学报：自然科学版，2009，64（2）：118-122.

［24］鲁如坤.土壤农业化学分析方法［M］.北京：中国农业科技出版社，2000：12-22；107-195；335-336.

［25］李合生.植物生理生化实验原理和技术［M］.北京：高等教育出版社，2000：165-167.

［26］张志良.植物生理学实验指导［M］.北京：高等教育出版社，2002：154-155.

［27］ALARC☒N A L，MADRID R，ROMOJARO F，et al.Calcium forms in leaves of muskmelon plants grown with different calcium compounds［J］. Journal of Plant Nutrition，1998，21（9）：1897-1912.

［28］张晓璟，刘吉振，徐卫红，等.磷对不同辣椒品种镉积累、化学形态及生理特性的影响［J］.环境科学，2011，32（4）：1171-1176.

［29］晏文武，杨利民，王秋泉.La在菠菜叶绿体中的分布及其对光合作用的影响［J］.科学通报，2005，50（12）：1195-1200.

［30］史沛丽，张玉秀，柴团耀.龙葵叶片和根系抗氧化酶对镉胁迫的响应［J］.中国科学院大学学报，2013，30（5）：608-612；643.

［31］王友保，张莉，沈章军，等.铜尾矿库区土壤与植物中重金属形态分析［J］.应用生态学报，2005，16（12）：2418-2422.

［32］张智勇，王玉琦，孙景信，等.分子活化分析研究植物原生质体中的稀土元素［J］.科学通报，2000，45（5）：502-505.

［33］彭伟正，王克勤，胡蝶，等.镉在黄瓜植株体内分布规律及其对黄瓜生长和某些生理特性的影响［J］.农业环境科学学报，2006，25（增刊1）：92-95.

［34］沙莎.Hg、Cd胁迫下稀土元素La对豌豆及玉米幼苗的影响［D］.南京：南京师范大学，2004.

Effect of Exogenous Lanthanum on Accumulation and Chemical Forms of Cadmium in Different Varieties of Cucumber（Cucumis satiuus L.）

CHEN Rong1，LIU Jun1，XU Weihong1，*，XIE Wenwen1，XIONG Shijuan1，ZHANG Jinzhong1，XIONG Zhiting2，JIAO Wentao3
（1.College of Resources and Environmental Sciences，Southwest University，Chongqing400715，China；2.College of Resources and Environmental Sciences，Wuhan University，Wuhan430079，China；3.State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology，
Research Center for Eco-Environmental Sciences，Chinese Academy of Sciences，Beijing100085，China）

Cadmium（Cd）is one of the most important pollutants in soil，and it has attracted wide attention from scientists because of its harm to soil ecosystem.Pot experiments were carried out to investigate the effects of different lanthanum（La）levels（0，10and20mg/L LaCl3）on dry weights of plants，malonaldehyde（MDA）content，antioxidant enzymes activities，Cd accumulation and chemical forms in two cucumber varieties（‘Yanbai’and‘Jinyou 1’）when exposed to Cd (20 mg/kg).The results showed that activities of catalase（CAT），superoxide dismutase（SOD）and peroxidase（POD）in leaves and roots，and dry weights of leaves，stems，roots，fruits and whole plants of two varieties increased in the presence of exogenous LaCl3when exposed to Cd. Effect of La on dry weights of whole plants was found to be higher in ‘Jinyou 1’than that in’Yanbai’.Exogenous lanthanum，which can increase antioxidant enzyme activities of leaves and roots in two cucumber varieties，may play an important role in increasing resistance of plants to Cd and dry weights of whole plants.All chemical forms of Cd and the total extractable Cd in fruits of the two varieties obviously decreased in LaCl3treatments compared to the control，while the total extractable Cd and residual Cd（FR）of two varieties deceased at first，and then increased with an increase in LaCl3level.Cadmium contents in leaves，stems，roots and fruits of both varieties decreased by6.0%-10.2%，8.9%-23.5%，4.0%-29.2%and32.0%-49.8%in the presence of LaCl3. Cadmium contents and accumulation of fruits from individual plants, and total Cd contents in whole plants followed the decreasing order of ‘Jinyou 1’> ‘Yanbai’ in the presence of LaCl3.

antagonism of lanthanum and cadmium；antioxidant enzymes；malonaldehyde；Cd accumulation；Cd fractions；cucumber varieties

X171.5

A

1002-6630（2015）05-0038-07

10.7506/spkx1002-6630-201505008

2014-03-20

国家现代农业（大宗蔬菜）产业技术体系建设专项（nycytx-25）；国家自然科学基金面上项目（20477032）；“十一五”国家科技支撑计划项目（2007BAD87B10）

陈蓉（1990—），女，硕士研究生，研究方向为土壤重金属污染植物修复技术。E-mail：swuchenrong@163.com

徐卫红（1969—），女，教授，博士，研究方向为植物营养与环境生态。E-mail：xuwei_hong@163.com