• ISSN 1008-505X
  • CN 11-3996/S

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

外源铁对不同品种番茄光合特性、品质及镉积累的影响

杨芸 周坤 徐卫红 江玲 王崇力

引用本文:
Citation:

外源铁对不同品种番茄光合特性、品质及镉积累的影响

    作者简介: 杨芸(1989—),女,四川乐山人,硕士研究生,主要从事植物营养与环境生态研究。E-mail:410713602@qq.com;
  • 基金项目:

    现代农业产业技术体系建设专项(Nycy-25);国家自然科学基金项目(20477032);国家科技支撑计划项目(2007BAD87B10)资助。

  • 中图分类号: S641.2

Effect of exogenous iron on photosynthesis, quality, and
accumulation of cadmium in different varieties of tomato

  • CLC number: S641.2

  • 摘要: 【目的】在人工模拟镉污染土壤条件下,讨论了叶面喷施Fe对番茄Cd积累及化学形态的影响,旨在为镉污染土壤上番茄的安全生产提供理论依据。【方法】采用土培试验研究了在重金属Cd(10 mg/kg)污染条件下,叶面喷施不同浓度Fe(0、 200和400 μmol/L,FeSO4·7H2O)对2个番茄品种(‘4641’和‘渝粉109’)生长、光合特性、品质及果实Cd形态和Cd积累量的影响。【结果】叶面喷施Fe提高了番茄的根、茎、叶、果实干重及植株总干重,增幅分别为20.4% ~ 48.6%、 13.3% ~ 56.0%、 16.0% ~ 63.1%、 9.8% ~ 16.5%和21.6% ~ 40.3%,随着喷施Fe浓度的增加,番茄各部位干质量及总干质量呈先增加后降低的趋势,比较两个番茄品种,‘4641’耐Cd性更强,而‘渝粉109’对Fe的反应更为敏感;随着喷施Fe浓度的增加,2个番茄品种的叶片净光合速率(Pn)、 气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)呈先增加后降低趋势,在Fe 200 μmol/L时最大,品种‘4641’的Pn、Gs和Tr较对照分别增加了8%、11%和2.9%,而‘渝粉109’较对照分别增加了28.7%、15.5%和18.8%。而喷Fe处理却降低了番茄叶片胞间CO2浓度(Ci),比较2个供试番茄品种,‘4641’光合作用和蒸腾作用强度均高于‘渝粉109’;喷Fe提高了2种番茄果实的硝酸盐含量以及渝粉‘109’还原糖含量,降低了‘渝粉109’果实氨基酸含量,喷施高浓度Fe(400 μmol/L)能提高2种番茄果实Vc含量,与对照相比,‘4641’和‘渝粉109’果实硝酸盐增加的幅度分别为18.1%~22.2%、 2.3%~22.0%,Vc较对照分别增加了8.2%和13.2%;番茄果实中Cd的主要存在形态为残渣态,其次为盐酸提取态,去离子水提取态和乙醇提取态所占比例较小,残渣态Cd(FR)和盐酸提取态Cd(FHCl)为活性偏低形态Cd,占Cd提取总量的70.8%,去离子水提取态(FW)和乙醇提取态(FE)为活性较高形态Cd,仅占Cd提取总量的11.8%,有效地抑制了Cd的毒害作用。叶面喷施Fe降低了番茄果实各形态镉含量;番茄中Cd主要积累在叶和茎中,而果实和根的积累量较少;喷Fe降低了番茄叶、根、茎、果实的Cd含量,降低幅度分别为 7.1% ~ 21.9%、35.6% ~ 50.4%、13.0%~37.0%和2.8% ~ 8.2%,但喷施高浓度Fe(400 μmol/L)相比低Fe(200 μmol/L)时的番茄各部位Cd含量有所增加,无论是非否喷施Fe,叶、茎、果实中的Cd积累量以及总Cd积累量总是以‘4641’‘渝粉109’,表明在Cd污染土壤上种植‘4641’较‘渝粉109’风险更大。【结论】叶面喷施适量Fe能够促进番茄的光合作用和蒸腾作用,提高了番茄各部位的干重,降低了Cd对番茄的毒害效应,同时减少了番茄各部位Cd含量。
  • [1] Moreno C J, Moral R, Perrez E A et al. Cadmium accumulation and distribution in cucumber plant[J]. Journal of Plant Nutrition 2000, 23(2): 243-250.
    [2] Moriarty F. Ecotoxicology: the study of pollutants in ecosystems[M]. London: Academic Press, 1999. 29-35.
    [3] 崔玉静, 赵中秋, 刘文菊等. 镉在土壤-植物-人体系统中迁移积累及其影响因子[J]. 生态学报, 2003, 23(10): 2133-2142.
    Cui Y J, Zhao Z Q, Liu W J et al. Transfer of cadmium through soil-plant-human continnum and its affecting factors[J]. Acta Ecological Sinica, 2003, 23 (10): 2133-2142.
    [4] 赵云香. 铅和镉复合胁迫对小麦保护酶系统的影响[J]. 山西农业大学学报, 2005, 25(3): 261-263.
    Zhao Y X. Effects of Cd and Pb multiple Stresses on protective enzyme system of wheat[J].Journal of Shanxi Agricultural University, 2003, 23(10): 2133-2142.
    [5] 邵国胜, Muhammad J H, 章秀福, 等. 镉胁迫对不同水稻基因型植株生长和抗氧化酶系统的影响[J]. 中国水稻科学, 2004, 18(3): 239-244.
    Shao G S, Muhammad J H, Zhang X F et al. Effects of cadmium stress on plant growth and antioxidative enzyme system in different rice genotypes[J]. Chinese Journal of Rice Science, 2004, 18(3): 239-244.
    [6] Kalantari M R, Shokrzadeh M, Ebadi A G et al. Soil pollution by heavy metals and remediation (Mazandaran-Iran)[J]. Journal of Applied Sciences, 2006, 6(9): 2110-2116.
    [7] 韦朝阳,陈同斌. 重金属超富集植物及植物修复技术研究进展[J]. 生态学报, 2001, 21(7): 1196-1203.
    Wei C Y, Chen T B. Hyperaccumulators and phytoremdiation of heavy metal contaminated soil: a review of studies in China and abroad[J]. Acta Ecological Sinica, 2001, 21(7): 1196-1203.
    [8] Lee S Z, Allen H E, Huang C P et al. Predicting soil water partition coefficients for cadmium[J]. Environmental Science & Technology, 1996, 30(12): 3418-3424.
    [9] Salt D E, Blaylock M, Ensley B D et al. Phytoremediation: a novel strategy for the removal of toxic metals from the environment using plants[J].Nature Biotechnology, 1995, 13(5): 468-474.
    [10] Cunningham S D, William R, Berti W. Phytoremediation of contaminated soils[J]. Trends in Biotechnology, 1995, 13(9): 393-397.
    [11] Huang X, Zhou Q, Zhang G Y S. Advances on rare earth application in pollution ecology[J]. Joural of Rare Earths, 2005, 23(1): 5- 11.
    [12] Shao G S, Chen, M X, Wang W X, et al. Iron nutrition affects cadmium accumulation and toxicity in rice plants[J]. Plant Growth Regulation, 2007, 53(1): 33-42.
    [13] 张燕. 铁营养状况对黄瓜吸收镉的影响[D]. 中国农业大学硕士论文, 2006.
    Zhang Y. Effect of iron supply on cadmium uptake by cucumber seedling[D]. Beijing: MS dissertation of China Agricultural University, 2006.
    [14] 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, 2006, 26(12): 4071-4080.
    Zhu F, Fang W. Yang Z Y. Variations of Cd absorption and accumulation of 36 Lycopersicon esculentum cultivars[J]. Acta Ecological Sinica, 2006, 26(12): 4017-4080.
    [15] 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.
    Lu R K. Soil agro-chemistrical analysis[M]. Beijing: China Agricultural Science and Technology Press, 2000. 12-22, 107-195, 335-336.
    [16] 牛森. 作物品质分析[M]. 北京: 农业出版社, 1992. 183-185.
    Niu S. Crop quality analysis[M]. Beijing: Agricultral Press, 1992. 183-185.
    [17] 西北农业大学, 华南农业大学. 农业化学研究法(第二版)(上册)[M]. 北京: 中国农业出版社, 1992: 75-80.
    Northwest Agricultural University, South China Agricultural University. Agricultural chemistry research methods (Second Edition) of volume 1[M]. Beijing: China Agricultural Science and Technology Press, 1992. 75-80.
    [18] Alarcón 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.
    [19] Shao G S, Chen M X, Wang W X et al. Iron nutrition affects cadmium accumulation and toxicity in rice plants[J]. Plant Growth Regulation, 2007, 53(1): 33-42.
    [20] 李元, 王焕校, 吴玉树. 镉、铁及其复合污染对烟草生理的影响[J]. 环境科学学报, 1990, 10(4): 494-500.
    Li Y, Wang H X, Wu Y S. Effects of cadmium, iron and their combined pollution on the physiological and biochemical characteristics of tobacco[J]. Acta Scientiae Circumstantiae 1990, 10(4): 494-500.
    [21] Sinha S, Gupta M, Chndra P. Oxidative stress induced by Hydrilla verticillata (l. f.) royle: response of antioxidants[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety 1997, 38(3): 286-291.
    [22] 黄益宗, 朱永官, 黄凤堂. 镉和铁及其交互作用对植物生长的影响[J]. 生态环境, 2004, 13(3): 406-409.
    Huang Y Z, Zhu Y G, Huang F T. Effects of cadmium, iron and their interactions on plant growth: a review[J]. Ecology and Envrionment, 2004, 13(3): 406-409.
    [23] 章艺, 刘鹏, 史锋, 等. 高Fe2+对大豆叶片光合作用的影响[J]. 中国油料作物学报, 2007, 29(4): 438-442.
    Zhang Y, Liu P, Shi F et al. Influence of excessive Fe2+ on photosynthesis of soybean leaves[J]. Chinese Journal of Oil Crop Sciences, 2007, 29(4): 438-442.
    [24] Ghosh A K, Sen S, Palit S. Comparative efficacy of chlorophyll in reducing cytotoxicity of some heavy metals[J]. Biology of Metals, 1991, 4(3): 158-161.
    [25] Halliwell B, Gutteridge J M C. Role of free radicals and catalytic metal ions in human disease: an overview[J]. Methods Enzymol 1990, 186: 81-85.
    [26] 张志刚, 尚庆茂. 低温、弱光及盐胁迫下辣椒叶片的光合特性[J]. 中国农业科学, 2010,43(1): 123-131.
    Zhang Z G, Shang Q M. Photosynthetic characteristics of pepper leaves under low temperature, weak light and salt stress[J]. Scientia Agricultural Sinica 2010, 43(1): 123-131.
    [27] Farquhar G D, Sharkey T D. Stomatal conductance and photosynthesis[J]. Ann Reviews Plant Physiology 1982, 33: 317-345.
    [28] 李元, 祖艳群, 王焕校. 镉、铁及其复合污染对烟草叶片氨基酸含量的影响[J]. 生态学报, 1998, 18(6): 640-647.
    Li Y, Zu Y Q, Wang Huan X. Effects of cadmium and iron on amino acid content in tobacco leaves[J]. Acta Ecological Sinica 1998, 18(6): 640-345.
    [29] 张木, 胡承孝, 孙学成, 等. 叶面喷施微量元素和氨基酸对小白菜产量及品质的影响[J]. 华中农业大学学报, 2011, 30(5): 613-617.
    Zhang M, Hu C X, Sun X C et al. Effects of spraying micronutrient and amino acids into surface of leaves on yeild and quality of Chinese cabbage[J]. Journal of Huazhong Agricultural University, 2011, 30(5): 613-617.
    [30] 陆景陵. 植物营养学(上册)(第二版)[M]. 北京: 中国农业大学出版社, 1994: 77-82.
    Lu J L. Plant nutrition of volume 1(Second Edition) [M]. Beijing: China Agriculture University Press, 1994. 77-82.
    [31] 董静. 基于悬浮细胞培养的大麦耐镉性基因型差异及大小麦耐渗透胁迫差异的机理研究[D]. 杭州:浙江大学博士学位论文, 2009.
    Dong J. Studies on differences in the tolerance to cadmium toxicity in different barley genotypes and to osmotic stress between barley and wheat using suspension cell cultures[D]. Hangzhou: PhD Dissertation of Zhejiang University, 2009.
    [32] 吴俊华, 候雷平, 李远新等. 不同供铁水平对番茄产量及果实风味品质的影响[J]. 土壤通报, 2011, 42(1): 154-157.
    Wu J H, Hou L P, Li Y X et al. Effect of different iron concentrations on yield and flavor quality of friut in tomato[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2011, 42(1): 154-157.
    [33] 汪洪, 周卫, 林葆. 钙对镉胁迫下玉米生长及生理特性的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2001, 7(1): 78-87.
    Wang H, Zhou W, Lin B. Effect of Ca on growth and some physiological characteristics of maize under Cd stress[J]. Journal of Plant Nutrtion and Fertilizer, 2001, 7(1): 78-87.
    [34] 孙岩, 韩颖, 李军, 等. 硅对镉胁迫下水稻生物量及镉的化学形态的影响[J]. 西南农业学报, 2013, 26(3): 1240-1244.
    Sun Y, Han Y, Li J et al. Effect of Si on rice biomass and chemical species of Cd under Cd stress[J]. Southwest China Journal of Agricultural Sciences, 2013, 26(3): 1240-1244.
    [35] 王林. 蔬菜对镉铅的吸收累积特征与生理响应研究[D]. 山东: 山东农业大学硕士学位论文, 2005.
    Wang L. Absorption and accumulation characteristics and physiological responses of different vegetables to Cadmium and Lead [D]. Shandong: MS Thesis of Shandong Agricultural University, 2005.
    [36] Krupa-Z, Siedlecka A, Mathis P. Cd/Fe interaction and its effects on photosynthetic capacity of primary bean leaves[A]. Proceedings of the Xth International Photosynthesis Congress[C]. Netherlands: Kluwer Academic Publishers, 1995. 621-624.
    [37] 黄益宗. 镉与磷、锌、铁、钙等元素的交互作用及其生态学效应[J]. 生态学杂志, 2004. 23(2): 92-97.
    Huang Y Z. Interactions of between cadmium and phosphorus, zinc, iron, calcium and their ecological effects[J]. Chinese Journal of Ecology, 2004, 23(2): 92-97.
  • [1] 闫莉刘玉翠王晓光庄鑫郭俊杰李婧贺立鹏肖井雷 . 适度干旱和低养分投入促进黄精生长发育与黄精多糖累积. 植物营养与肥料学报, 2021, 27(8): 1468-1476. doi: 10.11674/zwyf.2021119
    [2] 马强张民李子双李洪杰王湘峻耿计彪路艳艳 . 铜基营养叶面肥提高棉花光合特性、产量及其防病效果. 植物营养与肥料学报, 2018, 24(4): 969-980. doi: 10.11674/zwyf.17370
    [3] 张振花袁宏霞刘洋李靖郑金英孙胜邢国明 . 温室番茄对增施不同浓度CO2的光合响应. 植物营养与肥料学报, 2018, 24(4): 1010-1018. doi: 10.11674/zwyf.17447
    [4] 姚宇洁姜存仓 . 缺铁胁迫柑橘砧木幼苗的光合特性和叶绿体超微结构. 植物营养与肥料学报, 2017, 23(5): 1345-1351. doi: 10.11674/zwyf.17026
    [5] 李中勇张媛韩龙慧徐继忠 . 氮钙互作对设施栽培油桃叶片光合特性及叶绿素荧光参数的影响. 植物营养与肥料学报, 2013, 19(4): 893-900. doi: 10.11674/zwyf.2013.0415
    [6] 杨艳君王宏富郭平毅王玉国原向阳邢国芳邵东红祁祥解丽丽聂萌恩郭俊宁娜 . 施肥和密度对张杂谷5号光合特性及产量的影响. 植物营养与肥料学报, 2013, 19(3): 566-576. doi: 10.11674/zwyf.2013.0306
    [7] 李贺刘世琦*陈祥伟王越冯磊刘景凯 . 钙对水培青蒜苗生长、光合特性及品质的影响. 植物营养与肥料学报, 2013, 19(5): 1118-1128. doi: 10.11674/zwyf.2013.0511
    [8] 张涛刘世琦孙齐孟凡鲁陈娴李贺夏永香 . 水培条件下硼对青蒜苗光合特性及品质的影响. 植物营养与肥料学报, 2012, 18(1): 154-161. doi: 10.11674/zwyf.2012.11234
    [9] 范美蓉罗琳廖育林魏建宏田杰胡波 . 赤泥施用量对镉污染稻田水稻生长和镉形态转化的影响. 植物营养与肥料学报, 2012, 18(2): 390-396. doi: 10.11674/zwyf.2012.11292
    [10] 陈昆刘世琦张自坤张涛孟凡鲁 . 钾素营养对大蒜生长、光合特性及品质的影响. 植物营养与肥料学报, 2011, 17(2): 506-512. doi: 10.11674/zwyf.2011.0188
    [11] . 施用钾肥对温室黄瓜光合特性及产量的影响. 植物营养与肥料学报, 2010, 16(5): 1232-1237. doi: 10.11674/zwyf.2010.0526
    [12] 曹翠玲毛圆辉曹朋涛刘建朝杨向娜 . 低磷胁迫对豇豆幼苗叶片光合特性及根系生理特性的影响. 植物营养与肥料学报, 2010, 16(6): 1373-1378. doi: 10.11674/zwyf.2010.0611
    [13] 唐政李虎邱建军王立刚邹国元 . 有机种植条件下水肥管理对番茄品质和土壤硝态氮累积的影响. 植物营养与肥料学报, 2010, 16(2): 413-418. doi: 10.11674/zwyf.2010.0223
    [14] 谢迎新朱云集郭天财王晨阳王永华马冬云 . 施用硫肥对冬小麦光合生理特性及产量的影响 . 植物营养与肥料学报, 2009, 15(2): 403-409. doi: 10.11674/zwyf.2009.0222
    [15] 倪穗俞慧娜刘鹏徐根娣 . 大豆幼苗光合特性对锰营养的响应. 植物营养与肥料学报, 2007, 13(6): 1135-1142. doi: 10.11674/zwyf.2007.0624
    [16] 马宗斌李伶俐朱伟闫旭霞李志敏 . 施钾对不同基因型棉花光合特性及产量和品质的影响. 植物营养与肥料学报, 2007, 13(6): 1129-1134. doi: 10.11674/zwyf.2007.0623
    [17] 吴雪霞朱为民朱月林陈建林 . 外源一氧化氮对NaCl胁迫下番茄幼苗光合特性的影响. 植物营养与肥料学报, 2007, 13(6): 1105-1109. doi: 10.11674/zwyf.2007.0619
    [18] 李伶俐马宗斌张东林杜远仿房卫平谢德意 . 盛铃期补施钾肥对不同群体棉花光合特性和产量品质的影响. 植物营养与肥料学报, 2006, 12(5): 662-666. doi: 10.11674/zwyf.2006.0510
    [19] 孙艳黄炜田霄鸿吴瑛丁勤周存田 . 黄瓜嫁接苗生长状况、光合特性及养分吸收特性的研究. 植物营养与肥料学报, 2002, 8(2): 181-185. doi: 10.11674/zwyf.2002.0210
    [20] 上官周平 , . 氮素营养对旱作小麦光合特性的调控. 植物营养与肥料学报, 1997, 3(2): 105-110. doi: 10.11674/zwyf.1997.0202
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  3568
  • HTML全文浏览量:  362
  • PDF下载量:  1222
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2014-03-12
  • 录用日期:  2015-08-04
  • 刊出日期:  2015-07-25

外源铁对不同品种番茄光合特性、品质及镉积累的影响

    作者简介:杨芸(1989—),女,四川乐山人,硕士研究生,主要从事植物营养与环境生态研究。E-mail:410713602@qq.com
  • 1. 西南大学资源环境学院,重庆 400715;
  • 2. 武汉大学资源环境学院,武汉 430079)
  • 基金项目:

    现代农业产业技术体系建设专项(Nycy-25);国家自然科学基金项目(20477032);国家科技支撑计划项目(2007BAD87B10)资助。

  • 摘要: 【目的】在人工模拟镉污染土壤条件下,讨论了叶面喷施Fe对番茄Cd积累及化学形态的影响,旨在为镉污染土壤上番茄的安全生产提供理论依据。【方法】采用土培试验研究了在重金属Cd(10 mg/kg)污染条件下,叶面喷施不同浓度Fe(0、 200和400 μmol/L,FeSO4·7H2O)对2个番茄品种(‘4641’和‘渝粉109’)生长、光合特性、品质及果实Cd形态和Cd积累量的影响。【结果】叶面喷施Fe提高了番茄的根、茎、叶、果实干重及植株总干重,增幅分别为20.4% ~ 48.6%、 13.3% ~ 56.0%、 16.0% ~ 63.1%、 9.8% ~ 16.5%和21.6% ~ 40.3%,随着喷施Fe浓度的增加,番茄各部位干质量及总干质量呈先增加后降低的趋势,比较两个番茄品种,‘4641’耐Cd性更强,而‘渝粉109’对Fe的反应更为敏感;随着喷施Fe浓度的增加,2个番茄品种的叶片净光合速率(Pn)、 气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)呈先增加后降低趋势,在Fe 200 μmol/L时最大,品种‘4641’的Pn、Gs和Tr较对照分别增加了8%、11%和2.9%,而‘渝粉109’较对照分别增加了28.7%、15.5%和18.8%。而喷Fe处理却降低了番茄叶片胞间CO2浓度(Ci),比较2个供试番茄品种,‘4641’光合作用和蒸腾作用强度均高于‘渝粉109’;喷Fe提高了2种番茄果实的硝酸盐含量以及渝粉‘109’还原糖含量,降低了‘渝粉109’果实氨基酸含量,喷施高浓度Fe(400 μmol/L)能提高2种番茄果实Vc含量,与对照相比,‘4641’和‘渝粉109’果实硝酸盐增加的幅度分别为18.1%~22.2%、 2.3%~22.0%,Vc较对照分别增加了8.2%和13.2%;番茄果实中Cd的主要存在形态为残渣态,其次为盐酸提取态,去离子水提取态和乙醇提取态所占比例较小,残渣态Cd(FR)和盐酸提取态Cd(FHCl)为活性偏低形态Cd,占Cd提取总量的70.8%,去离子水提取态(FW)和乙醇提取态(FE)为活性较高形态Cd,仅占Cd提取总量的11.8%,有效地抑制了Cd的毒害作用。叶面喷施Fe降低了番茄果实各形态镉含量;番茄中Cd主要积累在叶和茎中,而果实和根的积累量较少;喷Fe降低了番茄叶、根、茎、果实的Cd含量,降低幅度分别为 7.1% ~ 21.9%、35.6% ~ 50.4%、13.0%~37.0%和2.8% ~ 8.2%,但喷施高浓度Fe(400 μmol/L)相比低Fe(200 μmol/L)时的番茄各部位Cd含量有所增加,无论是非否喷施Fe,叶、茎、果实中的Cd积累量以及总Cd积累量总是以‘4641’‘渝粉109’,表明在Cd污染土壤上种植‘4641’较‘渝粉109’风险更大。【结论】叶面喷施适量Fe能够促进番茄的光合作用和蒸腾作用,提高了番茄各部位的干重,降低了Cd对番茄的毒害效应,同时减少了番茄各部位Cd含量。

    English Abstract

    参考文献 (1)

    目录

      /

      返回文章
      返回