全 文 ：收稿日期:2008-11-28;修回日期:2009-03-21.
基金项目:国家自然科学基金项目 (3937055;39670586);陕西省软科学项目 (2003KR02).
第一作者简介:董林林 (1979-), 女 , 甘肃天水秦安人 , 研究方向为环境退化与治理.
红花酢浆草和油菜对镉的吸收特征比较
董林林1 ,2 , 赵先贵2 , 韦良焕3
(1.南京师范大学地理科学学院 , 江苏 南京　210046;2.陕西师范大学旅游与环境学院 , 陕西 西安　710062;
3.喀什师范学院生命与环境科学系 , 新疆 喀什　844000)
摘　要:通过研究红花酢浆草和油菜对镉的吸收状况发现 , 土壤中镉的浓度会对这两种植物的生长产生影响 , 油菜体内的
镉含量和地上部分的富集系数都大于红花酢浆草 , 但是红花酢浆草的转运系数大于油菜 , 说明油菜对镉的吸收能力要比红
花酢浆草强 , 但是转运能力不如红花酢浆草。图 2 , 表 3 , 参 12。
关键词:镉;吸收特征;红花酢浆草;油菜
中图分类号:X53　　　　文献标识码:A　　　　文章编号:1001-0068 (2009)03-0340-04
Comparison of the Characters of Absorbing Cd between Brassica Campestris and Oxalis Rubra
DONG Lin-lin1 ,2 , ZHAO Xian-gui2 ,WEI Liang-huan3
(1.College of Geographical Science , Nanjing Normal University , Nanjing 210046 , China;
2.College of Tourism and Environmental Sciences , Shaanxi Normal University , Xi an 710062 , China;
3.Department of Life and Environmental Science , Kashi Teacher s College , Kashi 844000 , China)
Abstract:The characters of absorbing Cd in Brassica campestris and Oxalis rubra are found based on the analysis.The density of Cd in soil
could affect the growth of the two plants.The Cd content in the body of Brassica campestris is higher than which of Oxalis rubra , and the BCF
of above-ground tissue of Brassica campestris is more than which of Oxalis rubra.However , the TF of Oxalis rubra is more than which of Brassi-
ca campestris.All these show that the ability of absorbing Cd of Brassica campestris is stronger than which of Oxalis rubra , but it s ability of
transforming Cd from down-ground tissue to above-ground tissue is weaker than Oxalis rubra.
Key words:Cd;the Characters of Absorbing Cd;Brassica campestris;Oxalis rubra
　　镉是生物毒性最强的重金属元素之一 , 其迁移
性很强 , 容易被植物吸收并积累[ 1] , 对植物有明显
的毒害作用 , 且会随食物链危及人类和其他动物的
健康[ 2] 。近年来 , 利用植物可以吸收重金属的原
理 , 发展起来的植物修复技术 , 备受科学工作者的
青睐。寻找超积累植物是植物修复技术的关
建[ 3-5] , 也是近年来植物修复技术研究的热
点[ 6-8] 。植物修复方面也取得了一些进展[ 9-11] 。
通过盆栽实验 , 测定和分析了红花酢浆草和油菜体
内的镉含量以及在不同的镉浓度条件下植物对镉的
吸收状况 , 并分析了这两种植物对镉的吸收特征 。
1　材料与方法
1.1　材料
1.1.1　供试植物:红花酢浆草 (Oxalis rubra), 油
菜 (Brassica campestris)。
1.1.2　供试土壤:取 0 ～ 20cm 表层土壤 , 自然风
干 , 混合均匀 。土壤基本性质如表 1所示 。
表 1　供试土壤的理化性质
参数 pH 有机质含量
g/ kg
有机碳含量
g/ kg
磁化率
10-8m/ kg
镉含量背
景值 mg/ kg
土壤质地
砂粒
(1.00mm ～ 0.05mm)
粉粒
(0.05mm ～ 0.002mm)
黏粒
(<0.002mm)
数值 8.06 10.74 6.23 179 6.46 0.25% 53.54% 46.21%
1.2　实验方案
1.2.1　盆栽试验:共设 25 mg/kg 、 50 mg/kg 、
75 mg/kg 、 100 mg/kg 、 125mg/kg 5个浓度等级 , 每
一处理重复3次 , 外加一个空白作为对照 , 每盆中
装入 5.000kg 土壤 。根据所设浓度等级 , 加入
0.2224mol/L 的 Cd (NO3)2 溶液各 5 mL 、 10 mL、
15 mL 、 20 mL 、 25 mL , 植株生长 80d后收割。
1.2.2　样品处理与镉含量测定 。
第 25卷第 3 期
2009 年 8 月
农 业 系 统 科 学 与 综 合 研 究
SYSTEM SCIENCES AND COMPREHENSIVE STUDIES IN AGRICULTURE
Vol.25 , No.3
Aug., 2009
1.2.2.1　样品处理:收割后的植物样品分为地上
部和地下部两部分 , 分别用自来水冲洗以除去样品
上的泥土和污物 , 再用去离子水冲洗 , 沥去水分 ,
在105℃杀青30min后 , 于 70℃烘至恒重 , 称质量 、
磨碎 、过筛。
1.2.2.2　镉含量测定:称取 0.5000g 左右烘干磨碎
样 , 用硝酸∶双氧水∶高氯酸 (15∶2∶0.5)进行植物
样品的硝解 , 定容至 50mL , 静置至溶液澄清;采
用原子吸收分光光度计 (北京 TAS-990型原子吸
收分光光度计), 在波长为 228.8nm 时采用火焰法
测定植物体内的镉含量。
1.3　研究方法
不同的植物对重金属具有不同的耐受能力 , 运
用富集系数和转运系数可评价不同植物对土壤中重
金属的富集和转运能力。超积累植物是植物修复的
基础部分。一般认为超积累植物应具有以下特
征[ 12] :①超积累植物地上部分的重金属含量是同
等生境条件下其他普通植物含量的 100倍以上;②
在污染地生长旺盛 、生物量大 , 能正常完成生活
史;③一般而言 , 植物体内重金属临界含量为 Zn
1 000 mg/kg , Cd 100 mg/kg , Au 1 mg/kg , Pb 、 Cu 、
Ni 、 Co均为1 000 mg/kg 。富集系数 (BCF)和转运
系数 (TF)是衡量植物是否为超积累植物的重要
指标 , 其计算式为:
富集系数=地上部器官中重金属含量土壤中重金属含量
转运系数=茎叶中重金属含量根部重金属含量
一般认为 , 超积累植物其富集系数和转运系数
都应该大于 1。
2　结果
2.1　植物生物量的变化
生物量的大小客观地反映了镉对植物生长的影
响 。表 2为不同镉浓度水平下红花酢浆草和油菜的
生物量 。
表 2　不同镉浓度水平下植物的生物量 g/株
植物 镉的浓度　mg/ kg
0 25 50 75 100 125
红花酢浆草 地上 0.72 1.11 0.70 0.41 0.42 0.40地下 1.09 2.54 0.93 0.95 1.37 2.61
油菜 地上 0.15 0.16 0.20 0.17 0.15 0.15地下 0.04 0.05 0.07 0.06 0.05 0.05
　　表2中数据表明:在对照试验中红花酢浆草地
上部分的生物量为 0.72g , 当土壤中镉浓度为
25 mg/kg时 , 其地上部分的生物量比空白中增加
0.39g , 增加了 52.92%, 为所有测试浓度下的最大
值 , 当土壤中镉浓度为 50 mg/kg 、 75 mg/kg 、 100
mg/kg 、 125 mg/kg 时 , 红花酢浆草地上部分的生物
量分别比对照减少 2.79%、 43.66%、 42.07%、
45.21%, 当土壤中镉浓度为125 mg/kg时 , 其地上
部分的生物量最小 , 说明随着土壤中镉浓度的增
加 , 抑制了红花酢浆草的生长 , 且土壤中镉的浓度
越高 , 抑制作用越强 , 生物量越小 。对于地下部分
的生物量来说 , 当土壤中镉的浓度为 25 mg/kg 时
的生物量比对照增加 133.63%, 当土壤中镉浓度为
50 mg/kg 、 75 mg/kg 时其生物量比对照有所减少 ,
分别减少了 14.12%、 12.37%, 但当土壤中镉浓度
为100mg/kg 、 125 mg/kg 时都比对照有所增加 , 且
当土壤中镉的浓度为 125 mg/kg 时 , 增加最多 , 这
一浓度下的生物量也是所有测试浓度下最大的。
对于油菜来说 , 在对照试验中 , 其地上部分的
生物量为 0.15g , 当土壤中镉的浓度为 25mg/kg 、
50mg/kg 、 75mg/kg、 100mg/kg 、 125 mg/kg 时 , 其
生 物 量 分 别 比 对 照 增 加 7.01%、 30.29%、
13.46%、 -0.77%、 -2.27%, 可以看出当土壤中
镉的浓度为 50mg/kg时 , 油菜地上部分的生物量是
最大的 , 也说明当土壤中镉的浓度为 50 mg/kg 时 ,
镉对油菜生长的刺激作用最明显 , 而当镉浓度进一
步增加时 , 其生物量会减少 , 且当土壤中镉浓度为
125 mg/kg 时生物量最小 , 与对照相比减少的最多。
对于地下部分的生物量 , 在对照试验中为 0.04g ,
在其它测试浓度下分别比对照增加 35.61%、
89.89%、 54.6%、 18.09%、 38.44%, 同样是在土
壤中镉浓度为 50 mg/kg 时 , 生物量最大 , 与地上
部分生物量变化不同的是 , 地下部分生物量的最小
值出现在土壤中镉浓度为 100 mg/kg 时 , 而不是土
壤中镉的浓度为 125 mg/kg 时。
从红花酢浆草和油菜生物量的变化可知 , 即使
341第 3 期 董林林等:红花酢浆草和油菜对镉的吸收特征比较 　 　
是土壤中镉的浓度相同 , 但因植物本身的差异 , 其
生物量出会出现不同的变化趋势 , 生物量的最大值
和最小值出现的浓度是不同的。
2.2　植物体内镉含量的变化
表 3　不同镉浓度水平下植物体内的镉含量
植物 镉的浓度 mg/ kg
0 25 50 75 100 125
红花酢浆草 地上 1.65dD 7.21cD 5.01dD 10.52bC 14.03bB 20.13aA地下 2.68cD 2.12dD 2.93dD 6.04cD 6.97bD 9.64bB
油菜 地上 4.21bC 39.08cD 58.49cD 69.81bC 87.53bB 98.81aB地下 25.04bC 75.06aA 117.04aB 134.16aB 169.50aA 160.83bB
　　　　　注:表中字母 a , b , c , d表示在 P <0.05的水平上显著 , A , B , C , D表示在 P <0.01的水平上显著。
　　表 3显示了各测试浓度下红花酢浆草和油菜的
镉含量及方差分析的结果。红花酢浆草和油菜的地
上部分与地下部分的镉含量与对照相比 , 均达到极
显著水平 (P<0.01)。红花酢浆草地上部分的镉含
量随土壤中镉浓度的增加而增加 , 且当土壤中镉浓
度为125 mg/kg时 , 镉含量最高为20.13mg/kg , 处于
较低的水平 , 可见红花酢浆草地上部分对镉的吸收
能力并不是很强 。地下部分的镉含量最大值同样出
现在土壤中镉的浓度为 125mg/kg时 , 但是地下部分
的镉含量不如地上部分的高 , 这也可能是红花酢浆
草地上部分的镉含量较低的一个原因 。油菜地上部
分的镉含量表现出随土壤中镉浓度增加而增加的趋
势 , 最大值为 98.81 mg/kg , 出现在土壤中镉浓度为
125 mg/kg时 , 但仍没有达到超积累植物地上部分的
镉含量大于 100 mg/kg 的要求。地下部分的镉含量
同样表现出随土壤中镉浓度的增加而增加的趋势 ,
但是在土壤中镉浓度为 125 mg/kg 时略有下降 , 镉
含量最大值出现在土壤中镉浓度为 100 mg/kg 时 ,
而不是 125 mg/kg 时 。不难发现 , 油菜地下部分的
镉含量是比较高的 , 但是地下部分的镉含量并不是
判断超积累植物的标准。
对红花酢浆草和油菜体内的镉含量进行分析可
知 , 在所有浓度下油菜体内的镉含量都是高于红花
酢浆草的 , 说明油菜比红花酢浆草更易吸收土壤中
的镉 。
2.3　对镉的富集能力比较
富集系数的大小能够客观地反映植物对镉的富
集能力强弱。
图1显示 , 在任一浓度下油菜的富集系数都大
于红花酢浆草的富集系数 , 也说明油菜对镉的富集
能力要强于红花酢浆草对镉的富集能力 。但是油菜
的富集系数随镉浓度的增加减小的较快 。这两种植
物地上部分的富集系数变化的共同特点是:富集系
数的最大值都是出现在土壤中镉浓度为 25 mg/kg
时;不同的是:红花酢浆草地上部分的富集系数最
小值出现在土壤中镉浓度 50 mg/kg 时 , 而且当土壤
中镉浓度超过 50mg/kg 后 , 其值随土壤中镉浓度的
增加呈现小幅度的增加;油菜地上部分的富集系数
的最小值出现在土壤中镉的浓度为 125 mg/kg 时。
对这两种植物地上部分的富集系数与土壤中镉的浓
度做相关分析发现 , 红花酢浆草的富集系数与镉浓
度之间的相关系数 R2=0.222 7 , 而油菜地上部分的
富集系数与土壤中镉的浓度之间的相关系数 R 2=
0.871 3 , 说明油菜对镉的富集能力受土壤中镉浓度
的影响要比红花酢浆草的显著。
图 1　富集系数变化
2.4　对镉的转运能力比较
转运能力指的是植物地下部分向地上部分运移
镉的能力 , 可用转运系数的大小来反映。由图 2可
以看出 , 红花酢浆草的转运系数变化规律不如油菜
的转运系数变化规律明显 。红花酢浆草的转运系数
大于油菜的转运系数 , 说明红花酢浆草对镉的转运
能力要比油菜强 , 而且红花酢浆草的转运系数的最
大值 (3.40)出现在土壤中镉浓度为 25 mg/kg 时 ,
最小值出现在对照试验中 , 当土壤中镉浓度为 50
mg/kg时又现出一个低值 , 但其值仍较大 (1.71),
342　　　 农业系统科学与综合研究 第25卷
进一步证明红花酢浆草对镉有较强的转运能力。油
菜转运系数最大值出现在土壤中镉浓度为125 mg/kg
时 , 但其值较小 , 仅为 0.61 , 最小值也出现在对照
中 , 在土壤中镉浓度为 50 mg/kg 时出现了一个较小
值 (0.50), 与最大值相差不多 。做转运系数与土壤
中镉的浓度之间的相关分析发现:红花酢浆草的转
运系数与土壤中的镉浓度之间的相关系数 R2 =
0.037 8 , 而油菜的转运系数与土壤中镉的浓度之间
相关系数 R2=0.596 5 , 说明土壤中镉的浓度与油菜
的转运系数大小的关系要比红花酢浆草的密切。也
说明 , 转运系数的大小只能反映植物对镉的运移能
力的大小 , 不能说明植物对镉的吸收与富集能力 。
图 2　转运系数变化
3　结　论
通过对不同的镉浓度环境下红花酢浆草和油菜
的生物量 、 镉含量 、地上部分的富集系数及转运系
数大小的分析 , 可得出如下结论:①因植物种类的
差异 , 在同一镉浓度条件下 , 红花酢浆草和油菜的
生物量不同 , 增减的幅度也有差异 , 在所有测试浓
度下生物量的变化也不同。 ②红花酢浆草和油菜体
内的镉含量存在明显随土壤中镉浓度的变化差异性
显著 , 且油菜体内的镉含量是高于红花酢浆草的 ,
说明油菜对镉的吸收能力比红花酢浆草的要强。 ③
油菜地上部分的富集系数明显高于红花酢浆草地上
部分的富集系数 , 而且油菜地上部分的富集系数受
土壤中镉浓度的影响要比红花酢浆草显著 。④油菜
的转运系数小于红花酢浆草的转运系数 , 但是油菜
的转运系数受土壤中镉浓度的影响要比红花酢浆草
明显 。
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