不同浓度镉对不同菊科花卉形态指标的影响

王从梅，王波，王利芬

（苏州大学，江苏 苏州 215000）

我国土壤重金属镉污染问题日益严重，已经对环境生态带来严重的负面影响[1]。广大研究者开展了诸多研究，试图修复被镉污染的土壤。如筛选镉富集植物，但这类研究对野生植物资源筛选的较多[2]。有关观赏植物对重金属镉污染土壤修复的研究还不够深入。目前，已发现的绝大多数镉超积累植物生长周期长、生物量低、植株矮小，而菊科花卉除了具有生长周期短和生物量大等特点外，还具有种类繁多、色彩繁多、选择空间大等特点，如果能够筛选这样的植物，将为修复被镉污染土壤增加一个有效的植物品种[3-4]。本试验已在苏州地区有广泛种植，以生长良好、花型优美的5 种菊科花卉为供试材料，研究既可以为修复镉污染提供一个新的途径，也可以为类似的研究提供一条可借鉴的研究方法，同时还可以为相关研究提供一定理论基础和种质资源。

1 材料和方法

1.1 供试材料

通过调查城市绿化中应用的菊科花卉植物资源，结合已报道的有关菊科植物在对镉污染修复方面的相关研究，广泛收集并初步筛选在苏州地区长势良好，花型优美的5 种菊科草本花卉：藿香蓟（Ageratum conyzoides L.)、金鸡菊（Coreopsis drummondii Torr.et Gray）、百日草（Zinnia elegans Jacp.）、松果菊（Echinacea purpurea（Linn.）Moench）、万寿菊（Tagetes erecta L.），供试材料均为浙江虹越花卉股份有限公司提供。试验所用试剂均为分析纯。

1.2 试验设计

本试验采用盆栽法，盆钵规格为18cm×16cm，PV材质，栽培基质为园艺通用基质，镉背景值低于检测限，外源镉以CdCl2·2.5H2O 投入，Cd 浓度分别为0（CK）、10（处理A）、50（处理B）、100（处理C）、200（处理D）、300mg/kg（处理E），每个处理设置10 重复，将固态CdCl2·2.5H2O 与基质充分混匀并平衡2 周，每盆装0.5kg 上述制备好的基质，待用。选取健康饱满、大小均匀菊科花卉种子，用0.5%的高锰酸钾溶液浸泡消毒10min，然后用清水反复冲洗干净后，继而在无菌水中浸泡24h。将萌动的种子取出后均匀播种于54cm×28cm 穴盘中，每盆播种量均为200 粒。每天定时观察并及时补充水分，使其含水量保持在最大田间持水量的60%～80%。待幼苗长出4 片真叶，挑选长势接近的植株进行移栽，每天定期管理并观察记录植株生长情况。

1.3 样品测定

等第1 个花苞长出时，记录叶片数，测量株高。等植株收获后，将植株分为根部、茎部、叶片3 个部分，测定鲜重，用去离子水浸洗干净，在105℃下杀菌30min，70℃烘干至恒重，粉碎过20 目筛于干燥箱中待测。

1.4 数据处理与分析

数据采用EXCEL2010 和SPSS17.0 统计分析软件进行处理、制表以及进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同镉浓度处理对株高的影响

随着镉浓度增加，5 种植物株高均呈现先升高后下降的趋势（图1），其中松果菊和金鸡菊在10mg/kg 处理时达到最高，百日草和万寿菊在50mg/kg 处理时达到最高，藿香蓟在100mg/kg 处理时达到最高。研究说明低浓度的镉对5 种植株的株高增加有一定的促进作用，而高浓度的镉则抑制植株株高的增加。对比5 种菊科花卉，在10、50、100、200 和300mg/kg 处理时，除松果菊外，株高表现为百日草＞藿香蓟＞万寿菊＞金鸡菊。松果菊的株高在整个处理下的株高变化幅度最大，而万寿菊的变化幅度最小。

2.2 不同镉浓度处理对叶片数的影响

随着镉浓度增加，5 种植物叶片数均呈现先升高后下降的趋势（图2），百日草在10mg/kg 处理下即达到最高外，其与对照之间的差异达显著水平，金鸡菊、松果菊、万寿菊和藿香蓟4 种植物的叶片数均在100mg/kg处理下达到最高。当外源镉浓度从0 增加到10mg/kg，5种菊科花卉的叶片数增加差异均达显著水平。当植株叶片数达到最高后，随着镉浓度的增加，叶片数均呈现下降趋势，其中藿香蓟在10mg/kg 处理下的叶片数（最高）和300mg/kg 处理下（最高浓度）的叶片数差异呈显著差异外，其他4 种植物的叶片数差异均不显著。研究说明低浓度的镉对5 种植株的叶片数增加有一定的促进作用，而高浓度的镉则抑制植株叶片数的增加。对比5 种菊科花卉，在10、50、100、200 和300mg/kg 处理时，除松果菊和藿香蓟外，叶片数表现为金鸡菊＞万寿菊＞百日草。藿香蓟的叶片数在整个处理下的叶片数变化幅度最大，而松果菊的变化幅度最小。

图1 不同镉浓度对株高的影响

图2 不同镉浓度对叶片数的影响

图3 不同镉浓度对地上部干重的影响

2.3 不同镉浓度处理对地上部干重的影响

金鸡菊在50mg/kg 处理时达到最高，松果菊在100mg/kg 处理时达到最高，百日草在200mg/kg 处理时达到最高。当外源镉浓度从0 增加到10mg/kg，金鸡菊地上部分干重差异达显著水平，其他4 种虽有影响，但差异不显著。当松果菊、百日草、金鸡菊的地上部干重达到最高后，随着镉浓度的增加，地上部干重均呈现下降趋势，其中，除松果菊在10mg/kg 处理下的地上部干重（最高）和300mg/kg 处理下（最高浓度）的地上部干重差异呈显著差异外，百日草和金鸡菊差异均不显著。而万寿菊和藿香蓟的地上部干重随着镉浓度的增加，一直呈下降趋势，在10mg/kg 处理下的地上部干重（最高）和300mg/kg 处理下（最高浓度）的地上部干重差异均呈显著差异。

3 讨论

环境中的重金属会影响植物的株高、叶片数和生物量，而影响程度的强弱主要取决于重金属的浓度范围及不同菊科花卉对重金属胁迫的抗性。本研究结果表明，当镉离子浓度为10mg/kg 时，对5 种菊科花卉的株高和叶片数均有不同程度的促进作用，而随着镉离子浓度的进一步升高，达到200mg/kg 以上时，则会抑制5 种菊科花卉株高和叶片数的增加。而造成这种低促高抑现象的原因可能是低浓度的镉可以促进细胞分裂，分散镉对植物细胞的破坏程度，从而刺激了植物的生长，增加株高和叶片数。而随着镉浓度的逐渐增加，植物体对镉毒性的耐受性有限，抑制了植物生长所需要的物质和能力。

生物量是植株最直接反应其生长状况的生物指标，生物量如植株的地上部和地下部干重等，本研究表明，藿香蓟和万寿菊在整个处理期间，地上部干重一直处于持续降低的趋势，而百日草、松果菊和金鸡菊在低浓度镉胁迫下，对地上部干重有促进作用，不同的植物促进的程度不同，随着镉浓度的进一步增大，其地上部干重的增加受到抑制。藿香蓟的地上部干重随着镉胁迫的增强，一直处于持续降低的趋势，表明藿香蓟对镉比较敏感。万寿菊、松果菊、金鸡菊和百日草的地上部干重随着镉浓度的增大，呈现先升高后降低的趋势。由此可见，高浓度的镉胁迫处理下，不同菊科花卉的生物量均有不同程度的影响。

4 结语

随着镉浓度的增加，5 种菊科花卉的株高和叶片数先升高后下降。藿香蓟和万寿菊地上部干重呈现逐渐降低的趋势，而百日草、松果菊和金鸡菊则呈现先升高后降低的趋势，藿香蓟的地上部干重随着镉胁迫的增强，逐渐降低，而万寿菊、松果菊、金鸡菊和百日草的地上部干重随着镉浓度的增大，呈现先升高后降低的趋势。表明在高浓度的镉处理下，5 种菊科花卉的株高、叶片数和生物量都受到不同程度的抑制。