全 文 ：重金属复合污染对土壤2植物系统的
生态效应 Ⅱ. 对作物、苜蓿、树木吸
收元素的影响 3
吴燕玉　王　新　梁仁禄　吴铁铮
(中国科学院沈阳应用生态研究所 ,沈阳 110015)
陈怀满　郑春荣　(中国科学院南京土壤研究所 ,南京 210008)
谢玉英　田秀芬　蓝中东　(中国科学院新疆生物土壤沙漠研究所 ,乌鲁木齐 830011)
李惠英　陈素英　(中国科学院石家庄农业现化研究所 ,石家庄 050021)
【摘要】　研究 Cd、Pb、Cu、Zn、As5 元素复合污染对农作物、苜蓿、树木吸收元素的影响 ,供
试污染物浓度以接近国内外土壤环境标准值作为高剂量处理 ,结果表明 ,5 种元素间存在
交互作用 ,可提高作物对 Cd、Pb、Zn 吸收系数 ,籽实超出粮食卫生标准的超标率在低剂量
处理时 Cd 为 16. 6～42. 85 % ,高剂量时达 16. 6～71. 42 %. 苜蓿茎叶中 Cd、Pb 含量超出饲
料卫生标准 ,树叶中含量也有所增加 ,在中、酸性土壤上尤甚.
关键词 　重金属 　复合污染 　生态效应
Ecological effect of compound pollution of heavy metals in soil2plant system Ⅱ. Effect on ele2
ment uptake by crops , alfalfa and tree. Wu Yanyu , Wang Xin ,Liang Renlu( Institute of A p2
plied Ecology , Academia S inica , S henyang 110015) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . , 1997 , 8 (5) :545
～552.
Field experiment showed that because of the interaction among Cd , Pb , Cu , Zn and As , the
absorption coefficient of Cd , Pb and Zn for crops was increased ,and the exceeding percent2
age ———the content of pollutant in seed , which exceeds the food health standard ———was 16. 6
～42. 85 % in low dosage and 16. 6～71. 42 % in high dosage treatment . The Cd and Pb con2
tents in alfalfa stem and leaf exceeded the forage health standard , and the pollutant contents in
tree were also increased in all treatments , which was even more serious in acid and neutral
soils.
Key words 　Heavy metal , Compound pollution , Ecological effect .
　　3 中国科学院“八五”重大项目 (06 - 2 - 06) 和国家
自然科学基金资助项目 (39370150) .
1997 年 1 月 6 日收稿 ,4 月 7 日接受.
1 　引 　　言
重金属复合污染存在的交互作用 ,对
生态系统的毒性效应与单独污染物的作用
常有所变动[2 ,4～6 ,10 ,11 ] ,结合中国科学院
生态网络研究 ,选择不同气候带、不同土壤
类型、对重金属环境行为有不同影响的 4
个生态站田间开展区域比较联网研究 ,在
污染物浓度设计上以接近国内外土壤环境
标准 (或基准)或最大允许含量作为高剂量
浓度 ,以其 1/ 3 作为低剂量浓度 ,其目的是
检验土壤基准值在复合污染下的反应及其
适用性. 前文已报导了 Cd、Pb、Cu、Zn、As
应 用 生 态 学 报 　1997 年 10 月 　第 8 卷 　第 5 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Oct . 1997 ,8 (5)∶545～552
复合污染对农作物、微生物、苜蓿、树木生
育产量的影响[1 ] ,本文着重讨论 5 元素复
合污染对农作物、苜蓿、树木吸收元素的影
响 ,本研究不仅在污染生态学科建设上 ,而
且在保护人体健康 ,制订与完善环境标准
法规 ,防治土壤环境的重金属污染方面都
有着十分重要的意义.
2 　材料与方法
2. 1 　试验区自然概况及土壤条件
选择江西鹰潭红壤生态试验站、辽宁沈阳生
态试验站、河北石家庄栾城农业生态试验站、新
疆阜康荒漠生态试验站等 4 个生态站 ,供试土壤
有红壤 (p H 4. 7) 、棕壤 (p H 6. 6) 、褐土 (p H 8. 36) 、
灰漠土 (p H 8. 4) . 有关试验区自然条件 ,土壤基
本性状、重金属背景含量及小区面积见文献[1 ] .
2. 2 　污染物浓度设计
　　重金属污染物投放浓度见文献 [1 ] .
2. 3 　采样与测定方法
1992 年将污染物一次性施入田间表土 0～15
cm 层 ,1993～1995 年采样分析测定见文献[1 ] .
3 　试验结果
3 . 1 　对农作物的影响
3 . 1 . 1 作物各器官的元素分布 　作物吸收
重金属量一般与土壤中元素含量成正比 ,
高剂量处理的作物吸收量比低剂量处理的
高. 不同作物由于生物学特性不同 ,对重金
属元素的吸收积累量有明显的种间差异
(表 1) ,其顺序为豆类 > 小麦 > 水稻 > 玉
米. 故一般均以豆、麦、水稻作指示作物 ,而
不采用玉米.
表 1 　作物不同部位重金属含量
Table 1 Content of heavy metal elements in different parts of crops
元素
Ele2
ment
部位
Parts
鹰潭站 YTS 3
绿豆 Mung bean
CK 低剂量
Low
dose
高剂量
High
dose
水稻 Paddy rice
CK 低剂量
Low
dose
高剂量
High
dose
沈阳站 SYT 3
水稻 Paddy
CK 高剂量
High
dose
小麦 Wheat
CK 高剂量
High
dose
大豆 Soybean
CK 高剂量
High
dose
玉米 Maize
CK 高剂量
High
dose
Cd 根 Root 0 1. 44 14. 9 0. 26 27. 4 30. 7 0. 134 3. 448 0. 150 1. 571 0. 181 0. 591 0. 025 0. 771
茎叶 Stem 0. 06 0. 92 6. 32 0. 13 7. 65 9. 80 0. 072 0. 469 0. 460 0. 790 0. 099 0. 316 0. 142 0. 316
籽实 Grain 0 0 0. 25 0. 032 1. 28 1. 60 0. 044 0. 389 0. 062 0. 323 10. 038 0. 200 0. 012 0. 200
Pb 根 Root 4. 81 36. 0 799 17. 1 514 1069 5. 53 624. 57 1. 01 28. 06 2. 00 16. 40 1. 7 47. 60
茎叶 Stem 2. 93 6. 29 120 13. 7 59. 1 129 1. 29 2. 25 4. 25 2. 82 2. 22 6. 10 2. 90 6. 99
籽实 Grain 0. 43 1. 69 2. 67 0. 10 1. 97 3. 03 0. 306 1. 196 0. 329 0. 719 0. 019 0. 349 0. 222 0. 586
Cu 根 Root 4. 87 10. 4 202 17. 4 190 329 12. 87 42. 49 12. 58 31. 98 11. 12 17. 83 8. 54 136. 57
茎叶 Stem 6. 90 11. 2 32. 9 6. 61 29. 9 50. 1 2. 93 3. 48 5. 55 5. 53 6. 82 7. 00 7. 25 6. 05
籽实 Grain 11. 2 8. 95 7. 35 3. 99 10. 3 12. 9 1. 38 2. 03 5. 14 6. 45 9. 42 10. 07 0. 91 1. 27
Zn 根 Root 0. 68 48. 1 860 36. 6 167 272 41. 39 102. 13 29. 93 88. 50 26. 06 23. 41 1. 77 55. 55
茎叶 Stem 17. 1 60. 9 519 66. 5 505 787 19. 36 24. 24 26. 73 51. 99 20. 39 35. 47 10. 61 76. 04
籽实 Grain 34. 7 29. 1 26. 9 28. 2 46. 0 59. 1 16. 17 23. 62 32. 21 62. 26 29. 00 38. 65 15. 15 24. 62
As 根 Root 0. 57 1. 11 11. 5 3. 94 27. 2 128 23. 61 461. 54 0. 45 6. 58 0. 74 7. 16 0. 253 4. 21
茎叶 Stem 0. 29 0. 48 5. 90 1. 12 3. 57 3. 63 2. 62 5. 91 0. 84 1. 50 1. 71 3. 10 0. 10 0. 91
籽实 Grain 0. 14 0. 19 1. 87 0. 14 0. 25 0. 22 0. 039 0. 380 0. 110 0. 285 0. 210 0. 282 0 0
　3 YST :鹰谭站 Yingtan station ,SYS :沈阳站 Shenyang station.
　　元素在作物体内分布 ,一般为根 > 茎
叶 > 籽实 ,呈宝塔状 ,水稻根部吸收多 ,向
上迁移少 ,大豆根部吸收少 ,向上迁移多.
在复合污染条件下 ,共存元素在作物体内
的迁移分布 ,除受本元素性质和添加量影
响外 ,还受元素相互作用的影响. 复合污染
后元素在各部位含量顺序为 : (1) 在根部 ,
沈阳站水稻 Pb > As > Zn > Cu > Cd ,大豆、
小麦 Zn > Cu > Pb > As > Cd ,玉米 Cu > Zn
> Pb > As > Cd ;鹰潭站水稻 Pb > Cu > Zn
645 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　8 卷
> As > Cd ,绿豆 Zn > Pb > Cu > Cd > As ;阜
康站水稻 As > Pb > Zn > Cu > Cd ,小麦 Zn
> Cu > Pb > As > Cd ,大豆 Zn > Cu > Pb >
Cd > As. (2) 在茎叶中 ,沈阳站水稻 Zn >
As > Cu > Pb > Cd ,小麦、大豆 Zn > Cu > Pb
> As > Cd , 玉米 Zn > Pb > Cu > Cd > As ;
鹰潭站水稻、绿豆 Zn > Pb > Cu > Cd > As ;
阜康站水稻 Zn > As > Cu > Pb > Cd ,小麦
Zn > Cu > As > Pb > Cd ,大豆 Zn > Cu > Cd
> Pb > As. (3) 籽实中 ,大部作物均为 Zn
> Cu > Pb > Cd > As ,小麦为 Cd > Pb ,玉米
为 Pb > Cu ,绿豆为 Pb > As > Cd. 可见 Pb、
As 含量以水稻根部为最高 ,可达 624. 57
～1069 mg·kg - 1 ( Pb)及 128～461. 54 mg·
kg - 1 (As) . Zn、Cu、Pb 含量以茎秆中较高 ;
籽实中则以 Zn > Cu > Pb > Cd > As 顺序大
部统一 ,阜康站 As > Cd. 沈阳站大豆 Cu、
Zn 元素均是籽实含量 > 茎秆.
3 . 1 . 2 作物籽实吸收系数 　吸收系数是指
作物某一部位的元素含量与土壤中相应元
素含量 (指实测值) 之比 ,它在一定程度上
标志着土壤2植物系统中元素迁移的难易
程度 ,又可分为根、茎叶、籽实各部位分别
计算 ,表 2 列出了各生态站水稻、小麦、大
豆等的籽实、苜蓿的根和茎叶部的 Cd、Pb、
As 吸收系数. Cu、Zn 从略.
表 2 　不同生态站不同作物吸收系数
Table 2 Absorption coeff icient of crops in different stations
作物
Crop
处理
Treat2
ment
Cd
YTS SYS LCS FKS
Pb
YTS SYS LCS FKS
As
YTS SYS LCS FKS
水稻 低剂量　 2. 41 0. 185 0. 106 0. 031 0. 01 0. 0011 0. 019 0. 0057 0. 011 0. 004 0. 0031 0. 0218
Rice Low dose
高剂量　 1. 05 0. 361 0. 144 0. 016 0. 01 0. 0037 0. 0016 0. 0038 0. 005 0. 009 0. 0034 0. 0128
High dose
小麦 低剂量　 - 0. 144 0. 142 0. 052 - 0. 003 0. 003 0. 003 - 0. 007 0. 005 0. 0073
Wheat Low dose
高剂量　 - 0. 132 0. 186 0. 040 - 0. 001 0. 002 0. 001 - 0. 011 0. 007 0. 0059
High dose
大豆 低剂量　 0. 14 0. 093 0. 144 0. 555 0. 01 0. 0009 0. 002 0. 0039 0. 008 0. 029 0. 003 0. 0033
Soybean Low dose
高剂量　 0. 24 0. 117 0. 137 0. 780 0. 01 0. 0009 0. 001 0. 0019 0. 016 0. 024 0. 002 0. 0022
High dose
苜 蓿
Alfalfa
　茎叶 低剂量　 1. 12 0. 667 0. 128 0. 022 0. 65 0. 023 0. 023 0. 004 0. 022 0. 014 0. 021 0. 008
　Stem Low dose
高剂量　 0. 54 0. 243 1. 088 0. 021 0. 27 0. 029 0. 018 0. 002 0. 012 0. 011 0. 020 0. 004
High dose
　根部 低剂量　 42. 8 0. 492 - 0. 115 3. 44 0. 0612 - 0. 003 0. 025 0. 026 - 0. 021
　Root Low dose
高剂量　 18 0. 127 - 0. 132 1. 35 0. 0156 - 0. 004 0. 018 0. 025 - 0. 021
YTS :鹰潭站 Yingtan station ,SYS :沈阳站 Shenyang station ,LCS :栾城站 Luancheng station , FKS :阜康站 Fukang sta2
tion. 下同 The same below.
　　从表 2 可看出 : a) 吸收系数为 Cd >
Zn > Cu > Pb > As , Cd 为 1 - 10 - 1 (个别
10 - 2 ) , Zn 为 10 - 1 (个别 10 - 2 ) , Cu 为
10 - 1～10 - 2 , Pb 为 10 - 3 (个别 10 - 2 ) ,As
为 10 - 3 ,Cd 最易向籽实迁移 ,而 Pb、As 较
困难 ;b) 大豆 > 小麦 > 水稻 ,苜蓿茎叶对
Cd、Pb 吸收大于农作物 ;c) Cd、Pb 鹰潭站
> 沈阳站 > 栾城站 > 阜康站 ;d) As 阜康站
第一. 关于复合污染对元素吸收系数的影
响 ,过去在草甸棕壤及红壤上先后进行过
单元素与复合污染元素盆栽试验 ,得出
Cd、Pb 吸收系数复合后 ,可提高 101～2 [12 ]
7455 期 　　　　　　　吴燕玉等 :重金属复合污染对土壤2植物系统的生态效应 Ⅱ. 　　　　　
倍 ,与表 2 进行比较 ,得出表 3. 可见复合
污染后 ,可提高 Cd、Pb 吸收系数. 在红壤
和棕壤中 ,Cd 分别从 0. 72 和 0. 022 提高
为 1. 05 和 0. 361 , Pb 从 0. 003～0. 004 和
0. 00016～0. 0008 提高到 0. 01 和0. 0037 ,
而 Cu、Zn、As 吸收系数变化不大. 灰漠土
中 As 吸收系数在单一元素污染时高于复
合元素 (表 3) .
表 3 　单一元素与复合污染水稻吸收系数比较
Table 3 Comparison of absorption coeffcients of single and compound pollutants by rice
土壤类型
Soil type
单一元素污染
Single element (mg·kg - 1)
复合污染
Compound pollation (mg·kg - 1)
红壤 Red soil Cd 1. 5 + Pb 300 + Cu 100 + Zn 200 + As 30
Cd 5～10 0. 72～0. 75 Cd 　　　　1. 05
Pb 250～500 0. 003～0. 004 Pb 　　　　0. 01
Cu 50～100 0. 05～0. 12 Cu 　　　　0. 10
Zn 100～200 0. 27～0. 22 　　　Zn 　　　　0. 16～0. 34
草甸棕壤 Cd 1. 5 + Pb 300 + Cu 100 + Zn 200 + As 30
Meadow Cd 5～10 0. 022～0. 024 Cd 　　　　0. 361
burozen Pb 100～500 0. 00016～0. 0008 　Pb 　　　　0. 0037
Ca、As 40 0. 0093
Fe、As 40 0. 0083 Na、As 　　0. 0024～0. 0095
褐土 Cinnamon Pb 300～500 0. 002～0. 003 Pb 300 　　0. 0016～0. 0019
3 . 1 . 3 作物籽实的超标率 　根据我国粮食
卫生标准 ,Cd 为 0. 2 mg·kg - 1 ( GB 152012
94) ,As 为 0. 7 mg·kg - 1 ( GB 2715281) , Pb
1. 0 mg·kg - 1 ( GB 2713281) ,Cu 粮食 10、
豆类 20 mg·kg - 1 ( GB 5199294) ,Zn 50 mg
·kg - 1 ( GB 13106291) ,将 3～4 年来所测样
品进行超标率统计发现超标现象比较严重
(表 4) . 在 4 个生态站 4 年田间试验中 ,水
稻、小麦籽实中元素含量受土壤 p H 影响 ,
土壤酸性越大 , Cd、Pb、Cu、Zn 含量越高 ,
p H 越高 ,吸收量越少 ,As 含量则与之相
反 ;p H 越高籽实中吸收量越多 ,以高剂量
处理为准 ,各生态站籽实内含量见表 5. 各
生态站之间比较 ,鹰潭站 Cd、Pb、Cu、Zn、
As 超标 ,超标率高达 71. 42 % ( Cd) ;沈阳
站 Cd、Pb、Zn 超标 ,Pb 超标率 15 % ,Cd 26
～64. 3 % ;阜康站 Cd、Cu、Zn 超标 ,超标率
16. 6 % ;栾城站仅有 Zn 超标为 12. 5 %. 从
作物来看 ,小麦、大豆、水稻籽实均有超标 ,
玉米则未超过. 从处理剂量看 ,不仅高剂量
处理超标 ,低剂量处理 Cd、Pb、Zn 也有超
标 ,只是超标率比较低 ,As、Cu个别也超
表 4 　各生态站籽实超标率( %)及最大值( mg·kg - 1)
Table 4 Percentage of super - standard and maximum of
heavy metals content in rice grain in different ecological
stations
元素
Emle2
ment
站名
Sta2
tion
低剂量
Low
dose
最大值
Maxi2
mum
高剂量
High
dose
最大值
Maxi2
mum
Cd YTS 42. 8 1. 47 71. 42 1. 62
SYS 26. 3 0. 312 64. 3 0. 870
LCS 0 0. 085 0 0. 123
FKS 16. 6 0. 221 16. 6 0. 490
Pb YTS 44. 4 1. 97 55. 6 3. 35
SYS 0 0. 680 15 2. 25
LCS 0 0. 28 0 0. 44
FKS 0 0. 621 0 0. 814
Cu YTS 11. 1 11. 2 37. 5 13. 3
SYS 0 10. 51 0 10. 07
LCS 0 11. 91 0 11. 96
FKS 0 19. 38 16. 6 20. 09
Zn YTS 11. 1 80. 5 33. 3 62
SYS 25 67. 14 20 73. 24
LCS 0 48. 8 12. 5 53. 66
FKS 16. 6 51. 68 16. 6 56. 44
As YTS 11. 1 2. 67 11. 1 1. 87
SYS 0 0. 46 0 0. 55
LCS 0 0. 09 0 0. 319
FKS 0 0. 445 0 0. 459
标 ,超标率 11. 1～16. 6 %. 可以认为 ,接近
土壤环境标准值剂量复合投加后 ,对农作
物籽实超标率比较普遍而且严重 ,影响食
用 (表 5) .
845 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　8 卷
表 5 　各生态站作物籽实中元素含量( mg·kg - 1)
Table 5 Element content in crop grain in different ecological stations
作物
Crop
处理
Treat2
ment
Cd
YTS SYS LCS FKS
Pb
YTS SYS LCS FKS
Cu
YTS SYS LCS FKS
Ⅰ CK 0. 03 0. 025 0. 015 0. 001 0. 1 0. 235 0. 15 0. 456 3. 53 2. 67 4. 3 3. 76
低剂量 1. 06 0. 124 0. 012 0. 009 1. 36 0. 369 0. 14 0. 448 6. 83 2. 32 4. 5 3. 4
Low dose
高剂量 1. 41 0. 523 0. 02 0. 086 2. 59 0. 263 0. 17 0. 746 11. 8 3. 11 4. 6 4. 93
High dose
Ⅱ CK 0 0. 038 0. 02 0. 015 0. 43 0. 018 0. 15 0. 433 11. 2 10. 86 11. 3 19. 38
低剂量 0 0. 049 0. 065 0. 121 1. 69 0. 125 0. 17 0. 486 8. 55 10. 51 11. 2 19. 38
Low dose
高剂量 0. 25 0. 199 0. 097 0. 49 2. 67 0. 349 0. 2 0. 417 7. 35 10. 07 11. 8 20. 09
High dose
Ⅲ CK - 0. 062 0. 019 0. 01 - 0. 296 0 0. 292 - 5. 45 6. 78 4. 25
低剂量 - 0. 223 0. 045 0. 03 - 0. 831 0. 28 0. 391 - 6. 62 6. 9 5
Low dose
高剂量 - 0. 423 0. 06 0. 063 - 0. 825 0. 3 0. 355 - 6. 77 6. 84 6. 51
High dose
Ⅳ CK 0. 037 0. 209 1. 429
低剂量 0. 040 0. 860 1. 296
Low dose
高剂量 0. 049 0. 160 1. 382
High dose
作物
Crop
处理
Treat2
ment
Zn
YTS SYS LCS FKS
As
YTS SYS LCS FKS
Ⅰ CK 23. 5 32. 85 13. 2 11. 95 0. 07 0. 054 0. 038 0. 127
低剂量 27. 9 27. 29 16. 5 12. 8 0. 13 0. 061 0. 045 0. 151
Low dose
高剂量 43. 9 34. 51 16. 8 20. 05 0. 12 0. 107 0. 047 0. 171
High dose
Ⅱ CK 37. 6 29. 03 32. 8 43. 39 0. 11 0. 264 0. 05 0
低剂量 41. 5 38. 76 35. 4 51. 68 0. 36 0. 46 0. 05 0. 034
Low dose
高剂量 59. 2 38. 65 41. 4 56. 44 0. 25 0. 55 0. 07 0. 068
High dose
Ⅲ CK - 40. 31 28. 3 24. 5 - 0. 229 0. 05 0. 052
低剂量 - 58. 29 30. 8 36. 5 - 0. 105 0. 09 0. 114
Low dose
高剂量 - 59 35. 4 36 - 0. 285 0. 16 0. 209
High dose
Ⅳ CK 28. 80 0. 080
低剂量 32. 47 0. 036
Low dose
高剂量 28. 95 0. 040
High dose
Ⅰ. 水稻籽实 (1994 年) Paddy rice , Ⅱ. 大豆籽实 (1992、1994 年) Soybean , Ⅲ. 小麦籽实 (1993、1994 年) Wheat , Ⅳ. 玉
米 (1994 年) Maize.
3 . 2 对苜蓿的影响
苜蓿系多年生牧草 ,每年可收割一至
三茬 ,据不同生育期元素含量测定 ,以盛花
期含量最高 (表 6) . 沈阳站根茎叶中含量
均为 Zn > Cu > Pb > Cd > As ,鹰潭站 Zn >
Pb > Cu > Cd > As ,阜康站 As > Cd. 苜蓿吸
收重金属能力很强 ,尤其当酸性土壤中可
溶态重金属含量高时 ,鹰潭站苜蓿根部吸
收系数 Cd 可高达 18～42. 8 , Pb 达 1. 3～
1. 4 ,Cu 为 1. 4 ,Zn 为 1. 94～3. 23 ,使鹰潭
站苜蓿根部 Cd、Pb、Cu 含量高达 27. 5、
462 、89 . 8 mg·kg - 1 . As则富集系数仅为
9455 期 　　　　　　　吴燕玉等 :重金属复合污染对土壤2植物系统的生态效应 Ⅱ. 　　　　　
表 6 　各生态站苜蓿体内重金属含量 ( mg·kg - 1)
处　理
Treatment
站　名
Station
茎叶含量 Stem
Cd Pb Cu Zn As
根部含量 Root
Cd Pb Cu Zn As
CK SYS 0. 219 3. 422 8. 47 23. 09 0. 287 0. 13 0. 28 8. 48 20. 08 0. 846
(1992、1994)
FKS 0. 008 0. 129 20. 75 9. 5 0. 254 0. 039 0. 606 6. 09 6. 5 0. 417
1993、1994
YTS(1995) 0 5. 4 10. 5 25 0. 32 0. 52 166 17. 3 30. 7 0. 96
低剂量 SYS 0. 432 6. 56 9. 34 9. 66 0. 378 0. 339 6. 08 11. 28 25. 83 1. 285
Low dose 1992、1994
FKS 0. 025 0. 149 9. 9 27 0. 366 0. 064 0. 351 9. 77 29. 04 0. 311
(1993、1995)
YTS(1995) 0. 6 93 12. 9 224 0. 51 22. 8 490 64 433 0. 58
高剂量 SYS 1. 259 6. 49 8. 68 45. 02 0. 084 0. 747 1. 09 12. 05 48. 09 0. 322
High dose (1992、1994)
FKS 0. 041 0. 178 10. 75 28. 75 0. 211 0. 205 1. 125 9. 57 23. 7 0. 725
(1993、1994)
YTS(1995) 0. 82 94 24. 9 234 0. 52 27. 5 462 89. 8 521 0. 79
0. 02 ,但仍高于粮食作物籽实吸收系数 (表
2) .
苜蓿茎叶元素含量也以鹰潭站最高 ,
沈阳站次之. Cd 为 0. 4～0. 6 mg·kg - 1 (低
剂量)和 0. 8～1. 26 mg·kg - 1 (高剂量) ,Pb
为 6. 56～94 mg·kg - 1 . 根据我国饲料卫生
标准 ( GB13078 - 91) 中有毒元素规定 : Cd
≤0. 5 mg·kg - 1 , Pb ≤5 mg·kg - 1 ,As ≤2
mg·kg - 1 ,按此衡量 ,沈阳站及鹰潭站所生
长苜蓿无论低剂量及高剂量处理 ,Cd、Pb
超出饲料卫生标准 ,不宜作为饲料 ,根部污
染物含量可高出茎叶若干倍 (如 Cd 为 32
～38 倍 , Pb 为 5 倍 , Cu 为 3. 6 倍 , Zn 为
2. 2倍 ,As 为 1. 5 倍) ,更不能用作饲料.
3 . 3 　对树木的影响
木本植物对土壤重金属污染有较高的
吸收与蓄积效率 ,它们对重金属的吸收随
土壤中污染物投加量增加而增加 ,呈明显
正相关 ,各器官以叶部含量最高 ,而且敏
感. 根皮、枝皮、茎皮等韧皮部含量大于根
材、枝材、茎材等木质部含量. 污染物在木
本植物分布规律如下 : Cd 分布顺序为叶
>根 > 枝 > 茎 , Pb 分布顺序为叶 > 枝 >
茎 > 根 , Cu 分布顺序为叶 > 根 > 枝 > 茎 ,
Zn 分布顺序为叶 > 茎 > 枝 > 根 , As 分布
顺序为叶 > 枝 > 根 > 茎. 因此 ,选择上、中、
下各部位叶片进行含量分析 (表 7) .
　　从表 7 中可见 ,各处理叶片元素含量
表 7 　各生态站树木叶片中元素含量( mg·kg - 1)
Table 7 Element content of tree leaves in different ecological stations
处　理
Treatment
站　名
Station
Cd
杨树
Populus
松树
L axi x
Pb
杨树
Populus
松树
L axi x
Cu
杨树
Populus
松树
L axi x
Zn
杨树
Populus
松树
L axi x
As
杨树
Populus
松树
L axi x
CK YTS 0. 905 0. 205 4. 19 1. 39 8. 88 4. 67 91. 6 22. 05 0. 322 0. 195
SYS 1. 76 0. 47 6. 63 22. 89 8. 25 6. 44 12. 96 40. 10 0. 193 0. 506
LCS 0. 355 0. 289 1. 83 1. 36 2. 33 10. 76 32. 73 16. 5 0. 37 0. 254
FKS 0. 103 - 1. 28 - 4. 60 - 18. 23 - 0. 175 -
低剂量 YTS 4. 19 0. 36 4. 49 2. 03 5. 86 4. 98 170. 5 23. 3 0. 155 0. 56
Low dose SYS 1. 28 0. 53 5. 16 22. 06 9. 58 4. 46 115. 04 43. 75 0. 828 0. 714
LCS 0. 434 0. 301 2. 10 1. 59 12. 95 11. 75 75. 61 19. 62 0. 487 0. 255
FKS 0. 163 - 1. 63 - 5. 24 - 28. 38 - 0. 267 -
高剂量 YTS 1. 735 0. 435 5. 49 5. 4 8. 56 4. 96 195. 5 23. 15 0. 765 0. 65
High dose SYS 2. 76 0. 92 9. 35 6. 64 10. 91 6. 64 145. 54 53. 45 1. 02 0. 864
LCS 0. 82 0. 326 2. 07 1. 99 15. 88 14. 01 83. 95 25. 02 0. 476 0. 352
FKS 0. 701 - 2. 16 - 4. 88 - 51. 55 - 0. 302 -
055 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　8 卷
均高于对照 , 阔叶树叶片含量高于针叶
树.在各生态站之间比较 :阔叶树 Cd 含量
为低剂量时鹰潭站 > 沈阳站 > 栾城站 > 阜
康站. 高剂量时鹰潭站杨树严重受害 ,重金
属吸收量下降. Cu 以栾城站含量最高 ,Pb、
Zn、As 则以沈阳站含量最高 ,可能与沈阳
站相对生长状态最佳有关. 树木茎部吸收
系数见表 8.
表 8 　鹰潭站树木吸收系数( 1993 - 1995)
Table 8 Absorption coeff icient of tree in Yingtan station
处　理
Treatment
Cd
阔
Populus
针
L axi x
Pb
阔
Populus
针
L axi x
Cu
阔
Populus
针
L axi x
Zn
阔
Populus
针
L axi x
As
阔
Populus
针
L axi x
CK 25. 1 6. 95 0. 11 0. 03 0. 34 0. 19 1. 49 0. 31 0. 016 0. 018
低剂量 7. 3 0. 76 0. 04 0. 015 0. 14 0. 08 0. 95 0. 18 0. 016 0. 019
Low dose
高剂量 1. 13 0. 28 0. 017 0. 013 0. 06 0. 04 0. 76 0. 08 0. 013 0. 011
High dose
4 　讨 　　论
4 . 1 　复合污染下 Cd 化学行为的影响
在土壤 - 植物体系中 ,元素迁移与土
壤对元素的吸附有着十分密切的关
系[5 ,10 ] . 通过对草甸棕壤 Cd、Pb、Cu、Zn、
As 元素相互作用及其对吸附解吸特性研
究 ,该土壤对元素吸附量大小顺序为 Cd >
Zn > Cu > As > Pb ,而吸持能力大小顺序为
Pb > As > Cu > Zn > Cd. 共存元素对 Cd 吸
附和解吸均有影响 , Pb、Cu、Zn、As 浓度增
大有利于土壤 Cd 的解吸 ,有 70 %以上的
吸附 Cd 可以为解吸液解吸下来 ,进入土
壤溶液[3 ] . 至于复合污染下植物吸收 Cd
的影响 ,Cd - Pb 交互作用 Pb 可能会夺取
Cd 在土壤中吸附位而提高土壤中 Cd 的有
效性或者取代根中吸附的 Cd ,促进根中滞
留的 Cd 的活性 ,而进一步向茎叶中迁
移[2 ] . 据水培研究 ,当 Cd - Zn 离子共存
时 ,Zn 有促进 Cd 向地上部分转移的作
用[7 ] .周启星等认为加 Zn 有促进水稻植
株吸收 Cd 的功能[8 ] ,Cd、As 交互作用 ,As
可促进苜蓿吸收 Cd , 以及向地上茎叶运
转的功能 ,随 As 含量增加而增加 ,As > 40
kg·mg - 1以上则减弱[8 ] .
4 . 2 　复合污染下 Pb 化学行为的影响
单元素试验时 , Pb 的惰性比较突出 ,
临界值高达 1500～2000 mg·kg - 1 ,复合污
染时影响其吸附解吸的元素为 Pb > Zn >
Cu > As > Cd ,低浓度的 Cd、Cu 和 As 能促
进 Pb 的迁移和累积. Zn/ Pb 比较大 ,对土
壤 Pb 吸附具有抑制作用[3 ] .
4 . 3 　复合污染对 Zn 化学行为的影响
Zn 在植物吸收中处于优势 ,徐红宁等
试验表明 ,麦苗中 Zn 吸收量受 Zn - Pb、Zn
- Cu、Zn - Cd 交互作用影响 ,使 Zn 累积
量高于 Zn 单元素作用[9 ] ,水溶液中高浓
度 Pb 时 ,茎叶 Zn 含量较高. 土壤对 Zn 的
吸附依次受 As、Cu、Pb、Cd 的影响 ,而以
Cu、As 为明显[3 ] .
4 . 4 　复合污染对 As 化学行为的影响
该组试验中 ,唯有 As 作为 AsO4 阴离
子存在 ,与金属离子的交互作用将更为复
杂 ,As 易与阳离子形成化学沉淀 ,也可能
产生 2 级吸附. 因此 ,As 的加入可以增加
Cd、Pb、Cu、Zn 吸附量 ,共存离子对 As 吸
附解吸的影响为 Zn/ Pb 越小 , 对 As 吸附
有促进作用 ,高 Zn/ Pb 比对 As 吸附有抑
制作用[3 ] . 灰漠土上单施 As 30 mg·kg - 1 ,
麦粒含 As 0. 805 mg·kg - 1 ,而复合污染时
等量投加 As 30 mg·kg - 1 ,麦粒含 As 仅为
0. 209 mg·kg - 1 ,故这次试验中籽实 As 超
1555 期 　　　　　　　吴燕玉等 :重金属复合污染对土壤2植物系统的生态效应 Ⅱ. 　　　　　
标率并不高 ,至于鹰潭站水稻籽粒含 As
超标 ,是因为投加第一年 ,加入 Na2As 未
转化为 Fe2As 及 Ai2As ,第二、三年则无此
超标现象.
综上所述 ,将 Cd、Pb、Cu、Zn、As 5 元
素复合污染投加 ,其浓度比如下 : Zn/ Cd
133、Zn/ Pb 0. 66、Cd/ As 0. 05、Cd/ Pb
0. 005、Cu/ As 33. 发现该 5 元素间交互作
用促进了 Cd、Pb、Zn 的活化而增加植物对
Cd、Pb、Zn 吸收 ,对 As 吸收反有所抑制.
5 　结 　　论
5 . 1 　研究 Cd、Pb、Cu、Zn、As 5 元素复合
污染对农作物、苜蓿、树木吸收元素的影
响 ,浓度设计是以土壤环境质量标准值或
最大允许值作为高剂量处理 ,以其 1/ 3 量
作为低剂量处理 ,结果表明 ,该 5 种元素间
存在交互作用可提高作物对 Cd、Pb、Zn 吸
收系数 ,土壤临界值下移 ,籽实超出粮食卫
生标准的超标率 ,低剂量时 Cd 为 16. 6～
42. 85 % ,高剂量时达 16. 6～71. 42 % ,苜
蓿茎叶中 Cd、Pb 含量超出饲料卫生标准.
处理组树木叶片中污染元素含量也有增
加 ,阔叶树比针叶树吸收多.
5 . 2 　农作物、苜蓿、树木吸收污染元素含
量与土壤 p H 密切相关 ,p H 越低 ,土壤中
重金属可溶态含量越高 ;植物吸收污染物
量越多 ,元素间交互作用越强 ,随着土壤
p H 升高 ,土壤中重金属可溶态含量下降
(As 含量反有所增加) 交互作用减弱 ,植物
吸收污染物量减少. 各站之间比较为鹰潭
站 > 沈阳站 > 栾城站 > 阜康站.
5 . 3 　该组 5 元素复合污染物交互作用的
机理分析 ,与所采用的元素组合、元素浓度
以及相互比例有关 ,高 Zn/ Cd 比 ,低 Zn/
Pb 比以及 Cd2As、Cd2Pb 、Cu2As 的交互作
用 ,使 Cd 的活性增加 ,易解吸 ,促成了 Cd、
Pb、Zn 被作物的吸收.
5 . 4 　根据 Cd、Pb、Cu、Zn、As 复合污染对
农作物生育影响及吸收元素的综合影响 ,
过去根据单元素试验所订土壤环境质量标
准 ,在复合污染条件下 ,不尽适合 ,建议应
以元素交互作用为基础 ,重新研究.
5 . 5 　在 4 种土类中 ,对碱性褐土及灰漠土
土壤性质与复合污染的关系 , 没有进行深
入研究 ,还有许多问题值得继续探讨.
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