全 文 ：生态环境学报 2009, 18(4): 1299-1306 http://www.jeesci.com
Ecology and Environmental Sciences E-mail: editor@jeesci.com
基金项目：国家自然科学基金项目(30600081)；云南省应用基础研究计划项目(2006C0015Q)；昆明理工大学人才科研基金项目(14118016)
作者简介：肖青青（1984年生），女，硕士研究生，从事污染生态学研究。E-mail: xiaoqingqing@126.com
*通讯作者：王宏镔（1974年生），男，副教授，多年从事污染生态学及恢复生态学研究。E-mail: whb1974@126.com
收稿日期：2009-06-17
滇白前（Silene viscidula）对铅、锌、镉的共超富集特征
肖青青 1，王宏镔 1*，王海娟 1，叶志鸿 2
1. 昆明理工大学环境科学与工程学院，云南 昆明 650093；2. 中山大学生命科学学院，广东 广州 510006

摘要：为了寻找新的重金属超富集植物特别是多金属共超富集植物，调查测定了云南兰坪铅锌矿区北厂矿段生长的 8种植物
及其根区土壤的重金属质量分数，以及土壤基本理化性质。结果表明：研究区土壤中磷和钾质量分数较低，总氮、总磷、总
钾、铵态氮、硝态氮、速效磷分别占土壤干质量的 0.2%、0.03%、0.52%、0.002 9%、0.000 12%、0.000 68%；有机质质量分
数平均为 4.81%，pH值平均为 6.79，电导率变化范围为 11.4 ~ 140.3 µs·cm-1。该矿区土壤中锌（Zn）、铅（Pb）、镉（Cd）、
铜（Cu）的质量分数平均值分别为（38 178±23 870）、（18 671±10 143）、（438±345）、（159±82） mg·kg-1，除 Cu外均超过国
家土壤环境质量（GB 15618-1995）三级标准。8种植物地上部 Zn、Pb、Cd、Cu质量分数范围分别为 271 ~ 17 986、51 ~ 5 430、
1 ~ 617、2 ~ 26 mg·kg-1，尤以滇白前（Silene viscidula Franch）地上部 Zn、Pb、Cd质量分数为最高。进一步采集 38个滇白
前样本对其重金属富集特征进行深入调查，表明其地上部中含 Zn、Pb和Cd平均为（11 043±3 537）、（1 546±1 044）和（391±196）
mg·kg-1，富集系数（地上部和土壤金属质量分数之比）分别为 0.35、0.08 和 1.05，转运系数（地上部和根中金属质量分数
之比）均超过 1，均值分别为 8.21、3.90和 8.36。野外调查数据表明，滇白前是一种 Pb/Zn/Cd共超富集植物。滇白前对 Zn、
Pb富集系数小于 1，主要是由于其对应土壤中 Zn、Pb质量分数太高（平均分别为（45 778±32 819）、（22 512±13 613） mg·kg-1）
所致。
关键词：滇白前（Silene viscidula Franch）；重金属；铅；锌；镉；超富集植物
中图分类号：X171.5 文献标识码：A 文章编号：1674-5906（2009）04-1299-08
重金属由于难以被土壤微生物所分解，易在土
壤中积累，并通过食物链在动物和人体内迁移，严
重影响人体健康。云南素有“有色金属王国”之称，
矿业活动居多，土壤重金属污染已成为云南有色行
业面临的严重问题，修复土壤重金属污染势在必
行。土壤重金属污染具有隐蔽性、长期性、不可逆
性和后果严重性等特点，与物理、化学等传统土壤
污染治理技术相比，植物修复技术因成本低、能保
持土壤肥力、无二次污染等优点[1-3]，具有广阔的应
用前景。目前全球已发现500余种重金属超富集植
物，广泛分布于植物界的45个科[4]。其中镍超富集
植物329种；锌超富集植物21种，主要分布在欧洲、
澳大利亚等地；铅超富集植物16种；镉超富集植物
3种[5]。由于污染土壤通常表现为多种重金属复合的
特点，所以，筛选出多金属共超富集植物对于复合
污染土壤的植物修复有着更为重要的意义。
云南兰坪铅锌矿是亚洲最大的铅锌矿床，具有
储量大、品位高、储量集中、埋藏浅等特点，为重
金属超富集植物的寻找提供了较为优越的条件。在
该矿区，汤叶涛等[6]发现圆锥南芥（Arabis pani-
culata L.）能共超富集 Pb、Zn和 Cd，Zu等[7]，发
现断续菊（Sonchus asper (L.) Hill）能共超富集 Pb
和 Zn，岩生紫堇（Corydalis ptergopetala Franch）
能共超富集 Zn和 Cd。
本研究对生长于云南兰坪铅锌矿区北厂矿段
的 8种主要植物进行野外调查，分析了植物和根区
土壤主要重金属质量分数以及土壤主要理化性质，
以期发现新的多金属共超富集植物，为重金属复合
污染土壤植物修复的理论和实践研究提供新的植
物种质资源。
1 材料与方法
1.1 研究地点
研究地点位于中国西南部的云南省怒江州兰
坪县铅锌矿区北厂矿段。矿区位于该县金鼎镇东 3.5
km的凤凰山，北纬 26°26′ ~ 27°04′，东经 98°58′ ~
99°38′，海拔为 2 470 ~ 2 790 m，全年有霜期 175 d，
最高气温 31.5 ℃，均温 17 ℃，年均降雨量 1 015.5
mm，夏秋多雨，冬春干旱，为典型的亚热带、山
地主体型季风气候。矿区地处我国西南边疆横断山
脉南端的纵谷地带，由北厂、架崖山、蜂子山、南
厂、白草坪、西坡和跑马坪 7个矿段组成，面积约
8 km2。该矿区主要产出铅、锌、银和铜，是我国迄
今探明储量最大的铅锌矿床，也是亚洲第一、世界
第四大铅锌矿，目前已探明铅锌金属总储量超过
DOI:10.16258/j.cnki.1674-5906.2009.04.028
1300 生态环境学报 第 18卷第 4期（2009年 7月）
1.5×107 t。
1.2 样品采集
实验所用植物和土壤样品于 2006 年 10 月采
回，采集了 8种主要植物及对应的根区土壤，每种
植物和根区土壤各 3 ~ 4个重复。
1.3 样品处理
植物样品首先用自来水和 0.1 mol·L-1稀盐酸洗
净，然后用去离子水淋洗 2 ~ 3次。于 105 ℃烘箱
中杀青 30 min，以防止植物体内因呼吸作用和霉菌
活动引起的生物和化学变化。然后将温度调至 60 ~
70 ℃，烘 2 d。将所有植物样品分为地上和根两部
分，分别用不锈钢磨碎机粉碎，并过 60 目尼龙筛，
分别保存于密封塑料袋中。
土壤首先除去其中的岩石和残留植物，风干 2
周后用四分法弃取，过 100 目尼龙筛备用。
1.4 实验方法
植物样品用 HNO3-HClO4消化，土壤样品用王
水-HClO4消化，然后用岛津电感耦合等离子体原子
发射光谱仪（ICP-1000Ⅱ）对植物和土壤进行锌、
铅、镉和铜等重金属元素以及土壤中的全磷、全钾
质量分数的测定。空白样品、茶叶标准样品
（GBW-08505）、土壤标准样品（GBW-08303）以及
Zn、Pb、Cd和 Cu标准溶液（1 000 mg·L-1）购自国
家标准物质研究中心。多元素的加标回收率在 92%
~ 99%之间，符合元素质量分数分析质量控制要求。
土壤 pH值测定采用电位法；称风干土样 10 g，
加 50 mL去离子水，搅匀，用电导率仪测定电导率；
有机质的测定采用重铬酸钾容量法—稀释热法；全
氮的测定采用半微量凯氏定氮法；铵态氮的测定采
用纳氏试剂比色法，硝态氮的测定采用酚二磺酸比
色法；速效磷的测定采用 0.5 mol·L-1 NaHCO3法；
有效锌、铅、镉和铜的提取采用二乙三胺五醋酸-
三乙醇胺（DTPA-TEA）法。具体操作方法参照中
国科学院南京土壤研究所[8]《土壤理化分析》及鲍
士旦[9]《土壤农化分析》（第 3版）。
1.5 数据处理
实验结果用 SPSS 14.0 软件进行方差分析
（One-Way ANOVA），并采用 Tukey 法进行多重比
较；采用 Bivariate法进行线性相关分析。显著性差
异水平 P﹤0.05，极显著水平为 P﹤0.01。
2 结果与分析
2.1 矿区主要植物种类及生长状况
本实验所研究的 8种植物为该矿段的主要维管
植物，其种类及多度见表 1。8种植物分属 8科 8
属。由于兰坪铅锌矿铅锌品位高，露天开采居多，
经过多年的开采，原始森林植被遭到破坏，在已开
采的矿床周围几乎看不到高大乔木，偶见几株云南
松（Pinus yunnanensis Franch）小苗零星分布。经
过多年的自然演替，现已形成以草本植物占绝对优
势的自然植被，覆盖度约 60%。
2.2 矿区土壤的物理和化学特性
该矿区土壤为砂质土，其基本理化性质见表 2。
总氮、总磷、总钾、铵态氮、硝态氮、速效磷分别
占土壤干质量的 0.2%、0.03%、0.52%、0.002 9%、
0.000 12%、0.000 68%；有机质质量分数平均为
4.81%，变化范围1.82% ~ 8.16%；pH介于5.60 ~ 7.43
之间，平均为 6.79；电导率变化较大，介于 11.4 ~
140.3 µs·cm-1之间，平均值为(43±9.5) µs·cm-1。按照
全国第二次土壤普查养分分级标准，该矿区土壤有
表 1 研究区生长的主要植物种类
Table 1 Main plant spices growing on study site
植物名称 科名 属名 生活型 多度
滇白前 Silene viscidula Franch 石竹科 蝇子草属 Cr Cop3
蓝钟花 Cyananthus hookeri Clarke 桔梗科 蓝钟花属 Cr Cop2
小颖短柄草 Brachypodium sylvaticum var. breviglume Keng 禾木科 短柄草属 Cr Cop3
川滇柴胡 Bupleurum candollei Wall 伞形科 柴胡属 Cr Cop1
红叶木姜子 Litsea rubescens 樟科 木姜子属 Ph Cop1
长柔毛萎陵菜 Potentilla griffithii var. velutina Card 蔷薇科 萎陵菜属 Cr Cop1
车前 Planatgo majior Willd 车前科 车前属 Cr Sp
翼茎香清 Anaphalia pterocaula 菊科 香清属 Cr Cop3
Cr：多年生草本植物 cryptophytes；Ph：木本植物 phanerpphytes；Cop3：数量很多(Copiosae)3；Cop2：数量多(Copiosae)2；Cop1：数量尚多(Copiosae)1；
Sp：数量不多而分散 Sparsal。
表 2 矿区土壤基本理化性质
Table 2 Physico-chemical properties of soil collected
from the mining area n=30
测定指标 平均值±标准差 范围
w 总氮/% 0.20±0.01 0.08~0.37
w 总磷/% 0.03±0.001 0.01~0.05
w 总钾/% 0.52±0.013 0.02~4.1
w 铵态氮/% 0.002 9±0.001 2 0.000 9~0.004 9
w 硝态氮/% 0.000 12±0.000 12 0.000 012~0.000 34
w 速效磷/% 0.000 68±0.000 05 0.000 022~0.001 5
w 有机质/% 4.81±1.78 1.82~8.16
pH 6.79±0.47 5.60~7.43
电导率/(µs·cm-1) 43±9.5 11.4~140.3
肖青青等：滇白前（Silene viscidula）对铅、锌、镉的共超富集特征 1301
机质质量分数充足，属于丰富级别；全氮质量分数
较为充足，属于较丰富级别；速效磷较低，属于极
缺级别；土壤 pH 呈中性。从调查结果来看，矿区
土壤物理结构不良，持水保肥能力差，P、K 质量
分数极低，土壤养分不平衡，土壤较为贫瘠，不利
于植物生长。能在此生长的植物一般具有很强的耐
贫瘠和耐重金属污染能力。
采集植物根区土壤样品 60 个，分析测定土壤
Pb、Zn、Cu、Cd的质量分数，结果见表 3。从表 3
可以看出，土壤中 Pb、Zn、Cd 的质量分数极高，
变化范围大；Cu的质量分数偏低，变化范围小。重
金属总质量分数从大到小的顺序为：Zn，Pb，Cd，
Cu ， 其 平 均 值 分 别 为 （ 38 178±23 870 ）、
（18 671±10 143）、（438±345）、（159±82） mg·kg-1，
变化范围分别为 7 222 ~ 138 150、4 996 ~ 47 264、
71 ~ 1 736、31 ~ 381 mg·kg-1。根据《土壤环境质量
标准》（GB 15618-1995）中土壤环境质量分类和标
准分级，可得调查区土壤主要重金属质量分数除 Cu
外已远超出三级标准（为保证农林业生产和植物正
常生长的土壤临界值），表明受到重金属严重污染。
调查区土壤中 Zn质量分数平均值比《土壤环境
质量标准》之三级标准高 75 倍，Pb 高 36 倍，Cd
高 437倍，Cu质量分数未超标。与总量一致，土壤
中有效态 Pb、Zn、Cu、Cd 的质量分数由大到小的
顺序同样为：Zn，Pb，Cd，Cu，其平均值分别为
（2477±602）、（536±273）、（82±17）、（49±12）mg·kg-1。
2.3 矿区主要植物及根区土壤重金属质量分数
研究区 8种植物及对应的根区土壤中 Zn、Pb、
Cd、Cu的质量分数如表 4所示。从表 4可见 8 种
植物地上部 Zn、Pb、Cd、Cu质量分数范围为 271 ~
17 986、51 ~ 5 430、1 ~ 617、2 ~ 26 mg·kg-1。其中
滇白前（Silene viscidula Franch）地上部 Zn、Pb、
Cd的质量分数显著高于其他 7种植物（P﹤0.05），
均值分别为（12 669±5 637）、（2 888±1 905）和
（472±246） mg·kg-1。滇白前、车前（Planatgo majior
Willd）、翼茎香清（Anaphalia pterocaula）地上部
Cu的质量分数显著高于其他植物（P﹤0.05），均值
分别为（12±10）、（11±1）、（11±2） mg·kg-1。
8 种植物对应的根区土壤 Zn、Pb、Cd、Cu 质
量分数范围分别为 1 209 ~ 104 223、1 135 ~ 40 078、
2 ~ 1 267、28 ~ 208 mg·kg-1。其中滇白前根区土壤
中 Zn、Pb、Cd最高，均值分别为（60 639±50 503）、
（24 981±14 851）、（740±610） mg·kg-1。从根区土
壤质量分数看，除小颖短柄草（Brachypodium
sylvaticum var. breviglume Keng）外，其余 7种植物
根区土壤 Zn和 Pb质量分数无显著差异（P﹥0.05）；
滇白前、蓝钟花（Cyananthus hookeri Clarke）、川
滇柴胡（Bupleurum candollei Wall）和翼茎香清根
区土壤中 Cd 和 Cu 质量分数均无显著差异（P﹥
0.05），小颖短柄草、红叶木姜子（Litsea rubescens）、
长柔毛萎陵菜（Potentilla griffithii var. velutina
Card）和车前根区土壤中 Cd和 Cu质量分数也无显
著差异，但前 4种植物根区土壤中 Cd和 Cu质量分
表 4 矿区 8种植物及根区土壤锌、铅、镉、铜质量分数(干质量)
Table 4 Concentrations of Pb, Zn, Cd and Cu in plants and their associated soils of eight species collected from the mining area (DW)
平均值±标准差(范围)/(mg·kg-1) 植物名称 样本 数量 部位 wZn wPb wCd wCu
滇白前 4 地上部 12669±5637a (4741~17986) 2888±1905a (1129~5430) 472±246a (106~617) 12±10a (3~26)
土壤 60639±50503A (7222~104223) 24981±14851A (7580~40078) 740±610A (72~1267) 152±51A (94~195)
蓝钟花 3 地上部 1937±382c (1517~2263) 476±203bc (322~706) 18±15c (1~30) 6±1bc (5~7)
土壤 22756±11610AB (11240~34458) 11494±2717AB (8536~13880) 208±75ABC (160~295) 113±40ABC (69~147)
小颖短柄草 3 地上部 300±40d (271~328) 96±46c (63~129) 1±1c (1~2) 4±4bc (1~6)
土壤 1293±120B (1209~1378) 1167±45B (1135~1199) 4±4D (2~7) 31±5D (28~35)
川滇柴胡 3 地上部 2389±46c (2356~2421) 273±35bc (248~297) 7±8c (2~13) 5±4bc (2~7)
土壤 42888±25688A (24724~61053) 18724±5556AB (14795~22653) 442±374A (177~706) 166±59A (125~208)
红叶姜子 3 地上部 583±152d (416~712) 88±48c (51~142) 1±1c (1~2) 2±0c (2)
土壤 21292±4564AB (18149~26527) 10824±1572AB (9038~12000) 140±68BCD (92~218) 97±8BCD (88~103)
长柔毛萎陵菜 3 地上部 3350±486b (3039~3910) 563±408bc (231~1019) 182±105b (97~300) 6±1bc (4~7)
土壤 16986±9122AB (8424~26581) 16232±14940AB (6758~33455) 130±143CD (14~290) 57±23CD (32~75)
车前 3 地上部 1833±292c (1505~2064) 646±117b (551~777) 1±1c (1~2) 11±1a (10~12)
土壤 15971±11312AB (8868~29016) 10060±1984AB (7818~11589) 167±61BCD (125~237) 96±21BCD (77~119)
翼茎香清 4 地上部 2308±363c (1823~2612) 627±238b (308~840) 51±9c (42~64) 11±2a (9~13)
土壤 47315±13969A (28380~61837) 19761±3934A (13955~22577) 543±162AB (331~722) 153±16AB (132~166)
小写字母表示同一元素 8种植物之间的差异，大写字母表示同一元素 8种植物对应土壤之间的差异；字母相同表示差异不显著，字母不同表示差异显著（P < 0.05）
表 3 矿区土壤铅、锌、镉、铜的质量分数(干质量)
Table 3 Concentrations of Pb, Zn, Cd and Cu in soils
collected from the mining area DW, n=60
总量/(mg·kg-1) 有效态/(mg·kg-1) 测定
指标 平均值± 标准差 范围
平均值±
标准差 范围
土壤环
境质量
三级标准
wPb 18671±10143 4996~47264 536±273 68~1724 ≤500
wZn 38178±23870 7222~138150 2477±602 101~3890 ≤500
wCu 159±82 31~381 49±12 1~106 ≤400
wCd 438±345 71~1736 82±17 9~154 ≤1

1302 生态环境学报 第 18卷第 4期（2009年 7月）
数显著高于后 4种植物（P﹤0.05）。
由此可知，滇白前很可能是一种 Zn、Pb、Cd
共超富集植物，对重金属高质量分数的土壤具有较
好耐性，因此进一步重点对其生长状况和重金属富
集特征进行深入调查。
2.4 滇白前生长状况及其对重金属富集特征的重
点调查
滇白前生长状况如表 5所示。从表 5可以看出，
从云南兰坪铅锌矿区采集的滇白前生物量干质量
平均每株为（0.6±0.5） g，鲜质量平均每株为
（4.2±3.5）g，地上部高 4.5 ~ 20 cm，根长 5 ~ 10 cm，
根分布范围可达 50 cm2，单株的鲜质量最高可达 15
g。从形态看，未发现受害症状（图 1）。
38个滇白前样本及其根区土壤中锌、铅、镉、
铜质量分数如表 6所示，从表 6可知，滇白前地上
部和根部 Pb、Zn、Cd、Cu的质量分数由大到小的
顺序为：Zn、Pb、Cd、Cu，与根区土壤重金属质
表 5 矿区滇白前生长状况
Table 5 Growth status of S. viscidula collected from the
mining area investigated n＝38
测定指标 平均值±标准差 范围
株高/cm 10.2±3.6 4.5~20.0
根长/cm 6.3±1.6 5.0~10.0
根分布范围/cm2 60.8±12.0 20.7~83.5
鲜重/(g·株-1) 4.2±3.5 1.0~15
干重/(g·株-1) 0.6±0.5 0.2~2.6

表 6 滇白前及其根区土壤中锌、铅、镉、铜的质量分数(干质量)
Table 6 Concentrations of Zn, Pb, Cd and Cu in S. viscidula and their associated soil DW, n=38
植物中重金属质量分数/(mg·kg-1)
地上部 根部 土壤中重金属质量分数/(mg·kg
-1) 样品编号
wZn wPb wCd wCu
wZn wPb wCd wCu wZn wPb wCd wCu
1 13342 1781 608 3 2743 861 240 34 104223 40078 1247 195
2 14608 3212 558 11 1246 404 122 8 103309 34142 1267 195
3 17986 5430 617 26 2732 1587 105 18 27803 18124 372 124
4 4741 1129 106 6 1321 621 21 82 7222 7580 72 94
5 7535 1794 250 4 597 404 13 8 11998 13505 125 168
6 5629 1003 88 1 529 214 3 6 8452 9023 68 87
7 6882 1453 105 2 679 550 50 4 17492 13171 80 225
8 8890 1621 178 8 707 520 19 8 19835 15780 106 215
9 6718 564 247 4 982 240 53 7 16895 7577 185 77
10 10031 730 406 4 890 156 82 6 13840 4996 141 52
11 7111 464 283 4 1937 279 45 18 17571 8938 162 81
12 8061 524 192 2 1196 196 2 19 35875 13014 386 103
13 8163 639 177 14 1377 316 19 13 22854 10146 244 84
14 9913 1152 233 7 2414 682 54 13 41947 15481 544 115
15 10751 1167 498 5 2383 629 245 7 55610 25280 666 217
16 10601 1196 518 4 1654 491 181 7 57024 27294 655 203
17 14634 1167 695 6 2341 518 231 2 58939 26000 653 210
18 14393 1237 393 5 1554 581 111 9 134400 53800 1750 327
19 11171 1133 483 4 1481 264 147 7 15762 9319 168 73
20 10001 1348 517 4 1258 300 147 7 39909 18191 455 164
21 11232 1533 573 6 1368 473 160 8 47556 23328 524 175
22 10069 960 206 4 917 192 7 8 25219 12625 278 104
23 13395 1417 446 6 1208 346 97 7 74495 38727 1066 216
24 13061 943 623 1 1424 364 163 7 70153 30566 960 215
25 14315 2918 420 10 2498 340 56 6 31170 25433 352 168
26 14149 1133 667 5 1524 480 229 7 65433 27875 965 239
27 14155 1545 669 7 1615 459 202 8 90238 38510 1229 381
28 13654 1139 673 6 1621 346 217 7 82921 34985 1172 327
29 16968 2250 656 13 1720 412 215 7 88087 38926 1118 374
30 16829 2813 603 18 1586 384 163 7 77113 35969 977 332
31 16305 2824 534 20 1707 355 146 7 93396 47264 1152 301
32 6241 688 196 2 636 147 44 6 18812 8339 193 58
33 7788 770 291 4 757 120 52 6 14693 5547 147 36
34 9573 894 241 3 898 182 25 6 14089 9208 151 62
35 8833 709 186 3 789 120 37 14 16557 13810 176 116
36 6232 756 180 5 1911 461 63 2 25587 10159 256 96
37 13104 3577 260 19 2172 705 53 4 50672 43613 619 219
38 12577 3120 271 15 2110 841 47 13 42393 39131 480 217
平均值±标准差 11043±3537 1546±1044 391±196 7±6 1486±622 435±270 102±78 11±13 45778±32819 22512±13613 557±448 175±94


图 1 矿区生长的滇白前
Fig. 1 S. viscidula growing at the mining site investigated
肖青青等：滇白前（Silene viscidula）对铅、锌、镉的共超富集特征 1303
量分数趋势相似。滇白前地上部含 Pb、Zn、Cd的
质量分数较高，地上部含 Pb平均为（1 546±1 044）
mg·kg-1，含 Zn平均为（11 043±3 537）mg·kg-1，含
Cd平均为（391±196） mg·kg-1；根部含 Pb、Zn、
Cd 的平均值分别为（435±270）、（1 486±622）、
（102±78） mg·kg-1。研究区滇白前地上部和根部含
Cu 量不高，地上部和根部平均分别为（7±6）和
（11±13） mg·kg-1。滇白前地上部中 Pb、Zn、Cd
的质量分数明显比根部的高，但 Cu 的质量分数则
相反。
滇白前对锌、铅、镉、铜的转运系数（植物地
上部与根部重金属质量分数的比值）和富集系数
（植物地上部与根区土壤重金属质量分数的比值）
如表 7 所示。从表 7 可知，滇白前对 Pb、Zn、Cd
的转运系数（S/R）分别达到了 3.90、8.21和 8.36，
即地上部的 Pb、Zn、Cd的质量分数均高于根部，
达到了 Baker等[10]提出的超富集植物的标准。但由
于土壤中重金属质量分数过高，该植物 Pb、Zn、
Cd的富集系数除 Cd外均较低，分别为 0.08、0.35
和 1.05。
滇白前植株与根区土壤重金属质量分数的相
关性分析如图 2所示。从图 2 ABCD可以看出，滇
白前地上部 Zn、Pb、Cd、Cu质量分数随着根区土
壤这 4种金属质量分数升高而相应增加，相关系数
分别为 0.738、0.483、0.703、0.334，地上部 Zn、
Pb、Cd质量分数与根区土壤 Zn、Pb、Cd质量分数
呈极显著线性正相关性（P﹤0.01），地上部 Cu 质
量分数与根区土壤 Cu 质量分数呈显著线性正相关
性（P﹤0.05）；图 2 EFGH显示，滇白前根部 Zn、
Pb、Cd质量分数随着根区土壤 Zn、Pb、Cd质量分
数增高而逐渐增高，相关系数分别为 0.337、0.336、
0.703，根部 Zn、Cd 质量分数与根区土壤 Zn、Cd
质量分数呈极显著线性正相关性（P﹤0.01），根部
Cd质量分数与根区土壤Cd质量分数呈显著线性正
相关性（P﹤0.05），而根部 Cu 质量分数随着根区
土壤中 Cu 质量分数增高而降低，相关系数为
-0.179，两者相关关系不显著（P﹥0.05）。
3 讨论
3.1 多金属共超富集植物的筛选
目前，对重金属超富集植物判定的标准日趋严
格，主要基于三条原则：（1）植物地上部积累的重
金属质量分数应超过正常植物 10 ~ 500倍以上[11]，
一般Mn、Zn质量分数达 10 000 mg·kg-1，As、Co、
Cr、Cu、Ni、Pb 质量分数达 1 000 mg·kg-1，Cd、
Se质量分数达100 mg·kg-1，Au质量分数达1 mg·kg-1
[10,12-14]；（2）富集系数大于 1[15]；（3）植物的转运
系数大于 1[15]。
但实际上，同时具备这三个条件的植物是很少
的，这也是目前超富集植物发现数目较少的重要原
因之一，加之超富集植物一般对重金属表现出非常
专一的选择性[16]，只有更少的超富集植物能同时超
量积累多种重金属。至今已发现多种单重金属超富
集植物，但多金属共超富集植物仍然很少。遏蓝菜
（Thlaspi caerulescens）为典型的多重金属超富集植
物，地上部分能够吸收超过 1 000 mg·kg-1的 Cd和
30 000 mg·kg-1的 Zn[17]；堇菜科（Violaceae）有些
植物可以超量富集 Ni 和 Zn[16]；圆锥南芥为
表 7 滇白前对锌、铅、镉、铜的转运系数和富集系数
Table 7 Translocation and bioaccumulation factors of
Zn, Pb, Cd and Cu in S. viscidula n=38
转运系数 a 富集系数 b 样品
编号 TFZn TFPb TFCd TFCu BFZn BFPb BFCd BFCu
1 4.86 2.07 2.54 0.09 0.13 0.04 0.49 0.02
2 11.73 7.95 4.56 1.42 0.14 0.09 0.44 0.06
3 6.58 3.42 5.89 1.39 0.65 0.30 1.66 0.21
4 3.59 1.82 5.13 0.07 0.66 0.15 1.47 0.06
5 12.63 4.44 19.91 0.52 0.63 0.13 2.01 0.02
6 10.64 4.68 29.24 0.18 0.67 0.11 1.29 0.01
7 10.13 2.64 2.08 0.55 0.39 0.11 1.31 0.01
8 12.58 3.11 9.29 0.93 0.45 0.10 1.68 0.04
9 6.84 2.35 4.69 0.56 0.40 0.07 1.33 0.05
10 11.27 4.68 4.98 0.58 0.72 0.15 2.88 0.07
11 3.67 1.67 6.24 0.24 0.40 0.05 1.74 0.05
12 6.74 2.67 84.99 0.11 0.22 0.04 0.50 0.02
13 5.93 2.02 9.25 1.06 0.36 0.06 0.73 0.16
14 4.11 1.69 4.35 0.49 0.24 0.07 0.43 0.06
15 4.51 1.86 2.03 0.67 0.19 0.05 0.75 0.02
16 6.41 2.44 2.86 0.60 0.19 0.04 0.79 0.02
17 6.25 2.25 3.01 2.45 0.25 0.04 1.07 0.03
18 9.26 2.13 3.55 0.59 0.11 0.02 0.22 0.02
19 7.54 4.30 3.29 0.60 0.71 0.12 2.88 0.06
20 7.95 4.49 3.51 0.61 0.25 0.07 1.14 0.03
21 8.21 3.24 3.58 0.69 0.24 0.07 1.09 0.03
22 10.98 4.99 28.37 0.53 0.40 0.08 0.74 0.04
23 11.08 4.10 4.62 0.97 0.18 0.04 0.42 0.03
24 9.17 2.59 3.82 0.21 0.19 0.03 0.65 0.01
25 5.73 8.58 7.56 1.59 0.46 0.11 1.20 0.06
26 9.28 2.36 2.92 0.64 0.22 0.04 0.69 0.02
27 8.76 3.36 3.31 0.87 0.16 0.04 0.54 0.02
28 8.42 3.29 3.10 0.85 0.16 0.03 0.57 0.02
29 9.86 5.46 3.05 1.86 0.19 0.06 0.59 0.04
30 10.61 7.32 3.71 2.37 0.22 0.08 0.62 0.05
31 9.55 7.96 3.65 2.80 0.17 0.06 0.46 0.07
32 9.81 4.67 4.46 0.40 0.33 0.08 1.02 0.04
33 10.29 6.40 5.64 0.56 0.53 0.14 1.98 0.10
34 10.66 4.91 9.81 0.53 0.68 0.10 1.60 0.05
35 11.20 5.89 5.02 0.19 0.53 0.05 1.05 0.02
36 3.26 1.64 2.87 2.52 0.24 0.07 0.70 0.05
37 6.03 5.07 4.88 5.25 0.26 0.08 0.42 0.08
38 5.96 3.71 5.74 1.21 0.30 0.08 0.57 0.07
平均值 8.21 3.90 8.36 0.99 0.35 0.08 1.05 0.05
a 转运系数表示的是植物地上部与根部（干质量）中重金属质量分
数的比值；b富集系数表示的是植物地上部（干质量）与土壤中重金属
质量分数的比值

1304 生态环境学报 第 18卷第 4期（2009年 7月）
Pb/Zn/Cd共超富集植物，野外生长情况下植物体内
含 Pb、Zn、Cd分别为 2 490、20 700、457 mg·kg-1[18]。
由于土壤重金属污染不是单一污染的理想状态，而
是由多种重金属的复合型污染，所以多金属超富集
植物种质资源库有待进一步补充。
3.2 滇白前对锌、铅、镉的耐性
一般认为，土壤中含 3 ~ 8 mg·kg-1 Cd，100 ~
400 mg·kg-1 Pb，70 ~ 400 mg·kg-1 Zn就会对植物产
生毒性[19]。云南兰坪铅锌矿产于海相或陆相砂岩和
砾岩，矿产资源丰富，土壤重金属质量分数极高。
由表 6可知，该矿区土壤 Pb、Zn和 Cd质量分数远
远超过该毒性阈值，严重影响植物的自然定居。因
此，能在此区域正常生长的植物，必须具有很强的
重金属耐性。
Zn、Cu 是植物生长所必需的微量元素，参与
植物的多种酶反应，而 Pb、Cd 均不是植物所必需
的元素。正常植物体内 Zn、Cu、Pb、Cd质量分数
一般不超过 100、10、5、1 mg·kg-1 [15]。Beckett等[20]
认为植物体内地上部分 Zn、Pb、Cu、Cd的致死质
量分数分别为 220、26.8、20、9.5 mg·kg-1。本实验
中，滇白前地上部分 Zn、Pb、Cd质量分数分别为
（11 043±3 537）、（1 546±1044）、（391±196） mg·kg-1，
超过上述致死质量分数值，且未观察到受害症状；
但 Cu质量分数仅为 7 mg·kg-1，低于上述值。从实
验结果来看，滇白前对 Zn、Pb、Cd具有较高的金
属耐性，且生物量较高。
根据上述超富集植物的标准，本实验研究结果
表明，滇白前地上部分 Pb、Zn、Cd质量分数已达
A
y = 0.0796x + 7.4011
R 2 = 0.545 P < 0.01
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
0.00 50.00 100.00 150.00
B y = 0.037x + 0.7121
R 2 = 0.2329 P < 0.01
0.00
2.00
4.00
6.00
0.00 20.00 40.00 60.00
C
y = 0.3073x + 0.2197
R 2 = 0.4947 P < 0.01
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00
D y = 0.0205x + 0.0035
R 2 = 0.1116 P < 0.05
0.00
0.01
0.02
0.03
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50
E
y = 0.0076x + 1.1371
R 2 = 0.1623 P < 0.05
0.00
1.00
2.00
3.00
0.00 50.00 100.00 150.00
F y = 0.0066x + 0.2856
R 2 = 0.1128 P < 0.05
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
0.00 20.00 40.00 60.00
G
y = 0.1195x + 0.0351
R 2 = 0.4706 P < 0.01
0.00
0.10
0.20
0.30
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00
H y = -0.0252x + 0.0153
R 2 = 0.0321 P > 0.05
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50
滇
白
前
植
株
中
重
金
属
质
量
分
数
/(g
•k
g-1
)
土壤中重金属质量分数/(g•kg-1)

图 2 滇白前植株与根区土壤重金属质量分数的相关性分析
Fig.2 Correlation analysis between the concentrations of heavy metals in S. viscidula and in soil (n=38)
(ABCD：地上部；EFGH：根部；AE：锌；BF：铅；CG：镉；DH：铜)

肖青青等：滇白前（Silene viscidula）对铅、锌、镉的共超富集特征 1305
该标准，植物对 Pb、Zn、Cd的转运系数均大于 1，
是一种 Pb/Zn/Cd的共超富集植物。
3.3 滇白前对锌、铅、镉的富集系数
本实验中滇白前对 Pb 和 Zn 的富集系数小于
1，只有对 Cd的富集系数略大于 1。这很有可能是
因为云南兰坪铅锌矿区铅和锌的品位高，造成土壤
重金属本底值过高，从而使植物对重金属的富集系
数偏小，这也是矿区植被的一个共同特征。如Wang
等[21]对广东和广西某些采砷废弃地的生态调查表
明，蜈蚣草（Pteris vittata）含 As量为 3 892 mg·kg-1，
而土壤中总 As量高达 33 875 mg·kg-1。虽然蜈蚣草
为国际公认的 As 超富集植物，但体内很难超过土
壤中如此高的 As质量分数。Chen等[22]在湖南石门
进行野外调查时也发现，在含砷量为 23 400 mg·kg-1
的矿渣上生长的蜈蚣草，其叶片砷质量分数也仅为
1 530 mg·kg-1。Tang等[18]野外调查时也发现，圆锥
南芥生长土壤中 Pb、Zn、Cd 质量分数分别高达
27 800、179 000、4 240 mg·kg-1，但其地上部 Pb、
Zn、Cd质量分数分别为 2 490、20 700、457 mg·kg-1，
远低于土壤 Pb、Zn、Cd质量分数。
从野外数据看，滇白前是一种新的 Pb/Zn/Cd
共超富集植物。当然，确定一种植物是否为超富集
植物，野外采样获得的接近“自然”的数据是十分重
要而且客观的，Reeves等[23]对超富集植物的定义便
很重视“自然植物生长地”这个前提，Köhl等[24]特别
强调植物达到超富集标准必须在非抑制生长的条
件下。但是，在适度污染的土壤或营养液中进行室
内盆栽验证也有必要。不管在土壤重金属质量分数
高或低的情况下，超富集植物都应能表现出极强的
富集金属特征[25]。所以，可以通过室内盆栽实验进
一步验证滇白前对多金属的共超富集能力，同时也
可考察其在中、低重金属污染土壤上的富集和转运
系数。
4 结论
野外调查数据表明，滇白前是一种新的
Pb/Zn/Cd共超富集植物。通过该植物38个样本及其
根区土壤中锌、铅、镉、铜质量分数的调查，其植
株地上部含Zn平均为（11 043±3 537） mg·kg-1，含
Pb平均为（1 546±1 044） mg·kg-1，含Cd平均为
（391±196） mg·kg-1；根部含Zn、Pb和Cd的平均值
分别为（1 486±622）、（435±270）和（102±78）
mg·kg-1；富集系数分别为0.35、0.08和1.05，转运系
数分别为8.21、3.90和8.36。滇白前对Zn、Pb富集系
数小于1，主要是由于对应土壤中Zn、Pb质量分数
太高（平均分别为（45 778±32 819）、（22 512±13 613）
mg·kg-1）所致，可以进一步在实验室进行中、低重
金属污染土壤的盆栽试验，验证野外调查结果。
参考文献：
[1] SURESH B, RAVISHANKAR G A. Phytoremediation-A novel and
promising approach for environmental clean-up[J]. Critical Reviews in
Biotechnology, 2004, 24(2): 97-124.
[2] SMITS E P. Phytoremediation[J]. Annual Review of Plant Biology,
2005, 56: 15-39.
[3] PADMAVATHIAMMA P K, LI L Y. Phytoremediation technology:
hyper-accumulation metals in plants[J]. Water Air Soil Pollution, 2007,
184: 105-126.
[4] 房妮. 重金属污染土壤植物修复研究进展[J]. 河北农业科学, 2008,
12(7): 100-101, 109.
FANG Ni. Progress of phytoremediation on polluted soil by heavy
metal[J]. Journal of Hebei Agricultural Sciences, 2008, 12(7): 100-101,
109.
[5] 王学礼, 马祥庆. 重金属污染植物修复技术的研究进展[J]. 亚热带
农业研究, 2008, 4(1): 44-49.
WANG Xueli, MA Xiangqing. Advances in the research of phytore-
mediation in heavy metal contaminated soils[J]. Subtropical Agricul-
ture Research, 2008, 4(1): 44-49.
[6] 汤叶涛, 仇荣亮, 曾晓雯, 等. 一种新的多金属超富集植物-圆锥南
芥（Arabis paniculata L.）[J]. 中山大学学报: 自然科学版, 2005,
44(4): 135-136.
TANG Yetao, QIU Rongliang, ZENG Xiaowen, et al. A new found
Pb/Zn/Cd hyperaccumulator-Arabis paniculata L. [J]. Acta
Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni, 2005, 44(4):
135-136.
[7] ZU Y Q, LI Y, CHEN J J, et al. Hyperaccumulation of Pb, Zn and Cd
in herbaceous grown on lead–zinc mining area in Yunnan, China[J].
Environment International, 2005, 31: 755-762.
[8] 中国科学院南京土壤研究所. 土壤理化分析[M]. 上海: 上海科学
技术出版社, 1978.
Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences. Soil Phys-
ico-chemical Analysis[M]. Shanghai: Shanghai Scientific and Techni-
cal Publishers, 1978.
[9] 鲍士旦. 土壤农化分析（第三版）[M]. 北京: 中国农业出版社,
2000.
BAO Shidan. Soil Agricultural Chemistry Analysis(3rd ed)[M]. Bei-
jing: China Agricultural Press, 2000.
[10] BAKER A J M, BROOKS R R. Terrestrial higher plants which hyper-
accumulate metallic elements[J]. Biorecovery, 1989, 110: 715-719.
[11] 沈振国, 刘友良. 重金属超量积累植物研究进展[J]. 植物生理学通
讯, 1998, 34(2): 133-139.
SHEN Zhenguo, LIU Youliang. Progerss in the study on the plants
that hyperaccumulate heavy metal[J]. Plant Physiology Communica-
tion, 1998, 34(2): 133-139.
[12] BAKER A J M, REEVES R D, HAJAR A S M. Heavy metal accumu-
lation and tolerance in British population of the metallophyte Thlaspi
caerulescens (Brassicaceae)[J]. New Phytologist, 1994, 127: 61-68.
[13] BROWN S L, CHANEY R L, ANGLE J S, et al. Phytoremediaiton
potential of Thlaspi caerulescens and bladder campion for zinc-and
cadmium-contaminated soil[J]. Journal of Geochemical exploration,
1994, 7: 49-77.
[14] 韦朝阳, 陈同斌, 黄泽春, 等. 大叶井口边草-一种新发现的富集砷
的植物[J]. 生态学报, 2002, 22(5): 777-778.
1306 生态环境学报 第 18卷第 4期（2009年 7月）
WEI Chaoyang, CHEN Tongbin, HUANG Zechun, et al. Cretan
brake(Pteris cretica L.): an arsenic-accumulating plant[J]. Acta
Ecologica Sinica, 2002, 22(5): 777-778.
[15] ZU Y Q, LI Y, CHRISTIAN S, et al. Accumulation of Pb, Cd, Cu and
Zn in plants and hyperaccmulator choice in Lanping lead-zinc mine
area, China[J]. Environment International, 2004, 30: 567-576.
[16] REEVES R D, BAKER A J M. Metal-accumulating plants[C]//
RASKIN I, ENSLEY B D. Phytoremediation of toxic metals: using
plants to clean up the environment. New York: John Wiley, 2000:
193-229.
[17] BROWN S L, CHANEY R L, ANGLE J S, et al. Zinc and cadmiun
uptake by hyperaccumulator Thlaspi caerulescens and metal tolerant
Silene vulgaris grown on sludge-amended soils[J]. Environmental
Science and Technology, 1995, 29: 1581-1585.
[18] TANG Y T, QIU R L, ZENG X W, et al. Lead, zinc, cadmium hyper-
accumulation and growth stimulation in Arabis paniculata Franch[J].
Environmental and Experimental Botany, 2009, 66: 126-134.
[19] KABATA-PENDIAS A, PENDIAS H. Trace Elements in Soils and
Plants[M]. Florida: CRC Press, 1984.
[20] BECKETT A D, DAVIS R D. Upper critical levels of toxic elements in
plants[J]. New Phytologist, 1977, 79: 95-106.
[21] WANG H B, YE Z H, SHU W S, et al. Arsenic uptake and accumula-
tion in fern species growing at arsenic-contaminated sites of southern
China: field surveys[J]. International Journal of Phytoremediation,
2006, 8: 1-11.
[22] CHEN T B, WEI C Y, HUANG Z C, et al. Arsenic hyperaccumulator
Pteris vittata L. and its arsenic accumulation[J]. Chinese Science Bul-
letin, 2002, 47: 902-905.
[23] REEVES R D. The hyperaccumulation of nickel by serpentine
plants[C]// BAKER A J M, PROCTOR J, REEVES R D. The Vegeta-
tion of Ultramafic(Serpentine) Soils. Andover, Hants, UK: Intercept,
1992: 253-277.
[24] KÖHL K I, HARPER F A, BAKER A J M, et al. Defining a
metal-hyperaccumulator plants: The relationship between metal uptake,
allocation and tolerance[J]. Plant Physiology, 1997: 114, 124.
[25] 王宏镔, 覃勇荣, 束文圣, 等. 砷超富集植物研究进展[J]. 生态科
学进展: 第一卷, 2004: 339-353.
WANG Hongbin, QIN Yongrong, SHU Wensheng, et al. Recent ad-
vances in arsenic hyperaccumulator research[J]. Advances in Ecologi-
cal Sciences, 2004: 339-353.

Co-hyperaccumulative characteristics of lead, zinc and cadmium
by Silene viscidula Franch

XIAO Qingqing1，WANG Hongbin1*, WANG Haijuan1, YE Zhihong2
1. School of Environmental Science and Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China;
2. School of Life Sciences, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510006, China

Abstract: Concentrations of main heavy metals in eight species and their associated soils from Beichang sector, Lanping lead-zinc
mining area, Yunnan Province, were investigated in order to screen out new hyperaccumulators, especially multimetal
co-hyperaccumulators. Soil physico-chemical properties were also studied. The results showed that the investigated soils were very
barren, with low concentrations of phosphorus and potassium. Total nitrogen, total phosphorus, total potassium, ammonium nitrogen,
nitrate nitrogen and rapidly available phosphorus only accounted for 0.2%, 0.03%, 0.52% and 0.002 9%, 0.000 12% and 0.000 68%
of soil dry weight, respectively. The average content of organic matter in soil was 4.81 %, the pH value was 6.79 and soil electrical
conductivity varied from 11.4 to 140.3 µs⋅cm-1. At the studied site, the average concentrations of Zn, Pb, Cd and Cu in soil were
(38178±23870), (18671±10143), (438±345) and (159±82) mg⋅kg-1, respectively, which exceeded the limits of Environmental Quality
Standard for Soils (GB 15618-1995, Grade III) except Cu. The concentrations of heavy metals in shoots of eight species ranged from
271 to 17 986 for Zn, from 51 to 5 430 for Pb, from 1 to 617 for Cd and from 2 to 26 for Cu, respectively, and the highest Zn, Pb, Cd
concentrations were shown in Silene viscidula Franch. Thirty-eight samples of S. viscidula were sampled to further study its accu-
mulative characteristics of heavy metals. On the average, the concentrations of Pb, Zn and Cd in its shoots were (1546±1044),
(11043±3537) and (391±196) mg⋅kg-1, respectively. The bioaccumulation factors (metal concentration ratio between shoot and soil)
of S. viscidula for Pb, Zn and Cd were 0.08, 0.35 and 1.05, respectively. All samples had a translocation factor (metal concentration
ratio between shoot and root) higher than 1, with an average of 3.90, 8.21, 8.36, respectively. These data meet the standard for hy-
peraccumulator evaluation, suggesting that S. viscidula is a Pb/Zn/Cd multimetal co-hyperaccumulator. The bioaccumulation factors
of S. viscidula for Zn and Pb were lower than 1 because of the excessively high concentrations of these two elements (with an aver-
age of (45778±32819) mg·kg-1 for Zn and (22512±13613) mg·kg-1 for Pb) in soil.
Key words: Silene viscidula Franch; heavy metal; lead; zinc; cadmium; hyperaccumulator