全 文 ：芦竹修复镉汞污染湿地的研究 3
韩志萍1 3 3 　胡晓斌1 　胡正海2
(1 湖州师范学院 ,湖州 313000 ;2 西北大学生命科学学院 ,西安 710069)
【摘要】　以湿土盆栽方法研究了芦竹在 Cd 和 Hg 污染模拟湿地中的富集能力及其在植株中的分布. 结果
表明 ,芦竹在 101 mg·kg - 1 Hg 污染环境中生长 8 个月后 ,对 Hg 的富集量是根系 > 茎 > 叶片 ,植物地上部
分对 Hg 富集量为 200 ±20 mg·kg - 1DW ;而在 115 mg·kg - 1Cd 污染环境中生长 8 个月后 ,其对 Cd 的富集
量是叶片 > 根系 > 茎 ,芦竹叶片对 Cd 的富集量在 160 ±26 mg·kg - 1 DW. 重金属在芦竹各器官内的含量
随种植时间的延长而增加 ,8 个月生长期富集量比 4 个月生长期富集量高 30 %～50 %. 芦竹生物富集系数
(Bio2concentration factor BCF)随土壤中重金属含量增加而减小. 在污染土壤中 ,芦竹叶、茎对 Hg 的 BCF 为
119 和 211、对 Cd 为 115 和 013 ;在未受污染的空白对照湿土中 (含 Hg 618 mg·kg - 1 ,Cd 815 mg·kg - 1) ,芦
竹叶、茎对 Hg 的 BCF 为 618 和 1212 ,对 Cd 为 710 和 217 ,表明芦竹具有生物量大、根系发达、适应性强等
特点 ,对 Cd、Hg 有较大富集量和较好的耐受性.
关键词 　芦竹 　植物修复 　湿地 　生物富集
文章编号 　1001 - 9332 (2005) 05 - 0945 - 06 　中图分类号 　X17115 　文献标识码 　A
Phytoremediation of mercury and cadmium polluted wetland by Arundo donax. HAN Zhiping1 ,HU Xiaobin1 ,
HU Zhenghai2 (1 Huz hou Teachers College , Huz hou 313000 , China ; 2 College of L if e Sciences , Northwest U ni2
versity , Xi’an 710069 , China) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2005 ,16 (5) :945～950.
With a pot culture of simulated mercury ( Hg) and cadmium (Cd)2polluted wetland ,this paper studied the capa2
bility of A rundo donax in accumulating these heavy metals , and their distribution in the plant . The results
showed that after grown in a 101 mg·kg - 1 Hg2polluted wetland for 8 months ,the Hg - concentrating capability
of A rundo donax was in order of root > stem > leaf ,and the Hg concentration in its aboveground parts was 200 ±
20 mg·kg - 1 (DW) ; while in the case of 115 mg·kg - 1 Cd2pollution ,the Cd2concentrating capability was in order
of leaf > root > stem ,and the Cd concentration in leaf was 160 ±26 mg·kg - 1 (DW) . The heavy metals concentra2
tion in A rundo donax organs increased with its growth time ,being 30 %～50 % higher for 8 months than for 4
months. The BCF (Bio2concentration factor) decreased with increasing heavy metals concentration. In polluted
wetland ,the BCFs of Hg by the leaf and stem were 1. 9 and 2. 1 ,and those of Cd were 1. 5 and 0. 3 ,respective2
ly ; while in unpolluted wetland ,the concentration of Hg and Cd was 6. 8 and 8. 5mg·kg - 1 ,the BCFs of Hg by
the leaf and stem were 6. 8 and 12. 2 ,and those of Cd were 7. 0 and 2. 7 , respectively. It was indicated that
A rundo donax not only had the characters of large biomass ,exuberant root ,and good adaptability ,but also ex2
hibited high tolerance and concentrating capability to Cd and Hg.
Key words 　A rundo donax , Phytoremediation , Wetland , Bio2concentration.3 国家自然科学基金项目 (30470105) 、浙江省自然科学基金项目
(402031)和浙江省教育厅科技资助项目 (20010139) .3 3 通讯联系人.
2004 - 12 - 06 收稿 ,2005 - 02 - 21 接受.
1 　引 　　言
随着重金属污染的日趋严重 ,湿地重金属污染
呈上升趋势[16 ,24 ,40 ] . 我国湿地约有 517 ×107
hm2 [42 ] ,其中受人类活动影响较大的湖泊和稻田湿
地在 80 %左右. 20 世纪 80 年代开始 ,湿地研究引起
诸多学者的关注[30 ,46 ] ,应用植物修复重金属污染水
体和湿地的研究也悄然兴起[12 ,14 ,17 ,31 ,45 ] . 近年来 ,
我国境内先后发现了能富集 Cu[22 ,37 ,38 ] 、Mn[47 ,50 ] 、
Cd[29 ,36 ] 、Pb[15 ] 、Zn[48 ] 、As[5 ,43 ]等重金属的超富集植
物 ,并对其耐性和超富集特性进行了较详细的研
究[1 ,6 ,23 ,27 ,49 ] ,发现其大部分适合于矿区土壤污染
修复. 湿地是水陆相互作用而形成的特殊生态系统.
其独特组合及旺盛的生命活动 ,一方面对 N、P 等富
营养污染水体的修复起着重要作用[7 ,8 ,21 ,28 ,51 ] ,另
一方面 ,由于湿地土壤的沉积、过滤、吸附、降解和迁
移等作用 ,使湿地土壤和沉积淤泥中的重金属高于
一般自然态土壤[16 ] . 但重金属的络和、螯和作用、微
生物的转化作用及生物的同化作用[20 ]使重金属极
易积累在动物或植物体内. 已有研究表明 ,湿地植物
能吸收重金属污染物并积累在植物组织内 ,因此利
用植物修复湿地重金属污染是一种有效的途
径[3 ,13 ,32 ,33 ] . 用于湿地修复的主要植物有芦苇
( Phragm ites com m unis ) 、香 蒲 ( Typha latif ohi2
a) [25 ] 、水葱 ( Sci rpus vali dus ) [25 ]、灯心草 ( J unous
应 用 生 态 学 报 　2005 年 5 月 　第 16 卷 　第 5 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,May 2005 ,16 (5)∶945～950
ef f usus) [14 ] 、象草 ( Penniset um purpureum ) 、美人蕉
( Canna i ndica ) [10 ] 、香 根 草 ( V etiveria z iz an2
ioi des) [4 ] 、风车草 ( Cyperus alterni ) [9 ] 、凤眼莲 ( E2
ichhornia crassipes ) 、喜旱莲子草 ( A lternantherd
philoxeroi des) 、轮叶狐尾藻 ( M yriophyll um verticil2
lat um) 等[11 ,52 ] ,而利用芦竹 ( A rundo donax ) 修复
湿地重金属污染还未见报道. 芦竹与其他挺水植物
相比具有更大生物量、更强适应性和更好耐受
性[18 ,52 ] . 本文以湿土盆栽方法研究芦竹在 Cd 和 Hg
污染模拟湿地中的富集能力及其在植株中的分布 ,
为修复湿地重金属污染的植物筛选提供信息.
2 　材料与方法
211 　样品采集与培养
芦竹属禾本科禾亚科多年生常绿植物 ,丛生 ,一年内多
次发笋. 生态型芦竹具有粗而多节的根状茎 ,秆粗壮、直立 ,
杆壁厚而硬 ,高 2～6 m、直径 1～3 cm ,上部节常有分枝 ,叶
鞘长于节间 ,叶片扁平 ,宽 2～5 cm ,长 30～60 cm. 高 5 m、直
径 2 cm 的植株地上部生物量在 1 200 g·株 - 1 FW 和 478 g·
株 - 1DW(茎 339 g·株 - 1 DW、叶 139 g·株 - 1 DW) . 本文受试
芦竹取自浙江省湖州市环渚乡河滩边野生芦竹 ,冬季先将野
生芦竹地下茎埋于直径 40 cm、高约 40 cm 的试验用瓷缸中 ,
缸底层填上直径为 3～5 mm 的碎石 ,上面铺 10 kg 取自于河
边的泥土 ,加入 5 kg 自来水 ,一般浸没泥土 1 cm 左右 ,放置
于采光良好 ,不被雨淋 ,每天光照大于 8 h 的棚内. 为使试验
有可参比性 ,每瓷缸中的地下茎净重量修剪到 015 kg 左右 ,
每块地下茎上留 3～4 个嫩芽 ,长至湿土表面 3～4 cm 株高
时 ,每盆留 3 株 ,第二年春季对各试验瓷缸进行污染模拟.
212 　研究方法
21211 人工湿地污染模拟 　根据韦朝阳 [44 ]和王庆仁[41 ]报道
超富集植物的富集数据及芦竹的耐性试验结果 ,将 Cd、Hg
分别控制在 100 mg·kg - 1 (相对泥和水混匀后湿土重量) ,施
加钾 ( KNO3) 、磷、氮 ( (NH4 ) 2 HPO4 ) 肥料 ,p H 保持在 515～
615 ,以不加金属离子的原湿土作对照试验缸 (CK) . 试验经
过两年重复 (2002 年和 2003 年) ,数据分别以 A、B 符号区
分 ,两年度差异以“ t 检验”方法分析 ,每种污染类型分别以 3
个试验缸平行 (以下标 1、2、3 区分 ,下标 av 为 3 个试验缸平
均值) ,每试验缸种 3 株芦竹 ,数据为 3 株芦竹的平均值. 试
验期间每天补充水分 ,保持水分覆盖土层 1～2 cm ,试验缸
模拟情况见表 1.
21212 检测方法 　重金属离子含量分别采用日立 25000 型
原子吸收分光光度计 (石墨炉法 ) 检测 Cd2 + ,国产万拓
AFS230A 原子吸收荧光分光光度计测定 Hg2 + 含量 ,从不同
污染类型试验缸中取不同生长期芦竹的茎、叶和根 ,用自来
水和去离子水清洗后 ,于 80 ℃烘箱中干燥 24 h ,粉碎、灰化
后用硝酸消解待测. 土壤中 Cd 和 Hg 含量 ,采用王水消解测
定其全量. 数据样本数 n = 9 ,标准偏差 011 < SD < 15.
表 1 　试验模拟情况
Table 1 Simulated cases in test jar
类型
Type
样号
No.
浓　度
Concentration
(mg·kg - 1)
Hg Cd
地下茎重量
Weight of
rhizome (kg)
Hg Cd
模拟试验 A1 10013 10414 0155 0155
Simulated A2 9610 10712 0160 0152
test A3 8910 10318 0160 0148
B1 9515 12016 0148 0161
B2 9914 11414 0140 0153
B3 10616 11012 0148 0152
空白试验 A1 413 416 0152 0152
CK A2 415 415 0150 0150
A3 414 414 0149 0149
B1 616 810 0148 0148
B2 617 819 0147 0147
B3 711 816 0146 0146
3 　结果与讨论
311 　Cd、Hg 污染下芦竹生物性状变化
在 Cd、Hg 污染模拟环境下 ,经 42 d 试验 ,生物
性状变化见表 2. 表中数据经显著性检验分析 (表 3)
表明 ,与对照相比 ,芦竹在 Cd 污染湿地中的高度增
量没有极显著差异 ,但植株普遍较细 ,存在差异. 受
Hg 污染植株的生长增量与对照和受 Cd 污染植株
相比都存在显著差异. 从生物性状分析 ,芦竹生长受
Cd 污染影响较小 ,受 Hg 污染影响较大 ,受重金属
胁迫后 ,茎和叶颜色变浅 ,尤其在根部 ,表现为少部
分根受损、失水和腐烂现象.
表 2 　Cd、Hg 污染下芦竹生物量变化
Table 2 Biomass of Arundo donax in wetland contaminated by Cd and
Hg
样号
No
生物增长量 Biomass growth (42 d)
株 　高
Stem height (cm)
Hg Cd CK
茎 　粗
Stem thickness(cm)
Hg Cd CK
叶片数
Leaflet number
Hg Cd CK
A1 4012 5610 5810 018 118 215 3 6 10
A2 4513 5910 5610 019 116 216 5 7 9
A3 4219 5710 5412 110 117 217 4 6 8
Aav 4218 5710 5611 019 116 216 4 613 9
B1 4115 5516 5018 018 110 211 2 7 8
B2 4011 5818 5016 112 114 119 3 10 7
B3 4112 5715 5311 110 112 118 3 7 7
Bav 4019 5713 5115 110 112 119 217 8 713
表 3 　芦竹生物增量的显著性水平分析 3
Table 3 Signif icance level of biomass of Arundo donax
相关类型
Correlation type
株 高 Stem height
SD t (n) P
茎 粗 Stem thickness
SD t (n) P
Cd (A) - Cd (B) 0147 01012 > 0105 0130 2170 > 0105
Hg(A) - Hg(B) 2197 112 > 0105 0154 0131 > 0105
CK(A) - CK(B) 3113 216 > 0105 0127 0116 > 0105
Cd (A) - Hg(A) 1111 21196 < 0101 0117 8100 < 0105
Cd (B) - Hg(B) 118 6157 < 0105 0173 0147 > 0105
Cd (A) - CK(A) 2183 0176 > 0105 0117 - 9100 < 0105
Cd (B) - CK(B) 2109 4171 < 0105 0132 3184 > 0105
Hg(A) - CK(A) 3135 6165 < 0105 0110 2818 < 0101
Hg(B) - CK(B) 0134 415 < 0105 0133 4165 < 01053 P(0105) , t = 4130 ; P(0101) , t = 9192 . n = 3 .
649 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　16 卷
312 　Hg、Cd 在芦竹各器官中的积累与分布
由表 4 可见 ,Hg 污染下生长的芦竹生物增长量
不如 Cd 污染下生长的芦竹 ,但从植株体内的重金
属含量分析 ,芦竹对 Hg 的富集量大于 Cd. 经 8 个月
后 ,Hg 在芦竹植株内的分布是 :根 281 ±31 mg·
kg - 1DW、茎 208 ±14 mg·kg - 1DW、叶 189 ±910 mg
·kg - 1DW ,根系 > 茎 > 叶片 ,这种富集情况类同于
烟草根部对 Hg 的吸收[19 ] . 由于根系积累过量重金
属使根系变黑腐烂 ,耐性变弱 ,与对照相比 ,植株内
重金属含量增加 ,影响芦竹的生长速度和生物量.
土壤中重金属含量越高 ,芦竹植株内积累总量
也越高 ;生长期越长 ,积累量越大 ,8 个月生长期比 4
个月生长期在各部位的积累量分别高出 3118 %(根
系) 、3014 % (茎) 和 4715 % (叶片) . 4 个月生长期芦
竹对重金属的吸收处于不稳定状态 ,A 和 B 两年度
富集量存在显著性差异 ,8 个月生长期芦竹的生物
量两年度差异较小 ,在对照湿土中表现尤为明显.
由表4可见 , Cd在芦竹器官内的分布不同于
表 4 　污染湿土中芦竹对 Hg、Cd的富集与分布 3
Table 4 Accumulation and distribution of Hg and Cd in Arundo domax on wetland polluted
生长期
Growth
time
样号
No
含量 Concentrations (mg·kg - 1DW)
叶 Leaves
Hg Cd
茎 Stems
Hg Cd
根 Roots
Hg Cd
富集系数 Bio2concentration factor
L/ S
Hg Cd
S/ S
Hg Cd
L/ R
Hg Cd
S/ R
Hg Cd
4 个月 A1 6612 10010 11010 4515 18010 8010 0165 0195 1116 0143 0137 1125 0161 0157
4 months A2 7511 9612 10012 3511 18515 9110 0179 0191 1114 0133 0140 1106 0158 0139
A3 6919 10516 10014 4010 18714 10013 0173 1100 1106 0138 0137 1105 0154 0140
Aav 7014 10016 10612 4012 18413 9014 0174 0196 1112 0138 0138 1111 0158 0145
B1 10515 11511 14211 3310 21715 10012 1104 1100 1140 0128 0148 1115 0165 0133
B2 9018 10619 15115 3010 21511 9413 0190 0193 1150 0126 0142 1113 0170 0132
B3 9912 10513 15512 2913 20015 9018 0198 0192 1154 0125 0149 1116 0177 0132
Bav 9815 10910 14916 3018 21110 9511 0197 0195 1105 0126 0146 1115 0171 0132
SD 1118 7193 1113 518 1214 1510 01138 0105 0112 0104 - 0121 0111 01094 0121
t (3) 4105 1182 615 216 317 015 3109 1123 5107 4160 0156 0141 2136 1108
P > 0105 > 0105 < 0105 > 0105 > 0105 > 0105 > 0105 > 0105 < 0105 < 0105 > 0105 > 0105 > 0105 > 0105
8 个月 A1 18019 14216 21116 4612 25014 12714 1190 1136 2122 0144 0172 1112 0184 0136
8 months A2 19814 16514 19410 4010 25613 11916 2109 1157 2104 0138 0177 1138 0176 0133
A3 19116 15014 19819 4014 26617 11415 2101 1143 2109 0138 0172 1131 0175 0135
Aav 19013 15218 20115 4212 25718 12015 2100 1144 2112 0140 0174 1136 0178 0135
B1 19012 17513 21512 3214 31510 14011 1188 1152 2113 0128 0160 1125 0168 0123
B2 18111 17010 20915 3611 30113 14910 1179 1147 2106 0131 0160 1114 0169 0124
B3 19016 15912 22016 3912 31215 15518 1189 1138 2118 0134 0161 1102 0170 0125
Bav 18713 16812 21511 3519 30916 14813 1186 1146 2113 0131 0161 1113 0169 0124
SD 1319 1511 911 6163 1111 1414 0121 0114 0115 0106 01035 0123 01059 0102
t (3) 0135 117 215 1161 719 3127 0118 0104 0108 0123 6150 0196 2166 8150
P > 0105 > 0105 > 0105 > 0105 < 0105 > 0105 > 0105 > 0105 > 0105 > 0105 < 0105 > 0105 > 0105 < 01053 SD :A 与 B 的标准偏差 Standard error of A and B ;t (3) , P :A 与B 的显著性水平分析 Significance level analytics of A and B ;L/ S ,S/ S :叶、茎的富
集系数 Bio2concentration factor of leaves and stems ;L/ R ,S/ R :叶、茎的转运系数 Translocation factor of leaves and stems. 下同 The same below.
表 5 　对照湿土中芦竹对 Hg 和 Cd的富集与分布
Table 5 Accumulation and distribution of Hg and Cd in Arundo domax on wetland unpolluted
生长期
Growth
time
样号
No
含量 Concentrations (mg·kg - 1DW)
叶 Leaves
Hg Cd
茎 Stems
Hg Cd
根 Roots
Hg Cd
富集系数 Bio2concentration factor
L/ S
Hg Cd
S/ S
Hg Cd
L/ R
Hg Cd
S/ R
Hg Cd
4 个月 A1 1110 2310 2014 1210 4810 3713 2150 5111 4164 2167 0123 0162 0143 0132
4 months A2 910 2517 2416 915 5115 4012 2104 5171 5159 2111 0117 0164 0148 0124
A3 1016 2718 2212 1010 5711 4215 2141 6118 5104 2122 0119 0165 0139 0124
Aav 1012 2515 2214 1015 5212 4010 2131 5166 5109 2133 0120 0164 0143 0126
B1 1419 3911 3510 913 7511 5410 2119 4160 5110 1109 0120 0172 0147 0117
B2 1716 3219 2917 915 6814 4912 2159 3187 4137 1111 0126 0167 0143 0119
B3 1617 3712 3317 1211 6315 4717 2146 4138 4195 1142 0126 0178 0153 0125
Bav 1614 3614 3218 1013 6910 5013 2141 4128 4182 1121 0124 0172 0143 0120
SD 214 4160 316 2141 1013 5186 1140 0172 0190 0133 0127 0106 1128 0108
t (3) 4142 3199 513 0114 218 2199 0148 3120 0147 5190 0127 2103 0163 1130
P < 0105 > 0105 < 0105 > 0105 > 0105 > 0105 > 0105 > 0105 > 0105 < 0105 > 0105 > 0105 > 0105 > 0105
8 个月 A1 4013 3812 7514 1912 8811 5111 9116 8148 1711 4127 0146 0175 0186 0137
8 months A2 3716 4318 6518 2012 7614 4311 8150 9173 1510 4149 0149 1102 0186 0147
A3 4412 4614 7010 2310 8115 4714 1010 10131 1519 5110 0154 0198 0186 0148
Aav 4017 4218 7014 2018 8210 4712 9125 9151 1610 4126 0150 0191 0186 0144
B1 4111 6116 7618 2313 9015 5214 610 7124 1113 2174 0145 1118 0185 0144
B2 5010 6014 9018 2511 10113 6118 7135 7111 1314 2195 0149 0198 0189 0141
B3 4616 5618 8015 2112 9915 6110 6185 6168 1118 2149 0147 0193 0181 0135
Bav 4519 5918 8217 2312 9711 5814 6175 7101 1212 2173 0147 0198 0185 0140
SD 617 615 1118 3166 1211 8195 1116 1120 6128 0162 0104 0127 0104 0110
t (3) 1127 414 110 1111 211 2113 3166 3152 1113 5152 1113 0169 0142 0167
P > 0105 < 0105 > 0105 > 0105 > 0105 > 0105 > 0105 > 0105 > 0105 < 0105 > 0105 > 0105 > 0105 > 0105
7495 期 　　　　　　　　　　　　　　　　韩志萍等 :芦竹修复镉汞污染湿地的研究 　　　　　　　　　　　
Hg ,Cd 在芦竹植株内的分布是叶片 > 根系 > 茎 ,而
且总富集量小于 Hg. 不同部位含 Cd 量分别为根
135 ±21 mg·kg - 1 DW、茎 39 ±7 mg·kg - 1 DW、叶
159 ±17 mg·kg - 1DW. 从生长期的生物性状分析 ,
与对照相比 ,受 Cd 污染芦竹生长增量没有减少. 一
方面表明芦竹对 Cd 有一定的耐性 ,另一方面也说
明芦竹对 Cd 有一定的地上部转运能力 ,表现为 Cd
在叶片中的含量大于根系. 虽然芦竹对 Cd 的富集
量不如 Hg ,但叶片中金属含量达到 100 mg·kg - 1
DW[44 ] .这与 Cd 有较好的诱导 PCs 合成能力和诱
导 PC 合成酶活性能力的假说相一致[26 ,34 ] . 但 PCs
在芦竹中是否起到解毒作用 ,以及 PCs2Cd 复合物是
否在芦竹中存在 ,其与芦竹抗重金属胁迫之间有何
种关系 ,还有待进一步研究.
313 　生物富集系数与转运能力
评价植物是否具有对重金属的富集能力 ,应用
较多的指标和特征有 3 种 :一种是 1983 年由 Baker
和 Brooks[2 ]提出的植物叶片或地上部 (干重) 中含
重金属的参考值 ;一种是采用生物富集系数[35 ] (bio2
accumulation coefficient BC or bio2concentration fac2
tor BCF[43 ]) ,即地上部植物体内重金属含量与土壤
中该重金属含量之比 , 同时还需满足转运系数
(t ranslocation factor [43 ]) S/ R > 1 (地上部植物体内或
叶片内重金属含量与根系中该重金属含量之比) 的
基本特征[35 ] . 本试验结果表明 ,芦竹对 Cd 的富集如
果按叶片中金属全量计算富集系数和转运系数 ,符
合超富集植物特征的要求 ,但芦竹茎内富集 Cd 比
较低 ,而且芦竹的地上部生物量大部分集中在茎的
重量 (茎占植株重量的 71 %) . 从植物地上部富集系
数和转运系数分析 ,芦竹对 Cd 的富集能力不符合
超富集植物要求 ,但是芦竹的最大优势是地上部生
物量很大 ,绝对富集量优于其他植物. 与 Cd 比较 ,
芦竹对 Hg 的富集量较大 ,但其转运能力不如 Cd ,
因为芦竹对 Hg 的富集大量集中在根和茎上. 芦竹
根粗而多节 ,杆粗壮且高大 ,所以表现出对 Hg 的富
集总量较大 (图 1) ,生物富集系数均大于 1 ,但转运
系数 S/ R < 1. 从芦竹受污染后的生物性状分析 ,芦
竹对高浓度 (100 mg·kg - 1左右) Hg 的耐性较弱 ,生
物量有下降趋势 ,而且根易受高浓度 Hg 损伤. 由此
可见 ,芦竹修复中等浓度或低浓度 Hg 污染较为合
适 ,由于 Hg 毒性较大 ,对 Hg 的标准富集阈值不宜
太大 ,可考虑小于 100 mg·kg - 1DW (现在还没有一
个确切参考值) . 超积累植物的生物富集系数很多都
存在污染浓度越大系数越小的规律[29 ,43 ,47 ,48 ] ,芦
　
图 1 　Cd、Hg 在芦竹中的富集和分布
Fig. 1 Accumulation and distribution of Cd and Hg in A rundo donax .
样号中 4 和 8 代表 4 个月和 8 个月生长期 Sample number 4 and 8 in2
dicate the growth period of 4 and 8 months. Ⅰ1 茎 Stem ; Ⅱ1 叶
Leaves ; Ⅲ1 根 Root .
竹也不例外 ,在污染土壤中 (含 Hg 101 mg·kg - 1 ,
Cd 115 mg·kg - 1) ,芦竹叶、茎对 Hg 的 BCF 是 119
和 211 ,对 Cd 的 BCF 是 115 和 013 ;在未受污染的
空白湿土中 (含 Hg 618 mg ·kg - 1 , Cd 815 mg ·
kg - 1) ,芦竹叶、茎对 Hg 的 BCF 是 618 和 1212 ,对
Cd 的 BCF 是 710 和 217. 由此可以认为 ,评价植物
的修复能力除富集阈值、生物富集系数、转运系数
外 ,还需考虑生物量、耐性、适应性及后处理难易等
因素.
4 　结 　　论
411 　芦竹在 Cd、Hg 污染中有一定耐性 ,与对照相
比生物量略有降低. 在 Cd 污染下 ,生物量没有显著
差异 ,Hg 污染下植株生长受影响较大 ,株高和茎粗
增量有显著差异.
412 　芦竹对 Hg 的富集量较大 ,植物地上部富集量
在 200 ±20 mg·kg - 1DW ,植物体内重金属含量根系
> 茎 > 叶片 ,茎、叶转运系数均小于 1 ,表明芦竹对
Hg 的转运输能力较弱 ,而且在高浓度 Hg 污染下根
系很易受损.
413 　芦竹对 Cd 的富集量虽不如 Hg ,但其叶片中
富集量大于 100 mg·kg - 1DW ,8 个月生长期叶片的
生物富集系数 (L/ S)和转运系数 (L/ R) 均大于 1 ,在
植物各器官中的富集量为叶片 > 根系 > 茎.
414 　芦竹与现有超富集植物的评价标准不尽相符 ,
但它所具有的独特生物性能、繁殖生长能力和适应
性优于其他植物. 芦竹在湿地上种植 ,不仅能修复湿
地重金属污染 ,还能起到固土护堤、保护湿地生态环
境作用. 它在环境修复中具有的经济效益、生态效益
和社会效益预期能成为植物修复技术中较理想的金
属富集植物.
849 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　16 卷
参考文献
1 　An Z2Z(安志装) ,Chen T2B (陈同斌) ,Lei M (雷 　梅) , et al .
2003. Tolerance of Pteris uittata L . to Pb ,Cu and Zn. Acta Ecol
S in (生态学报) ,22 (12) :2594～2598 (in Chinese)
2 　Baker AJ M ,Brooks RR , Pease AJ , et al . 1983. Studies on copper
and cobalt tolerance in three closet related tax a with in the Genus
silence L . (Caryphllaceae) from Zaire. Plant Soil ,73 :377～385
3 　Chen G2Z(陈桂珠) ,Chen G2K(陈桂葵) , Tan F2Y(谭凤仪) , et
al . 2000. Purifying effects of A uicennia marina simulated wetland
system on sewage. M ar Envi ron Sci (海洋环境科学) ,19 (4) :20
～26 (in Chinese)
4 　Chen HM , Zheng CR , Tu C , et al . 2000. Chemical methods and
phytoremediation of soil contaminated with heavy metals. Chemo2
sphere ,41 (1～2) :229～234
5 　Chen T2B(陈同斌) , Wei Z2Y(韦朝阳) , Huang Z2C (黄泽春) , et
al . 2002. Arsenic hyper accumulator Pteris vittata L . and its ar2
senic accumulation. Chin Sci B ull (科学通报) ,47 (3) : 207～210
(in Chinese)
6 　Chen T2B(陈同斌) ,Huang Z2C(黄泽春) , Huang Y2Y(黄宇营) ,
et al . 2003. Cellular distribution of arsenic and other elements in
hyper accumulator Pteris neruosa and their relations to arsenic ac2
cumulation. Chin Sci B ull (科学通报) , 48 (11) : 1163～1168 (in
Chinese)
7 　Cheng S2P (成水平) , Kuang Q2J (况琪军) , Xia Y2C (夏宜　) .
1997. Studies on artificial wetland with cattail ( Typha angustif oli2
a)and rush ( J uncus ef f usus) ( Ⅰ) : The performance of purifying
wastewater. J L ake Sci (湖泊科学) ,9 (4) :351～358 (in Chinese)
8 　Cheng S2P(成水平) ,Xia Y2C(夏宜　) . 1998. Studies on artificial
wetland with cattail ( Typha angustif olia ) and rush ( J uncus ef 2
f usus) Ⅲ. Mechanisms of purifying wastewater. J L ake Sci (湖泊科
学) ,10 (2) :66～71 (in Chinese)
9 　Cheng SP ,Wolfgang G ,Friedhelm K. 2002. Efficiency of construct2
ed wetlands in decontamination of water polluted by heavy metals.
Ecol Eng ,18 (3) :317～325
10 　Cheng SP ,Ren F ,Wolfgang G , et al . 2002. Effects of cadmium on
chlorophyll content , hotochemical efficiency , and photosynthetic
lntensity of Canna indica Linn. Int J Phytorem ,4 (3) :239～246
11 　Chong Y2X(种云霄) ,Hu H2Y(胡洪营) ,Qian Y(钱 　易) . 2003.
Advances in utilization of macrophytes in water pollution control.
Technol Equip Envi ron Poll Cont rol (环境污染治理技术与设
备) ,4 (2) :36～40 (in Chinese)
12 　de Souza MP ,Pickering LJ ,Walla M , et al . 2002. Selenium assimi2
lation and volatilization from selenocyanate2treated lndian mustard
and muskgrass. Plant Physiol ,128 (2) :625～633
13 　del Rio M ,Font R ,Almela C , et al . 2002. Heavy metals and arsenic
uptake by wild vegetation in the Guadiamar river area after the tox2
ic spill of the Aznalcollar mine. J Biotechnol ,98 (1) :125～137
14 　Deng H , Ye ZH ,Wong MH. 2004. Accumulation of lead ,zinc ,cop2
per and cadmium by 12 wetland plant species thriving in metal2con2
taminated sites China. Envi ron Poll ,132 (1) :29～40
15 　Dong Y2T (董艺亭) , Cui Y2S (崔岩石) , Wang Q2R (王庆仁) .
2003. Uptake of Cd , Zn and Pb by two susceptible plants under
mono and multiple2contamination conditions. Acta Ecol S in (生态
学报) ,23 (5) :1018～1024 (in Chinese)
16 　Fang Y(方　圆) , Zhao Z2J (赵智杰) ,Sun W2Z(孙卫珍) , et al .
2000. Spatial distribution of heavy metals in inter2tidal wetlands of
deep bay Shenzhen. J Basic Sci Eng (应用基础与工程科学学报) ,
8 (4) :3492353 (in Chinese)
17 　Fritioff A , Greger M. 2003. Aquatic and terrestrial plant species
with potential to remove heavy metals from stormwater. Int J Phy2
torem ,5 (3) : 211～224
18 　Han Z2P(韩志萍) , Hu Z2H(胡正海) . 2005. Tolerance of A rundo
donax to heavy metals. Chin J A ppl Ecol (应用生态学报) ,16 (1) :
161～165 (in Chinese)
19 　Heaton ACP ,Rugh CL ,Wang NJ , et al . 1998. Phytoremediation of
mercury and methyl mercury polluted soils using genetically engi2
neered plants. J Soil Contam ,7 :497～509
20 　Jacob DL ,Otte ML . 2004. Lnfluence of Typha latif olia and fertil2
ization on metal mobility in two different Pb2Zn mine tailings types.
Sci Total Envi ron ,333 (1～3) :9～24
21 　Ji G2D(籍国东) ,Sun T2H(孙铁珩) ,Sui X(隋　欣) , et al . 2002.
Impact of ground crude oil on the ecological engineering purification
system of reed wetland. Acta Ecol S in (生态学报) ,22 (5) :649～
654 (in Chinese)
22 　Jiang L2Y(姜理英) ,Shi W2Y(石伟勇) , Yang X2E (杨肖娥) , et
al . 2002. Cu hyper accumulators in mining area. Chin J A ppl Ecol
(应用生态学报) ,13 (7) :906～908 (in Chinese)
23 　Jiang X2J (蒋先军) ,Luo Y2M (骆永明) , Zhao Q2G(赵其国) , et
al . 2000 . Phytoremediation of heavy metal from contaminated soil
Ⅰ. Answer of hyper accumulator B rassica juncea against copper ,
zinc , cadmium , lead which bring about pollution in soil. Soil (土
壤) ,33 (2) :71～74 (in Chinese)
24 　Kang Q2S (康勤书) ,Zhou J2Z(周菊珍) , Wu Y(吴 　莹) , et al .
2003. Distribution and research situation of heavy metals in tidal
wetlands of Changjiang Estuary. M ar Envi ron Sci (海洋环境科
学) ,22 (3) :44～47 (in Chinese)
25 　Karathanasis AD ,Johnson CM. 2003. Metal removal potential by
three aquatic plants in an acid mine drainage wetland. Mine W ater
Envi ron ,22 (1) :22～30
26 　Li W2X (李文学) , Chen T2B (陈同斌) . 2003. Physiological and
molecular biological mechanisms of heavy metal absorption and ac2
cumulation in hyper accumulators. Chin J A ppl Ecol (应用生态学
报) ,14 (4) :627～631 (in Chinese)
27 　Liao B(廖　斌) ,Deng D2M (邓冬梅) , Yang B (杨 　兵) , et al .
2003 . Cu tolerance an accumulation in Com melina com m unis. Ac2
ta Sci Ci rc (环境科学学报) ,23 (6) :797～801 (in Chinese)
28 　Liao X2D (廖新亻弟) ,Luo S2M (骆世明) , 2002. Effects of con2
structed wetlands on treating with nitrogen and phosphorus in
wastewater from hoggery. Chin J A ppl Ecol (应用生态学报) ,13
(6) :719～722 (in Chinese)
29 　Liu W(刘　威) ,Shu W2S(束文圣) ,Lan C2J (蓝崇珏) . 2003. Vi2
ola baoshanensis - An cadmium accumulating plant . Chin Sci B ull
(科学通报) ,48 (19) :2046～2049 (in Chinese)
30 　LǔX2G(吕宪国) ,Huang X2C(黄锡畴) . 1998. Progress in wetland
research in China. Sci Geog Sin (地理科学) ,18 (4) :293～299 (in
Chinese)
31 　Mkandawire M , Taubert ,B ,Dudel EG. 2004. Capacity of Lem na
gibba L . (Duckweed) for uranium and arsenic phytoremediation in
mine tailing waters. Int J Phytorem ,6 (4) :347～363
32 　Mo Z(莫 　争) , Wang C2X (王春霞) , Chen Q (陈 　琴) , et al .
2002. Distribution and enrichment of heavy metals of Cu , Pb , Zn ,
Cr and Cd in paddy plant . Envi ron Chem (环境化学) ,21 (2) :110
～116 (in Chinese)
33 　Powjcki CR. 1998. Treating wastewaters naturally. World M aga2
zine Treati ng W astew aters Nat ,13 (1) :150～157
34 　Salt DE ,Prince RC , Pickering IJ , et al . 1995. Mechanisms of cad2
mium mobility and accumulation in Indian mustard. Plant Physiol ,
109 :1427～1433
35 　Salt ED ,Blaylock M , Kumar PBAN , et al . 1995. Phytoremedia2
tion :A novel strategy for the removal of toxic metals from the envi2
ronment using plants. Biol Technol ,13 :468～474
36 　Su D2C (苏德纯) , Wuang H2Z (黄焕忠) . 2002. The phytoreme2
diation potential of oilseed rape ( B . junced) as a hyper accumulator
for cadmium contaminated soil. China Envi ron Sci (中国环境科
学) ,22 (1) : 48～51 (in Chinese)
37 　Tang SR , Huang CY , Zhu ZX. 1997. Com melina com m unis L .
copper hyper accumulator found in Anhui province of China. Pedo2
sphere ,7 (3) :207～210
38 　Tang SR , Wilke BM , Huang CY. 1999. The uptake of copper by
plants dominantly growing on copper mining spoils along the
Yangtze River , the People’s Republic of China. Plant Soil , 209 :
225～232
39 　Tang S2Y (唐述虞) . 1996. Experimental study of a constructed
wetland for treatment of acidic metal wastewater. Envi ron Eng (环
境工程) ,14 (4) :3～7 (in Chinese)
40 　Wang G2P(王国平) ,Liu J2S (刘景双) , Gao F (高 　峰) . 2001.
9495 期 　　　　　　　　　　　　　　　　韩志萍等 :芦竹修复镉汞污染湿地的研究 　　　　　　　　　　　
Environmental pollution tracing of the catchment by heavy metals
in sediment cores of the Xianghai wetlands. Sci Geog Sin (地理科
学) ,21 (6) :548～553 (in Chinese)
41 　Wang Q2R (王庆仁) , Cui Y2S (崔岩山) ,Dong Y2T (董艺婷) .
2001. Phytoremediation an effective approach of heavy metal
cleanup from contaminated soil. Acta Ecol S in (生态学报) ,21 (2) :
326～331 (in Chinese )
42 　Wang X2L (王宪礼) ,Li X2Z(李秀珍) . 1997. Advances in wetlands
researches. Chin J Ecol (生态学杂志) ,16 (1) :58～62 (in Chinese)
43 　Wei Z2Y(韦朝阳) ,Chen T2B (陈同斌) , Huang Z2C (黄泽春) , et
al . 2002. Cretan Brake ( Pteris cretica L) :An arsenic accumulating
plant . Acta Ecol S in (生态学报) ,22 (5) :777～778 (in Chinese)
44 　Wei Z2Y(韦朝阳) ,Chen T2B(陈同斌) . 2001. Hyper accumulators
and phytoremediation of heavy metal contaminated soil review of
studies in China and abroad. Acta Ecol S in (生态学报) , 21 ( 7) :
1196～1203 (in Chinese)
45 　Weis J S ,Weis P. 2004. Metal uptake ,transport and release by wet2
land plants : Implications for phytoremediation and restoration. En2
vi ron Int ,30 (5) : 685～700
46 Willams JB. 2002. Phytoremediation in wetland ecosystems :
Progress ,problems ,and potential. Crit Rev Plant Sci ,21 (6) :607
～635
47 　Xue S2G(薛生国) ,Chen Y2X(陈英旭) ,Lin Q (林 　琦) , et al .
2003. Phytolacca acinosa Roxb. ( Phytolaccaceae ) : A new man2
ganese hyper accumulator plant from southern China. Acta Ecol S in
(生态学报) ,23 (5) :935～937 (in Chinese)
48 　Yang X2E (杨肖娥) ,Long X2X (龙新宪) , Ni W2Z (倪吾钟) .
2002. Sedum alf redii Hance - An zinc accumulating plant . Chin
Sci B ull (科学通报) ,47 (13) :1003～1006 (in Chinese)
49 　Yang X2E(杨肖娥) ,Long X2X(龙新宪) ,Ni W2Z(倪吾钟) ,et al .
2001. Zinc tolerance and hyper accumulation in a new ecotype of
Sedum alf redii Hance. Acta Phytoecol S in (植物生态学报) , 25
(6) :665～672 (in Chinese)
50 　Zhang H2Z(张慧智) ,Liu Y2G(刘云国) , Huang B2R (黄宝荣) , et
al . 2004. A survey of heavy metal content in plants growing on the
soil polluted by manganese mine tailings. Chin J Ecol (生态学杂
志) ,23 (1) :111～113 (in Chinese)
51 　Zhang J2Y(张甲耀) ,Xia S2L (夏盛林) ,Qiu K2M (邱克明) ,et al .
1999. Nitrogen removal by a subsurface flow constructed wetlands
wastewater treatment system and nitrogen transformation bacteria.
Acta Sci Ci rc (环境科学学报) ,19 (3) :323～327 (in Chinese)
52 　Zhao J2G(赵建刚) , Yang Q (杨　琼) ,Chen Z2H(陈章和) , et al .
2003. Studies on root system biomass of the paints in several kinds
of wetland. China Envi ron Sci (中国环境科学) ,23 (3) :290～294
(in Chinese)
作者简介 　韩志萍 ,女 ,1954 年生 ,副教授. 主要从事环境污
染治理和土壤修复等研究 ,发表论文 20 多篇. Tel : 05722
7202160 ; E2mail :hzp @hutc. zj. cn
城市森林生态建设的理论与实践
———简评《城市森林生态研究进展》一书
　　城市森林生态学是一门崭新的边缘交叉学科 ,它是随着城市化的发展 ,城市环境质量日益恶化背景下产
生的. 1962 年美国政府在户外娱乐资源调查报告中 ,首次提出“城市森林”(urban forest)概念 ,1965 年编制城
市森林发展规划 ,1972 年国会通过了“城市森林法”. 嗣后引起世界各国科学家的关注. 我国城市森林研究起
步较晚 ,2002 年由我国城市森林生态学家何兴元研究员和美国南方大学城市森林系宁祝华教授主编了我国
第一部城市森林生态学专著 ———《城市森林生态研究进展》,它是我国城市森林生态学理论研究基础和实践
精华. 已于 2002 年由中国林业出版社出版 ,全书由六部分 53 篇论文 72 万字组成.
第一部分全面系统地论述了城市森林的基本概念、研究内容、理论基础、指标体系、生态经营、发展动态
和存在问题. 第二部分以我国不同城市森林特征为案例 ,描述了城市森林类型与结构特征 ,包括城市森林植
被特点、历史变迁、近自然林恢复、行道树结构以及绿地景观结构和异质性分析. 第三部分为城市森林功能与
生态效益 ,包括城市森林净化二氧化硫、固碳释氧、降温增湿、滞尘能力以及生态效益评价等. 第四部分概述
了城市森林植物组成和引种栽培问题 ,主要介绍了沈阳和海南城市植物区系特点、沙地云杉 ( Picea mongoli2
ca) 、水杉 ( Metasequoia glyptost roboi des) 、锦熟黄杨 ( B ux us sem pervi rens) 等树种引种栽培问题. 第五部分论
述了城市森林规划设计和管理信息系统构建方法等问题. 第六部分介绍了美国城市森林研究最新动态 ,主要
包括城市森林与气候变化及其相互关系等.
本书是国家自然科学基金 (30270250) 、中国科学院百人计划 (C99AD2BR010502) 等项目部分研究成果 ,
反映了我国城市森林研究最新动态和进展 ,可为城市规划设计和城市森林生态建设提供理论依据.
(徐文铎)
059 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　16 卷