鎘脅迫下生物炭和AM真菌對桑苗光合色素含量的影響

王鐵森，陳政旭，2，郭雄飛，3

(1.西華師范大學 環境科學與工程學院，四川 南充 637009；2.云南省云天化中學，云南 水富 657800；3.華南農業大學 資源環境學院，廣東 廣州 510642)

1 引言

鎘作為重金屬元素，對植物具有很強的毒害作用[1]。土壤中一旦滲透過量的鎘，就很難排除。因此，當鎘在土壤中被植物根系細胞吸收進入到植物體后，會損壞葉綠體的結構，最終抑制植物光合作用強度，影響植物生理生長[2]。目前工業“三廢”的排放，不規范的化工和農業管理，鎘污染的危害已日趨嚴重。

生物炭結構穩定，能有效吸附和固定各種重金屬元素，可以有效地改善土壤質量及降低對植物的重金屬脅迫[3]；多孔且表面積大，孔隙可以儲藏土壤水分，為土壤微生物群落提供較好的生存環境，可以有效改良群落結構[4]。AM真菌是一種能為宿主植物提供更多養分以及增強宿主植物對重金屬耐性的根系微生物[5]，可使重金屬在土壤-植物系統中遷移轉化，從而改變植物對重金屬的吸收積累[6]。本課題選擇桑苗為宿主植物，在鎘的脅迫作用下，對桑苗B、M和BM處理，研究桑苗葉綠素含量的變化，進而探究其對桑苗光合色素含量的影響。

2 材料與方法

2.1 供試材料

土壤取自西華師范大學(N 30°81′99″, E 106°07′71″)所在的周山0～20 cm耕層，質地屬于粘壤土；將土壤濾清過2 mm篩后進行風干。土壤pH值為7.5，有機質13.24 g/kg，N、P、K、Cd含量分別0.27 g/kg、0.26 g/kg、14.92 g/kg、0.069 mg/kg，堿解氮含量50.23 mg/kg，有效磷含量15.69 mg/kg。

供試桑苗品種為“川桑98-1號”。

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

2.2 試驗設計

供試土壤先經滅菌處理，再根據表1進行處理(添加量均為20 g/kg)，充分混合后移入栽培盆中(盆口直徑32 cm，高44 cm)，每盆凈重7 kg。平均8次重復，共64 盆。

表1 試驗土壤處理結果

將CdSO4溶液與土壤混合均勻，沉淀2個月，平均每盆移栽2株長勢相近的桑苗(株高10 cm)，待桑苗生長出新芽后，每盆只定苗1株，保持各組桑苗水分均勻，期間不進行肥料投入。移栽后3個月后，測定桑苗葉片的葉綠素含量(4個重復)。

2.3 測定項目和方法

桑苗葉片中光合色素含量的測定[9]。

3 結果與分析

桑苗葉片中光合色素含量如圖1所示，在4 mg/kg Cd脅迫下，桑苗葉片中光合色素含量均下降，在未進行B、M、BM處理下，桑苗葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素分別降低25.68%、40.28%和20.41%，說明在Cd的脅迫下，桑苗葉片葉綠素含量的確會大幅度下降。

在0 mg/kg Cd脅迫下，B、M、BM處理下，桑苗葉綠素a含量分別高于對照組3.38%、7.43%和9.46%(圖1a)，葉綠素b含量分別高于對照組16.36%、21.82%和25.45%(圖1b)，類胡蘿卜素含量分別高于對照組8.33%、12.50%和20.83%(圖1c)。因此，在未進行Cd的脅迫下，B、M、BM處理均能提高桑苗葉片葉綠素a、葉綠素 b和類胡蘿卜素含量。在4 mg/kg Cd脅迫下，B、M、BM處理下，桑苗葉綠素a含量分別高于對照組16.28%、25.58%和41.86%(圖1a)，葉綠素b含量分別高于對照組8.16%、4.08%和6.12%(圖1b)，類胡蘿卜素含量分別高于對照組7.69%、7.69%和12.82%(圖1c)。因此，在進行Cd的脅迫下，B、M、BM處理能有效提高桑苗葉片中各光合色素含量。

在4 mg/kg Cd脅迫下，M處理對增加葉綠素a和葉綠素b含量的效果優于B處理；M處理和B處理對胡蘿卜素含量的影響無顯著差異(P>0.05)； BM處理對桑苗葉片葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量的增加均具有顯著性差異(P<0.05)。因此，B處理、M處理均能不同程度促進Cd脅迫下桑苗葉片光合色素的合成， BM處理對Cd脅迫下桑苗葉片光合色素的合成效果最佳。

圖1 B、M和BM處理對桑苗光合色素含量的影響

4 結果與討論

生物炭有助于提供桑苗良好的土壤環境、利于AM 真菌的繁殖，可抑制植物光合色素的分解[7]。在鎘脅迫下，桑苗光合色素含量下降明顯，表明鎘可干擾桑苗的光合作用。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，進而促進桑苗光合作用，并且生物炭與AM真菌的復合施用比單獨施用的效果更好。這一結果與課題組研究望江南植物結果相一致[8]，同時與劉先良[9]，Hu[10]，李繼偉[11]的研究結果一致。因此，復合施用生物炭和AM真菌對桑苗鎘脅迫下的葉綠素含量的提高效應最佳。在實際生產應用中具有一定的指導意義，但對于其機理與生產修復效應，還需進一步的探究。