钾肥对镉污染土壤大白菜品质的效应研究
农业资源与环境学报
Journal of Agricultural Resources and Environment
钾肥对镉污染土壤大白菜品质的效应研究
2王小晶1，，陈
怡1，王菲1，王正银1*
2. 重庆市北碚区农业委员会，（1. 西南大学资源环境学院，重庆400716；重庆400700）摘
生要：为进一步阐明钾对镉污染土壤上大白菜的品质影响，通过盆栽试验研究了2种镉污染土壤不同钾肥用量对大白菜生长、
大白菜地上部及地下部鲜重在低镉胁迫下分别下降2.6%和19.8%，理特性和重金属含量的影响。结果表明，在高镉胁迫下分别下增降7.1%和45.5%；低镉胁迫下，土壤增施钾肥后大白菜地上部鲜重提高0.3%~ 34.0%，地下部鲜重降低1.2%~ 7.4%；高镉胁迫下，施钾肥后大白菜地上部鲜重无明显变化，地下部鲜重显著提高41.8%~ 87.3%。低镉胁迫大白菜叶片中叶绿素a 、叶绿素b 含量略有升高，增施钾肥后，叶绿素a 含量显著升高，叶绿素b 含量变化不大；高镉胁迫大白菜叶片中叶绿素各含量明显降低，增施钾肥后，SOD 、POD ）低镉胁迫大白菜叶片中抗氧化系统酶（CAT 、叶绿素各含量变化不大。活性增强，高镉胁迫大白菜叶片中各抗氧化系统酶2种镉污染土壤增施钾肥各种酶活性呈增强趋势。镉污染土壤增施钾肥能有效提高大白菜叶片中维生素C 、活性降低，还原糖的含镉胁迫大白菜叶片中重金属镉、汞含量均有效降低。结果表明，镉污量，并促进游离氨基酸转化为粗蛋白。砷含量显著升高，铅、铬、染土壤上增施钾肥能有效提高大白菜品质，特别是降低大白菜叶片中各种重金属的含量，低镉胁迫下最佳施钾浓度为200~ 400大白菜；重金属关键词：镉；钾肥；品质；生理特性；S143.3；Q945.78中图分类号：
A 文献标志码：
mg kg -1，kg -1。·高镉胁迫下最佳施钾浓度为400~ 600mg ·
2095-681901-0040-08文章编号：（2015）doi:10.13254/j.jare.2014.0192
2WANG Xiao-jing 1，, CHEN Yi 1, WANG Fei 1, WANG Zheng-yin 1*
（1.College of Resources and Environmental Science, Southwest University, Chongqing 400716, China; 2.Beibei Agriculture Committee, Chongqing 400700, China ）
Abstract:In order to further explain how potassium affect the quality of cabbage growing in cadmium contaminated soils, a pot experiment was carried out to study the effect of different dosages of potash fertilizer on the cabbage yield, physiological characteristics （the concentration of chlorophyll and the activity of antioxidative enzyme ）and heavy metal concentration in two cadmium contaminated soils. The result showed that cabbage ′ s fresh weight above ground and underground decreased 2.6%and 19.8%respectively in low cadmium stress, while decreased 7.1%and 45.5%in high cadmium stress. After increasing the dosage of potash fertilizer in low concentration cadmium polluted soil, cabbage ′ s fresh weight above ground increased by 0.3%~34.0%and the underground part decreased by 1.2%~7.4%.At the same time, after application of potash fertilizer in high concentration stress, cabbage ′ s fresh weight above ground had no significant change while the underground part significantly increased by 41.8%~87.3%.The concentration of chlorophyll a and chlorophyll b in cabbage leaves increased slightly in low cadmium stress, after application of potash fertilizer, the concentration of chlorophyll a increased greatly but chlorophyll b had no obvious change. The concentration of chlorophyll a and chlorophyll b in cabbage leaves decreased greatly in high cadmium stress and it had no tremen - dous change after application of potash fertilizer. The activity of antioxidative enzymes （CAT, SOD and POD ）in cabbage leaves were strength - ened in low cadmium stress while the activity of kinds of antioxidative enzymes in cabbage leaves were weakened in high cadmium stress. Af - ter application of potash fertilizer in two cadmium polluted soils, all kinds of enzyme activity had a trend to increase. Applying potash fertiliz - er into the cadmium contaminated soils could effectively increase the concentration of vitamin C, reducing sugar and promote the free amino acids transforming into crude protein. The concentration of heavy metal cadmium and arsenic significantly increased, but lead, chromium and mercury universally decreased in cadmium stress. From this study we found that application of potash fertilizer could effectively improve the quality of cabbage, especially decrease the concentration of various heavy metals in cabbage ′ s leaves and the recommended dosage was 200~400mg kg -1in low cadmium stress and 400~600mg kg -1in high cadmium stress. ··
Keywords:cadmium; potash fertilizer; cabbage; quality; physiological characteristics; heavy metal
Effects of Potash Fertilizer on Cabbage 忆s Quality in Cadmium Polluted Soils
2014-07-25收稿日期：
科研专项（201203013-5）（IPNI ）（2012-Chongqing-02）基金项目：国家公益性行业（农业）；国际植物营养研究所资助项目
（1986—）作者简介：王小晶，女，硕士，主要从事植物营养与品质方面的研究。E-mail:[email protected]
*通信作者：王正银E-mail:[email protected]
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王小晶，等：钾肥对镉污染土壤大白菜品质的效应研究
土壤重金属污染是当今世界面临的主要环境问
题之一，其中镉（Cadmium ，Cd ）是人体非必需且生物毒性最强的重金属元素之一，极易被植物吸收并积
累[1]。有研究表明，早在20世纪90年代初，中国镉污染耕地已达1.3× 104业生hm 2，而且还有继续显著增加的趋
势[2]。近年来，由于农产中使用含镉的肥料，
灌溉含镉的污水及大气中漂浮的镉在土壤表面发生沉积，
农产品镉污染现象时有发生[3-4]。大白菜
（B.rassica cam pestris L.var. pekinensis ）是我国南方地区广泛栽培和
食用的叶类蔬菜，极易受到土壤中镉的毒害，
表现出生长缓慢、植株矮小、退绿等症状，严重影响产量，同时通过食物链进一步危害人类健康[5]。目前对大白菜与镉的相关研究主要集中在基因型差异和吸收机制上，对大白菜植株如何解镉毒害的研究特别是抗氧
化系统如SOD 、
POD 、CAT 等如何消除镉胁迫的研究较少[4]。钾是植物生长所必需的营养元素，同时施用钾肥也是重要的农业增产措施之一[6]。施用钾肥能增加
蔬菜产量及提高品质，
但增施钾肥对大白菜生理特性及重金属吸收的影响报道较少[7]。本试验研究了不同
镉污染水平土壤上增施钾肥及其用量对大白菜产量、生理特性、食用品质及重金属含量的影响，旨在为发展安全优质蔬菜生产的科学施肥提供理论依据。
1
1.1供试材料和方法
试验材料
于2013年10月—2014年1月采用温室土壤盆栽的方式在西南大学一号玻璃温室中进行，
供试土壤为中性紫色土，其基本农化性状：pH （H 有mg ·机质kg 14.9g ·kg -12，碱解氮79.5mg ·kg -1，有效O 磷）6.3528.61
，
-1，速效钾148.7mg ·kg -1；供试土壤重金属含量：
全kg 镉0.158mg ·kg -1，全铅15.0mg ·kg -1，全铬22.9mg ·-1，全汞0.0415mg ·kg -1，全砷2.53mg ·kg -1（供试土壤1995重金一代杂范属交围含’内量。）供；均在供国家规定试试肥品料种为：尿大的素白限（菜量N ，品标准46种% ）为GB 15612—
、‘磷华酸新二抗氢铵
70P 2加O 5，52%；N ，12%）、硫酸钾（分析纯）；外源重金属添1.2剂试验为二盆栽试方水合案及氯验共方法
化镉（CdCl 2·2H 2O ，分析纯）。设11个处理，分别为：（1）CK （没有
添加Cd ，不施钾肥）；（2）2种Cd 添加浓度：2mg ·
kg -1200G1）kg -1K 2SO 4肥浓度为0、100、J4。、每400和个、10600mg 处理mg ·7·次kg （G2）；（3）
-1重（复，以随机K 2O 计排）列分别。试为验J0采、用J1、17J2、cm J3、×
装的塑料盆，将添加的镉与供试土kg 壤-1、混匀
入100在，剩mg 盆余·中，kg 平衡4周。各处理均施N 200mg ·
P -12。试验时磷肥全部和氮肥的40%一次性O 5施
氮肥分2次追施；钾肥按预设的浓度一次性
施用。
在60%的田间持水量下平衡15d 后播种，三叶期每盆定苗3株。根据土壤水分状况每1~2d 浇灌1次去离子水，以保持土壤达到田间持水量的80%左右。并进行常规栽培管理。
采样在试验进行60d 时进行，收获大白菜的地上部及地下部。将收获的地下部用水洗净，
擦干称重。用去离子水快速将收获地上部分（可食用部分）的泥土冲洗干净，滤纸吸干，
记录大白菜的生物量。取每个处理中长势有代表性的大白菜同一位置叶片样品，用不锈钢剪刀剪碎混匀待测大白菜生理活性及食用品
质。同时另取代表性大白菜样品用不锈钢剪刀剪碎，
混匀，
80~ 90℃ 杀青10min 后，于65℃ 烘箱中干燥。植株1.3烘测定内干样品供试土容用壤和不基方法
锈钢粉碎机粉碎待测重金属含量。本理化性状的测定：
土壤碱解氮采用碱解扩散法测定，
速效磷采用NaHCO 3法测定，速效钾采用NH 4生理指标的OAc 测定：浸叶提绿，火焰素a 光、叶度绿法素测定[8]。大白菜生长
b 及叶绿素总量
采用80%丙酮提取，分光光度法测定；过氧化氢酶CAT ）活性用高锰酸钾滴定法测定；过氧化物酶POD ）活性用愈创木酚法测定；超氧化物歧化酶SOD ）活性用氮蓝四唑（Nitrobluetetrazolium ，NBT ）光化还原法测定。大白菜还原糖采用3，
5-二硝基水杨酸比色法测定，维生素C 采用2，
6-二氯靛酚滴定法测定，游离氨基酸采用水合茚三酮溶液显色法测定，硝酸盐含量采用紫外分光光度法测定[9-10]。土壤和大
白2消菜解重，金大属白含菜量采的用测V 定：
土壤采用V HCl HNO ∶ V HNO 3
∶ V HClO 4
=3∶ 1∶ 3
∶ V HClO 4
吸收=4∶ 1消解，都采用原1.4数据处理
分光光度计法测定[8]。子tem 试验测得数据采用SAS 法，）即软件Duncan ，方差法）分析的进行差异平均数的多显著（Statistical 性用重新比较复analysis 极，差并法进（sys 行SSR -
相关分析[11]。
2.12钾结果与讨论
由表肥对1镉污染可见，土未壤施钾大白菜肥条件生物量下与的影响
CK 相比，
土壤镉胁迫使大白菜地上部及地下部鲜重均显著（P
—41—
（（（（（
·农业资源与环境学报第32卷·第1期
7.1%和45.5%。大白菜地上部低镉污染土壤增施钾肥，
增幅为0.3%~ 34.0%，鲜重显著增加，且在施钾浓度为
）下降，低镉胁迫不施钾肥大白菜地上部及地下
部鲜重分别降低2.6%和19.8%；高镉胁迫分别降低
叶高低表征了植物的生产能力。Perronnet 等[4]报道，
他们认为绿素含量降低是植物受镉毒害的最先症状，表抑制叶绿素合成是镉抑制植物光合作用的第一步。
2表明，与CK 相比，低镉土壤上不施钾肥大白菜中叶
400mg ·kg -1时增幅最大；大白菜地下部鲜重降低
1.2%~ 7.4%，kg -1时降幅最大。以施钾浓度为200mg ·大白菜地上部鲜重显著增加高镉污染土壤增施钾肥，7.6%~ 30.8%；高镉污染土壤增施钾与低镉胁迫相反，
kg -1时，叶为2.7%~ 13.1%，施钾量达到100~ 200mg ·
kg -1绿素b 含量升高0.4%~ 3.3%，施钾浓度达400mg ·高镉胁迫大时大白菜叶片中叶绿素b 含量反而降低。
与CK 相白菜叶绿素a 和叶绿素b 含量均显著减低，比，降幅分别为5.9%~ 19.5%和13.5%~ 17.5%，高镉胁
迫下增施钾肥叶绿素a 含量升高，但对叶绿素b 含量影响不大。
叶绿素a/叶绿素b 值是衡量叶片感受重金属胁
各迫相对敏感的一个生理指标，从表2中可以看出，
叶绿素a/叶绿素b 的值基本稳定在3∶ 1，处理条件下，
绿素a 含量略有升高（2.7%），施钾肥量在100~ 400
mg kg -1时，增幅·能明显提高大白菜中叶绿素a 含量，
肥后大白菜地下部鲜重显著增加，增幅为41.8%~
87.3%。由此可见低镉胁迫土壤增施钾肥对大白菜地高镉胁迫土壤增施钾肥对大白菜地上部与地下部生长影响作用相同，根冠比显著升高。
2.2钾肥对镉污染土壤大白菜生理特性的影响2.2.1叶绿素含量
其叶绿素含量是植物生长重要的生理参数之一，
上部与地下部生长影响作用相反，根冠比显著降低；
处理CK G1J0G1J1G1J2G1J3G1J4G2J0G2J1G2J2G2J3G2J4
地上部鲜重/g·株-1
38.1±0.76de 37.1±0.74e 37.2±0.74e 46.8±0.93ab 49.7±0.99a 42.4±0.84c 35.4±0.70e 38.1±0.76de 43.9±0.87bc 46.3±1.04ab 41.2±0.92cd
表1镉污染土壤不同钾肥处理大白菜生物量
与对照组相比/±%
—-2.6-2.422.830.411.3-7.10.015.28.121.5
地下部鲜重/g·株-1
1.01±0.020a 0.81±0.016cd 0.75±0.009f 0.77±0.015def 0.76±0.015ef 0.80±0.016cde 0.55±0.011g 0.78±0.016def 1.03±0.021a 0.83±0.017c 0.92±0.018b
与对照组相比/±%
—-19.8-25.7-23.8-24.8-20.8-45.5-22.82.0-17.8-8.9
根冠比0.02650.02290.02020.01650.01530.01890.01480.02050.02350.02010.0199
与对照组相比/±%
—-13.7-23.9-37.9-42.3-28.8-44.1-22.7-11.5-24.0-25.0
下同。注：表中数据均为7次重复平均数，同列数字后不同小写字母表示Duncan ′ s 新复极差检验5%显著水平，
Note:Data in the table are averages of seven repeat and different small letters in a row indicate significant difference at 琢=0.05by Duncan ′ s test. The same as below.
表2镉污染土壤不同钾肥处理大白菜叶绿素含量
CK G1J0G1J1G1J2G1J3G1J4G2J0G2J1G2J2G2J3G2J4
1.08±0.0400c 1.11±0.0411bc 1.17±0.0433ab 1.13±0.0418abc 1.18±0.0437a 1.01±0.0374d 0.883±0.0327f 0.937±0.0347ef 0.987±0.0365de 0.943±0.0349ef 0.928±0.0343ef
—2.68.34.48.9-6.4-18.3-13.3-8.6-12.7-14.1
—2.710.64.513.1-5.7-19.5-12.8-5.9-11.8-14.5
—1.40.43.3-4.6-9.1-15.1-15.3-17.5-16.0-13.5
3.053.093.363.093.623.172.893.143.483.213.02
0.815±0.0383cd 0.837±0.0393c 0.901±0.0423ab 0.852±0.0400bc 0.922±0.0433a 0.769±0.0361de 0.656±0.0308g 0.711±0.0334efg 0.767±0.0360de 0.719±0.0338ef 0.697±0.0328fg
0.267±0.0099ab 0.271±0.0100a 0.268±0.0099ab 0.276±0.0102a 0.255±0.0094bc 0.243±0.0090cd 0.227±0.0084e 0.226±0.0084e 0.220±0.0081e 0.224±0.0083e 0.231±0.0085de
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王小晶，等：钾肥对镉污染土壤大白菜品质的效应研究
高镉污染土壤上不施钾肥处理大白菜叶绿素a/叶绿
素b 的值小于3∶ 1，从植物外部形态上来看，植株叶片明显较其他处理系列偏黄，表现出明显的受毒害现象2.2.2。
抗氧化活性酶活性
（tase Peroxidase ，植SOD 物）体内、过氧的化超氢氧酶化，POD ）是一类（物Catalase 歧化酶
，（重要的保护CAT Superoxide ）和过氧化dismu 物酶- 酶，
在清除重金属等诱导产生的氧自由基和过氧化物、抑制膜脂过
氧化、H 2O ，和保护抑制CAT 细胞高活共性同免的
作遭伤·用OH 能害等把等·方O 面起着重要作用[12-14]SOD 。2-和H 2O 2转化成O 2和催化H 2累，限制O 2形成H 2这些自由基对O ，从膜而脂有效的形过氧阻成化的止
；POD ·O 2-和和H CAT 2O 2的积则可启动[13-15]。
低镉污染土壤上增施钾肥明显提高CAT 的活
性，增幅为3.6%~ 10.0%，当施钾量达到400mg ·kg -1时大白菜中CAT 活性最高。高镉污染土壤上大白菜
叶6.1%片中~ 17.7%CAT 活性较低，增施钾肥后CAT 活性提高
-1
。，施钾量为200mg kg 时提高效果最优（图1）·由图2可知，低镉胁迫大白菜对逆境做出适应性反应，大白菜叶片中SOD 活性提高1.9%，当土壤中镉含量过高时，
大白菜受镉毒害严重，叶片中SOD 活性降低13.7%。与不施钾肥相比，
2种镉浓度胁迫下增施钾肥浓度为100mg ·kg -1和200mg ·kg -1时，大白
菜叶3.0%片~ 5.7%中SOD ，施钾活性浓增度强达，400增幅mg ·分别kg 为3.5%~ 4.2%和-1时，大白菜叶片中SOD 活性开始降低。
4.0
3.8Cd=23.6Cd=10mg mg ·kg 3.43.2cd
·
kg -1-1bc
b
a 3.0ef ef
ef
de 2.8g
e
d
f
2.62.42.22.0
CK 0
K 1002SO 4/mg·
200kg -1400600
Different 不同letters 字母The mean 表示same significant 5%水平差异显著。下同
as follows.
difference at 5%level.
Figure 图1钾肥对镉污染土壤大白菜叶片中CAT 活性的影响
leaves 1of Effect B.rassica of potassium cam contaminated pestris treatments L.var. soil
pekinensis on the CAT . growing activity in in Cd
the POD 11.7%低，镉增胁施钾迫肥下浓大度白为菜100叶~ 片400中mg POD ·
kg 活性升高-1时叶片中600白菜叶mg 活·性kg 提-1时高，，POD 增幅活为性5.8%降低~ 6.8%11.0%；，高当镉施钾胁迫浓下度，达大片中POD 活性降低19.8%，增施钾肥后，叶片中mg POD 2.3·kg 活性提高18.6%~ 20.2%，以施钾浓度为200-12.3.1钾肥效对果镉污染最优（土图壤3）大白菜食。
用品质的影响
维维生生素素C C （是一Vc ）
种还原剂，它能使植物体内SOD 酶活性增强，从而提高机体的免疫力，
对人类防癌和抗衰老有重要作用[6]。与对照相比（表3），低镉污染大白菜维生素C 含量升高12.8%，高镉污染大白菜维生素C 含
量升高5.1%。与不施钾肥相比，低镉污染土壤增施钾肥大白菜维生素C 含量略有提高，
增幅为4.3%~ 9.9%，施钾量为600mg ·kg -1时效果最优。与不施钾肥相比，
高镉污染土壤增施钾肥大白菜中维生素C 含量提高
240Cd=2220200c Cd=10mg c
mg ·
kg bc ·
kg -1-1a ab 180160ef
de
d
c f
f 140g
120100
CK
100
Figure 图2K 2SO 4/mg·
200
kg -1400
600
leaves 2钾of Effect 肥对镉污染土壤大白菜叶片中SOD 活性的影响B.rassica of potassium cam contaminated pestris treatments L.var. on the SOD activity in the soil
pekinensis . growing in Cd
400Cd=2Cd=10mg mg ·kg -1350300
c
·kg -1b a b ef ef
g
d
ef
de
fg
250h
200150
CK
K 1002SO 4/mg·
200kg -1400600
Figure 图3leaves 3钾of Effect 肥对镉污染B.rassica of potassium 土壤大白菜叶片cam treatments on 中the POD POD 活activity 性的影响
contaminated pestris L.var. in the soil
pekinensis . growing in Cd
—43—
·农业资源与环境学报第32卷·第1期
，-1时效果最优。施钾量为·
2.3.2游离氨基酸
（表3）与对照相比，低镉胁迫显著提高大白菜中（增幅为33.4%）游离氨基酸含量，高镉胁迫对大白菜中游离氨基酸含量的影响作用不明显。与不施钾肥相比，低镉污染土壤上增施钾肥大白菜中游离氨基酸含降幅为8.5%~ 29.0%，量显著降低，钾肥施用量为400mg kg -1时大白菜中游离氨基酸含量最低。与不施钾·
肥相比，高镉污染土壤上增施钾肥对大白菜中游离氨
kg -1基酸含量的影响作用不一致，施钾量为100mg ·时大白菜中游离氨基酸含量升高，施钾量达到200
mg kg -1时大白菜中游离氨基酸含量开始降低，降幅·
kg -1时大白菜中游为4.5%~ 24.9%，施钾量为200mg ·离氨基酸含量最低。2.3.3还原糖
（降染土壤上不施钾肥大白菜中粗蛋白含量略有降低
低4.0%），增施钾肥后大白菜粗蛋白含量升高4.9%~ 蛋白的含量最高；在高镉污染土壤上各处理大白菜中
增幅为4.0%~ 17.5%，粗蛋白含量均有所增加，达到最kg -1。高时所需钾肥施用量为400mg ·
2.4钾肥对镉污染土壤大白菜重金属含量的影响由表4可知，镉污染胁迫下大白菜中镉含量急剧
大白菜是一种易上升，增幅为46.3%~ 271.5%。可见，富集镉的蔬菜，对人体健康存在潜在危害。低镉胁迫
kg -1和400mg kg -1时，增施钾肥浓度为100mg ··大白菜中镉含量比不施钾肥处理分别降低了6.4%和
7.8%；高镉胁迫下钾肥施用量为100mg kg -1和200·100~ 200mg kg -1时能有效降低大白菜对镉的吸收。·2.4.2铅2.4.1镉
13.4%，kg -1时大白菜中粗钾肥施用量为100~ 200mg ·
（表3）与对照相比，低镉胁迫显著提高大白菜中
（增加9.9%）还原糖含量，高镉胁迫下大白菜中还原（升高5.9%）低镉污糖也略有升高。与不施钾肥相比，
mg kg -1时，大白菜中镉含量比不施钾肥处理分别降·
低了5.3%和1.3%。由此说明，镉污染土壤上施钾量为
染土壤上增施钾肥对大白菜中还原糖含量的影响作
kg -1）（钾肥用量100~ 200mg ·用不一致，低施钾量下（钾肥大白菜中还原糖含量升高1.9%~ 3.2%，高施钾量
kg -1）时大白菜中还原糖含量降低用量400~ 600mg ·
与CK 相比，从表4可以看出，镉污染土壤大白
菜中铅含量显著降低，低镉污染各处理降幅为7.1%~ 表明大白菜对镉和铅的下降低了大白菜对铅的吸收，
增施钾肥后，大白菜中吸收存在一定的竞争相关性，
大白菜铅含量显著降低，并且在相同镉浓度胁迫下，
由此表明在镉胁迫下增中铅含量与钾肥用量成反比，施钾肥能有效降低大白菜对铅的吸收。
2.4.3铬
28.7%，高镉污染各处理降幅为3.1%~ 23.3%。镉胁迫
4.5%~ 12.6%，kg -1。最佳施钾量为100mg ·与不施钾肥2.3.4粗蛋白
从表3中可以看出，在镉污染土壤上增施钾肥能在低镉污显著提高大白菜粗蛋白含量。与对照相比，
相比，高镉污染土壤上施钾肥大白菜中还原糖含量显
kg -1。增幅为4.0%~ 8.3%，著提高，最佳施钾量为400mg ·
与CK 相比，镉胁迫降低了大白菜对铬的吸收，
处理CK G1J0G1J1G1J3G1J4G2J0G2J1G2J2G2J4
kg -1含量/mg·322.5±6.19f 363.7±14.7d 391.9±4.91ab 393.8±25.1ab 399.7±15.2a 338.8±4.40ef 340.6±4.43ef 364.9±4.74cd 344.4±4.48e
kg -1含量/mg·
相比/±%相比/±%
—12.821.517.722.123.95.15.613.118.76.8
291.3±13.8d 388.6±9.05a 355.6±4.38b 296.8±5.86d 276.1±5.59ef 291.5±10.8d 284.7±3.70de 317.8±7.13c 213.4±2.77h 271.8±2.53f 253.9±5.70g
—33.422.11.9-5.20.1-2.39.1-26.7-6.7-12.8
kg -1含量/mg·0.702±0.0091e 0.771±0.0100c 0.796±0.0103ab 0.786±0.0102bc 0.674±0.0098f 0.736±0.0096d 0.743±0.0097d 0.773±0.0100c 0.796±0.0106ab 0.805±0.0112a 0.793±0.0110ab
kg -1kg -1含量/mg·含量/mg·
相比/±%相比/±%相比/±%
—9.913.412.0-4.04.95.910.113.414.713.0
23.9±0.179f 22.9±0.172g 27.1±0.203bc 26.8±0.201cd 26.3±0.197d 25.1±0.188e 25.3±0.190e 24.9±0.187e 26.4±0.198d 28.1±0.210a 27.4±0.206b
—-4.013.412.09.94.95.94.010.417.514.7
3560±59.3c 3478±77.2d 3311±43.0e 2595±13.7i 3030±30.4g 2848±47.0h 3845±45.9a 3556±26.2c 3649±47.4b 3037±39.5g 3222±31.9f
—-2.3-7.0-27.1-14.9-20.08.0-0.12.5-14.7-9.5
表3镉污染土壤不同钾肥处理大白菜食用品质指标含量
G1J2379.5±5.07bcd
G2J3382.7±4.98abc
—44—
等：王小晶，钾肥对镉污染土壤大白菜品质的效应研究
表4镉污染土壤不同钾肥处理大白菜重金属含量
处理
kg -1含量/mg·0.0323±0.0011g 0.0480±0.0016f 0.0473±0.0016f 0.0570±0.0019d
组相比/±%—48.646.376.5
kg -1含量/mg·0.0954±0.0031a 0.0886±0.0029bc
组相比/±%—-7.1
kg -1含量/mg·0.401±0.0132cde 0.337±0.0111f
组相比/±%—
kg -1含量/mg·0.00467±0.0001b
组相比/±%—7.20.6
kg -1含量/mg·0.0248±0.0008e 0.0342±0.0011a 0.0338±0.0010ab 0.0264±0.0008de
组相比/±%0.037.936.36.5
CK G1J0G1J1G1J2G1J3G1J4G2J0G2J1G2J2G2J3G2J4
0.0513±0.0017ef 58.70.0550±0.0018de 70.3
-16.00.00453±0.0002bc -2.90.0322±0.0010abc 29.8-9.90.00500±0.0001b 1.50.00441±0.0001bc -5.4
0.0816±0.0027de -14.50.361±0.0119ef 0.0838±0.0028cd -12.20.407±0.0134bcd 0.0746±0.0025f 0.0680±0.0022g
-28.70.437±0.0144bc
-21.80.372±0.0122def -7.20.00469±0.0001b
8.90.00449±0.0001bc -3.80.0313±0.0010abc 26.2
0.0311±0.0010abc 25.40.0296±0.0009cd
19.418.5
4.6
0.1128±0.0037b 249.10.0924±0.0030ab -3.10.370±0.0122def -7.80.00590±0.0002a 26.5
0.360±0.0118ef -10.20.00488±0.0002b
0.2
0.448±0.0147b 0.539±0.0177a
0.1068±0.0035c 230.50.0874±0.0029bcd -8.40.1200±0.0039a 271.50.0732±0.0024fg -23.30.1148±0.0038b 255.30.0768±0.0025ef -19.5
0.1113±0.0037bc 244.40.0838±0.0028cd -12.20.402±0.0132cde 0.00397±0.0001c -14.80.0302±0.0009bcd 21.8
11.60.00398±0.0001c -14.70.0294±0.0009cd
34.50.00439±0.0001bc -6.00.0314±0.0010abc 26.6
这与镉污染土壤上大白菜对铅吸收的影响作用相似。与不施钾肥相比，低镉污染土壤上增施钾肥大白菜中
增幅为7.1%~ 29.7%，铬含量显著升高，高镉胁迫下，
除了G2J1处理外，其余各处理均提高大白菜中铬含量。由此认为，镉污染土壤上增施钾肥可能导致大白菜对镉和铬的协同吸收。2.4.4汞
则对植物产生抑制和毒害[16-19]。由于植物根系是重金
因此根属的最先接纳者，且重金属在根部明显富集，系往往是最直接、最严重的受害器官之一。本研究结果表明，镉胁迫大白菜地上部及地下部鲜重显著降低，低镉污染土壤增施钾肥对大白菜地上部及地下部
生长影响作用相反，大白菜地上部鲜重提高0.3%~
kg -1时大白菜中汞含量最低，降幅为5.4%；在高镉胁
镉胁迫下钾肥对大白菜中汞含量的影响作用不一致。与对照相比在低镉胁迫下钾肥用量为200mg ·kg -1和400mg kg -1时大白迫下钾肥用量为200mg ··菜中汞含量显著降低，降幅为14.8%和14.7%。同时从表4还可看出，高镉污染土壤降低大白菜对汞的吸收所需钾肥施用量要高于低镉污染土壤。2.4.5砷
34.0%，地下部鲜重降低1.2%~ 7.4%；高镉污染土壤增施钾肥对大白菜地上部及地下部生长影响作用相同，大白菜地上部鲜重提高7.6%~ 30.8%，地下部鲜重
提高41.8%~ 87.3%。Arduini 等[20]也发现不同浓度的Cd 处理对Miscanthus 的生物量影响不同，对于钾肥
低、高镉污染土壤上大白菜叶片对砷的吸收显著升高，增幅分别为29.8%和25.4%。低镉污染增施钾kg -1时大白菜叶片中砷含量降肥浓度为400~ 600mg ·
kg -1。高镉污低2.8%~ 18.0%，最佳施钾量为400mg ·kg -1时大白菜叶染土壤增施钾肥浓度为100~ 400mg ·
片中砷含量降低2.9%~5.5%，最佳施钾量为400mg ·
从而提高植物对离子的吸收有关。
3.2钾肥对镉污染土壤大白菜生理特性的影响
影响Cd 污染土壤上大白菜根系生长的原因，可能与K +影响Cd 超级化细胞原生质膜，提高细胞跨膜电位，
叶绿素含量是植物生长重要生理参数，其高低水
平表征了植物的生产能力，叶绿素含量降低，光合作用减弱，会导致植物生长受抑制，生物量下降[17]。本试验研究表明，低镉胁迫大白菜中叶绿素a 和叶绿素b 含量略有升高，这可能是因为低浓度重金属离子是细
21-23]
，可以刺激生长，胞分裂素代谢中酶的触媒剂[18-19，
3
kg -1，各处理间差异不显著。
3.1钾肥对镉污染土壤上大白菜生长的影响
讨论
高镉胁迫从而增加了大白菜体内叶绿素含量的积累；
可能的大白菜中叶绿素a 和叶绿素b 含量显著降低，细胞内的重金属原因是高浓度重金属被植物吸收后，
氨基乙酰丙离子与叶绿素合成的原叶绿素酯还原酶、
酸合成酶、胆色素原脱氨酶等肽链富含-SH 的部分结从而阻碍了合，影响这些酶的合成或抑制酶的活性，
叶绿素的合成[24-25]。低镉污染土壤施钾浓度为100~
—45—
大量研究表明，镉对植物生理生化的影响有2个
即方面：小剂量时，可提高或加速某些生理生化反应，“刺激作用”；大剂量时镉在低浓度时对植物有积极的
·农业资源与环境学报第32卷·第1期
-1时大白菜叶片中叶绿素a 和叶绿素b 含量明显·
提高，表明镉污染土壤上增施钾肥能有效刺激
细胞生长，提高大白菜叶片中叶绿素含量；
高镉污染土壤上增施钾肥，
大白菜叶片中叶绿素a 含量略有提高，对叶绿素b 含量的影响作用不同，显示出高镉污染土壤上大白菜受镉毒害严重，增施钾肥对促进大白
菜叶片中叶绿素a 、叶绿素b 合成的作用不大，
但增施钾肥使大白菜叶片叶绿素a/叶绿素b 值稳定在3左右，增强叶片光合作用，有利于抵抗镉毒害。镉作为毒性最强的重金属污染元素之一，
尽管是非氧化还原活性的重金属，
但已被证实能诱导植物组织产生活性氧[26-27]，从而导致植物细胞生理功能紊乱。低镉污染土壤上增施钾肥对提高大白菜中抗氧化酶的活性的效果不显著，过量增施钾肥反而降低大白菜
中抗氧化酶的活性。这说明在低镉胁迫下，
大白菜对逆境作出适应性反应，增施钾肥能够在一定范围内提
高抗氧化酶活性，协助大白菜抵抗外界重金属毒害。与对照相比，高镉胁迫下各处理大白菜抗氧化酶活性
均降低，说明偏酸性紫色土镉污染达到10mg ·kg -1时，已经不适合大白菜生长。增施钾肥并不能有效改
善3.3大钾白菜长势，过量施钾反而使镉毒害加重。钾肥是对公镉污染认的“品土质壤元大白菜食素”，
因为用它品质是生的作用
物体中很多酶的活化剂，与植物体内的许多代谢过程，如光合作用、呼吸作用及碳水化合物、
脂肪和蛋白质的合成等密切相关，缺钾会扰乱叶片的新陈代谢，因此钾肥不仅对产量的提高有显著作用，
而且亦可改善产品品质[27-28]。镉污染土壤上增施钾肥大白菜中维生素C 的含200量mg 明·显升kg 高，增幅为6.8%~ 23.9%；钾肥施用量大于
-1时大白菜中游离氨基酸的含量明显降
低，从而促进大白菜中游离氨基酸转化为蛋白质；增施钾3.4钾肥对大白菜中还原糖含量当肥土对壤镉污染中施入土钾壤的影响作用不一致。肥上大白菜，可改变土重金壤属含量的性质的影响
如pH 值
和表面电荷或与重金属离子直接作用，
从而导致重金属形态的变化，最终影响其活性。一方面主要表现在钾和金属离子在土壤表面的交换性竞争，
降低了土壤交换态镉的含量，另一方面钾肥伴随阴离子影响重金
属形态、吸附解吸过程及其生物有效性等方面[21-25]。
在自10然·土壤溶液中SO 42-mg 状L 态下，
的含量很少，一般只有-1
。一般情况下，在硫酸根浓度低时，
土壤对硫酸根离子的吸附为专性吸附，
专性吸附结果使土壤胶体所带的净负电荷增加，溶液的pH 值升高，增强了—46—
土壤对镉的吸持。增施钾肥后，
SO 42-的加入增加了可变电荷土壤对镉的吸附，主要因为其增加了土壤负电
荷密度和负电势，从而影响大白菜对土壤中重金属的吸收[29-30]。
4结论
（1）镉胁迫土壤上大白菜地上部及地下部鲜重显
著降低，低镉污染土壤增施钾肥对大白菜地上部及地下部生长影响作用相反，高镉污染土壤增施钾肥对大
白菜地上部及地下部生长影响作用相同。
kg （2）镉污染土壤上增施钾肥浓度在100~ 200mg ·-1时，大白菜叶片中各抗氧化系统酶活性升高，对镉毒害的耐性增强。（3）两种镉污染土壤上增施钾肥均能显著提高大白菜的营养品质，在低镉污染土壤中适合施用低量
（ 400mg ·kg -1）的钾肥。（4）镉污染土壤增施钾肥能有效降低大白菜叶片对2005种重金属的kg mg ·kg 吸收，低镉污染土壤上最佳施钾量为-1，高镉污染土壤上最佳施钾量为400mg ·
-1。
参考文献：
[1]张在土红振壤, -骆作物永系统明, 章中海的波富, 集规等. 土律壤与环境农产品质质量量指导值安全[J].与土标准壤学研究报, 2010V. 镉（4）
:38-48. ZHANG soil mium enviromental Hong-zhen, Acta Pedologica uptake in Sinica soil quality LUO -crop guidelines Yong-ming, , 2010systems and ZHANG Hai-bo, et al. Study on
（4）:38-48. for human standards food V. safety Modeling in China of cad [J].- [2]张树杰[J], . 李
油菜（in Chinese 幼苗生长及）影响农业环境科学学玲, 张春雷, 报等, . 2011, 镉对30（5）
:836-842. 微量元素含量的
ZHANG um Shu-jie, LI Ling, ZHANG Chun-lei, et [J].on Journal the growth of Agro-Environment and micro-elements al. Influences of cadmi - Science contents , 2011, of oilseed 30（5）:rape 836-842. seedlings （in [3]曹Chinese 影响晓玲[J]., ）
罗农尊业环境科学学长, 黄道友, 报等, . 2013, 镉污染32稻（9草）
:还1786-1792. 田对土壤镉形态转化的CAO cd-contaminated Xiao-ling, LUO Zun -zhang, HUANG Dao -you, et al. in 1792. soils[J].（in Chinese Journal rice ）
of Agro-Environment straw incorporation Science on transformation , 2013, 32（of Effects 9）Cd of
:1786-forms [4]Perronnet zinc accumulated K, Schwartz C, Cerard E, et al. Availability of cadmium and 邓soil[J].Plant and Soil in the , 2000, leaves 227:of 257-263. Thlaspi caerulescens incorporated into
[5]活爱性珍变化, 刘传[J].平湖, 沈北振农国业科学. 镉处, 理2005下（青1菜）
:和67-69. 白菜MDA 含量POD 和SOD
王小晶，等：钾肥对镉污染土壤大白菜品质的效应研究
DENG on Brassica MDA Ai-zhen, Chinensis content, LIU POD Chuan-ping, [J].Hubei and SOD Agricultural activities SHEN Zhen-guo. Sciences of Brassica Effect , 2005（Pekinensis of cadmium 1）:67-69. and Chinese ）
（in
[6]王WANG 正银. Zheng-yin. 蔬菜营养与Nutrition 品质[M].and 北京:科学出版社, 2009:207-209. [7]刘
ence Press, 2009:207-209. （in Chinese quality 京:中国农业科学院农业资源与和农镉）
of vegetables[M].Beijing:Sci -
平. 钾肥伴阴离子对土壤铅业区有效划性研究所的影响, 2006:及其15-20.
机制[D].北
toavailability LIU Ping. Effect of Pb of and accompamny Cd in soils anions and in potassium fertilizers on phy -
tute [8]鲁2006:of 如坤15-20. Soil and . 土壤（农in Fertilizer, its mechanisms[D].Beijing:Insti - 业Chinese 化学分析）Chinese Academy of Agricultural Sciences, 106-489.
方法[M].北京:中国农业科技出版社, 1999:LU gricultural Ru-kun. Science Chemical and analysis Technology of soil Press, agricultural[M].1999:106-489. Beijing:（in Chinese China A ）
- [9]王2006:学奎. 植物生理生化实验原理和技术[M].北京:高等教育出WANG 130-138.
版社, experimental Xue -kui. techniques[M].Plant physiological Beijing:Higher and Education biochemical Press, principles 2006:130-and [10]138. 郝（in Chinese ）
学再出彬版, 社苍
, 2004:晶, 徐
108-116.
仲. 植物生理实验[M].哈尔滨:哈尔滨工业大
HAO [M].Harbin:Zai -bing, Harbin CANG Institute Jing, XU of Technology Zhong. Plant Press, physiology 2004:108-116. experiment [11]Chinese 白1998:厚义）
（in
, 肖俊璋. 试验研究及统计分析[M].西安BAI World Hou-yi, 120-128.
:世界图书出版社,
Book Publishing, XIAO Jun-zhang. 1998:120-128. Test and （statistical in Chinese analysis[M].）
Xi-an:[12]方的晓影响研究航, 曾晓[J].雯农, 于业环境科学学方明, 等. Cd 报胁, 迫2006对（白1菜）:生理31-35. 特征及元素吸收
FANG cal grown characteristic Xiao-hang, on Cd-contaminated and ZENG uptake Xiao-wen, of Cd, YU nutritious Fang-ming, elements et al. Physiologi in cabbage - ence , 2006（1）:31-35. （in Chinese soils[J].）
Journal of Agro-Environment Sci - [13]孙影响光闻[J]., 朱中国祝军农, 业科学方学智, 2004, . 镉对37白（菜12活）
:性2012-2015. 氧代谢及H 2O 2清除系统的
SUN cadmium Guang-wen, levels on ZHU active Zhu-jun, oxygen metabolism FANG Xue-zhi. and H 2O Effects 2-scavenging of different
tem in Brassica campestris L.ssp.Chinensis[J].Scientia Agricultura Sini sys - - [14]ca , 2004, 37王的兴影响明[J]., 涂（12应用生态学俊芳）, :2012-2015. 李
晶报, , 等（2006, . in Chinese 镉处17（理1）
对:106-110. 油）
菜生长和抗氧化酶系统
WANG growth Ecology and Xing-ming, , 2006, antioxidant TU 17enzyme Jun-fang, system[J].LI Jing, et al. Effects of Cd on rape , in Chinese Chinese Journal of Applied [15]宋阿琳, 李
萍（1李）:106-110. 兆君, 等. （硅对镉胁迫）
生理特性的影响[J].园艺学报, 2011, 38（9）
下:1675-1684. 白菜光合作用及相关
SONG thesis and A-lin, its related LI Ping, physiological LI Zhao-jun, parameters et al. Effect of of Brassica silicon campestris on photosyn L.
- ssp.chinensis （L. ）makino grown under Cd stress[J].Acta Horticulturae
[16]Sinica Kennedy , 2011, C D, 38Gonsalves （9）:1675-1684. F A N. （The in Chinese action of ）
divalent zinc, cadmium,
cised mercury, root[J].copper Experimental and lead on Botany the trans-root , 1987, 38:potential 800-817.
and H +efflux of ex -
[17]张性树效清应, [J].张农夫道业环境科学学, 刘秀梅, 等. 报重, 金2005, 属元24素（5Cu ）
:838-842. Zn 对大白菜幼苗的毒
ZHANG per Agro-environmental and Shu-qing, zinc on the ZHANG growth Science of Fu-dao, , 2005, chinese LIU 24（cabbage Xiu-mei, 5）:838-842. seedling[J].et al. Effect （in Chinese Journal of cop ）
of
- [18]Chien sponse H to F, excess Kao C cadmium[J].H. Accumulation Plant Science of ammonium , 2000, 156:in rice 111-115.
leaves in re - [19]bined Wang pollution Yong-qiang, of Pb Xiao and Li-zhong, Cd on Li Shi-yin, et al. Effects of com -
[20]al Science &Technology , 2010, 11growth （5）
:and 168-170. yield of rice[J].Agricultur - crease Arduini miscanthus I, Masoni growth A, Mariotti and cadmium M, et al. translocation[J].Low cadmium application Environmental
in -
[21]Experimental Botany , 2004, 52:89-100.
何叶菜江华体内, 杜的积应琼累, [J].周晓洪农业环境科学学, 等. Cd 对叶菜报, 生2006, 长和25产（量3）
的:597-601. 影响及其在
HE cadmium Jiang -hua, of cadmium[J].on the DU growths Ying and -qiong, yields ZHOU of leaf Xiao vegetables -hong, et al. Effects of 2006, and accumulation 601. （in Chinese Journal ）
of Agro-Environment Science , 25（3）
:597-[22]Chernikova zyme activity T in J M, soyben Lee E cultivars[J].H, et al. Ozone Photosynth tolerance Res , and 2000, antioxidant 64:15-26.
en - [23]Ogawa Zinnia elegans K, Lwabuchi seeds M. by A hydrogen mechanism peroxide[J].for promoting Plant Cell the germination Physiol , 2001,
of
[24]42:enzyme Ekmekci 286-291.
and Y, photosynthetic Tanyolac D, Ayhan B.Effects in leaves of cadmium of two maize on cultivars[J].
antioxidant
[25]J concentration Zhang Plant Physiol G P, Fukami , 2008, M, 165Sekimoto （6activities ）
:600-611. H . Influence of cadmium on mineral
ance Sanitadi at seeding and [J].Environmental Toppi stage[J].components L, Gabbrielli Field and Experimental R. Crops in wheat Response Research genotypes Botany to , cadmium , 2002, differing 77:1999, 41（in 93-98.
in Cd toler -
[26]2）
higher :105-130. plants [27]陈工程技术大学学苏, 孙丽娜, 孙报铁, 2007珩, （等2. ）
钾:127-130. 肥对铅的植物有效性的影响[J].辽宁
CHEN on phytoavailability Su, SUN Li-na, SUN Tie-heng, et al. Effects of potash fertilizer ty , 2007（2）:127-130. of （lead[J].in Chinese Journal ）
of Liaoning Technical Universi - [28]刘及其平机制, 徐[J].明岗环境科学, 李菊梅, , 2008, 等. 不同29（钾1）
肥:204-208. 对土壤铅植物有效性的影响
LIU um fertilizers Ping, XU on Ming-gang, the LI Ju-mei, et al. Effects of different potassi - [29][J].Zhang Envrionmental um by variable gangya, Brummer Science phytoavailability charge soils[J].C , W, 2008, Zhang 29（Pedosphere xiaonian, 1of ）:Pb 204-208. in soil , 1998, Effect （and in its mechanisms 8（3）
of Chinese :245-250. sulfate ）
cadmi - [30]Zhu fluenced B, Alva A K. Differential adsorption of trace metals by soils as in -
1993, 155（by 1）
exchangeable :61-66. cation and ionic strength[J].Soil Science , —47—