全 文 ：２０１６年２月 甘 肃 农 业 大 学 学 报 第５ １卷
第１期１２０～１２５ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＧＡＮＳＵ ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＡＬ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ 双 月 刊
多茎鼠麴草对土壤中镉的富集特性研究
石军１，胡容平２，林立金３，黄廷友１，褚旭东１，李春财１
（１．绵阳市农业科学研究院，四川 绵阳 ６２１０２３；２．四川省农业科学院植物保护研究所，农业部
西南作物有害生物综合治理重点实验室，四川 成都 ６１００６６；３．四川农业大学
果蔬研究所，四川 成都 ６１１１３０）
摘要：【目的】为筛选出新的用于农田镉污染修复的镉富集植物．【方法】通过盆栽试验，研究不同镉浓度处理下
多茎鼠麴草对镉的富集特性．【结果】随土壤镉浓度的增加，多茎鼠麴草生物量、叶绿素含量及抗性系数都呈下降趋
势，但根系和地上部分镉含量呈增加趋势．在土壤镉浓度为７５ｍｇ／ｋｇ时，多茎鼠麴草地上部分镉含量达到
１２１．８６ｍｇ／ｋｇ，超过镉超富集植物临界值（１００ｍｇ／ｋｇ）．在不同土壤镉浓度处理下，多茎鼠麴草根系和地上部分镉
富集系数大于１，但转运系数小于１．在土壤镉浓度为５０ｍｇ／ｋｇ时，多茎鼠麴草地上部分和整株镉积累量均最大，
分别为１８３．９３μｇ／盆和２６６．７９μｇ／盆．小区试验研究表明，在土壤镉浓度为２．０４～２．８９ｍｇ／ｋｇ时，多茎鼠麴草地
上部分镉积累量达到１．７４～１．８０ｍｇ／ｍ２．【结论】多茎鼠麴草是一种镉富集植物，可用于农田镉污染土壤的修复．
关键词：多茎鼠麴草；镉；积累特性；农田杂草
中图分类号：Ｘ ５３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００３－４３１５（２０１６）０１－０１２０－０６
第一作者：石军（１９８０－），男，博士，主要从事植物病理研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｔｉｂｍ＠１６３．ｃｏｍ
通信作者：林立金，男，副研究员，博士，主要从事果树生理生态及栽培研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｊ８００９２４＠１６３．ｃｏｍ
基金项目：四川省科学技术厅应用基础项目（２０１４ＪＹ００４６）；四川省农业科学院青年基金项目（２０１４ＣＸＳＦ－０１８）．
收稿日期：２０１５－０３－０３；修回日期：２０１５－０６－０４
Ｃａｄｍｉｕｍ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｇｎａｐｈａｌｉｕｍ
ｐｏｌｙｃａｕｌｏｎ Ｐｅｒｓ．
ＳＨＩ Ｊｕｎ１，ＨＵ Ｒｏｎｇ－ｐｉｎｇ２，ＬＩＮ Ｌｉ－ｊｉｎ３，ＨＵＡＮＧ Ｔｉｎｇ－ｙｏｕ１，ＣＨＵ Ｘｕ－ｄｏｎｇ１，ＬＩ Ｃｈｕｎ－ｃａｉ １
（１．Ｍｉａｎｙａｎｇ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｍｉａｎｙａｎｇ ６２１０２３，Ｃｈｉｎａ；２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｌａｎｔ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，Ｓｉｃｈｕａｎ
Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，ＭＯＡ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｐｅｓｔｓ ｏｎ Ｃｒｏｐｓ ｉｎ
Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｃｈｉｎａ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００６６，Ｃｈｉｎａ；３．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｏｍｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｏｌｅｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，
Ｓｉｃｈｕａｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１１１３０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：【Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ】Ｔｏ ｓｃｒｅｅｎ ｎｅｗ ｃａｄｍｉｕｍ ａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ ｆｏｒ ｐｈｙｔｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｄｍｉｕｍ ｃｏｎｔａｍｉ－
ｎａｔｅｄ ｆａｒｍｌａｎｄ ｓｏｉｌ．【Ｍｅｔｈｏｄ】Ｐｏｔ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｗａｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｃａｄｍｉｕｍ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃ－
ｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｇｎａｐｈａｌｉｕｍ ｐｏｌｙｃａｕｌｏｎｉｎ ｓｏｉｌ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｖａｒｉｏｕｓ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｃａｄｍｉｕｍ．【Ｒｅｓｕｌｔ】Ｔｈｅ ｂｉｏ－
ｍａｓｓ，ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｃａｄｍｉｕｍ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｎ
ｓｏｉｌ，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｃａｄｍｉｕｍ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｉｎ ｒｏｏｔ ａｎｄ ｓｈｏｏｔ ｏｆ Ｇ．ｐｏｌｙｃａｕｌｏｎｉｎｃｒｅａｓｅｄ．Ｔｈｅ ｃａｄｍｉｕｍ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｉｎ
ｓｈｏｏｔ ａｎｄ ｒｏｏｔ ｅｘｃｅｅｄｅｄ １００ｍｇ／ｋｇ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｄｏｓｅ ｏｆ ｃａｄｍｉｕｍ ｗａｓ ７５ｍｇ／ｋｇ ｉｎ ｓｏｉｌ，ａｎｄ ｔｈｅ ＢＣＦｓ ｏｆ ｒｏｏｔ
ａｎｄ ｓｈｏｏｔ ｗｅｒｅ ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ １ａｎｄ ｔｈｅ ＴＦ ｗａｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ １．Ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｏｆ ｃａｄｍｉｕｍ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｓｈｏｏｔ
ａｎｄ ｗｈｏｌｅ ｐｌａｎｔ ｗａｓ １８３．９３ａｎｄ ２６６．７９μｇ／ｐｏｔ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ（ｔｈｅ ｄｏｓｅ ｏｆ ｃａｄｍｉｕｍ ｗａｓ ５０ｍｇ／ｋｇ ｉｎ ｓｏｉｌ）．
Ｉｎ ｔｈｅ ｐｌｏｔ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｗｈｅｎ ｃａｄｍｉｕｍ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｓｏｉｌ ｗｅｒｅ ２．０４～２．８９ｍｇ／ｋｇ，ｔｈｅ ｃａｄｍｉｕｍ ａｃｃｕ－
ｍｕｌａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｓｈｏｏｔ ｏ ｗｅｒｅ １．７４～１．８０ｍｇ／ｍ２．【Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ】Ｇ．ｐｏｌｙｃａｕｌｏｎｉｓ ａ Ｃｄ－ａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ ｐｌａｎｔ，ａｎｄ
ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｒｅｍｅｄｉａｔｅ Ｃｄ－ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ ｆａｒｍｌａｎｄ．
DOI:10.13432/j.cnki.jgsau.2016.01.021
第１期 石军等：多茎鼠麴草对土壤中镉的富集特性研究
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｇｎａｐｈａｌｉｕｍ ｐｏｌｙｃａｕｌｏｎ Ｐｅｒｓ．；ｃａｄｍｉｕｍ；ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ；ｆａｒｍｌａｎｄ ｗｅｅｄｓ
镉是环境土壤污染所涉及的重金属中具有显著
毒性的一种，对植物生长及人和动物的健康都存在
潜在危险［１］．采用传统的物理或化学方法治理镉污
染成本高、周期长、而且容易造成二次污染［２］．植物
修复是近年来国际上兴起的一种治理重金属污染土
壤的新技术，该技术旨在将自然生长或遗传培养的
超富集植物种植于重金属污染的土壤上，通过根部
吸收重金属，并转移到植物体内，从而达到降低土壤
重金属含量的目的［３］．已发现的镉超富集植物绝大
多数存在着生长慢、生物量小、很难机械操作、地域
分布强等缺点，导致植物修复技术推广困难［４］．农田
杂草具有抗逆境能力强、生长迅速、繁殖能力强、就
地取材以及在环境条件适宜情况下生物量能够急剧
提高等特点［５－６］，如果从农田杂草中筛选出重金属超
富集植物，则可以弥补现在超积累植物的某些缺点
和不足．目前已经筛选出较多的镉超富集植物或镉
富集植物，其中属于农田杂草的较少，如龙葵、蒲公
英、小白酒花等［７－８］．因此，继续从农田杂草中筛选镉
超富集植物或镉富集植物还有很大潜力，其筛选成
果对于修复镉污染土壤和建立植物修复种质资源库
具有重要意义．
多茎鼠麴草（Ｇｎａｐｈａｌｉｕｍ ｐｏｌｙｃａｕｌｏｎ Ｐｅｒｓ．）
为菊科鼠麴草属一年生草本植物，是一种广泛分布
于耕地、草地或湿润山地的农田杂草［９］．在前期初步
研究中发现，多茎鼠麴草能够在浓度约为６０ｍｇ／ｋｇ
的镉污染土壤上正常生长，且地上部分镉含量达到
１０９．２２ ｍｇ／ｋｇ，达 到 镉 超 富 集 植 物 的 临 界 值
（１００ｍｇ／ｋｇ），表现出对镉较强的富集能力，可能是
一种镉超富集植物．为此，本文拟采用浓度梯度法对
多茎鼠麴草是否为镉超富集植物进行验证，研究其
镉超富集特性，以期为镉污染土壤提供新的植物修
复材料，扩大植物修复种质资源库．
１ 材料与方法
１．１ 盆栽试验
试验时间为２０１４年２～４月，地点为在四川农
业大学雅安校区农场（Ｎ ２９°５９′，Ｅ １０２°５９′）．供试土
壤为紫色土，取自四川农业大学雅安校区农场农田，
其基本理化性质详见参考文献［１０］．
２０１４年２月，称取３．０ｋｇ经风干、压碎、过
５ｍｍ筛后的土壤分别装于１５ｃｍ×１８ｃｍ（高×直
径）的塑料盆内，加入分析纯ＣｄＣｌ２·２．５Ｈ２Ｏ溶液，
使土壤中的镉质量浓度分别为０、２５、５０、７５、１００、
１２５ｍｇ／ｋｇ．土壤与镉溶液需充分混匀，并保持淹水
状态，自然放置平衡４周后再次混合备用．多茎鼠麴
草幼苗取自四川农业大学农场农田（未被污染区）．
２０１４年３月，选择长势一致，４片真叶展开的多茎鼠
麴草幼苗移栽至装有镉污染土壤的盆中，每盆种植
４株，每个处理重复３次，每天浇水以保持盆中土壤
的田间持水量约为８０％．待多茎鼠麴草生长６０ｄ
（盛花期）后，测定叶片的光合色素含量．光合色素含
量（叶绿素ａ、叶绿素ｂ、叶绿素总量及类胡萝卜素）
采用丙酮－乙醇混合（１∶１）浸提法［１１］测定．之后，整
株收获，将根系和地上部分分别用自来水洗净，再用
去离子水冲洗３次．然后将根系和地上部分于
１１０℃杀青１５ｍｉｎ，７５℃烘干至衡质量，称质量，粉
碎，过１００目筛，测定镉质量浓度（称取０．５００ｇ样
品，加入体积比为４∶１的硝酸－高氯酸，放置１２ｈ后
消化至溶液透明，过滤，定容至５０ｍＬ，用ｉＣＡＰ
６３００型ＩＣＰ光谱仪测定镉含量［１２］）．
１．２ 小区试验
小区试验在四川农业大学雅安校区农场进行，
土壤为的镉污染紫色土（前期试验的污染土），其基
本理化性质详见参考文献［１３］．田块按距离灌溉渠的
近（Ⅰ），中（Ⅱ），远（Ⅲ）分为３个处理，其镉含量分
别为２．８９、２．５５、２．０４ｍｇ／ｋｇ，每个处理重复３次
（３个小区），每个小区面积 １．０ ｍ２ （１．０ ｍ×
１．０ｍ）．２０１４年３月，从四川农业大学农场未污染
区选择长势一致、４片真叶的多茎鼠麴草幼苗移栽
至小区中，密度４００株／ｍ２（行株距均为５ｃｍ）．每天
浇水以保持土壤的田间持水量约为８０％，及时清除
其它杂草．２０１４年４月（生长６０ｄ）收获多茎鼠麴草
地上部分测定生物量及镉含量，测定方法与盆栽试
验相同．
１．３ 数据处理方法
数据采用ＤＰＳ系统进行方差分析（Ｄｕｎｃａｎ新
复极差法进行多重比较）．抗性系数＝处理组总生物
量／对照组总生物量［１４］，富集系数＝根系镉质量浓
１２１
甘 肃 农 业 大 学 学 报 ２０１６年
度（地上部分镉质量浓度）／土壤镉质量浓度［１５］，转
运系数＝植物地上部分镉质量浓度／根系镉质量浓
度［１６］，转运量系数＝（地上部镉质量浓度×地上部
分生物量）／（根系镉质量浓度×根系生物量）［１７］．
２ 结果与分析
２．１ 不同镉质量浓度对多茎鼠麴草生物量的影响
由表１可知，随土壤镉质量浓度的增加，多茎鼠
麴草根系、茎、叶、地上部分以及总生物量都呈下降
的趋势，但没有表现出明显的毒害特征．与对照相
比，土壤镉质量浓度为２５、５０、７５、１００、１２５ｍｇ／ｋｇ
的多茎鼠麴草根系生物量分别降低了１７．２０％（Ｐ＜
０．０５）、５４．３９％（Ｐ＜０．０５）、６６．２４％（Ｐ＜０．０５）、
６９．４３％（Ｐ＜０．０５）和７０．１９％（Ｐ＜０．０５），地上部
分生物量分别降低了８．４０％（Ｐ＜０．０５）、４４．３０％
（Ｐ＜０．０５）、６１．７２％（Ｐ＜０．０５）、６９．４０％（Ｐ＜
０．０５）和７２．５９％（Ｐ＜０．０５），总生物量分别降低了
９．９８％（Ｐ＜０．０５）、４６．１０％（Ｐ＜０．０５）、６２．５３％（Ｐ
＜０．０５）、６９．４１％（Ｐ＜０．０５）和 ７２．１６％（Ｐ＜
０．０５）．就根冠比而言（表１），在土壤镉质量浓度为
２５～１００ｍｇ／ｋｇ范围内时，多茎鼠麴草根冠比均低
于或等于对照．土壤镉质量浓度为１２５ｍｇ／ｋｇ时，
多茎鼠麴草根冠比达到最高０．２３７，高于对照，这说
明多茎鼠麴草在受到镉污染时，能够通过调节自身
的根冠比来提高抗性．随土壤镉质量浓度的增加，多
茎鼠麴草抗性系数呈下降的趋势，但土壤镉浓度在
５０ｍｇ／ｋｇ以内时，多茎鼠麴草抗性系数下降幅度
较低．
表１ 多茎鼠麴草的生物量
Ｔａｂ．１ Ｔｈｅ ｂｉｏｍａｓｓ ｏｆ Ｇ．ｐｏｌｙｃａｕｌｏｎ
处理质量浓度／
（ｍｇ·ｋｇ－１）
根系／
（ｇ·盆－１）
茎／（ｇ·盆－１） 叶／（ｇ·盆－１）
地上部／
（ｇ·盆－１）
根冠比
总生物量／
（ｇ·盆－１）
抗性系数
０ ０．７８５±０．０１４ａ １．５６２±０．０４９ａ ２．０４３±０．０６１ａ ３．６０５±０．１１０ａ ０．２１８ ４．３９０±０．１２４ａ １．０００
２５ ０．６５０±０．００８ｂ １．３１４±０．０１１ｂ １．９８８±０．０１１ａ ３．３０２±０．０２２ｂ ０．１９７ ３．９５２±０．０３０ｂ ０．９００
５０ ０．３５８±０．００３ｃ ０．８８０±０．００４ｃ １．１２８±０．００７ｂ ２．００８±０．０１１ｃ ０．１７８ ２．３６６±０．０１４ｃ ０．５３９
７５ ０．２６５±０．００５ｄ ０．５３２±０．００３ｄ ０．８４８±０．００８ｃ １．３８０±０．０１１ｄ ０．１９２ １．６４５±０．０１６ｄ ０．３７５
１００ ０．２４０±０．００５ｅ ０．３９４±０．００８ｅ ０．７０９±０．０１３ｄ １．１０３±０．０２１ｅ ０．２１８ １．３４３±０．０２６ｅ ０．３０６
１２５ ０．２３４±０．００４ｅ ０．３１９±０．００５ｆ ０．６６９±０．０１０ｄ ０．９８８±０．０１５ｆ ０．２３７ １．２２２±０．０１９ｆ ０．２７８
同列数据肩标不同小写字母表示差异显著（Ｐ＜０．０５）．
２．２ 不同镉质量浓度对多茎鼠麴草光合色素含量
的影响
从表２可以看出，随土壤镉质量浓度的增加，多
茎鼠麴草叶片叶绿素ａ及叶绿素总量呈降低的趋
势，但叶绿素ｂ和类胡萝卜素呈先降后升再降的趋
势．土壤镉浓度在０～７５ｍｇ／ｋｇ范围内，多茎鼠麴
草叶片叶绿素ａ、叶绿素ｂ、类胡萝卜素及叶绿素总
量各处理间差异均不显著（Ｐ＞０．０５），当土壤镉浓度
超过７５ｍｇ／ｋｇ时，绿素ａ、叶绿素ｂ、类胡萝卜素及叶
绿素总量与对照的差异达显著水平（Ｐ＜０．０５）．与对
照相比，土壤镉浓度为２５、５０、７５、１００、１２５ｍｇ／ｋｇ的多
茎鼠麴草叶绿素总量分别降低了３．１４％、３．７１％、
４．３６％、９．４３％和１４．５０％．对于叶绿素ａ／ｂ而言，随
土壤镉浓度的增加，叶绿素ａ／ｂ呈波状起伏．
表２ 不同镉浓度对多茎鼠麴草光合色素含量的影响
Ｔａｂ．２ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｄｍｉｕｍ ｔｏ ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｐｉｇｍｅｎｔ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ Ｇ．ｐｏｌｙｃａｕｌｏｎ
处理质量浓度／
（ｍｇ·ｋｇ－１）
叶绿素ａ／
（ｍｇ·ｇ－１）
叶绿素ｂ／（ｍｇ·ｇ－１）
叶绿素总量／
（ｍｇ·ｇ－１）
叶绿素ａ／ｂ
类胡萝卜素／
（ｍｇ·ｇ－１）
０ １．１１６±０．０３９ａ ０．２８４±０．００２ａ １．４００±０．０４１ａ ３．９３０ ０．３８６±０．０１２ａ
２５ １．０８５±０．０１７ａ ０．２７１±０．００８ａｂ １．３５６±０．０２５ａ ４．００４ ０．３７５±０．００９ａ
５０ １．０７２±０．００７ａ ０．２７６±０．００６ａ １．３４８±０．０１３ａ ３．８８４ ０．３８５±０．００５ａ
７５ １．０６５±０．０４７ａ ０．２７４±０．００８ａｂ １．３３９±０．０５５ａ ３．８８７ ０．３６９±０．０１７ａｂ
１００ １．００８±０．００７ｂ ０．２６０±０．０１５ｂ １．２６８±０．０２２ｂ ３．８７７ ０．３５２±０．００１ｂｃ
１２５ ０．９５３±０．０３８ｃ ０．２４４±０．００１ｃ １．１９７±０．０３９ｃ ３．９０６ ０．３３５±０．０１１ｃ
同列数据肩标不同小写字母表示差异显著（Ｐ＜０．０５）．
２２１
第１期 石军等：多茎鼠麴草对土壤中镉的富集特性研究
２．３ 不同镉质量浓度对多茎鼠麴草镉含量的影响
从表３可以看出，随着土壤镉质量浓度的增加，
多茎鼠麴草根系、茎、叶及地上部分的镉含量呈增加
的趋势，且各处理间差异达显著水平（Ｐ＜０．０５）．当
土壤镉浓度达到７５ｍｇ／ｋｇ时，多茎鼠麴草根系和
地上部分镉质量浓度分别为３２６．３９ ｍｇ／ｋｇ和
１２１．８６ｍｇ／ｋｇ，达到了镉超富集植物的临界值
（１００ｍｇ／ｋｇ）．与对照相比，土壤镉浓度为２５、５０、
７５、１００和１２５ｍｇ／ｋｇ时，多茎鼠麴草根系镉质量浓
度分别为对照的１２．６４倍、３９．３０倍、５５．４１倍、
６７．６７倍和７７．３６倍，地上部分镉质量浓度分别为对
照的１４．６９倍、３０．６倍、４０．７６倍、４６．８９倍和５２．０４
倍．就富集系数（ＢＣＦ）而言，随着土壤镉质量浓度的
增加，多茎鼠麴草根系和地上部分ＢＣＦ均呈现先增
高后降低的趋势，且在土壤镉浓度为５０ｍｇ／ｋｇ时
最大，分别为４．６３和１．８３．对于转运系数（ＴＦ）而
言，不同土壤镉浓度的多茎鼠麴草ＴＦ均小于１，没
有达到镉超富集植物的标准（ＴＦ＞１）．
表３ 多茎鼠麴草镉含量
Ｔａｂ．３ Ｃｄ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ Ｇ．ｐｏｌｙｃａｕｌｏｎ
处理处理浓度／
（ｍｇ·ｋｇ－１）
根系／
（ｍｇ·ｋｇ－１）
茎／（ｍｇ·ｋｇ－１） 叶／（ｍｇ·ｋｇ－１）
地上部份／
（ｍｇ·ｋｇ－１）
根系富
集系数
地上部分
富集系数
转运系数
０ ５．８９±０．４０ｆ ２．８４±０．５９ｆ ３．１１±０．１２ｆ ２．９９±０．１９ｆ － － ０．５１
２５ ７４．４７±３．９１ｅ ３６．６４±２．６９ｅ ４８．７５±１．２５ｅ ４３．９３±１．７９ｅ ２．９８ １．７６ ０．５９
５０ ２３１．４５±８．１１ｄ ６８．２９±４．２７ｄ １０９．７８±４．７８ｄ ９１．６０±０．７３ｄ ４．６３ １．８３ ０．４０
７５ ３２６．３９±１３．８５ｃ ９６．１０±４．１３ｃ １３８．０２±１．９８ｃ １２１．８６±２．７９ｃ ４．３５ １．６２ ０．３７
１００ ３９８．５６±２２．８８ｂ １１３．５５±５．０１ｂ １５５．０２±４．９８ｂ １４０．２１±４．６８ｂ ３．９９ １．４０ ０．３５
１２５ ４５５．６５±２０．４３ａ １５３．５１±４．１８ａ １６９．２４±４．２４ａ １５５．５９±１．７４ａ ３．６５ １．２４ ０．３４
同列数据肩标不同小写字母表示差异显著（Ｐ＜０．０５）．
２．４ 不同镉质量浓度对多茎鼠麴草镉积累量的
影响
随着土壤镉质量浓度的增加，多茎鼠麴草根系
镉积累量呈增加的趋势，而茎、叶、地上部分及整株
镉积累量呈先增后降的趋势（表４）．当土壤镉质量
浓度为５０ｍｇ／ｋｇ时，多茎鼠麴草茎、叶、地上部分
及整株镉积累量均达到最大，分别为 ６０．１０、
１２３．８３、１８３．９３、２６６．７９μｇ／盆，分别是各自对照的
１３．５４倍、１９．５０倍、１７．０５倍和１７．６２倍，差异均达
显著水平（Ｐ＜０．０５）．就转运量系数（ＴＡＦ）而言，随
着土壤镉质量浓度的增加，多茎鼠麴草 ＴＡＦ则呈
先增后降的趋势，变化范围在１．４４～３．００，均大于
１．这些结果说明多茎鼠麴草具有较强的对镉的转运
能力．
表４ 多茎鼠麴草镉积累量
Ｔａｂ．４ Ｃｄ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ Ｇ．ｐｏｌｙｃａｕｌｏｎ
处理质量浓度／
（ｍｇ·ｋｇ－１）
根系／
（μｇ·盆
－１） 茎
／（μｇ·盆
－１） 叶／（μｇ·盆
－１） 地上部分
／
（μｇ·盆
－１）
整株／
（μｇ·盆
－１）
转运量
系数
０ ４．６２±０．４０ｅ ４．４４±０．６７ｅ ６．３５±０．１１ｅ １０．７９±０．７８ｅ １５．４１±１．１８ｅ ２．３４
２５ ４８．４１±３．１４ｄ ４８．１４±３．９４ｂｃ ９６．９２±２．０９ｄ １４５．０６±６．０３ｄ １９３．４７±９．１７ｄ ３．００
５０ ８２．８６±２．２１ｃ ６０．１０±３．４９ａ １２３．８３±４．８４ａ １８３．９３±８．３３ａ ２６６．７９±１０．５４ａ ２．２２
７５ ８６．４９±２．０４ｃ ５１．１３±１．９１ｂ １１７．０４±０．８５ｂ １６８．１７±２．７６ｂ ２５４．６６±４．８０ｂｃ １．９４
１００ ９５．６５±３．５０ｂ ４４．７４±２．８８ｃｄ １０９．９１±２．１３ｃ １５４．６５±５．０１ｃ ２５０．３０±８．５１ｃ １．６２
１２５ １０６．６２±６．６１ａ ４０．５０±０．４４ｄ １１３．２２±４．０２ｂｃ １５３．７２±４．４６ｃ ２６０．３４±１１．０７ａｂ １．４４
同列数据肩标不同小写字母表示差异显著（Ｐ＜０．０５）．
２．５ 小区试验的多茎鼠麴草镉积累特性
小区试验表明（表５），当土壤镉质量浓度２．０４
～２．８９ｍｇ／ｋｇ时，多茎鼠麴草地上部分生物量为
１８７．２４～１９０．７８ｇ／ｍ２，其镉质量浓度为９．１２～
９．５５ｍｇ／ｋｇ，相 应 的 镉 积 累 量 为 １．７４ ～
１．８０ｍｇ／ｍ２．可见，在低浓度的镉污染土壤的田间
条件下，多茎鼠麴草对镉的富集作用较强，能够应用
于生产．
３２１
甘 肃 农 业 大 学 学 报 ２０１６年
表５ 小区试验的多茎鼠麴草镉积累特性
Ｔａｂ．５ Ｃｄ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｇ．ｐｏｌｙｃａｕｌｏｎｉｎ ｐｌｏｔ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
处理编号
土壤镉质量浓度
（ｍｇ·ｋｇ－１）
地上部分生物量／
（ｇ·ｍ－２）
地上部分镉质量浓度／
（ｍｇ·ｋｇ－１）
地上部分镉积累量／
（ｍｇ·ｍ－２）
Ⅰ ２．８９ １８７．２４±２．６９ａ ９．５５±０．１３ａ １．７９±０．０１ａ
Ⅱ ２．５５ １８９．５２±１．３６ａ ９．４８±０．０８ａ １．８０±０．０３ａ
Ⅲ ２．０４ １９０．９８±１．４８ａ ９．１２±０．１２ｂ １．７４±０．０２ｂ
同列数据肩标不同小写字母表示差异显著（Ｐ＜０．０５）．
３ 讨论
当植物受到重金属毒害时，通常表现为细胞和
整个植株的生长受到强烈抑制，从而导致植物体内
一系列生理紊乱［１８－１９］，最终使其生物量下降［２０］．据
Ｍｏｈａｍｅｄ等人研究表明，随着重金属浓度的增加，
植物叶绿素含量和类胡萝卜素含量均降低，光合性
能也相应减小［２１］．当重金属在植物体内积累达到一
定程度时，植物就会表现出叶片发黄、卷曲以及出现
斑点等现象，严重时导致整株死亡．与普通植物不
同，重金属超富集植物能够通过调节自身的生理机
制，减少这种毒害作用［２２－２３］．本试验研究表明，随着
土壤镉质量浓度的增加，多茎鼠麴草生物量下降，叶
绿素含量下降，但没有表现出明显的毒害特征，仍然
能够正常生长．这可能与植物体内的渗透调节，积累
小分子有机化合物以提高抗性有关［２４－２５］．
重金属超富集植物在生理机制上不同于普通植
物，超富集植物具有根部能够延迟对金属离子的吸
收、对金属离子较强的吸收和运输能力、叶表皮细胞
的液泡化以及对金属离子的区隔化等特点［２２－２３］，超
富集植物通过稠密的根系和特别的根系分泌物从土
壤中吸收重金属，然后将吸收的重金属离子富集在
液泡、细胞壁以及叶片表皮细胞的表皮毛等位置，以
减小对自身的毒害作用［２３］．通过在本研究中，多茎
鼠麴草根系和地上部分镉含量随土壤镉质量浓度的
增加而增加，说明多茎鼠麴草具有超富集植物这种
特殊的生理机制，使得镉在体内大量积累．在土壤镉
浓度为７５ｍｇ／ｋｇ时，多茎鼠麴草根很和地上部镉
质量浓度分别达到３２６．３９、１２１．８６ｍｇ／ｋｇ，达到镉
超富集植物的临界值（１００ｍｇ／ｋｇ）．同时，在不同土
壤镉浓度下，多茎鼠麴草根系和地上部分富集系数
均大于１，但转运系数小于１，转运量系数大于１．按
照Ｂｒｏｏｋｓ［２６－２７］对超富集植物的定义和近年来对超
富集植物定义的延伸［１７］，多茎鼠麴草是一种镉富集
植物，不是镉超富集植物．与其它镉超富集植物相
比，在土壤镉浓度大致相当的条件下，多茎鼠麴草地
上部分镉含量低于龙葵［５］、少花龙葵［１５］、印度芥
菜［２１］等镉超富集植物，但略高于镉富集植物旱
莲草［１３］．
多茎鼠麴草是一种广泛分布的冬季生长的农田
杂草［９］，在盆栽条件下，多茎鼠麴草地上部分及整株
镉积累量最大值分别１８３．９３、２６６．７９μｇ／盆（土壤
镉浓度为５０ｍｇ／ｋｇ）；在田间条件下，土壤镉浓度为
２．４～２．８９ｍｇ／ｋｇ时，多茎鼠麴草地上部镉积累量
为１．７４～１．８０ｍｇ／ｍ２．因此，多茎鼠麴草对镉的修
复潜力较大，适合冬季土壤镉浓度在５０ｍｇ／ｋｇ以
内镉污染修复，并且是一种可以广泛应用的农田镉
污染修复材料．
参考文献
［１］ 王海慧，郇恒福，罗瑛，等．土壤重金属污染及植物修复
技术［Ｊ］．中国农学通报，２００９，２５（１１）：２１０－２１４
［２］ Ｂａｋｅｒ Ａ Ｊ Ｍ，Ｍｃｇｒａｔｈ Ｓ Ｐ，Ｒｅｅｖｅｓ Ｒ Ｄ，ｅｔ ａｌ．Ｍｅｔａｌ
ｈｙｐｅｒａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ ｐｌａｎｔｓ：Ａ ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｅｃｏｌｏｇｙ ａｎｄ
ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ ｏｆ ａ ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｆｏｒ ｐｈｙｔｏｒｅｍｅｄｉ－
ａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｅｔａｌ－ｐｏｌｕｔｅｄ ｓｏｉｌｓ［Ｍ］∥Ｎｏｒｍａｎ Ｔ，Ｂａｎｕｅｌｏｓ
Ｇ．Ｐｈｙｔｏｒｅｍｄｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ ｓｏｉｌ ａｎｄ ｗａｔｅｒ
［Ｍ］．Ｆｌｏｒｉｄａ：Ｌｅｗｉｓ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，２０００：８５－１０７
［３］ Ｒｏｂｉｎｓｏｎ Ｂ Ｈ，Ｌｅｂｌａｎｃ Ｍ，Ｐｅｔｉｔ Ｄ，ｅｔ ａｌ．Ｔｈｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ
ｏｆ Ｔｈｌａｓｐｉ ｃａｅｒｕｌｅｓｃｅｎｓ ｆｏｒ ｐｈｙｔｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎ－
ｔａｍｉｎａｔｅｄ ｓｏｉｌｓ［Ｊ］．Ｐｌａｎｔ ａｎｄ Ｓｏｉｌｓ，１９９８，２０３：４７－５６
［４］ 鲍桐，廉梅花，孙丽娜，等．重金属污染土壤植物修复研
究进展［Ｊ］．中国农学通报，２００８，１７（２）：８５８－８６５
［５］ 魏树和，周启星，王新，等．一种新发现的镉超积累植物
龙葵（Ｓｏｌａｎｕｍ ｎｉｇｒｕｍ Ｌ．）［Ｊ］．科学通报，２００４，４９
（２４）：２５６８－２５７３
［６］ 陈欣，唐建军，赵惠明，等．农业生态系统中杂草资源的
可持续利用［Ｊ］．自然资源，２００３，１８（３）：３４０－３４６
４２１
第１期 石军等：多茎鼠麴草对土壤中镉的富集特性研究
［７］ 魏树和，周启星，王新，等．农田杂草的重金属超积累特
性研究［Ｊ］．中国环境科学，２００４，２４（１）：１０５－１０９
［８］ 毕君，郭伟珍，高红真．９种植物对镉的忍耐和富集能
力研究［Ｊ］．中国农学通报，２０１３，２９（３４）：１２－１６
［９］ 林镕，陈艺林，石铸，等．中国植物志·７５卷·菊科
（二）［Ｍ］．北京：科学出版社，１９７９
［１０］ 林立金，廖明安，梅洛银，等．不同生态型小飞蓬对镉
胁迫砧木樱桃植株鳞钾吸收的影响［Ｊ］．中国生态农
业学报，２０１３，２１（１２）：１５６５－１５６８
［１１］ 郝再彬，苍晶，徐仲．植物生理学实验［Ｍ］．哈尔滨：哈
尔滨工业大学出版社，２００４
［１２］ 鲍士旦．土壤农化分析［Ｍ］．北京：中国农业出版社，
２０００
［１３］ 罗丽，林立金，廖明安，等．旱莲草对镉的富集特性研
究［Ｊ］．华北农学报，２０１４，２９（３）：２１６－２２０
［１４］ 赵杨迪，潘远智，刘碧基，等．Ｃｄ、Ｐｂ单一及复合污染
对花叶冷水花生长的影响及其积累特性研究［Ｊ］．农
业环境科学学报，２０１２，３１（１）：４８－５３
［１５］ Ｚｈａｎｇ Ｘ Ｆ，Ｘｉａ Ｈ Ｐ，Ｌｉ Ｚ Ａ，ｅｔ ａｌ．Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａ
ｎｅｗ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ Ｃｄ－ｈｙｐｅｒａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ Ｓｏｌａｎｕｍ ｐｈｏｔｅｉ－
ｎｏｃａｒｐｕｍｂｙ ｓｏｉｌ ｓｅｅｄ ｂａｎｋ－ｍｅｔａｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｇｒａ－
ｄｉｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈａｚａｒｄｏｕｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，
２０１１，１８９（１－２）：４１４－４１９
［１６］ Ｒａｓｔｍａｎｅｓｈ Ｆ，Ｍｏｏｒｅ Ｆ，Ｋｅｓｈａｖａｒｚｉ Ｂ．Ｓｐｅｃｉａｔｉｏｎ ａｎｄ
ｐｈｙｔｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ ｉｎ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ ｓｏｉｌｓ
ｉｎ Ｓａｒｃｈｅｓｈｍｅｈ ａｒｅａ，Ｋｅｒｍａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｉｒａｎ［Ｊ］．Ｂｕｌ－
ｌｅｔｉｎ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｔｏｘｉｃｏｌｏ－
ｇｙ，２０１０，８５（５）：５１５－５１９
［１７］ 聂发辉．关于超富集植物的新理解［Ｊ］．生态环境，
２００５，１４（１）：１３６－１３８
［１８］ 冯世静，杨途熙，张艳军，等．镉胁迫对杨树光合特性
的影响［Ｊ］．农业环境科学学报，２０１３，３２（３）：５３９－５４７
［１９］ Ｇｏｇｏｒｃｅｎａ Ｙ，Ｌａｒｂｉ Ａ，Ａｎｄａｌｕｚ Ｓ，ｅｔ ａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ
ｃａｄｍｉｕｍ ｏｎ ｃｏｒｋ ｏａｋ （Ｑｕｅｒｃｕｓ ｓｕｂｅｒ Ｌ．）ｐｌａｎｔｓ
ｇｒｏｗｎ ｉｎ ｈｙｄｒｏｐｏｎｉｃｓ［Ｊ］．Ｔｒｅｅ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，２０１１，３１
（１２）：１４０１－１４１２
［２０］ 孙瑞莲．镉超积累植物的生态特征及污染耐性机理分
析［Ｄ］．北京：中国科学院研究生院，２００６
［２１］ Ｍｏｈａｍｅｄ Ａ Ａ，Ｃａｓｔａｇｎａ Ａ，Ｒａｎｉｅｒｉ Ａ，ｅｔ ａｌ．Ｃａｄｍｉｕｍ
ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｉｎ Ｂｒａｓｓｉｃａ ｊｕｎｃｅａ ｒｏｏｔｓ ａｎｄ ｓｈｏｏｔｓ ｉｓ ａｆ－
ｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ ｐｈｙｔｏｃｈｅｌａｔｉｎ ｂｉｏｓｙｎ－
ｔｈｅｓｉｓ［Ｊ］．Ｐｌａｎｔ Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２０１２，
５７：１５－２２
［２２］ 郎明林，张玉秀，柴团耀．植物重金属超富集机理研究
进展［Ｊ］．西北植物学报，２００３，２３（１１）：２０２１－２０３０
［２３］ 闫研，李建平，赵志国．超富集植物对重金属耐受和富
集机制的研究进展［Ｊ］．广西植物，２００８，２８（４）：５０５－
５１０
［２４］ 颉建明，郁继华，颉敏华，等．低温弱光下辣椒３种渗
透调节物质含量变化及其与品种耐性的关系［Ｊ］．西
北植物学报，２００９，２９（１）：１０５－１１０
［２５］ 邹文桐，项雷文，刘美华．水杨酸对铅镉复合胁迫下芥
菜子叶生理代谢的影响［Ｊ］．甘肃农业大学学报，
２０１２，４７（４）：４８－５２
［２６］ Ｂｒｏｏｋｓ Ｒ Ｒ，Ｌｅｅ Ｊ，Ｒｅｅｖｅｓ Ｒ Ｄ，ｅｔ ａｌ．Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ
ｎｉｃｋｅｌｉｆｅｒｏｕｓ ｒｏｃｋｓ ｂｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｈｅｒｂａｒｉｕｍ ｓｐｅｃｉ－
ｍｅｎｓ ｏｆ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ｐｌａｎｔｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ，１９７７，７：４９－５７
［２７］ Ｂｒｏｏｋｓ Ｒ Ｒ．Ｐｌａｎｔｓ ｔｈａｔ ｈｙｐｅｒａｃｃｕｍｕｌａｔｅ ｈｅａｖｙ ｍｅｔ－
ａｌｓ：ｔｈｅｉｒ ｒｏｌｅ ｉｎ ｐｈｙｔｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ，ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，ａｒ－
ｃｈａｅｏｌｏｇｙ，ｍｉｎｅｒａｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｈｙｔｏｍｉｎｉｎｇ［Ｍ］．
Ｏｘｆｏｒｄ：ＣＡＢ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，１９９８
（责任编辑 李辛）
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