紅麻耐土壤重金屬污染品種篩選

李文略，陳常理，駱霞紅，安 霞，朱關林，金關榮

(浙江省農業科學院 蕭山棉麻研究所, 浙江 杭州 311202)

土壤重金屬污染的修復是當今科學研究的一個熱門課題，植物修復技術是目前應用最多、最有發展前景的修復技術。目前，世界上已發現的超富集植物有500多種[1]，其中一些重金屬耐性強、生長快、生物量大、經濟價值高并有一定的重金屬富集能力的植物被逐步應用到重金屬修復當中[2-3]。

紅麻(Hibiscuscannabinus)具有生物量高、適應性廣、抗逆性強和易栽培等特性，其生物量為針葉木材的3～4倍，干物質產量最高可達 20.3 t·hm-2[4-5]，用途涉及麻紡、造紙、建材、麻塑、活性炭、飼料、食用等諸多領域，被視為21世紀潛在的優勢作物[6]。

紅麻具備一定的重金屬土壤修復能力[5，7]。本研究以7個不同類型紅麻品種為試驗材料，在Cd、Zn為主的重金屬污染農田上種植，進行比較試驗，篩選出對重金屬耐性強的品種，為進一步研究利用紅麻修復土壤重金屬污染提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2016年在杭州市某地進行，為重金屬污染土壤。參試的紅麻品種共7個：常規晚熟品種福紅991、晚熟航天誘變品種福紅航992(福建農林大學)，晚熟雜交組合H368、晚熟常規品種湘紅1號(中國麻類研究所)，中熟航天誘變品種航優1號、晚熟常規品種浙8310(浙江省農業科學院)，晚熟雜交組合紅優2號(廣西大學)。

1.2 處理設計

試驗以品種為處理，隨機區組設計，小區面積7.7 m2(5.5 m×1.4 m)，重復3次。2016年6月6日播種，10月10日收獲，全生育期126 d。栽培管理按當地常規進行。

1.3 檢測項目

土壤重金屬檢測，采用五分法采集0～20 cm表層土壤樣品，剔除植物殘體和石塊，混勻后自然風干，研磨后過80目篩，委托浙江省農業科學院農產品質量標準研究所對土壤樣品中Zn、Cr、Cd、Cu、Ni 5種重金屬全量進行檢測。具體方法和指標參照總Zn(GB/T 17138—1997)、Cr(HJ 491—2009)、Cd(GB/T 17141—1997)、Cu(GB/T 17138—1997)、Ni(GB/T 17139—1997)的方法。

植株收獲期考查各小區有效莖數，每個小區選取有代表性20株考查株高、莖粗、鮮皮厚、鮮葉重、鮮麻骨重、鮮麻皮重等。

1.4 數據處理

采用Excel 2010和SAS 9.2軟件進行數據處理。

2 結果與分析

2.1 土壤重金屬含量

由表1可知，試驗地土壤為弱堿性，5種重金屬檢測值均超過全國土壤元素背景值，其中土壤重金屬Cd和Zn嚴重超標。重金屬Cd含量達到11.1 mg·kg-1，高出土壤環境質量Ⅲ級標準[8]10.1倍，是全國土壤元素背景值[9]的114.4倍；重金屬Zn含量則超過土壤環境Ⅱ級標準約46.1%，是全國土壤元素背景值的5.9倍；重金屬Cr含量接近土壤環境質量Ⅰ級標準；其他2種重金屬Ni和Cu含量均未超過土壤環境Ⅰ級標準，分別是中國土壤元素背景值的1.3倍和2.1倍。

表1 試驗地土壤重金屬含量情況

2.2 紅麻生物量及農藝性狀

由表2可知，不同紅麻品種對重金屬污染土壤的適應性不同，適應性最好的是H368，生物量達到 76.22 t·hm-2；其次是福紅航992，為62.90 t·hm-2；以下依次是福紅991、航優1號、浙8310和紅優2號，分別為60.12、57.68、56.70和56.35 t·hm-2；湘紅1號最差，僅為49.21 t·hm-2。H368生物量比其他品種增產21.2%～54.9%，鮮麻葉、鮮麻骨和鮮麻皮產量比其他品種分別增產14.8%～87.5%、12.9%～39.5%和25.1%～61.1%。

表2 7個紅麻品種生物量表現

注：同列數據后無相同字母表示經Duncan法統計檢驗差異達顯著水平(P<0.05)。表3同。

表3表明，各品種經濟性狀表現不一，有效株數、株高均存在顯著差異。生物量最佳品種H368株高356.3 cm，比其他品種高6.5%～13.0%，達顯著水平；莖粗14.4 mm，皮厚89.7 μm，也優于其他品種。紅優2號有效株數最多，達到24.782萬株·hm-2，但株高最低，僅為315.4 cm，較H368低40.9 cm。湘紅1號生物量最低，主要原因在于有效株數最少。

表3 7個紅麻品種經濟性狀表現

3 小結與討論

紅麻因其適應性廣、抗逆性強、生物產量高、用途廣，且產品不進入食物鏈，被認為是一種理想的重金屬污染農田修復材料。王玉富[5]發現種植紅麻的Cd污染土壤，Cd含量以每年347 g·hm-2的速度下降，且植株葉片中Cd含量高達52.3 mg·kg-1；當土壤中Pb濃度為100～400 mg·kg-1時，紅麻對重金屬Pb的富集系數可達1～3，85%重金屬積累在根部；Arbaoui等[10]研究發現，紅麻莖部重金屬的富集系數高于玉米，可達0.704。本試驗中，在重金屬Cd和Zn嚴重污染的土壤上，紅麻的生物量集中在49.21～76.22 t·hm-2，也充分驗證了紅麻對重金屬污染土壤適應性強的特點。

目前關于紅麻修復污染土壤的報道，多以單一品種為主，而不同品種紅麻耐土壤重金屬污染的能力不同，鮮有紅麻品種間耐土壤重金屬污染的報道。本試驗以7個紅麻品種為試驗材料，種植在Cd(11.1 mg·kg-1)、Zn(438 mg·kg-1)污染土壤上，結果表明，雜交組合H368在生物量、株高等方面顯著優于其他品種，鮮生物量可達76.22 t·hm-2，各經濟性狀分別為：株高356.3 cm，莖粗

14.4 mm，為高耐土壤重金屬污染品種；福紅航992、福紅991、航優1號、浙8310和紅優2號，鮮生物量在56.35～62.90 t·hm-2，為中耐土壤重金屬污染品種；湘紅1號鮮生物量為49.21 t·hm-2，為低耐土壤重金屬污染品種。

[1] 范占煌, 董國云. 重金屬污染土壤植物修復治理與農業利用研究進展[J]. 資源節約與環保, 2015 (2): 167-169.

[2] 王激清, 張寶悅, 蘇德純. 修復鎘污染土壤的油菜品種的篩選及吸收累積特征研究:高積累鎘油菜品種的篩選[J]. 河北北方學院學報, 2005 (1): 58-61.

[3] 佘瑋, 揭雨成, 邢虎成, 等. 湖南石門、冷水江、瀏陽3個礦區的苧麻重金屬含量及累積特征[J]. 生態學報, 2011, 31(3): 874-881.

[4] 陶愛芬, 張曉琛, 祁建民. 紅麻綜合利用研究進展與產業化前景[J]. 中國麻業科學, 2007, 29(1): 1-5.

[5] 王玉富. 黃麻、紅麻在重金屬污染耕地修復中的應用研究進展[J]. 湖南農業科學, 2015 (8): 49-52.

[6] 熊和平. 麻類作物育種學[M]. 北京：中國農業出版社, 2008:208.

[7] 王國慶, 李敏, 駱永明, 等. 紅麻對Cu和Cu-EDDS的吸收和富集[J]. 土壤, 2006, 38(5): 626-631.

[8] 國家環境保護局科技標準司. 土壤環境質量標準:GB 15618—1995[S]．北京: 科學出版社，1995．

[9] 國家環境保護局．中國土壤元素背景值[M]. 北京: 中國環境科學出版社，1990．

[10] ARBAOUI S, EVLARD A, MHAMDI M W, et al. Potential of kenaf(HibiscuscannabinusL.)and corn(ZeamaysL.)for phytoremediation of dredging sludge contaminated by trace metals[J]. Biodegradation, 2013, 24(4)：563-567.