铁锰胁迫对凤眼莲养分吸收的影响

王娟 章爱群 邱满平等

摘要：采用水培试验研究了凤眼莲在高铁高锰（对照）、低锰、缺锰、低铁和缺铁处理下的营养特性和生长状况。结果表明，铁锰胁迫降低了凤眼莲吸收氮、钾的能力，导致凤眼莲各部位氮、钾含量有不同程度的降低；但铁、锰胁迫对凤眼莲的磷吸收能力影响较小，与对照相比，铁、锰胁迫下叶、茎中磷的含量上升；铁胁迫导致凤眼莲体内铁、锰含量降低，缺铁时根中铁、锰含量均最低，差异达显著水平；锰胁迫下凤眼莲对铁元素的吸收比例失衡，缺锰抑制了铁向凤眼莲叶部的转移。

关键词：凤眼莲；铁、锰胁迫；养分；吸收

中图分类号：Ｑ９４５．７８文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０11）16－3279-03

Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆＦｅ ａｎｄ Ｍｎ Ｓｔｒｅｓｓ Ｏｎ Ｎｕｔｒｉｅｎｔ Ｕｐｔａｋｅ ｏｆ Ｅｉｃｈｈｏｒｎｉａ ｃｒａｓｓｉｐｅｓ

ＷＡＮＧ Ｊｕａｎ，ＺＨＡＮＧ Ａｉ－ｑｕｎ，ＱＩＵ Ｍａｎ－ｐｉｎｇ，ＸＩＥ Ｙｉｎ－ｂｏ

（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｐｌａｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｘｉａｏｇａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｏｇａｎ ４３２１００，Ｈｕｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Nutrient solution culture was conducted to study the nutrient characteristics and growth condition of Ｅｉｃｈｈｏｒｎｉａ ｃｒａｓｓｉｐｅｓ under Fe and Mn stress. The results showed that Fe and Mn-deficiency caused the decrease of absorbtion of N and K in Ｅ. ｃｒａｓｓｉｐｅｓ as their content in the plant reduced； however， the absorption abilily of Ｅ. ｃｒａｓｓｉｐｅｓ to P was not seriously affected. Compared with CK（high Fe and Mn）， the content of P in plant leaf and stem increased while Fe and Mn decreased under Fe and Mn stress. The Fe and Mn content was the lowest in root when lacking Fe； while lack of Mn would cause inbalance absorption of Fe. Deficiency of Mn inhibited the transport of Fe to Ｅ. ｃｒａｓｓｉｐｅｓ leaves.

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｅｉｈｈｏｒｎｉａ ｃｒａｓｓｉｐｅｓ； Ｆｅ ａｎｄ Ｍｎ ｓｔｒｅｓｓ； ｎｕｔｒｉｅｎｔ； ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ

鳳眼莲（Ｅｉｃｈｈｏｒｎｉａ ｃｒａｓｓｉｐｅｓ）因其很强的去污能力和净水效果，在一定条件下，它不失为恢复水生生态系统的重要植物之一［１］。凤眼莲对氮、磷、钾、钙等多种无机元素有较强的富集作用，其中对大量元素钾的富集作用尤为突出［２］。在富营养化水体中，凤眼莲对微量元素铁、锰等的吸收和富集量很高。其中铁在微量元素中吸收量最大，其在植物体内从根部转移到茎叶部的数量也是最大的［３］。凤眼莲植株干样中铁含量可达到６ ７０７ ｍｇ／ｋｇ［４］，而根中锰含量则可达（１ ４８５±１１０）ｍｇ／ｋｇ［５］。在植物体内，铁、锰存在一定的平衡关系，当铁、锰平衡关系失调，易造成缺铁、锰毒或缺锰、铁毒，对植物生长造成不利影响。铁参加作物呼吸作用和光合作用，是催化合成叶绿素的一些酶的催化剂。铁素缺乏时，叶绿素不能合成造成失绿，植物呼吸作用受到抑制，严重影响对养分的吸收［６］。锰是植物维持正常的生命活动所必需的微量元素之一，缺锰将影响植物的代谢功能［7，8］。基于风眼莲对水体中的营养和其他化学物质具有强大的吸收富集能力，同时微量元素的缺乏对凤眼莲生长和吸收氮、磷、钾的能力影响的研究较少。通过测定不同浓度铁、锰处理对凤眼莲叶、茎、根吸收氮、磷、钾、铁、锰能力的影响，旨在探明铁、锰胁迫下凤眼莲不同部位吸收矿质元素的规律和特性，为深度开发和利用凤眼莲，合理控制治理凤眼莲提供科学依据。

１材料与方法

试验于６月２１日进行。凤眼莲幼苗采自湖北省孝感市滚子河槐荫公园段。将采回来的幼苗用自来水冲洗干净并在自来水中培养３ ｄ。３ ｄ后将幼苗移栽到培养液中。采用容积为８０ Ｌ的塑料箱培养，采用Ｊａｙａｗｅｅｒａ［4］营养液配方（Ｃ//ｍｇ/Ｌ）： ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４ ２８．８，ＫＮＯ３ ７５．８，ＭｇＳＯ４·７Ｈ２Ｏ １８４．９，ＣａＣｌ２·７Ｈ２Ｏ ７３．５，ＮａＮＯ３ ８５．０，ＥＤＴＡ－Ｆｅ １８．０，Ｈ３ＢＯ３ １．２，ＭｎＣｌ２·４Ｈ２Ｏ ０．７。铁以ＥＤＴＡ－Ｆｅ的形式供给，３个处理浓度分别为０、９、１８ ｍｇ／Ｌ；锰以硫酸锰的形式供给，３个处理浓度分别为０、０．３５、０．７０ ｍｇ／Ｌ。共设５个处理，即高铁高锰（对照）、高铁低锰（低锰）、高铁缺锰（缺锰）、低铁高锰（低铁）和缺铁高锰（缺铁），每处理９株，３次重复，每隔１５ ｄ换一次培养液。培养３０ ｄ后各处理随机取样３株，将取来的材料分成叶、茎、根三部分，杀青２０ ｍｉｎ，然后将烘箱温度调至７０℃烘至恒重。分别称取叶、茎、根的干重，然后将样品用研钵磨碎过２０目筛后备用。植株样品用Ｈ２ＳＯ４－ＨＣｌＯ４消煮， 半微量凯氏法测氮；另取烘干样品，用三酸混合液（ＨＮＯ３－ＨＣｌＯ４－Ｈ２ＳＯ４，８∶１∶１）消化，钼锑抗比色法测磷；火焰光度法测钾；原子吸收分光光度法测铁、锰。

２结果与分析

２．１铁、锰胁迫对凤眼莲苗期生长的影响

试验结果表明，铁、锰胁迫对凤眼莲的影响首先在外部形态上表现出来。铁、锰胁迫条件下，植株地上部矮小、细柔、老叶枯死加快、新叶生长缓慢且出现失绿症状。由图１可见，铁、锰胁迫使凤眼莲地上部和地下部干重均呈下降趋势，地上部干重平均降幅为３２．９％，地下部干重平均降幅为１７．３％。因此，根冠比在胁迫条件下有所增加，平均增幅为２４．３％。

２．２铁、锰胁迫对凤眼莲吸收氮、磷、钾的影响

由表１可知，凤眼莲不同部位氮含量和积累量的顺序为叶＞茎＞根。铁、锰胁迫下，凤眼莲各部位除低锰叶的氮含量外其余氮含量和积累量均降低，尤其是叶、茎、根中氮积累量下降显著。与对照相比，低铁、缺铁处理凤眼莲叶、茎、根中的氮积累量分别降低了２２．１％～３５．３％、２８．３％～４１．９％、２２．８％～４２．１％；低锰和缺锰胁迫下，凤眼莲叶、茎、根中的氮积累量降低了１８．６％～５５．７％、４０．３％～４６．８％和２５．２％～１７．５％，随着锰浓度降低，缺锰导致植株生理功能紊乱［７］，叶中氮积累量大幅下降。

铁胁迫下，凤眼莲叶、茎中磷含量增加，缺铁叶片中磷含量平均高达３３．０１ ｍｇ／ｇ，高出对照１９．５％，但处理间无显著差异；根中磷含量降低，且差异达显著水平。随着锰浓度降低，凤眼莲叶、茎中磷含量增加，积累量降低。低锰处理，单株凤眼莲根中磷积累量只有３．６０ ｍｇ，为对照的７７．９％；缺锰处理，单株凤眼莲叶、茎中磷积累量分别只有９．７０ ｍｇ、７．４１ ｍｇ，分别为对照的５５．３％、７６．０％（表２）。

凤眼莲高养分含量主要表现在钾和氮上，凤眼莲体内钾主要集中在茎和叶中，根中钾含量最低［２］。由表３可知，随着铁、锰浓度降低，凤眼莲叶、茎、根中钾含量和积累量均降低。与对照相比，低铁胁迫下，凤眼莲根中钾含量降幅最大，高达４２．５％。缺锰时凤眼莲叶、茎、根钾积累量显著下降，降幅分别为７０．１％、４５．４％和５１．５％。表明铁、锰胁迫對凤眼莲吸收钾素有较大影响。

２．３铁、锰胁迫对凤眼莲吸收铁、锰的影响

从表４、表５可以看出，５个处理中根部铁、锰含量最高。同时可以看出，缺铁时，凤眼莲根中锰的含量和积累量均大幅降低，和对照相比，差异达显著水平。缺锰导致凤眼莲对铁的吸收比例严重失调，缺锰条件下，凤眼莲叶中铁含量只有对照的７５．５％，而根中铁的含量约是对照的１．５倍，差异达显著水平，这表明缺锰抑制了凤眼莲铁向叶部的运输。这说明铁、锰失调抑制了凤眼莲叶对铁的积累。随着锰浓度的升高，凤眼莲叶中锰的积累量增加，但随着锰浓度的升高，凤眼莲茎、根中铁的含量反而降低，叶中铁含量升高，这可能是因为锰能提高植株的呼吸强度，保持对铁元素吸收的比例平衡［9］。

３结论与讨论

铁、锰是植物维持正常的生命活动所必需的微量元素之一。研究发现，铁、锰胁迫下凤眼莲各部位氮、磷含量的顺序为叶＞茎＞根，钾含量的顺序却为茎＞叶＞根。铁锰胁迫降低了凤眼莲叶、茎、根中的氮含量，但各处理间差异不显著。凤眼莲对钾有很强的富集能力［２］，铁、锰胁迫下凤眼莲各部位钾的含量、积累量降低。与钾的情况相反，铁、锰胁迫下凤眼莲茎、叶中磷的含量反而上升，且低铁、低锰处理间叶、茎、根中磷的积累量无显著差异。说明铁、锰胁迫影响凤眼莲对氮、磷、钾三元素的吸收能力，但影响程度不同，适量的铁、锰浓度能促进凤眼莲对氮、磷、钾的吸收。

缺锰会导致凤眼莲对铁的吸收比例严重失调。随着锰浓度的升高，凤眼莲茎、根中铁的含量降低，叶中铁含量升高，表明锰促进了凤眼莲体内铁向叶片运输，减轻了铁在根部的富集，保持了凤眼莲对铁元素吸收比例的平衡，这与黎晓峰等在水稻上的的研究结果一致［9］。

参考文献：

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［３］ ＵＰＡＤＨＹＡＹ Ａ Ｒ， ＭＩＳＨＲＡ Ｖ Ｋ， ＰＡＮＤＥＹ Ｓ Ｋ， ｅｔ ａｌ． Ｂｉｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｔｒｅａｔｅｄ ｍｕｎｉｃｉｐａｌ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｉｎ ａ ｔｒｏｐｉｃａｌ ｃｉｔｙ［Ｊ］． Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００７，３０：９－１５．

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［６］ 关春彦．中微量元素与作物［Ｊ］．土壤与肥料，２００７（８）：２８－２９．

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