镉胁迫下生物炭和AM真菌对桑苗光合色素含量的影响

王铁森，陈政旭，2，郭雄飞，3

(1.西华师范大学 环境科学与工程学院，四川 南充 637009；2.云南省云天化中学，云南 水富 657800；3.华南农业大学 资源环境学院，广东 广州 510642)

1 引言

镉作为重金属元素，对植物具有很强的毒害作用[1]。土壤中一旦渗透过量的镉，就很难排除。因此，当镉在土壤中被植物根系细胞吸收进入到植物体后，会损坏叶绿体的结构，最终抑制植物光合作用强度，影响植物生理生长[2]。目前工业“三废”的排放，不规范的化工和农业管理，镉污染的危害已日趋严重。

生物炭结构稳定，能有效吸附和固定各种重金属元素，可以有效地改善土壤质量及降低对植物的重金属胁迫[3]；多孔且表面积大，孔隙可以储藏土壤水分，为土壤微生物群落提供较好的生存环境，可以有效改良群落结构[4]。AM真菌是一种能为宿主植物提供更多养分以及增强宿主植物对重金属耐性的根系微生物[5]，可使重金属在土壤-植物系统中迁移转化，从而改变植物对重金属的吸收积累[6]。本课题选择桑苗为宿主植物，在镉的胁迫作用下，对桑苗B、M和BM处理，研究桑苗叶绿素含量的变化，进而探究其对桑苗光合色素含量的影响。

2 材料与方法

2.1 供试材料

土壤取自西华师范大学(N 30°81′99″, E 106°07′71″)所在的周山0～20 cm耕层，质地属于粘壤土；将土壤滤清过2 mm筛后进行风干。土壤pH值为7.5，有机质13.24 g/kg，N、P、K、Cd含量分别0.27 g/kg、0.26 g/kg、14.92 g/kg、0.069 mg/kg，碱解氮含量50.23 mg/kg，有效磷含量15.69 mg/kg。

供试桑苗品种为“川桑98-1号”。

菌剂由中科院南京土壤所提供的AM真菌(Glomus intraradices BEG 168)。

2.2 试验设计

供试土壤先经灭菌处理，再根据表1进行处理(添加量均为20 g/kg)，充分混合后移入栽培盆中(盆口直径32 cm，高44 cm)，每盆净重7 kg。平均8次重复，共64 盆。

表1 试验土壤处理结果

将CdSO4溶液与土壤混合均匀，沉淀2个月，平均每盆移栽2株长势相近的桑苗(株高10 cm)，待桑苗生长出新芽后，每盆只定苗1株，保持各组桑苗水分均匀，期间不进行肥料投入。移栽后3个月后，测定桑苗叶片的叶绿素含量(4个重复)。

2.3 测定项目和方法

桑苗叶片中光合色素含量的测定[9]。

3 结果与分析

桑苗叶片中光合色素含量如图1所示，在4 mg/kg Cd胁迫下，桑苗叶片中光合色素含量均下降，在未进行B、M、BM处理下，桑苗叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素分别降低25.68%、40.28%和20.41%，说明在Cd的胁迫下，桑苗叶片叶绿素含量的确会大幅度下降。

在0 mg/kg Cd胁迫下，B、M、BM处理下，桑苗叶绿素a含量分别高于对照组3.38%、7.43%和9.46%(图1a)，叶绿素b含量分别高于对照组16.36%、21.82%和25.45%(图1b)，类胡萝卜素含量分别高于对照组8.33%、12.50%和20.83%(图1c)。因此，在未进行Cd的胁迫下，B、M、BM处理均能提高桑苗叶片叶绿素a、叶绿素 b和类胡萝卜素含量。在4 mg/kg Cd胁迫下，B、M、BM处理下，桑苗叶绿素a含量分别高于对照组16.28%、25.58%和41.86%(图1a)，叶绿素b含量分别高于对照组8.16%、4.08%和6.12%(图1b)，类胡萝卜素含量分别高于对照组7.69%、7.69%和12.82%(图1c)。因此，在进行Cd的胁迫下，B、M、BM处理能有效提高桑苗叶片中各光合色素含量。

在4 mg/kg Cd胁迫下，M处理对增加叶绿素a和叶绿素b含量的效果优于B处理；M处理和B处理对胡萝卜素含量的影响无显著差异(P>0.05)； BM处理对桑苗叶片叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量的增加均具有显著性差异(P<0.05)。因此，B处理、M处理均能不同程度促进Cd胁迫下桑苗叶片光合色素的合成， BM处理对Cd胁迫下桑苗叶片光合色素的合成效果最佳。

图1 B、M和BM处理对桑苗光合色素含量的影响

4 结果与讨论

生物炭有助于提供桑苗良好的土壤环境、利于AM 真菌的繁殖，可抑制植物光合色素的分解[7]。在镉胁迫下，桑苗光合色素含量下降明显，表明镉可干扰桑苗的光合作用。施用生物炭和AM真菌均能有益于桑苗的光合色素含量的增加，进而促进桑苗光合作用，并且生物炭与AM真菌的复合施用比单独施用的效果更好。这一结果与课题组研究望江南植物结果相一致[8]，同时与刘先良[9]，Hu[10]，李继伟[11]的研究结果一致。因此，复合施用生物炭和AM真菌对桑苗镉胁迫下的叶绿素含量的提高效应最佳。在实际生产应用中具有一定的指导意义，但对于其机理与生产修复效应，还需进一步的探究。