全 文 ：第 24卷第 6期
2010 年 12月 水土保持学报Journal of Soil and Water Conserv ation Vo l.24 No.6Dec., 2010
　
　　收稿日期:2010-05-22
　　基金项目:浙江省自然科学基金(Y306391)
　　作者简介:张健平(1985-),男 ,在读硕士 , 主要从事逆境植物营养与环境修复的研究。 E-mail:107067451@163.com
　　通讯作者:刘鹏(1965-), 男 , 博士 ,教授 ,主要从事植物生理生态的研究。 E-mai l:sky79@zjnu.cn
铁锰复合污染对美洲商陆生物毒性及超积累特性的影响
张健平 , 刘鹏 , 金洋洋 , 郑国红
(浙江师范大学植物学实验室 , 浙江 金华 321004)
摘要:采用溶液培养法研究了铁(0 , 0.5 , 1 mmol/ L)和锰(0 , 4 , 8 mmo l/ L)复合污染对美洲商陆发芽 、胚根伸
长抑制率及植株体内铁锰含量的影响。结果表明 ,不同浓度铁锰处理均抑制种子发芽和胚根伸长 ,当铁浓度
为0.5 mmol/ L时 ,随着锰浓度的升高抑制作用减弱 , 当铁浓度为 1 mmol/ L 时种子发芽及胚根伸长受到明
显抑制 ,添加锰不能起到缓解作用;铁浓度一定时 ,随着锰浓度的增加 ,植株根部铁含量明显下降, 当锰浓度
一定时 ,随着铁浓度的升高从根部向地上部转运的锰减少;相关分析和多元回归分析表明 , 美洲商陆体内各
部分铁锰含量与锰处理浓度偏相关程度较高, 均达极显著水平 ,尤以根部含量影响最为显著 , 其中锰处理浓
度与植株内锰含量呈正相关, 与铁含量呈负相关;美洲商陆在复合污染处理 14 d 后锰积累量高于 7 d的积累
量, 且地上部锰积累量大于地下部, 说明美洲商陆适宜在一定浓度范围内的铁锰复合污染进行植物修复。
关键词:铁锰复合污染;美洲商陆;生物毒性;超积累特性
中图分类号:S158.4;X53　　　文献标识码:A　　　文章编号:1009-2242(2010)06-0145-05
Effect of Fe-Mn Combined Pollution on Biological Toxicity and
Hyperaccumulation of Phytolacca americana
ZHANG Jian-ping , LIU Peng , JIN Yang-yang , ZHENG Guo-hong
(Key Laboratory of Botany , Zhej iang Normal Univ ersity , J inhua 321004)
Abstract:In this research , seed germinat ion , radicle elongation rate and hype raccumulation o f Phy tolacca
americana to iron (Fe)and manganese(Mn)combined pollut ion w ere studied , and the nutrient so lution w as
t reated by the interaction of Fe(0 ,0.5 , 1 mmol/ L)and M n (0 , 4 ,8 mmo l/L).The resul ts show ed that the
addit ion of Fe and M n inhibi ted the seed ge rminat ion and radicle elongat ion , when the Fe2+ concentration is
0.5 mmo l/L , the inhibi tion effect decreased w ith M n2+ concentrations increase , but the seed ge rmination and
radicle elongation w ere seriously inhibited under 1 mmol/ L concentration o f Fe2+ , and the Fe2+ toxity w as al-
lieved af ter adding Mn;When the Fe2+ concentration w as certain , Fe2+ content o f root decreased significant-
ly , when the Mn concentrat ion is cer tain , w ith the increase of Fe2+ concentration , Mn content of shoo t re-
duced;Co rrelation analysis and multiple polynomial regression analy sis furthe r revealed that there w ere sig-
nificant relat ionships betw een M n concentrat ion and Fe , Mn content of plant , especially in content of the
roo t.Mn concentration w as posit ively co rrelated w ith M n content , but nega tively correlated w ith Fe;Phy to-
lacca americana have mo re accumulat ion of M n in the composite 14-day s than 7 day s under pol lution condi-
tions , and M n accumulation of shoo t is alw ay s g reater than ro ot , which indicated that Phytolacca americana
can be made use of Fe-Mn combined pollution wi thin suitable concentration for phy toremediation.
Key words:combined po llution;Phy tolacca americana;bio logical toxicity ;hyperaccumulat ion
我国矿产资源丰富 ,在对资源开采的同时 ,也造成了严重的生态破坏和水土流失 ,而且还导致区域严重的重
金属污染 ,土地退化 、农作物减产和品质下降 ,直接危及到生态的平衡和人类的健康 ,超积累植物在治理重金属污
染的应用由于其独到的优势受到国内外的关注和重视 ,而在土壤修复过程中遇到的往往是复合污染 ,有研究指出
复合污染对生物的毒害效应不是由污染物的浓度而是由其存在的各种污染物浓度水平的组合关系起决定作
用[ 1] ,复合污染如何影响超积累植物富集特性是植物修复走向实践应用必须解决的问题。我国南方铁锰矿丰
富[ 2] ,在酸性土壤条件下 ,加重了这些金属的可溶性 ,导致植物受到铁锰的毒害[ 3-4] ,美洲商陆对锰具有超积累的特
性 ,在植物修复应用方面具有广阔的前景 ,对美洲商陆锰与其它元素交互作用也展开了研究 ,主要集中研究锰与
其他元素间的拮抗或协同作用上[ 5-6] ,而对美洲商陆铁锰关系的研究鲜见报道 ,已有研究表明铁锰两元素之间
存在强烈拮抗作用 ,铁显著抑制锰的吸收和累积 ,铁供应增加后 ,锰的含量迅速下降 ,对于因锰过多 ,表现为缺
铁的黄化现象 ,通过施用铁肥可以纠正或减轻[ 7] 。铁和锰在植物体内存在着交互作用 ,相互影响着对方的功能
发挥 ,其结果必是对超积累植物在复合污染条件下的生长反应和超积累特性产生影响 ,因此 ,需要进一步深入
研究其作用机理以更好地发挥植物修复技术在土壤重金属污染修复中的优势。本文主要研究铁锰复合污染对
美洲商陆发芽情况 、胚根伸长抑制率以及锰富集作用的影响 ,为修复土壤重金属污染实际应用提供理论依据 。
1　材料与方法
种子试验:选取大小一致来源于同一株美洲商陆的种子 ,于浓硫酸中浸泡 10 min ,用清水将其洗净 ,置于
双层纱布的培养皿中 ,实验设 9个处理 ,在完全营养液基础上添加不同浓度的 Fe、Mn(ρFe×ρMn ,mmol/ L), 0
×0(T1),0×4(T2),0×8(T3),0.5×0(T4),0.5×4(T5),0.5×8(T6),1×0(T7), 1×4(T8), 1×8(T9),即
T1 ～ T9处理 ,以 T1作为对照 ,锰源采用 MnSO 4 ·H 2O , 铁源采用 EDTA-Fe2+的形式 ,所用试剂均为分析
纯。每一处理均设 3个平行 ,每一平行各放 50粒种子 。试验温度控制在(25±1)℃,无光条件下培养。每天更
换处理液 ,以种子露白作为发芽标准 ,处理 10 d后测定发芽数与根长并计算抑制率(经处理种子发芽数或是胚
根伸长的长度与对照组相比下降的百分率)。
水培实验:美洲商陆种子按上述方法破壳后用蒸馏水催芽 ,然后转入沙培 ,待植株长到5 ～ 6 cm 高时 ,将其
移植到 10 L 的塑料盆中 ,用 1/2Hoagland营养液预培养 1个星期后进行处理 ,共设 9个处理(同上),用 NaOH
和 HCl调节 pH ,使 pH 值维持在 4.5 ～ 5.5。每天定时通气 2 h ,每 3 d更换 1次营养液 ,分别在 7 d与 14 d收
获 ,收获的植株用去离子水反复冲洗干净 ,将植株分成根茎叶 ,沥去水分 ,于 105 ℃下杀青 20 min ,然后在 70
℃下烘至恒重 ,测定其干重 ,再粉碎后硝化 ,利用电感耦合等离子体(IRIS INT REPIDⅡ XSP 美国热电元素公
司)测定其铁锰含量 。所得数据采用 Excel 2003与 SPSS 17.0进行处理。
表1　不同处理下种子发芽与根伸长抑制情况(平均值±标准差)
处理 发芽数 发芽抑制率/ %
根长度/
mm
根伸长
抑制率/ %
T1 48.67±1.15a 0.00 5.17±0.31b 0.00
T2 27.00±2.00c 44.52 8.05±0.17a -55.71
T3 23.33±0.58d 52.05 4.08±0.12c 21.08
T4 14.33±0.58e 70.55 3.03±0.21d 41.39
T5 25.67±2.52cd 47.26 4.04±0.24c 21.86
T6 40.00±3.00b 17.81 2.21±0.22e 57.25
T7 4.33±0.58f 91.10 2.14±0.18e 58.61
T8 5.00±1.00f 89.73 2.16±0.21e 58.22
T9 2.67±2.08f 94.52 2.12±0.20e 58.99
　　注:表中同列数据所标字母不同 , 表示具显著差异 , P < 0.05;
字母相同 ,表示不具显著差异。下同。
2　结果与分析
2.1　铁锰复合污染对美洲商陆种子及根伸长的影响
种子试验结果表明 ,单锰处理时(T1 ～ T3),随着锰
浓度的升高 ,种子发芽受到的抑制作用逐渐增大 ,在锰
浓度为 8 mmo l/L 处理时 , 发芽数几乎下降一半 , 4
mmo l/L 锰处理时根伸长抑制率与对照相比表现为负
值 ,表明适当的锰浓度对根的伸长有促进作用 ,而当锰
浓度为 8 mmo l/L 时则对根伸长产生抑制作用。在铁
锰交互试验中当铁处理浓度为 0.5 mmo l/L 时(T4 ～
T6),随着锰处理浓度的升高 ,美洲商陆种子发芽受到
的抑制作用减弱 ,抑制率从 70.55%下降到 17.81%,此
种处理条件下这两种元素对发芽表现为拮抗作用 ,根长
则表现相反的趋势 ,抑制率从 21.86%上升到 57.25%。在铁浓度为 1 mmol/ L 处理时(T7 ～ T9),种子发芽主
要受到铁的抑制作用 ,添加锰并不能起到缓解作用 ,同样 ,其胚根暴露在高铁浓度时 ,根长抑制率达到58.99%,
表明铁处理浓度为 1 mmo l/L 时已经严重影响美洲商陆种子的生物活性 ,具有不可逆性 。试验结果还表明种
子发芽的抑制效应与根伸长抑制效应并不一致且在复合污染条件下发芽的抑制效应基本上大于根伸长抑制效
应 ,因此 ,与根伸长抑制率相比 ,发芽抑制率能更好地反映铁锰复合污染的生态毒理效应 。
2.2　铁锰复合污染对美洲商陆体内铁含量的影响
由表 2可以看出 ,向处理液中加入不同浓度的锰 ,显著降低了美洲商陆体内的铁含量 ,并且随着锰浓度增加 ,
铁含量降低的幅度也越大。在 0.5 mmol/L 铁处理(T4)7天时美洲商陆根 、茎 、叶中铁含量分别为 2 117.50 ,
748.57 ,913.75 mg/kg ,加入不同浓度的锰后 ,根 、茎 、叶的铁含量显著降低 ,当溶液中锰浓度为 8 mmol/ L(T6)
时 ,根 、茎 、叶中铁的含量分别为 809.50 , 652.51 , 616.25 mg/kg ,比单独铁处理(T4)分别降低了 61.7%,
12.8%,32.6%,在 14天后分别降低了 56.5%, 22.2%,25.3%,锰对美洲商陆根部铁含量影响大于茎和叶 ,其
它交互处理的铁含量下降百分率及变化情况也表现出相似的趋势 ,说明在美洲商陆中可能存在某种铁锰竞争
146 水土保持学报　　　　　 第 24 卷
机制 ,因而锰的加入限制了根系对铁的吸收。表 4的多元回归分析表明 ,植株铁含量与所施加的锰浓度相关性
显著 ,在根部相关性程度最高 。
表 2　不同处理对美洲商陆体内铁含量的影响 mg/kg DW
处理 7 天根 茎 叶
14天
根 茎 叶
T1 1956.68±41.11b 703.50±32.31ab 823.75±42.72b 1873.10±53.30b 732.50±42.27b 783.00±39.44c
T2 1198.33±63.37e 606.50±53.32c 548.75±47.34e 1075.84±35.30d 546.98±11.49d 550.13±25.53e
T3 739.83±32.32f 534.51±33.19d 502.50±57.31e 668.56±14.32f 502.50±32.73e 514.44±3.48f
T4 2117.50±31.83a 748.57±25.14a 913.75±11.52a 2045.50±107.81a 768.78±26.35ab 903.37±13.53b
T5 1566.67±43.38c 708.30±51.00ab 637.50±42.39d 1656.00±43.64c 647.64±47.51c 613.37±14.30d
T6 809.50±43.32f 652.51±30.77b 616.25±18.47d 889.43±8.47e 597.47±64.31cd 674.87±15.13d
T7 2278.33±142.63a 768.70±27.70a 921.25±32.38a 2145.50±31.20a 821.85±13.36a 1023.63±43.10a
T8 1420.83±53.49d 756.20±56.50a 777.50±41.77c 1650.50±41.53c 782.57±37.32ab 653.00±53.31d
T9 795.00±83.64f 659.80±54.41b 539.50±48.31e 877.54±79.41e 605.50±16.42cd 543.50±21.11e
2.3　铁锰复合污染对美洲商陆体内锰含量的影响
如表 3所示 ,美洲商陆对锰具有较强的转移能力 ,在各个处理间地上部锰含量远远大于根部含量。美洲商
陆植株锰含量随着铁处理浓度的升高而降低 ,并随着处理时间的延长而减少 ,4 mmol/L 锰处理(T2)7 d时美
洲商陆根 、茎 、叶中锰含量分别为 3 603.75 ,1 857.14 ,9 416.67 mg/kg ,加入不同浓度的铁后(T5 、T8),根 、茎 、
叶的锰含量显著降低 ,当溶液中铁浓度为 4 mmol/ L(T5)时 ,根 、茎 、叶中锰的含量分别为 3057.00 , 1536.74 ,
6175.00 mg/kg ,比单锰处理分别降低了 15.1%, 17.2%, 34.4%,处理 14 d 后分别降低了 20.0%, 10.6%,
56.7%,表明添加铁不但抑制美洲商陆对锰的吸收 ,还严重影响了锰从根部往地上部的运输 ,随时间的延长锰
的吸收与运输减少。从表 4的回归方程分析可以看出 ,虽然美洲商陆体内的锰含量受铁的影响有所减少 ,但在
各个部分锰含量受锰处理浓度的影响仍较显著。
表 3　不同处理对美洲商陆体内锰含量的影响 mg/kg DW
处理 7 天根 茎 叶
14天
根 茎 叶
T1 156.25±32.8g 265.61±11.21f 583.33±15.44e 144.38±33.48e 356.55±12.11e 558.50±44.21g
T2 3603.75±23.01c 1857.14±22.12b 9416.67±92.34b 4074.25±99.31b 1890.25±88.8c 11135.34±32.37b
T3 5317.50±55.21a 2197.45±31.82a 12916.62±74.34a 5975.15±83.42a 3662.54±13.32a 13800.00±34.31a
T4 96.50±14.16h 262.55±17.43f 569.65±42.31f 87.52±8.36f 179.27±5.14f 514.50±15.64g
T5 3057.00±12.01e 1536.74±72.39d 6175.00±29.32c 3250.14±275.84c 1688.25±78.22d 4820.30±69.61d
T6 4643.75±83.34b 1707.65±74.83c 9583.33±91.39b 4202.53±75.39b 2376.5±32.36b 8660.38±52.46c
T7 88.00±26.05h 234.18±42.39f 425.00±52.54g 97.12±21.31ef 127.83±35.12g 384.92±45.14h
T8 2753.75±123.43f 1255.61±7.24d 4208.34±62.22d 2677.53±16.34d 1863.5±32.3c 3831.74±15.45f
T9 3259.38±31.32d 1301.53±27.44e 4530.00±93.34c 3528.75±62.26c 1749.5±19.23d 4241.29±52.13e
表 4　铁锰含量与溶液中相应的重金属浓度之间关系的多元回归分析
处理
时间 部位 因变量 多元回归方程 R
2
X 1 的偏
相关系数
X 2 的偏
相关系数
7 天
根 Mn 含量 y =902.29-992.12 x1 +536.66x 2 0.917＊＊ -0.216 0.933 ＊＊
Fe含量 y =1999.55+199.77x1 -167.6x 2 0.975＊＊ 0.146 -0.977＊＊
茎 Mn 含量 y =693.92-509.63 x1 +185.18x 2 0.820＊＊ -0.294 0.856 ＊＊
Fe含量 y =687.61+112.83 x1 -15.56x2 0.897＊ 0.636 ＊＊ -0.702＊＊
叶 Mn 含量 y=3428.89-4584.45 x1 +1060.5x 2 0.850＊＊ -0.438 ＊ 0.811 ＊＊
Fe含量 y =804.08+121.08x1 -41.7 x2 0.881＊＊ 0.320 -0.882＊＊
14天
根 Mn 含量 y=1089.61-1296.75 x1 +557.38x 2 0.899
＊＊ -0.265 0.910 ＊＊
Fe含量 y =1859.80+352.46 x1 -110.27 x2 0.956＊＊ 0.274＊ -0.939＊＊
茎 Mn 含量 y =628.82+656.16 x1 +305.21x 2 0.860＊＊ -0.270 0.887 ＊＊
Fe含量 y =698.66+140.51 x1 -25.69x2 0.918＊＊ 0.546 ＊＊ -0.787＊＊
叶 Mn 含量 y =3956.345679.11x 1-1051.85 x2 0.811＊＊ -0.504 ＊ 0.746 ＊＊
Fe含量 y =796.26+124.17 x1 -40.71x2 0745＊＊ 0.308 -0.807＊＊
　注:y 代表植株各部位的重金属含量(mg/ kg);x 1和 x 2分别代表溶液中所投加的Fe或Mn浓度(mmol/ L);＊＊代表 p<0.01 , ＊代表 p<0.05。
147第 6 期 　　　 　　张健平等:铁锰复合污染对美洲商陆生物毒性及超积累特性的影响
2.4　铁锰复合污染对美洲商陆生物量及锰积累量的影响
如表 5所示 ,在水培试验中植株干物质重量随着锰供应水平的增加而增加 ,锰浓度为 8 mmol/L 处理(T3)
7 d时的干重达到最大值 ,处理 14 d后 ,4 mmol/ L 锰处理(T2)的干重达到最大值 ,说明适宜的锰浓度能促进
美洲商陆的生长 ,在铁锰复合处理时美洲商陆在 2个时间段都表现为植株干重随着锰处理浓度的升高而增加 ,
美洲商陆对铁处理较为敏感 ,在铁浓度为 1 mmol/L 处理(T7)14 d时 ,根部严重受到铁的胁迫 ,干重与对照相
比下降明显 ,而在添加锰后干重又显著提高。如表 6所示 ,尽管美洲商陆在处理 14 d后锰含量有所下降 ,但由
于植株干重仍有所增加 ,美洲商陆的锰积累量在各个处理 14 d比 7 d的大 ,同时本试验中美洲商陆各个处理地
上部锰含量始终比根系高 ,这符合超积累植物修复重金属污染土壤的要求 。
　　　表 6　不同处理对美洲商陆锰积累量影响 mg/株 DW
处
理
7 天
根部 地上部
14天
根部 地上部
T1 0.83±0.16g 38.29±1.75g 1.14±0.31f 57.28±0.51g
T2 20.90±0.17c 554.67±5.32b 38.30±0.09b 1487.72±4.23b
T3 32.97±0.31a 881.15±5.62a 52.58±0.86a 1348.11±3.25a
T4 0.54±0.08h 24.63±2.15h 0.51±0.05fg 25.46±0.12h
T5 18.95±0.09d 231.35±1.26e 20.48±0.17d 337.13±0.39d
T6 27.86±0.52b 501.32±5.28c 36.56±0.61c 677.64±5.3c
T7 0.47±0.13h 23.99±2.41h 0.37±0.71g 20.42±2.30i
T8 15.42±0.73f 226.21±3.32f 14.19±0.14e 228.92±0.14f
T9 16.95±0.17e 264.17±6.32d 20.11±0.32d 317.52±3.56e
　　表 5　不同处理对美洲商陆生物量影响 mg/株 DW
处
理
7 天
根部 地上部
14 天
根部 地上部
T1 5.3±0.3b 45.1±3.4bc 7.9±0.3b 62.6±4.1c
T2 5.8±0.2ab 49.2±4.1b 9.4±1.1a 114.2±2.1a
T3 6.2±0.5a 58.3±7.4a 8.8±1.3ab 77.2±7.3b
T4 5.6±0.1ab 29.6±5.7d 5.8±0.4c 36.7±2.5e
T5 6.2±0.3a 30.0±0.4d 6.3±0.7c 51.8±0.6d
T6 6.0±0.2ab 44.4±1.1bc 8.7±0.2ab 61.4±1.5c
T7 5.3±0.7b 36.4±4.3cd 3.8±0.3d 39.9±3.2e
T8 5.6±0.6ab 41.4±6.2bc 5.3±1.1c 40.2±4.1e
T9 5.2±0.4b 45.3±4.7b 5.7±0.4c 53.0±5.5d
3　讨论
重金属污染已成为环境生物学关注的焦点 ,种子萌发作为植物生长发育的基础环节 ,在土壤修复中某些重
金属离子会对植物种子的萌发产生影响 ,并进一步影响植物的生长。本试验研究表明 ,单铁或单锰处理均抑制
美洲商陆种子发芽 ,其两者交互起来能互相起到缓解的作用 ,在低铁(0.5 mmol/ L)处理条件下 ,随着锰浓度的
升高 ,对种子的发芽及胚根伸长抑制的作用减弱 ,说明适宜的铁锰浓度可以减弱本身的毒性 ,这可能是溶液中
金属离子之间的拮抗作用导致的 ,而当铁处理浓度过高时(1 mmol/L),无论所添加锰浓度为多少 ,均未出现两
种元素拮抗的效果 ,推测这时种子已严重受到铁的毒害 ,根长也严重受到抑制 ,而彭新湘[ 8] 对水稻发芽研究发
现高出正常浓度 50倍以上的 Fe2+处理种子 , 不仅能显著促进水稻胚芽鞘的伸长 , 而且对中胚轴 、叶和根均有
明显的促进作用 , 这种差异可能是由于两种植物种子结构不同造成的 。在根伸长的试验中 ,较低浓度的锰处
理(4 mmol/ L)对种子的胚根具有促进伸长的作用 ,发芽抑制率反而增加 ,添加 0.5 mmo l/L 铁处理的情况下 ,
两者变化趋势也不一致 ,这说明根长和发芽受抑制的机制不一样 。该试验结果还表明美洲商陆种子对锰也具
有较高的耐受性 ,对铁则比较敏感 ,在较高浓度的铁处理下则主要受铁胁迫的影响。
大量的研究表明高锰对植物的胁迫与其对铁的抑制吸收有关[ 9-10] ,试验中发现营养液中铁浓度不变 ,锰浓
度升高时 ,美洲商陆各部分的铁含量都明显下降 ,根部铁含量下降的幅度更大 ,随着交互处理时间的延长根系
的铁含量有所增加 ,即加锰处理抑制根系对铁的吸收 ,而在水稻水培试验中发现[ 11] ,过量的锰处理增加了铁在
水稻根系的积累 ,二者的不一致可能是由于美洲商陆在吸收这两种离子的过程中 ,锰与铁在植物根部竞争载体
的结合部位 ,并且锰离子与结合位点的结合能力明显高于铁离子 ,导致美洲商陆对铁吸收的减少 ,但在各个处
理中植株铁含量仍保持在 500 mg/kg 以上 , Foy 等[ 12] 发现 ,耐锰品种植株体内铁的含量和铁锰的比例比对锰
敏感的品种偏高 ,避免了美洲商陆由于过量锰处理导致铁缺失的情况发生 , 另一方面施用铁肥也能显著降低
植物对锰的吸收和转运[ 13] ,在高铁处理时 ,美洲商陆对锰积累大大减少 ,唐秀梅等[ 14] 研究中发现 ,高锰高铁处
理使商陆根系质膜透性增加 ,对商陆根系造成伤害 ,这可能会对植株元素吸收产生一定影响 ,导致元素含量减
少 ,美洲商陆叶的锰含量随着铁锰交互处理时间的延长也有所下降 ,表明高铁还影响了美洲商陆对锰的转移能
力 ,从表 3分析可以看出 ,铁锰两种元素主要表现相互拮抗的效果 ,植株体内的铁锰含量主要是受到锰处理的
影响 ,在根部元素含量显著性分析更为明显 ,表明超积累植物对重金属的吸收与运输具有很强的选择性 ,只吸
收和积累特定的元素 ,这个过程除了两种离子对植物根部载体结合部位的竞争之外 ,还包括由专一性离子载体
或通道蛋白调控金属离子跨根细胞膜进入根细胞的过程 ,该过程为一个依赖能量的 ,饱和的过程[ 15 ] ,由植物自
身调控完成 ,从而表现为超积累植物高富集能力的特性 。
148 水土保持学报　　　　　 第 24 卷
植物修复是利用绿色植物转移 、转化污染物使其对环境无害从而达到净化环境的目的 ,所以植物对污染物
的转移能力是植物修复效果的关键问题 ,本试验中美洲商陆虽然在高铁处理下地上部积累的锰有所降低 ,但由
于各处理对干物质质量影响较小 ,地上部锰的积累量总是大于地下部 ,并随着时间的延长积累量仍在增加 ,这
符合植物修复的基本要求 ,植株铁含量在铁锰复合污染条件下有所减少但仍能维持体内的正常需要量 ,而过量
吸收的铁可能被高锰处理钝化[ 11] , 使一部分铁转化为生理代谢无效的部份 ,从而避免植株受到铁的胁迫。综
上所述 ,适宜的铁锰浓度组合相对于单一铁锰污染能够减轻金属离子对植物的毒害作用 ,美洲商陆对元素吸收
具有选择性 ,适合在一定的铁锰浓度范围内的复合污染进行植物修复 。
4　结论
(1)美洲商陆种子在铁锰复合污染条件下对锰具有较高的耐受性 ,对铁则比较敏感 ,添加锰能缓解铁对种
子发芽和胚根伸长的抑制作用 ,在较高浓度的铁(1 mmol/ L)处理下种子的生物活性受到严重影响 ,添加锰不
可缓解。
(2)铁锰两元素对美洲商陆的吸收和积累存在拮抗作用 ,随着锰浓度的升高 ,美洲商陆根系对铁的吸收减
少 ,而铁浓度的升高则主要抑制锰从根部向地上部的运输。
(3)在铁锰复合污染条件下 ,处理 14 d后 ,美洲商陆受铁的影响植株锰含量相对于第7 d有所减少 ,但由于
植株仍能正常生长 ,生物量增加 ,14 d后植株锰积累量高于第 7 d的积累量 ,且地上部锰积累量大于地下部 ,说
明在一定浓度范围内的铁锰复合污染条件下 ,美洲商陆对锰仍具有超积累特性 。
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