全 文 ：第 25卷第 10期
2005年 10月
生　　态　　学　　报
ACTA ECOLOGICA SIN ICA
Vo l. 25, No. 10
Oct. , 2005
几种有机添加剂对遏蓝菜和东南
景天吸收提取 Zn的效应
邓金川 ,吴启堂* ,龙新宪 ,卫泽斌
(华南农业大学资源环境学院 ,广州　 510642)
基金项目: 国家 863资助项目 ( 2001-A A-640501-3) ;中法先进科技研究合作计划资助项目 ( PRA-E-03-02) ;广东省自然科学基金资助项目
( 021007)
收稿日期: 2004-07-11;修订日期: 2005-02-20
作者简介:邓金川 ( 1976～ ) ,女 ,湖南人 ,硕士 ,博士生 ,主要从事土壤重金属污染及植物修复研究 . E-mail: dengjc@ ho tmail. com
* 通讯作者 Auth or for correspondence. E-mai l: w uqi tang@ scau. edu. cn
致谢:法国国立洛林理工大学 ( IN PL)土壤与环境实验室的 J. L. Morel教授、浙江大学环境与资源科学学院的杨肖娥教授分别提供了遏蓝菜和
东南景天植物材料 ,华南农业大学资源环境学院澳大利亚籍特聘教授林初夏博士对本文的修改给予帮助 ,在此表示衷心感谢
Foundation item: 863 Project of M inis try of Science and Tech nology of China ( No. 2001-AA-640501-3 ) , Chines e-French Prog ramme d e
Rech erch e Av ancee ( No. PRA-E-03-02) and Natu ral Science Foundation of Guangdong Province
Received date: 2004-07-11; Accepted date: 2005-02-20
Biography: DENG Jin-Chuan, Ph. D. candid ate, mainly engag ed in ph ytoremediation. E-mail: dengjc@ hotmail. com
摘要:通过盆栽试验 ,比较研究乙二胺四乙酸二钠盐 ( EDT A)、味精废液、柠檬酸、乙酸、草酸和混合试剂 (柠檬酸∶味精废液∶
EDTA∶ KCl= 10∶ 1∶ 2∶ 3)对 Zn超累积植物遏蓝菜 ( Thlaspi caerulescens)和东南景天 ( Sedum alf redii )吸收提取 Zn的影响。
结果表明: 各种添加剂均提高土壤中的水提取态和 N H4NO3提取态 Zn的含量 ,其顺序为 EDT A 混合试剂 > 味精废液> 有机
酸。 除乙酸和味精废液外 ,其余添加剂都显著促进遏蓝菜的生长 ,以混合试剂的增产效果最好 ;但只有 EDTA和混合试剂在浓
度为 10mmol /kg土时提高了东南景天的生物量。混合试剂在浓度为 6～ 10 mmo l /kg土时促进遏蓝菜对 Zn的吸收和向地上部
转移 ; EDT A和浓度为 10mmo l /kg的混合试剂能显著促进东南景天对 Zn的吸收和向地上部的转移。因此东南景天配合环境风
险较小、用量为 10mmol /kg土的混合试剂较适合我国南方的 Zn污染土壤。
关键词: 植物提取 ; 东南景天 ; 遏蓝菜 ; 添加剂 ; Zn
文章编号: 1000-0933( 2005) 10-2562-07　中图分类号: Q143, Q948,X171　文献标识码: A
Effects of organic chelates on zinc uptake and accumulation by Thlaspi caeru-
lescens andSedum alfredii
DENG Jin-Chuan, WU Qi-Tang
* , LON G Xin-Xian, WEI Ze-Bin　 (College of N atura l Resou rce and Environment ,
South Ch ina A gricultural Univer sity , Guang zhou 510642, China ) . Acta Ecolog ica Sinica , 2005, 25( 10): 2562～ 2568.
Abstract: Ch elate-enhanced phy to ex trac tion is one of the most pr omising tech no lo gies to remove heavy metals f rom soil, which
adds chela tes to enhance hype raccumm ulation by plants. The key o f the technolog y is to choo se suitable chela tes and the
combining-hyper accummulato r. Sever al studies have documented that chelating agents such a s ethylene diamine triacetic acid
( EDTA) and cit ric acid can be used to inc rease metal mobility, thereby enhancing phy toex tr action, with the special emphasis
on EDT A due to it s significant enhancing effec t. But EDTA is not cheap and can cause underg round w ater contamination, so
“ g r eener” o r /and cheaper enhancing ch elates ar e to be exploited. Po t experiments w er e conduct ed to examine the effects of
va rious or ganic chelates, including EDTA ( ethy lenediamine te traacetic aicd) , citric acid, acetic acid, ox alic acid, monosodium
g lutama te wa ste wa ter ( M GWW) and a mix ture of additiv es( mo la r ra tio of citric acid, M GWW, EDTA and KCl = 10∶ 1∶ 2∶
3 ) , on Zn uptake by tw o Zn-hype raccumulating plants Thlaspi caerulescens and Sedum alf redii. The soil used fo r the
expe riment w as collected from a paddy field tha t has been contamina ted by heavy metal-laden mine wa ter from a lead /zinc mine
in the no rthern Guangdong Prov ince o f China. Th e application rate wa s 6 mmol equiva lent pe r kg soil ex cept fo r the mixed
additiv es, which was applied in a series of concentr ations varied from 2 to 14 mmo l equiv alent pe r kg soil. The results show
that addition o f chela tes inc reased wa ter- and NH4NO3-ex trac table Zn in the soil, and the capacity o f ch elates to mobili ze Zn
w as in the following decreasing order: EDTA mixed additiv es> M GWW> organic acids. Except fo r M GWW and acetic acid,
all the chelates enhanced the g row th o f Thlaspi caerulescens, especially th e mixed additiv es. How ever, only EDT A and the
mixed additiv es at 6 mmol /kg had effects on inc reasing the biomass o f Sedum alf redii . Addition o f th e mixed additiv es at 6～ 10
mmo l /kg incr ea sed the Zn uptake by Thlaspi caerulescens and the accum ulation o f Zn in the above-g round po rtion of the plant,
While EDT A and the mixed additiv es a t 10 mmo l /kg significantly increased Zn uptake by Sedum alf redii and the accumula tion
o f Zn in the above-g r ound po r tion of the plant. Zn ex trac tion efficiency of Sedum alf redii was higher than that of Thlaspi
caerulescens. This w ork suggests that th e use o f mix ed additiv es a t 10 mmol /kg to tr eat the contamina ted soils fo r the g rowth
o f Sedum alfredii g iv es the best effects on the clean-up of the investiga ted Zn-contaminated soil among all the tr eatments in
this study because it reduces the envir onmental risk due to seconda ry contamination by EDT A w hile max imizing the remova l of
Zn fr om the contamina ted soil.
Key words: phy to ex t raction; Thlaspi caerulescens; Sedum alfredii; chelates; Zn
　　植物提取技术是指利用重金属超累积植物从土壤中吸取一或几种重金属 ,并将重金属转移、贮存到植物地上部 ,随后收割
地上部并集中处理 ,连续种植这种植物 ,可使土壤中重金属含量降低到可接受水平 [1, 2 ]。 该技术以其成本低、原位修复、环境友
好等特点成为环境学和生态学中的研究热点 ,并在治理土壤重金属污染方面有着广泛的发展前景。植物提取技术的提取效益取
决于超累积植物地上部分生物量及其重金属含量。 一方面 ,通过施肥提高超累积植物 ( Streptanchus polygaloides、 Alyssum
bertolonii、 Thlaspi caerulescens)的生物量 [3]。 另一方面 ,采用在重金属污染土壤中加入螯合剂来提高植物中的重金属含量 [4～ 8 ] ,
这种措施在盆栽和野外均取得满意的结果 ,但是目前人们还未找到一种比较满意的螯合剂。
本研究以铅锌矿废水污染的水稻土为供试土壤 ,研究多种来源的螯合剂对遏蓝菜和东南景天吸收重金属 Zn的影响 ,以期
找到一种适合植物修复技术的螯合剂及其配套的超富集植物。
1　材料与方法
1. 1　供试材料
供试植物　两种 Zn /Cd超富集植物 ,分别为: ①遏蓝菜 ( Thlaspi caerulescens) ,来自法国 ,将遏蓝菜种子播入有培养基质的
孔塞中 ,培养 1～ 2个月 ,待遏蓝菜长出第 4或第 5真叶时 ,将遏蓝菜连同基质移入盆中 ;②东南景天 ( Sedum alf redii ) ,采自浙
江省 [9] ,盆栽时剪取相同枝条直接插枝。
供试土壤　取自广东韶关乐昌铅锌矿污染的水稻田 ,土壤采自耕作层 0～ 20cm ,风干过筛 ,充分混匀。该土壤的基本理化性
质见表 1。 其分析方法参照《土壤农业化学分析法》 [10]。 该土壤属于重度重金属复合污染。
表 1　乐昌重金属污染水稻土的基本理化性质
Table 1　 Basic properties of the metal contaminated paddy soil f rom Lechang
有机质
Organic mat ter
(g /k g)
全 N
Total-N
( g /kg )
全 P
Total-P
( g /kg)
全 K
Total-K
(g /kg)
pH
CEC
( cmol /kg )
全 Zn
Total-Zn
( mg /kg )
全 Cd
Total-Cd
( mg /kg)
全 Pb
Total-Pb
( mg /k g)
全 Cu
Total-Cu
( mg /kg )
5. 53 3. 03 0. 961 12. 5 7. 54 18. 4 1427 7. 46 4110 80
　　供试试剂　 EDT A、味精废液 (取自广州市味精厂 ,含 68. 94g谷氨酸钠 / L, p H5. 23)、柠檬酸 、乙酸、草酸以及混合试剂 (柠
檬酸、味精废液、 EDTA、 KCl摩尔比= 10∶ 1∶ 2∶ 3 [11 ] )。
1. 2　试验方法
盆栽试验采用白色塑料花盆 ( A210) ,每盆污染水稻土 (过 5mm筛 )的用量为 1. 5kg。化肥分别采用尿素和 KH2PO4 (均为分
析纯 ) ,用作基肥与土混匀 ,其用量分别为: 100mg N /kg土、 80mg P2O5 /kg土和 100mg K2O /kg土。 2002年 11月 6日移栽遏蓝
菜 ,每盆 6株 ,共设 10个处理 ,分别为: 不种植物、无添加剂 ( CK)、 EDTA、柠檬酸、乙酸 、味精废液、草酸、 3个浓度水平的混合试
剂Ⅰ ～ Ⅲ ,除混合试剂存在浓度梯度 (分别为 2mmo l /kg、 6mmo l /kg、 10mmol /kg )外 ,其余试剂均保持等当量用量 (即 6mmo l /kg
土 )。 试验为 4次重复 ,共 40盆 ,随机区组排列。
东南景天盆栽试验采用直接插枝方式 ,枝条大小均匀 ,每盆 3株 ,设 11个处理 ,前 10个处理与遏蓝菜试验相同 ,另增加一
个处理为: 混合试剂Ⅳ ,浓度为 14mmo l /kg。 其余与前一实验相同。
256310期 邓金川　等: 几种有机添加剂对遏蓝菜和东南景天吸收提取 Zn的效应 　
上述试剂分两次加入。盆栽 75d后 ,待东南景天和遏蓝菜进入生长旺季根系发达时 ,于 2003年 1月 20日加入第 1次试剂。
15d后即 2003年 2月 4日第 2次加入试剂。 2003年 2月 21日收获植物 (盆栽时间共为 106d) ,其中遏蓝菜分地上部和根分别采
样 ,东南景天分叶、茎和根分别采样。同时采用四分法采集盆栽土壤样品 ,自然风干后粉碎过筛 ,备用。植物样品用双蒸馏水洗净
后 ,称鲜重 ,于 60℃烘干后 ,称干重 ,磨细 ,以备测植物中全量 Zn之用。
盆栽土壤中 Zn采用化学提取方法 [12]: ( 1) 1∶ 2. 5土水比提取水提取态 Zn,以每分钟 120次振荡 2小时 , 7000 r /min离心
10 min,慢速滤纸过滤 ; ( 2)土液比 1∶ 2. 5的中性 1mol / L NH4NO3提取 N H4NO3提取态 Zn,其余同 ( 1)。滤液中的 Zn用原子吸
收分光光度计测定 ,同时采用玻璃电极法测定土壤的 p H值。
植物中全量 Zn采用干灰化 -稀盐酸溶解法 [10] ,用原子吸收分光光度计测滤液中的 Zn。
1. 3　数据处理
本文的结果为 4次重复的平均值 ,采用 SAS8. 0软件对数据进行方差分析 ,用 Dunan氏新复极差法 ( SSR)做多重比较。
2　结果与分析
2. 1　不同添加剂对盆栽土壤中水提取态和 N H4NO3提取 Zn含量的影响
由表 2可知 ,各种试剂的加入均极显著提高盆栽土壤中水提取态 Zn,各处理的 Zn含量大小顺序为: EDTA 混合试剂>
味精废液> 3种酸> CK。 EDTA与 Zn有着非常强的亲合能力 ,与种植物的对照相比 , EDT A使土壤中水提取态 Zn含量增加近
千倍 ;同时 ,混合试剂对土壤中的 Zn也有很强的活化能力 ,并且随着混合试剂浓度的增加 (混合试剂Ⅰ ～ Ⅳ ) ,土壤中的水提取
态 Zn含量也相应呈直线增加 ;味精废液对 Zn有一定的活化能力 ,但其 Zn含量低于混合试剂 ;柠檬酸、乙酸和草酸处理的水提
取态 Zn含量与对照相比无显著差异。 水提取态 Zn高有利于植物吸收 ,但也增加淋溶对水体的污染 ,如果植物吸收量相同 ,则
以水提取态 Zn低的为好。 该结果表明 ,混合试剂对地下水污染的风险明显小于 EDTA。
各种试剂对盆栽土壤中的 NH4NO3提取态 Zn含量的影响与对水提取态 Zn含量的影响基本相似 (表 2)。
另外 ,无论是土壤中的水提取态 Zn还是 NH4NO3提取态 Zn,不种植物的对照均比种植植物的对照高 (见表 2) ,说明种植 2
种超富集植物明显降低了污染土壤中速效 Zn的含量。
表 2　不同添加剂对土壤水提取态和 NH4NO3提取态 Zn含量的影响
Table 2　 Effect of different chelates on the water- and NH4NO3- extractable Zn content in soil
处理
Treatmen t
水提取态 Zn
Water-ex t ractable Zn (mg /kg)
NH4NO3提取态 Zn
N H4NO3-ext ractable Zn( mg /kg )
遏蓝菜
T . caerulescens
东南景天
S. al f red ii
遏蓝菜
T . caerulescens
东南景天
S. al f red ii
无添加剂 CK 0. 034± 0. 014 e 0. 064± 0. 040 f 0. 605± 0. 011 d 0. 474± 0. 046 e
EDT A 33. 57± 0. 49 a 43. 85± 1. 90 a 38. 53± 1. 73 a 46. 38± 1. 44 a
柠檬酸 Ci t ric acid 0. 035± 0. 004 e 0. 565± 0. 020 f 0. 593± 0. 013 d 1. 027± 0. 012 e
乙酸 acet ic acid 0. 271± 0. 074 e 0. 031± 0. 010 f 0. 893± 0. 020 d 0. 480± 0. 034 e
草酸 ox alic acid 0. 105± 0. 028 e 0. 062± 0. 010 f 0. 589± 0. 024 d 0. 528± 0. 013 e
味精废液 MGWW 1. 593± 0. 167 d 1. 140± 0. 030 f 2. 295± 0. 132 d 1. 766± 0. 050 e
混合试剂Ⅰ mixed reag entⅠ 2. 215± 0. 091 d 2. 180± 0. 092 f 2. 297± 0. 100 d 2. 571± 0. 076 e
混合试剂Ⅱ mixed reag entⅡ 5. 141± 0. 57 c 6. 272± 0. 363 e 5. 305± 0. 332 c 7. 360± 0. 451 d
混合试剂 Ⅲ Mix ed reagentⅢ 8. 083± 0. 080 b 9. 029± 0. 404 d 12. 538± 0. 226 b 9. 890± 0. 254 c
混合试剂Ⅳ mixed reag entⅣ — 16. 35± 0. 55 c — 19. 30± 0. 64 b
不种植物 Non-plant 0. 242± 0. 022 0. 871± 0. 033
　　表中数值为平均值 ,±后为标准差 ; mean± STD;根据 Dunan氏检验 ( p= 0. 05) ,带有相同字母的平均值间差异不显著 According to
Duncan s tes t (p= 0. 05) , means fol low ed by th e s am e letter w ere no t signif ican tly di f ferent; M GWW　 monosodium glutamate was te w ater;下
同 th e same below
2. 2　添加剂对遏蓝菜和东南景天生物量的影响
添加剂的施用对遏蓝菜和东南景天的生物量产生显著影响 ,但两种植物对添加剂的适应能力不一样 (表 3)。
对于遏蓝菜 , EDTA、柠檬酸和混合试剂Ⅰ ～ Ⅲ都显著地提高其总生物量 ,其中混合试剂Ⅰ ～ Ⅲ对遏蓝菜增产效果最为显
著 ,随着混合试剂浓度 (混合试剂Ⅰ ～ Ⅲ )的增加 ,遏蓝菜的总生物量也相应比对照 ( CK )分别提高 23. 14% 、 32. 86%和
46. 57% ;但是乙酸和味精废液却严重抑制遏蓝菜的生长 ,加入试剂 3d后 ,遏蓝菜的叶片开始失水枯萎 ,收获时有个别株已死
亡 ,乙酸和味精废液处理的总生物量分别比对照低 23. 43% 、 10. 00%。
然而对于东南景天 ,只有 EDTA和混合试剂Ⅲ提高了其生物量 ,但增产的幅度很小 ,分别只有 4. 69%和 5. 16% ;其余处理
的总生物量均低于对照 ( CK) ,其中味精废液处理的生物量最少 ,竟比对照减少 51. 09%。
2564　 生　态　学　报 25卷
表 3　不同添加剂对遏蓝菜和东南景天生物量的影响 (干重计 , g /pot)
Table 3　Effect of different chelates on the biomass of Thlaspi caerules cens andSedum alfredi i ( DW , g /pot)
处理
t reatment
遏蓝菜 T . caerulescens 东南景天 S .al f redi i
地上部
Shoot
根系
Root
总生物量
Total biomas s
叶
Leaf
茎
Stem
根系
Root
总生物量
Total biomas s
无添加剂 CK 3. 13 cde 0. 37 bc 3. 50 cd 3. 31 abc 2. 78 ab 0. 31 a 6. 40 ab
EDT A 3. 34 bcd 0. 44 ab 3. 78 c 3. 47 ab 2. 94 a 0. 30 a 6. 70 a
柠檬酸 Ci t ric acid 3. 36 bcd 0. 42 bc 3. 78 c 2. 67 abc 2. 46 ab 0. 25 a 5. 37 bc
乙酸 Acetic acid 2. 42 e 0. 26 d 2. 68 e 2. 41 c 2. 16 b 0. 23 a 4. 80 c
草酸 Ox alic acid 3. 26 bcde 0. 33 cd 3. 60 cd 2. 58 bc 2. 16 b 0. 25 a 4. 99 c
味精废液 MGWW 2. 89 de 0. 26 d 3. 15 d 1. 57 d 1. 43 c 0. 13 b 3. 13 d
混合试剂Ⅰ Mixed reag entⅠ 3. 89 abc 0. 42 bc 4. 31 bc 2. 88 abc 2. 64 ab 0. 23 a 5. 74 b
混合试剂Ⅱ Mixed reag entⅡ 4. 14 abc 0. 52 a 4. 65 ab 2. 78 abc 2. 70 ab 0. 31 a 5. 78 b
混合试剂Ⅲ Mixed reag entⅢ 4. 62 a 0. 52 a 5. 13 a 3. 53 a 2. 93 a 0. 28 a 6. 73 a
混合试剂Ⅳ Mixed reag entⅣ — — — 2. 88 abc 2. 28 ab 0. 28 a 5. 43 bc
2. 3　添加剂对遏蓝菜和东南景天 Zn浓度的影响
遏蓝菜和东南景天吸收 Zn的情况很相似 ,均是地上部大于根系 ,地上部对 Zn的富集系数大于 1,并且两种植物吸收 Zn的
能力比较接近 (见图 1和图 2)。图 1表明 ,遏蓝菜地上部 Zn含量 /根系 Zn含量的值为 2. 47～ 4. 93,这与沈振国 [13]的研究结果一
致 ,并且遏蓝菜地上部对 Zn富集系数 (地上部 Zn含量与土壤全量 Zn含量的比值 )在 3. 28～ 5. 28范围内。图 2显示 ,东南景天
的 Zn含量以茎> 叶 > 根 ,这与龙新宪 [14]的结果 (叶≈茎> 根 )有差异 ,并且其叶和茎对 Zn的富集系数分别在 2. 47～ 4. 27和
3. 38～ 4. 96范围内。
添加剂对遏蓝菜吸收 Zn产生显著影响。从图 1可看出 ,柠檬酸、乙酸、草酸和混合试剂Ⅱ促进遏蓝菜根系中 Zn的含量 ,其
中以柠檬酸处理的根系 Zn含量最高 ,与对照相比 ,该处理的根系 Zn含量增加 516mg /kg ,但柠檬酸对地上部 Zn含量没有影
响。混合试剂Ⅱ和Ⅲ 的加入显著提高了地上部 Zn含量 ,其地上部 Zn含量分别比对照的 Zn含量增加 558mg /kg、 394mg /kg。这
表明 ,混合试剂Ⅱ和Ⅲ促进遏蓝菜对 Zn的吸收并利于 Zn向地上部转移。
图 1　遏蓝菜各部分的 Zn含量
Fig. 1　 Zn concent ration in the sh oot and root of Thlasp i caerulescens
同样 ,添加剂对东南景天的 Zn含量产生显著影响。 在所有处理中 , EDTA处理的根、茎、叶 Zn含量均是最高 ,分别比对照
高出 494mg /kg、 2221mg /kg、 1667mg /kg ,并且与对照有极显著差异。 与对照相比 ,混合试剂Ⅳ和柠檬酸分别使东南景天茎、叶
Zn含量有显著增加 ,但对根系 Zn含量无影响。这说明 , EDT A、混合试剂Ⅳ能显著促进东南景天对 Zn的吸收和向地上部转移 ,
而柠檬酸利于 Zn由根系向地上部的迁移。
2. 4　添加剂对遏蓝菜和东南景天累积 Zn的影响
东南景天地上部对 Zn的累积量高于遏蓝菜 (见图 3) ,主要是由于东南景天地上部生物量较大。 在比例上 ,遏蓝菜地上部
Zn的累积量占总累积量的 95%以上 ,东南景天地上部 Zn的累积量占总累积量的 98%左右。
另外添加剂对两种植物地上部 Zn的累积量有显著影响。由图 3可知 ,除乙酸和味精废液外 ,其余试剂的加入均使遏蓝菜地
上部 Zn累积量增加 ,尤其是混合试剂Ⅰ ～ Ⅲ ,随着混合试剂浓度的增加 , Zn的累积量也上升。 但是对于东南景天来说 ,只有
EDTA和混合试剂Ⅲ显著提高了其地上部的 Zn累积量 (图 3) ,其中 EDTA处理比对照增加 10. 98mg /盆。
256510期 邓金川　等: 几种有机添加剂对遏蓝菜和东南景天吸收提取 Zn的效应 　
图 2　东南景天各部分的 Zn含量
Fig. 2　 Zn concent rat ion in th e leaf , stem and root of Sedum
图 3　遏蓝菜 ( a)和东南景天 ( b)地上部和根系对 Zn的累积量
Fig. 3　 Accum ulation of Zn in th e shoo t and roots of Thlasp i caerulescens ( a) and Sedum af f redii ( b)
添加剂对遏蓝菜和东南景天提取土壤中的 Zn的效率影响显著 (表 4)。遏蓝菜对 Zn的提取效率为 0. 93% ～ 2. 13% ,其中混
合试剂的加入显著提高遏蓝菜对 Zn的提取效率 ,以混合试剂Ⅲ处理的提取效率最高 ,若以遏蓝菜在我国华南地区一年种植两
季进行计算 ,则遏蓝菜每年对土壤中 Zn的提取效率最高可达 4. 26%。东南景天对 Zn的提取效率为 0. 92% ～ 2. 96% ,以 EDTA
处理为最高 ,若以东南景天在我国一年收割 3次进行计算 ,则每年东南景天提取 Zn的效率可达 8. 88%。
表 4　遏蓝菜和东南景天对土壤 Zn的提取效率 (% ) [15]
Table 4　 Zn extraction eff iciency# of one crop of Thlaspi caerulescens and Sedum aff red ii [15]
处理
Trea tment
CK EDTA
柠檬酸
Cit ric acid
乙酸
Acetic acid
草酸
Oxalic acid
味精废液
M GWW
混合试剂Ⅰ
Mixed
reagentⅠ
混合试剂Ⅱ
Mixed
reagentⅡ
混合试剂Ⅲ
Mixed
reagentⅢ
混合试剂Ⅴ
Mixed
reagentⅤ
遏蓝菜 T . caerulescens 1. 20± 0. 32 1. 57±0. 19 1. 41±0. 17 0. 99± 0. 06 1. 09± 0. 42 0. 93± 0. 04 1. 70±0. 18 2. 13± 0. 17 2. 10± 0. 32 —
东南景天 S. af f redii 2. 21± 0. 24 2. 96±0. 32 1. 90±0. 11 1. 55± 0. 15 1. 66± 0. 11 0. 92± 0. 07 2. 07±0. 10 1. 90± 0. 18 2. 41± 0. 13 1. 98± 0. 27
　　# 参考杨清伟 [15]: 提取效率 = 植物地上部的 Zn累积量 / ( (土壤总 Zn含量 -土壤 Zn的二级标准 )×土重 ) ;表中数值为:平均值±标准差 ;
According to Yang et al [15] , Zn ex traction ef ficiency = Zn accumu lation in plant sh oo t /( ( t otal Zn in soil- Zn s tandard of ag ricul tu ral soil )× s oi l
w eigh t) ; M GWW: monosodium glutamate w as te water; Th e values in the table were mean± s tandard d eviation
2566　 生　态　学　报 25卷
3　讨论与结论
添加剂的施用均提高了土壤中 Zn的活性 ,尤其是 EDTA能使土壤 Zn的活性增加近千倍 ,其对 Zn活化能力的大小顺序
是: EDTA 混合试剂 > 味精废液 > 柠檬酸、乙酸、草酸≈对照。 添加剂对 Zn的活化能力主要来自添加剂对 Zn的螯合能力 ,
EDTA与 Zn的螯合平衡常数要高出其他试剂许多。Wenger[16]发现在相同 p H条件下 , N TA ( naphthalene trisufonic acid, 萘三
磺酸 )活化出来的 Zn含量要比其他试剂 (柠檬酸、草酸、邻苯二甲酸等 )高 15倍左右 ,其原因在于 NT A与 Zn的螯合常数高于
其他试剂。 虽然土壤 Zn浓度大量增加 ,却没有抑制遏蓝菜和东南景天的生长甚至有增产效果 (除乙酸和味精废液外 ) ,这可能
在土壤溶液中大量增加的是添加剂与 Zn形成的毒性小的螯合物 ,而毒性强的游离态的 Zn变化较小。
　　土壤溶液中 Zn浓度的提高相应导致植物体内 Zn含量的上升。在 1～ 1224μmo l /L Zn范围内 ,东南景天地上部含量随营养
液中 Zn浓度的增加而增加 [9] ,同时一些研究表明 ,螯合剂的施用在提高土壤重金属浓度的同时也使植物体内重金属含量增加
十倍甚至百倍以上 [4～ 7, 17, 23 ]。在本次试验中 ,混合试剂Ⅱ使遏蓝菜地上部 Zn增加 , EDT A则提高了东南景天体内的 Zn含量。但
是遏蓝菜和东南景天的 Zn含量增加的比例很小 ,远低于土壤溶液中 Zn增加的比例 ,这与前面的研究结果不同 ,而与 Wenzel
等 [18]的研究一致。因此 , EDTA可造成地下水污染:表 2中的数据显示了植物吸收后土壤残留的水溶态 Zn含量 ,该值除以水土
比 2. 5可得 EDT A处理的土壤淋出液 Zn浓度 ,达 13～ 17mg / L,明显高于我国地下水标准中饮用水要求的 1 mg /L (Ⅲ级 )或工
农业用水要求的 5mg / L(Ⅳ级 ) ,有必要研究开发对地下水环境影响更小的添加剂。
同一添加剂对遏蓝菜和东南景天吸收 Zn有不同的影响效果。 在本次试验中 ,相同条件下 , EDT A能促进东南景天吸收 Zn
但对遏蓝菜却没有效果 ,而混合试剂对东南景天效果小却能显著促进遏蓝菜吸收 Zn, Ebbs等 [19]、 R m kens等 [20]和龙新宪 [13]的
研究也发现同样的现象 ,这可能是植物的生理和生活习性不同 ,吸收不同的 Zn形态。 综合生物量和植物 Zn含量 ,混合试剂Ⅲ
和 EDT A分别提高了遏蓝菜和东南景天对 Zn的修复效率。 混合试剂Ⅲ不仅可以提高超富集植物的 Zn浓度 ,而且提高植物的
生物量最明显 (表 3) ,从而可显著提高 Zn的修复效率。
值得注意的是 ,虽然在本次试验中味精废液严重抑制植物的生长未能获得好的效果 ,但是味精废液对土壤中的 Zn有较强
的活化能力 ,且含有大量的有机物 ,正被研制为一种新型的有机肥 [21, 22 ] ,因此若调整味精废液的使用浓度或去除其有害成分 ,
可能实现既提高植物的生物量又促进植物吸收重金属 ,最终能提高植物提取效率 ,达到以废治废的目的。
遏蓝菜是法国引进种 ,较难适应中国的气候条件 ,生长慢 ,生物量小 ,易生虫害 ,在本次试验中对 Zn修复效率不高 ;而东南
景天在中国广泛分布 ,可无性繁殖 ,生长快 ,生物量较大 ,虫害少 ,对 Zn的修复效率较高。 因此 ,在中国东南景天比遏蓝菜更适
合用于 Zn污染土壤的植物修复。 而且 ,与用量为 10mmol /kg的混合试剂配合较好 ,因为该试剂对地下水污染的风险明显小于
EDTA。
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