应用水培方法筛选砷低吸收生菜的比较研究.pdf

全 国 土壤 污 染 状 况 调 查 公报 显 示 ，我 国 砷 污 染 土壤 中 轻 微 至 中 度 污 染的 样 本 数 占 污 染 土壤 样 本总 数的 90左右 ，在中 度 及 以 下 砷 污 染 农 田中种植作 物 ，可 能会导致 农产 品 中 砷 含量 超 标 ，而 种植 砷 低 吸 收 作 物可 在 一定 程 度 上 减 少 作 物 对 砷 的 吸收 ，降低农 产 品 中 砷 超 标 的 风 险 ，是 一 种 较 经 济 、环 保 的 土壤 砷 摘 要 为 准 确 、 快 速 比 较 作 物 对 砷 吸收能力 的 差异 ，建立 适 合 砷 低 吸收 作 物 筛 选 的 方 法 ，以 5个 生 菜 品 种为对 象 ， 以 土培 法 为 基 准 ， 对 旺 盛 生长期水 培 、全 生 育 期水 培 和 短 期胁迫 培 养 等方 法 下生 菜 砷 吸收能力 等 进行 了 比 较 。结果表明 旺 盛 生长期水 培 、全 生 育 期水 培所 得 出 的不同 品 种生 菜 对 砷 吸收能力 与 土培 法 基 本一 致 ， 各 品 种 间 差异 显著 ，且 旺 盛 生长期 以 后生 菜 地 上部 砷 含量 不 再 随 时 间 和 生 物量 的 变 化 而 出 现 显著 变 化； 短 期胁迫 培 养 下 各 品 种生 菜 地 上部 砷 含量 尽 管 有 一定 差异 ，且其 获 得 的不同 品 种生 菜 对 砷 吸收能力 的 顺序 与 其 他 方 法 基 本一 致 ， 但 相 互 间 差异 不显著。 5个 生 菜 品 种中紫 罗 马 生 菜 对 砷 吸收 的 能力 最 弱 ，在 轻 微 和中 度 砷 污 染 土壤 中地 上部 砷 含量 分 别 为 0.42mg· kg -1 和 0.77mg· kg -1 ， 仅 为 其 他 品 种生 菜 的 49.872.4， 各 品 种生 菜 砷 吸收能力 的大 小 排 列 顺序 为 耐 抽 薹 生 菜 ﹥ 绿 萝 ﹥ 美国 大 速 生 ﹥ 罗 沙 绿 ﹥ 紫 罗 马 。 综 合 本 研究结果， 旺 盛 生长期水 培 可 以 作为 砷 低 吸收 生 菜 筛 选 的 优 选 方 法 。 关键词 砷 ；水 培 法 ；生 菜 ；低 吸收 中图分类号 X171.5 文献标志码 A 文章编号 1672-2043（ 2018） 04-0632-08 doi10.11654/jaes.2017-1484 Comparisonofthreetypesofhydroponicssinscreeningforlowarsenicuptakelettuces ZHANGQian,ZENGXi-bai * ,BAILing-yu,WANGYa-nan,SUShi-ming,WUCui-xia （ InstituteofEnvironmentandSustainableDevelopmentinAgriculture,ChineseAcademyofAgriculturalSciences/KeyLaboratoryofAgro- Environment,MinistryofAgriculture,Beijing100081,China） Abstract Inordertoaccuratelyandefficientlycomparethelowarsenicuptakecapabilitiesofvegetablesandtobuildupappropriate screenings,theAsuptakecapabilitiesoffivelettuce（ var.ramosa Hort.） varietieswerestudiedbyusingthreehydroponicss vigorousgrowthperiod,wholegrowthperiod,andshort-termstressuptake.Potexperimentswereconductedasthereferencetoverify thefeasibilityofthetestedhydroponicss.TheresultsindicatedthattheAsuptakecapacitiesofthefivelettucevarietiesviathevig- orousgrowthandwholegrowthperiodswerebasicallyidenticalwiththeresultsofthepotexperiments.ThevariationofAscontentin theabovegroundbiomassofthefivelettucevarietiesbetweenthevigorousgrowthperiodandthewholegrowthperiodsshowedno difference.However,nosignificantdifferencesinarseniccontentbetweenlettucevarietieswereobservedintheshort-termstressabsorption .TheAsconcentrationintheabovegroundbiomassoftheZiluomalettucewasthelowestamongallvarieties,at0.42mg· kg -1 and 0.77mg· kg -1 intheslightandmiddleAs-contaminatedsoils,respectively.ThecapacitiesofAsuptakefromhightolowwereintheorder Naichoutai,Lvluo,Meiguodasusheng,Luoshalv,andZiluoma.ThehydroponicsofvigorousgrowthcanbeusedtoscreenlowAsup- takevegetables. Keywords arsenic;hydroponics;lettuce;lowuptake 收稿日期 2017-09-22 录用日期 2018-01-26 作者简介 张 骞 （ 1990）， 男 ， 硕 士 研究生， 主要从事污 染 农 田 修 复研究 。 E-mail *通信作者 曾希 柏 E-mail 基金项目 国家自然科学基金项目 （ 41541007） Projectsupported TheNationalNaturalScienceFoundationofChina（ 41541007） 2018， 37（ 4） 632-639 2018年 4月 农业环境科学学报 J0urnal0fAgr0-Envir0nmentScience 张 骞 ， 曾希 柏 ， 白 玲 玉 ， 等 .应 用 水 培 方 法 筛 选 砷 低 吸收 生 菜 的 比 较 研究 [J].农业环境科学学报 ,2018,37（ 4） 632-639. ZHANGQian,ZENGXi-bai,BAILing-yu,etal.Comparisonofthreetypesofhydroponicssinscreeningforlowarsenicuptakelettuces[J]. Journalof Agro -EnvironmentScience ,2018,37（ 4） 632-639. 应 用水培方法 筛选砷低吸 收生 菜 的 比较研究 张 骞，曾希柏 * ，白玲玉 ， 王亚男 ， 苏世鸣 ， 吴翠霞 （中 国农业科学院农业环境 与 可 持续 发 展 研究 所 /农业部农业环境重 点 实 验 室 ， 北 京 100081） 第 32卷第 1期 2018年 4月 表 1培养 液及两 种 土壤主 要元 素含量 和理 化 性 质 Table1Themainelementsandphysicalandchemicalpropertiesofculturesolutionandtwokindsofsoil 注 营 养液 中 各 元 素含量 单位 为 mg· L -1 ， 土壤 中为 mg· kg -1 。 培 养 介 质 氮 /碱 解 氮 磷 /有 效 磷 钾 /有 效 钾 总 砷 有 效 砷 pH 营 养液 112 22.94 184.86 0、 2、 4 6.47.2 S1 111.5 21.6 69.1 58.4 0.93 4.89 S2 106.2 28.1 121.0 130.6 2.94 5.22 张 骞 ， 等 应 用 水 培 方 法 筛 选 砷 低 吸收 生 菜 的 比 较 研究 污 染 应 对 策略 [1-3] 。 近 年 来 ， 砷 等重金 属 低 吸收 作 物 越 来 越 受到 研究 者 的 重 视 ， 很 多 研究 已 证 明不同 类 型 作 物 或 品 种 之 间 砷 吸收能力 差异 较 大并 能 稳定 遗 传 ， Norton等 [4] 对 76个 水稻 品 种 砷 吸收能力 的研究显 示 ， 两 个 不同 土壤 砷 浓 度 地 区 种植的 76个 水稻 品 种 谷 粒 中 砷 含量 有 显著 相 关 性 （ r0.802）， 其 中 热 带 粳稻 谷 粒 中 砷 含量 最 低 ， 可 作为 砷 低 吸收 水稻 品 种 重 点 培育 。 目 前 常 用 的 砷 低 吸收 作 物 筛 选 方 法 有 土培 法 、调 查 取 样法 、水 培 法 等 [5-7] 。 土培 法 一 般 采 集 污 染 土壤 进 行 盆 栽 试验， 或 在 污 染 区 布置 田 间 小区 试验进行 比 较 ，通过不同作 物可 食 部 分 砷 含量 的 高低 来 筛 选 砷 低 吸收 作 物 ，且 筛 选 结果 准 确 ， 是 一 种 最 常 用 的 方 法 ， 但 存 在 工 作 量 大、 效 率低等 问题 。 调 查 取 样法 综 合分析 砷 污 染地 区土壤 和作 物 中 砷 含量 的 高低 ，判 断 不同作 物 砷 吸收能力 的大 小 ， 该 方 法 可 一 次 性 调 查 多 种作 物 ，但 准 确 性 较 差 。 除 此 之 外 ，一 些 研究 也 证 明 可 通过 与 砷 吸收能力相 关 的 根 系 渗 氧能力 、 磷 或 硅 含量等 指 标 筛 选 砷 低 吸收 作 物 。 吴川 等 [8] 研究表明水稻 根 系 渗 氧能力 与 砷 吸收能力有 显著 相 关 性， 渗 氧能力 越 强 砷 吸收 量 越 少 ，并 提出 可 通过 筛 选 渗 氧能力 强的水 稻 品 种 减 少 砷 吸收 。 亦 有 研究表明作 物 磷 、硅 等 元 素 含量 与 砷 含量 之 间 存 在显著 正 相 关 或 负 相 关关 系 ， 通过 磷 、硅 含量可 间接 判 断 作 物 对 砷 的 吸收能力 ，采 用 这 种 方 法 可 减 少 砷 污 染并 能提 高 筛 选效 率 ， 但 因 相 关 研究 较少 ， 其 结 论 的 准 确 性和 普 适 性 还 有 待 进 一 步 验 证 [9-10] 。水 培 方 法 以 其 快 速 、 操 作 简 单 等 优 点 而 受到 许 多 研究 者 的 重 视 ， 但 由 于水 培 环境 与 土培 环境 差异 较 大， 一 些 学 者 对水 培 方 法 筛 选 砷 低 吸收 作 物也 提出 了 质 疑 。 Cox等 [11] 研究 发 现 油 菜 在水 培 和 土培 中 对 砷 的 耐 性并不 相 同， 营 养液 中 磷 含量 过 高可 能会 影 响 油 菜 对 砷 的 吸收 ，而 且 传统水 培 方 法 也 存 在 污 染 环 境 、效 率 较 低等 问题 ， 因此其 准 确 性 仍 需 进 一 步 验 证 ， 筛 选效 率也 有 待 进 一 步 提 高 。 本 研究 以 土培 法 作为 基 准 方 法 ，比 较 研究 了 3种不同水 培 方 法 与 土培 方 法 下 5个 生 菜 品 种对 砷 吸收能力 的 差异 ，希望 为 砷 低 吸收 作 物 的 筛 选 提 供 更 加 准 确 、高 效 的 筛 选 方 法 。 1 材料与方法 1.1试验材料 试验 选取 当前种植 较 普遍 的 冬 春 季 代 表性 蔬 菜 生 菜 作为研究对 象 ，共 5个品 种，分 别 为 罗 莎 绿 、紫 罗 马 、 绿 萝 、 美国 大 速 生和 耐 抽薹 生 菜 （ 依 次 记 为 I-1、 I-2、 I-3、 I-4、 I-5）。为 更 好 地 模 拟 生 菜 在 自然 砷 污 染 农 田中的生长 状 况 ，土培 实 验 用 土 采 自 湖 南 石 门雄 黄 矿 区 周 边 砷 污 染 农 田的 耕 层 （ 020cm） 土壤 ， 根 据其 距 离 矿 区 的 远近 ，分 别 采 集 了 总 砷 含量 分 别 为 58.4mg· kg -1 和 130.6mg· kg -1 （分 别 记 为 S1、 S2）的 两 种 土壤 ， 采 用 全 国 土壤 污 染 状 况 调 查 公报 中 土壤 污 染 等 级 的 划 分 方 法 ， S1和 S2分 别 为 砷 轻 微 和中 度 污 染 土壤 ，两 种 土壤 的 成 土 母 质 均 为 板 页岩 ，其 相 关 理 化 性 质 如 表 1。水 培 实 验 营 养液 根 据 华 南农业 大 学 叶 类 蔬 菜专 用 营 养液 A配 方 配 制 并 略 加 改 进 [12] ，为 减 小 操 作 误 差 ， 相 同处理 营 养液 统 一 配 制 ，所 需 外 源 砷 采 用 稀 释 浓 缩 液 （ Na 3 AsO 4 · 12H 2 O分析 纯 配 制 ， 1000 mg· L -1 ）的 方 法 添 加 ，并 用 0.5mol· L -1 H 2 SO 4 和 2mol· L -1 NaOH调节 营 养液 pH为 6.8（ 该 营 养液 允 许 pH值 为 6.47.2）。 1.2试验方法 育 苗 挑 选 粒 大 饱满 各 品 种生 菜 种 子 约 150粒 浸 泡 于 10H 2 O 2 中 约 20min进行 消 毒 杀 菌 ，再 用 去 离 子 水 清 洗 3遍 约 5min， 然 后 将 种 子 撒 播 于 纯 蛭石 育 苗 盘 中， 每天 根 据 耗 水情 况 添 加 适 量自 来 水 使 蛭石 保 持 湿润 。在 人工 气 候 箱 中进行 育 苗 ， 培 养 条件 温 度 控 制 为 20℃ /18℃ （ 昼 /夜 ），光 照 周 期为 14h/黑 暗 10h， 相 对 湿 度 为 60。 待 生 菜 长 出 2片 真 叶后 挑 选 长 势 基 本一 致 的 幼 苗 进行 移栽 定 植 。 定 植后 将 蔬 菜 移至日 光 温 室内 进行后 续 试验 。 土培 试验 两 种 砷 含量差异 较 大的 土壤 风 干 后过 2mm筛 ， 装 于 内 径 和 高 分 别 为 80mm和 100mm的 聚乙烯 盆 中 ， 每 盆 装 土 1kg。试验前 以 溶 液 的 形 式 施 入 NH 4 Cl、 KH 2 PO 4 、 K 2 SO 4 作为 底 肥 （ 施 入 量 为 N P 2 O 5 633 农业环境科学学报 第 37卷第 4期 0.06 0.04 0.02 0 生 菜 品 种 B aC aB bB aA aA aA bC aB bC aB I-1 I-2 I-3 I-4 I-5 K 2 O0.15 0.18 0.12g· kg -1 土 ），并 使 土壤 含 水 量 达 到 最 大田 间 持 水 量 的 60左右 ，土 水 稳定 平 衡 一 周 后 选 取 长 势 基 本一 致 的 幼 苗移栽 定 植 ， 每 盆 定 植 6株 幼 苗 ， 7d后 根 据 生长情 况 间苗 3株 ， 每 个 处理 重 复 3 次 。每天 根 据土壤 耗 水情 况 添 加 2050mL自 来 水 ，生 长 35d后分 别 收 获 地 上部 和 根 系 。 旺 盛 生长期 /全 生 育 期水 培 试验 幼 苗 首 先 定 植 于 装 有 2L全 浓 度 营 养液 的水 培 箱 中 ，每 个 水 培 箱 定 植 4株 幼 苗 ， 适应 生长 7d后进行 加 砷 处理 ，共 设 置 0、 2、 4mg· L -1 3种 砷 浓 度 处理（ 以 下分 别 简 称 CK、处 理 1 、处理 2）， 每 个 处理 重 复 3次 ，每 隔 7d更 换 一 次 含 砷 营 养液 ，旺 盛 生长期和 全 生 育 期试验分 别 在 加 砷 处理 2周 和 4周 后 收 获 地 上部 和 根 系 。 短 期胁迫 培 养 试验 幼 苗 定 植于 装 有 2L全 浓 度 营 养液 水 培 箱 中生长 20d ，期 间每 隔 7d更 换 一 次 营 养液 ， 20d后 将 植 株 转 移至 含 砷 营 养液 中生长 2d，共 设 置 0、2、4mg· L -1 3种 砷 浓 度 处理 ， 2d后分 别 收 获 地 上部 和 根 系， 每 个 处理 重 复 3次 。 样 品 收 获 后的处理 及总 砷 测定 见 参 考 文 献 [9] 。 1.3数据处理 试验数 据 通过 Excel2013整 理后 ，采 用 SPSS19.0 进行 单因 素方差 分析 ，并 用 Tukey sHSD法 进行 多 重 比 较 。显著性 差异 水 平 取 0.05。 2 结 果 与分析 2.1土壤砷含量 对 不同品 种生 菜砷吸 收的影响 2.1.1 土壤 砷 含量 对不同 品 种生 菜 生长的影响 图 1为不同 品 种生 菜 在 两 种 砷 含量 土壤 中地 上 部 和地下 部 生 物量 示 意 图 。 从 图 1可 以 看 出 在同 一 砷 含量 的 土壤 中 ，不同 品 种生 菜 地 上部 和地下 部 生 物量 有 显著 差异 ，其 中地 上部 生 物量 以 品 种 I-2和 I-3最 高 ， 其 次 为 I-4和 I- 5，而 I-1则 最 小 ； 地下 部 生 物量 与地 上部 生 物量 有 较 好 对 应 关 系 ，亦 以 I-2和 I-3最 高 ， 约 为 其 他 品 种的 1.73.5倍 。 而 在 砷 含量 不同的 两 种 土壤 中 ， 5个品 种 生 菜 地 上部 生 物量 （ 干 重 ） 间 没 有 显著 差异 ，且 实 际 生 长过程中 S1和 S2两 种 土壤 中生 菜 均 能 正 常 生长， 没 有出 现 任 何 砷 中 毒 症 状 ，该 结果 似 乎 意 味 着 生 菜 对 土 壤 砷 污 染 具 有 较 强的 耐 性。 但 是 ，生 菜 地下 部 生 物量 受 砷 的影响 则 较 为明显， 品 种 I-2、 I-4和 I-5在 S2 土壤 中地下 部 生 物量 相 比 于 S1显著增 加 ，增 加量 分 别 为 32.2、 50.0和 53.3， I-1和 I-3则 差异 不显 著。 根 据本 研究结果， 土壤 砷 含量 对生 菜 地下 部 生长 的影响 更 为明显， 因此 ，仅 通过地 上部 生 物量 的 变 化 来反 映 生 菜 受 砷 污 染的影响 是 不 全 面 的 。 2.1.2 土壤 砷 含量 对不同 品 种生 菜 砷 含量 的影响 从 图 2可 以 看 出 ，不同 品 种生 菜 地 上部 砷 含量无 论 在 哪 种 砷 污 染 土壤 中种植时 均 有 显著 差异 。 品 种 I-2在 两 种 砷 含量 土壤 中地 上部 砷 含量 均最 低 ，分 别 约 为 0.42mg· kg -1 和 0.77mg· kg -1 ； 其 次 为 品 种 I-1和 I-4，地 上部 砷 含量 分 别 约 为 0.58、 1.18mg· kg -1 和 0.63、 1.30mg· kg -1 。同时 ，在 S1土壤 中 ， 品 种 I-3地 上 部 砷 含量 最 高 ，但 与 品 种 I-5差异 不显著 ；在 S2土壤 中 品 种 I-5地 上部 砷 含量 最 高 ，约 为 1.53mg· kg -1 ， 但 与 品 种 I-3的 差异 亦 较小 。 随 着 土壤 砷 含量 的 升高 ， 5 种生 菜 地 上部 砷 含量 均 显著增 加 ， S2土壤 中 5个 生 菜 品 种地 上部 平 均 砷 含量 达 1.22mg· kg -1 ， 是 S1土壤 中的 1.9倍 。 在 S1和 S2两 种 砷 含量 的 土壤 中 ， 5个 生 菜 品 种地 上部 砷 含量 比 较 的 顺序 基 本一 致 ，表 现 为 I-5≈ I-3﹥ I-4≈ I-1﹥ I-2。 两 种 砷 含量 土壤 中 ，品 种 I-2 地 上部 砷 含量 均 显著 低 于 其 他 品 种生 菜 ，仅 为 其 他 品 种的 49.872.4。 不同 小 写字母 表 示 两 种 砷 含量 土壤 间 差异 显著 ，不同大 写字母 表 示 不同 品 种 间 差异 显著 （ P﹤0.05） 图 1 土壤砷含量 对生 菜 地 上部 （ A） 和地 下部 （ B） 生 物量 的影响 Figure1TheeffectofsoilAscontentsonthedryweightof aboveground（ A） andunderground（ B） partsof differentvegetablespecies 2.0 1.6 1.2 0.8 0.4 0 生 菜 品 种 A aC aC aA aA aA aA aB aB aB aB I-1 I-2 I-3 I-4 I-5 S1 S2 634 第 32卷第 1期 2018年 4月 表 2 土壤砷含量 对 不同品 种生 菜 地 下部砷含量 、转移系 数 及富集系 数的影响 Table2TheeffectofsoilAscontentsontherootAsuptake,Astranslocationfactorsandbioconcentrationfactorsofdifferentlettucespecies 注 表中不同 字母 表 示 相 同处理不同 品 种 间 差异 显著 （ P﹤0.05 ）。 进 一 步 对生 菜 地下 部 砷 含量 及 相 关 指 标 进行分 析（ 表 2） 可 以 看 出 ，生 菜 地下 部 砷 含量 在 110.55 810.84mg· kg -1 之 间 ， 远 大于地 上部 砷 含量 。不同 品 种 生 菜 之 间 地下 部 砷 含量差异 显著 ，地 上部 砷 含量 最 小 的 品 种 I-2在 两 种 砷 含量 土壤 中地下 部 的 砷 含量也 最 低 ，分 别 为 110.55mg· kg -1 和 435.70mg· kg -1 ， 而 品 种 I-4地下 部 砷 含量 最 高 达 302.57mg· kg -1 和 810.84 mg· kg -1 ， 是 其 他 品 种的 1.141.86倍 ，生 菜 地下 部 砷 含量 大 小 顺序 为 I-4﹥ I-5﹥ I-3﹥ I-1﹥ I-2。 转 移 系数 是 指地 上部 砷 含量 与地下 部 砷 含量 的 比 值 ，表 示 砷 从 地 下 部 向 地 上部 的 转运 能力 ， 根 据 前 述 结果 计 算 的 本 试 验不同 品 种生 菜 对 砷 的 转 移 系数显 示 ，品 种 I-4在 两 种 砷 含量 土壤 中的 转 移 系数 均 为 最 小 ， I-3的 转 移 系 数 最 大 ， S2土壤 中 所 有 品 种生 菜 的 转 移 系数 均 小 于 S1土壤 中， 说 明当 土壤 砷 含量升高 时 ，生 菜 由 地下 部 向 地 上部 迁 移 砷 的 比例 可 能会 降低 ， 从 而 减 少 砷 在生 菜 地 上部 的 累积 。 富集 系数 是 指生 菜 地 上部 砷 含量 与 土壤 中 砷 含量 的 比 值 ，该 指 标 可 直观 反 映 出 不同 品 种 对 砷 吸收能力 的大 小 ，从 表 2结果 看 ， S2土壤 中生 菜 富集 系数 均 低 于 S1土壤 ，说 明 随 土壤 砷 含量 的增 加 ， 生 菜富集 砷 的 能力有 所 下 降 ；但 同时，不同 品 种 间 比 较 ， I-2品 种对 砷 的 富集 系数明显 较 低 ，而 I-3和 I-5 则 明显 较 高 。 2.2 旺盛 生长期和 全 生 育 期水培 下不同品 种生 菜 的 生长 及 对 砷 的 吸 收 2.2.1 两 种水 培 方 式 对生 菜 生长的影响 从 图 3可 以 看 出 旺 盛 生长期水 培 试验中 ，生 菜 品 种 I-1、 I-2和 I-4地 上部 生 物量 随 营 养液 砷 浓 度 的增 加 而 增 加 ，当 营 养液 砷 浓 度 为 2、 4mg· L -1 时， 品 种 I-1、 I-2和 I-4地 上部 生 物量 （ 干 重 ） 较 CK分 别 增 加了 62.5、 50.6、 40.9和 75、 108.9、 43.6； 但 是 ，品 种 I-3地 上部 生 物量 相 比 于 CK则 显著 降低 ，分 别 降低了 32.9和 21.9。 两 种 砷 浓 度 处理下 ，品 种 I-1、 I-2、 I-3和 I-4地下 部 生 物量 变 化 趋 势 与地 上部 基 本一 致 ，但 是 当 营 养液 砷 浓 度 为 2mg· L -1 时， 品 种 I-5地下 部 生 物量 较 CK增长 了 约 27.7，与地 上部 生 物量 的 变 化 不 一 致 。结果表明 在 旺 盛 生长期 培 养 条件下， 培 养液 砷 浓 度相 对 较 低 时对大 多 数 品 种生 菜 的生长 可 能 具 有 一定 的 促 进作 用 。 图 4为 全 生 育 期水 培 下不同 营 养液 砷 浓 度 对生 菜 地 上部 和地下 部 生长的影响 。 可 以 看 出 ，生 菜 经 全 生 育 期水 培 后地 上部 和地下 部 生 物量 均 较 旺 盛 生长 期 培 养 有 显著增 加 ， 5个 生 菜 品 种地 上部 和地下 部 生 物量 随 营 养液 砷 浓 度 的 变 化 与 旺 盛 生长期 培 养 基 本 一 致 。 砷 对 品 种 I-1、 I-2和 I-4地 上部 的生长 主要 起 促 进作 用 ，对 品 种 I-5地 上部 的生长影响不显著 。 略 有 不同的 是 当 营 养液 砷 浓 度 为 2mg· L -1 ， 品 种 I-3地 上部 和地下 部 生 物量 与 CK没 有 显著性 差异 。通过 以 上 分析 可 以 得 出 ，水 培 试验条件下生 菜 品 种 I-1、 I-2 和 I-4对 砷 的 耐 性 较 强 ， 品 种 I-5次 之 ， I-3对 砷 的 耐 性 最 差 。 另 外， 砷 对生 菜 地 上部 和地下 部 生长的 促 进 不同 字母 表 示 相 同处理不同 品 种 间 差异 显著（ P ﹤0.05） 图 2土壤砷含量 对 不同品 种生 菜 地 上部砷含量 的影响 Figure2TheeffectofsoilAscontentsontheAsuptakebythe abovegroundofdifferentlettucespecies 生 菜 品 种 地下 部 砷 含量 /mg· kg -1 转 移 系数 / 10 -3 富集 系数 / 10 -3 S1 S2 S1 S2 S1 S2 I-1 156.94± 20.36b 436.37± 43.63d 3.70 2.69 9.9 8.2 I-2 110.55± 16.77c 435.70± 35.26d 3.80 2.21 7.2 5.9 I-3 167.62± 44.17b 527.93± 47.56c 4.77 2.74 13.7 11.1 I-4 302.57± 40.84a 810.84± 35.37a 2.08 1.60 10.8 9.9 I-5 265.95± 28.26a 653.99± 23.14b 2.90 2.35 13.2 11.8 平 均 值 AG 200.73 572.97 3.45 2.32 11.0 9.4 2.00 1.60 1.20 0.80 0.40 0 土壤 砷 含量 水 平 b c a b a b c a ab a S1 S2 I-1 I-2 I-3 I-4 I-5 张 骞 ， 等 应 用 水 培 方 法 筛 选 砷 低 吸收 生 菜 的 比 较 研究 635 农业环境科学学报 第 37卷第 4期 0.80 0.60 0.40 0.20 0 生 菜 品 种 B b a a a b c a b b a I-1 I-2 I-3 I-4 I-5 ab b b a a 图 3 旺盛 生长期水培 下砷浓度 对 不同品 种生 菜 地 上部 （ A） 和 地 下部 （ B） 生长的影响 Figure3Thedryweightofaboveground（ A） andunderground（ B） partsoffivelettucespeciesexposedtodifferentconcentrationofAs inthevigorousgrowthperiodhydroponic 不同 字母 表 示 同 一品 种不同处理 间 差异 显著 （ P﹤0.05 ）。 图 4 同 图 4 全 生 育 期水培 下砷浓度 对 不同品 种生 菜 地 上部 （ A） 和 地 下部 （ B） 生长的影响 Figure4Thedryweightofaboveground（ A） andunderground（ B） partsoffivelettucespeciesexposedtodifferentconcentrationofAs inthewholegrowthperiodhydroponic 或 抑制 作 用 并不 随 时 间 和生 物量 变 化 而 变 化 ， 旺 盛 生 长期和 全 生 育 期 培 养 下，生 菜 地 上部 和地下 部 生 物量 随 砷 浓 度 的 变 化 趋 势 是 基 本一 致 的 。 2.2.2 两 种水 培 方 式 对生 菜 砷 吸收 的影响 水 培 环境 与 土培 环境差异 较 大 ，水 培 条件下作 物 对元 素 的 吸收利 用可 能 与 土培 条件 有 所 不同 。表 3 为 旺 盛 生长期和 全 生 育 期水 培 下不同 品 种生 菜 地 上部 的 砷 含量 。 从 表中结果 看 ，旺 盛 生长期水 培 下 ，当 营 养液 砷 浓 度 为 2mg· L -1 时， 品 种 I-2地 上部 砷 含量 最 低 ，约 为 7.58mg· kg -1 ； 品 种 I-1、 I-3和 I-4之 间 地 上部 砷 含 量 较 高 ， 但 相 互 间 差异 不显著 ，分 别 为 11.00、 12.34 mg· kg -1 和 13.44mg· kg -1 ； 品 种 I-5地 上部 砷 含量 最 高 约 为 品 种 I-2的 2.2倍 。当 营 养液 砷 浓 度 为 4 mg· L -1 时， 5种生 菜 地 上部 砷 含量 均 显著增 加 ，平 均 值 为 23.93mg· kg -1 ， 约 是 营 养液 砷 浓 度 为 2mg· L -1 时的 1.9倍 ， 其 中 ， 品 种 I-2地 上部 砷 含量 最 低 为 16.17mg· kg -1 ， 比 营 养液 砷 浓 度 为 2mg· L -1 时增 加了 113.3； 品 种 I-1和 I-4地 上部 砷 含量差异 不显著 ， 分 别 约 为 20.80mg· kg -1 和 23.31mg· kg -1 。 根 据 相 关 结 果 推 断 ， 5种生 菜 砷 吸收能力 大 致 为 I-5﹥ I-3﹥ I-4≈ I-1﹥ I-2。 各 品 种生 菜 经 全 生 育 期水 培 后 ，地 上部 砷 含 量 与 旺 盛 生长期 培 养 基 本一 致 ， 两 种 砷 浓 度 处理下， 品 种 I-2和 I-5分 别 是 地 上部 砷 含量 最 低 和 最 高 的 品 种，当 营 养液 砷 浓 度 为 2mg· L -1 时，地 上部 砷 含量 分 别 约 为 7.98mg· kg -1 和 16.00mg· kg -1 ，当 营 养液 浓 度 为 4mg· L -1 时， 两 种生 菜 地 上部 砷 含量 较 营 养液 浓 度 为 2mg· L -1 时分 别 增长 了 85.4和 65.7，增长 幅 度 均 小 于 旺 盛 生长期水 培 试验 。 总 体 而 言 ，旺 盛 生长 期和 全 生 育 期水 培 下 ， 5个 生 菜 品 种地 上部 砷 含量 大 小 顺序 为 I-5﹥ I-3﹥ I-4≈ I-1﹥ I-2，与 土培 试验结果 基 本一 致 。 进 一 步 分析 旺 盛 生长期和 全 生 育 期水 培 结果 可 以 得 出 ，多 数情 况 下 旺 盛 生长期和 全 生 育 期水 培 对生 菜 地 上部 砷 含量 没 有 显著影响 ，仅品 种 I-1和 I-5地 上部 砷 含量 在 营 养液 砷 浓 度 为 4mg· L -1 时 差异 显著 ， 全 生 育 期水 培 下地 上部 砷 含量 显著 小 于 旺 盛 生长期 水 培 ，差 值 分 别 为 4.52mg· kg -1 和 5.40mg· kg -1 ， 说 明 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0 生 菜 品 种 A b a a a b c a b b a I-1 I-2 I-3 I-4 I-5 a b a a a 4.00 3.00 2.00 1.00 0 生 菜 品 种 A b a a a a b a b a b I-1 I-2 I-3 I-4 I-5 a b a a a CK 2mg· L -1 4mg· L -1 CK 2mg· L -1 4mg· L -1 0.20 0.15 0.10 0.05 0 生 菜 品 种 B b a a a b b a b a b I-1 I-2 I-3 I-4 I-5 a b a a a 636 第 32卷第 1期 2018年 4月 表 3旺盛 生长期和 全 生 育 期水培 下不同品 种生 菜 地 上部砷含量 （ mg· kg -1 ） Table3TheAscontentsintheabovegroundpartsoflettucesinthevigorousgrowthperiodandwholegrowthperiodhydroponic（ mg· kg -1 ） 注 表中不同 小 写字母 表 示 相 同处理不同 品 种 间 差异 显著 （ P﹤0.05 ），不同大 写字母 表 示 同 一品 种生 菜 、相 同 砷 浓 度 处理，不同生长期 间 差异 显 著 （ P﹤0.05 ）。 生 菜 各 品 种地 上部 砷 含量 在 旺 盛 生长期 之 后 可 能 不 再 随 时 间 和地 上部 生 物量 的 变 化 而 变 化 ， 而 是 维 持 在 一个 相 对 稳定 的水 平 ，生 菜 地 上部 砷 含量可 能 在 生长 早 期 就 达 到 稳定 状 态 ，此 后 随 时 间 的 变 化 较小 。 因此 ，通过 旺 盛 生长期水 培即 可 初 步 判 断 出 不同 品 种生 菜 砷 吸收能力 的大 小 ，并 能 预测 成 熟 期生 菜