三種花卉植物對土壤中Cd的生長反應和富集特征研究

何聰聰

摘 要：采用露天盆栽試驗研究豫北地區(qū)常見三種花卉植物在不同Cd處理濃度下的生長反應和累積能力。結果表明：在5個不同濃度處理60天后，蓖麻和萬壽菊沒有表現(xiàn)出明顯的中毒現(xiàn)象。花坪草在處理濃度為200mg·kg-1時出現(xiàn)葉片黃化等癥狀。隨著處理濃度的增加，植物累積Cd含量也逐漸增加，隨著處理濃度的增加土壤中Cd的富集系數(shù)降低，對重金屬Cd的累積能力大小為蓖麻>萬壽菊>花坪草。

關鍵詞：土壤；重金屬Cd；植物修復

土壤中的重金屬鎘能夠通過食物鏈進入人體，人體中長期鎘含量較高還會導致脊椎畸形、骨質疏松等[1]。目前，土壤Cd污染的植物修復技術已引起了重視，該技術屬于原位修復并且可以減少水土流失、美化環(huán)境，是一項新興的重金屬污染治理技術[2]。Salt發(fā)現(xiàn)印度芥菜對Cd具有較強的富集能力，但該植物地域性強，在我國生長緩慢。蘇德純研究表明，溪口的油菜對重金屬Cd具有較強的轉移能力。然而在篩選Cd的超富集植物的時候，研究者對花卉植物關注的較少[3-5]。本研究選取豫北地區(qū)常見的三種花卉植物作為實驗對象，研究其在不同Cd污染條件下的生長反應和累積情況，以期為花卉植物用于重金屬Cd的土壤修復方面提供科學依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試植物：蓖麻、萬壽菊、花坪草。

供試土壤：取自花卉種植園，揀去土壤中的雜物，自然風干過2mm的尼龍篩備用。土壤基本理化性質如下：pH值為7.8，有機質含量為23.5g·kg-1，有效氮含量為67 mg·kg-1，有效磷含量為23 mg·kg-1，土壤全Cd含量為2mg·kg-1。

1.2 試驗設計

采用露天盆栽。每份取3kg土壤，加入適量底肥，每種植物設一個空白樣和五個Cd濃度水平：10 mg·kg-1，20 mg·kg-1。50 mg·kg-1，100 mg·kg-1，200 mg·kg-1，拌勻后裝盆，每個樣設三個平行實驗，共54個樣品。

每盆撒20粒種子，半月后每盆選長勢較好的2顆幼苗，之后觀察記錄植株的生長情況，60日后收獲植株。

1.3 樣品處理和分析

在收獲植株之前采集新鮮葉片，用丙酮提取葉綠素并用722分光光度計測定葉綠素含量。植株清洗并在105℃下殺青30分鐘，然后在60℃下烘干至恒重，粉碎。用直尺測植株的高度，采用混酸消解測地上和地下部重金屬含量，混酸全消解的方法測根際土壤中重金屬含量[6]。

2 結果和分析

2.1 不同濃度Cd對三種植物生長的影響

（1）不同濃度Cd對三種植株高度的影響

從圖1株高來看，Cd對三種植株的抑制作用：花坪草>萬壽菊>蓖麻。在濃度（50mg·kg-1以下）時，Cd對蓖麻，萬壽菊株高有一定的促進作用，花坪草為20 mg·kg-1以下。從實驗記錄來看，當處理濃度為200 mg·kg-1時，蓖麻和萬壽菊的植株生長緩慢，葉片新鮮度下降。花坪草在鎘處理濃度為100 mg·kg-1時出現(xiàn)上述狀況。

（2）不同濃度Cd對三種植株葉綠素a含量的影響

從圖2可以看出，在實驗所述Cd濃度范圍內，葉綠素a的含量隨著Cd處理濃度的增加而先有所增加后逐漸降低。生長過程中，蓖麻和萬壽菊葉片沒有出現(xiàn)明顯的黃化現(xiàn)象。但花坪草在Cd處理濃度100 mg·kg-1時，葉片出現(xiàn)失綠癥狀，當Cd處理濃度為200 mg·kg-1時，植株生長到20天時就出現(xiàn)明顯的失綠癥狀，到28天時植株黃化嚴重并枯萎。葉綠素是進行光合作用的主要色素，葉綠素含量的減少是植株衰老的直接表現(xiàn)。

2.2 三種花卉植物對Cd的吸收和積累

從表1可以看出，在不同Cd濃度下生長60天后，三種花卉植物對鎘的積累根部>地上部。蓖麻的轉移系數(shù)為0.22～0.43，萬壽菊的轉移系數(shù)為0.48～0.72，花坪草的轉移系數(shù)為0.09～0.38，遷移率大小為萬壽菊>蓖麻>花坪草。蓖麻的富集系數(shù)為1.5～6.13，萬壽菊的富集系數(shù)為1.45～7.13，花坪草的富集系數(shù)為1.27～5.82，富集程度為萬壽菊>蓖麻>花坪草。隨著Cd處理濃度的增加，地上部和根部的Cd濃度都有明顯的增高，但富集系數(shù)隨著逐漸降低，說明隨著土壤中重金屬含量的增加，其向植株遷移率逐漸降低。蓖麻和萬壽菊在Cd處理濃度增加到200 mg·kg-1時，植株并沒有出現(xiàn)明顯的中毒現(xiàn)象，而是重金屬濃度顯著增加尤其是在根部，蓖麻在處理濃度為200 mg·kg-1時，根部鎘含量達到1046.78 mg·kg-1，萬壽菊為419.76 mg·kg-1，重金屬從土壤向上遷移時主要富集在植物的根部。雖然萬壽菊和蓖麻對重金屬表現(xiàn)出比較強的耐性，但并不屬于重金屬Cd的超富集植物，屬于富集植物，可以用于土壤重金屬Cd的植物修復。

3 結論

（1）從株高來看重金屬Cd對三種植株的抑制作用大小為花坪草>萬壽菊>蓖麻。從株高和葉綠素含量來看，三種植物對Cd的耐性為蓖麻>萬壽菊>花坪草。

（2）從株高干重葉綠素a含量的生長變化趨勢來看，重金屬Cd對三種植物生長表現(xiàn)出明顯的“低促高抑”的現(xiàn)象。

（3）萬壽菊和蓖麻對鎘的累積量比較大，三種植物對Cd的累積量大小為蓖麻>萬壽菊>花坪草，重金屬主要累積在根部，建議可以通過向土壤中添加螯合劑誘導劑等，提高重金屬Cd從根部向上遷移的能力以提高耐性，用于重金屬Cd污染土壤的植物修復技術。

參考文獻

[1] 唐將，王世杰，付紹紅，等.三峽庫區(qū)土壤環(huán)境質量評價[J].土壤，2008，45（4）：25-27.

[2] 滕彥國，倪師軍，等.應用地質累計指數(shù)評價攀枝花地區(qū)土壤重金屬污染[J].重慶環(huán)境科學，2002，24（4）：25-27.

[3] 劉衍軍，湯慶新，白振華，等.基于地質累積與內梅羅指數(shù)的耕地重金屬污染研究[J].中國農學通報，2009，25（20）：174-178.

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[5] 林海鵬，于云江，李定龍等. 沈撫灌區(qū)土壤重金屬污染潛在生態(tài)風險評價[J].環(huán)境與健康雜志，2009，26（4）：320-323.

[6] Salt D E，Prince R C，Pickering I J，etal.Mechanisms of cadmium mobility and accumulation in Indian Mustard[J].Plant Physoil，1995，109：1427-1433.