不同马铃薯品种Cd、Pb富集特性及多元素互作机制

通过田间试验,研究重金属Cd、Pb和Zn复合污染农田土壤条件下,6个马铃薯品种根、地上茎、叶、薯皮和去皮块茎对Cd和Pb的富集和转运特性,并对马铃薯植株各部位大量营养元素(N、P和K)、中量营养元素(Ca、Mg和S)、微量营养元素(Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Ni、Na和Se)以及有害元素(Cd、Hg、As、Pb和Cr)共20种元素进行主成分分析、因子分析和相关性分析,探讨马铃薯植株各部位吸收多元素之间的互作机制。结果表明:(1)马铃薯植株不同部位Cd含量分布规律为叶>根>地上茎>去皮块茎>薯皮,Pb分布规律为叶>根>地上茎>薯皮>去皮块茎,Cd和Pb在马铃薯植株各部位的积累特性具有显著差异。(2)6个马铃薯品种中津引8号去皮块茎Cd含量超过了国家限值标准(0.1 mg/kg),其余品种薯皮和去皮块茎Cd含量未超标。6个马铃薯品种薯皮Pb含量均超过了国家限值标准(0.2 mg/kg),但去皮块茎Pb含量均未超标且维持在较低水平。综合对比6个马铃薯品种植株各部位Cd和Pb含量及富集系数(BCF)、转运系数(TF),郑薯10号可作为Cd和Pb低积累马铃薯品种。(3)马铃薯植株吸收Fe、Mn、Ni、Cr、B、S、Ca、Mg、Cd、Hg、As、Pb和Mo等中微量矿质元素含量和毒理性重金属元素含量之间具有较强的正相关性,代表了同一主成分方向,而马铃薯植株中Na、Zn和Cu、P、K、N、Se等元素分别代表其余6个主成分方向,表明其吸收机制与其他中微量矿质元素存在不同之处,这与马铃薯植株营养、输导和繁殖等器官不同的生理过程密切相关。(4)马铃薯植株各营养元素含量与重金属元素含量在叶部的正相关性最强,其次是根部,主要以协同作用为主,而在茎部、薯皮和去皮块茎中正相关性有所减弱,同时具有协同与拮抗作用,可利用马铃薯叶部和根部对K、Ca、Mg、S、Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo、Se等矿质元素与重金属元素的协同吸收作用,通过配方施肥或叶面施肥达到减轻块茎中重金属积累的目的。(5)马铃薯地上茎和叶Cd含量越高的品种,其块茎Cd含量越高,反之越低,可能是由于地上茎和叶与地下块茎的Cd含量差值形成了Cd^(2+)向地下块茎运输的有利浓度梯度,地上茎和叶中高Cd含量会增加韧皮部负载,从而增加Cd向地下块茎易位,地上茎和叶Cd含量可能是选择低Cd块茎的有用生理指标。