全 文 ：西北林学院学报 2010 , 25(5):37 ～ 40
Journal o f No r thw est Fo restry Univer sity
铅超富集植物密毛白莲蒿对铅的富集特性研究
　收稿日期:2009-12-31　修回日期:2010-03-22
　基金项目:内蒙古自治区自然科学基金项目(200711020608);内蒙古自治区高等学校科学研究项目(NJ06102);内蒙古农业大学科技创
新团队资助计划(NDID2010-11)。
　作者简介:罗于洋 ,女 ,副教授 ,博士 ,硕士研究生导师 ,主要从事环境保护 、沙生植物资源保护与利用教学与科研工作。
罗于洋 , 赵　磊 , 王树森
(内蒙古农业大学生态环境学院 ,内蒙古 呼和浩特 010019)
摘　要:利用室内控制性盆栽试验 ,对密毛白莲蒿(Artemisia sacrorum var.messerschm idt iana)铅
的富集特性进行了研究。结果表明 ,其地上部和根系对最大铅积累量分别为 2 857.86 mg ·kg-1
和 294.17 mg ·kg-1 ;根部对铅的富集系数最大为 0.14 ,地上部对铅的富集系数最大为 1.36;密毛
白莲蒿对铅转运系数最大为 10.38。
关键词:密毛白莲蒿;重金属超富集植物;铅;富集系数;转运系数
中图分类号:X173　　　文献标志码:A　　　文章编号:1001-7461(2010)05-0037-04
Absorption Characteristics of Artemisia sacrorum var.messerschmidtiana to Lead
LUO Yu-yang , ZHAO Lei , WANG Shu-sen
(Col lege o f E colog y and Environment , Inner Mongol ia A gr icultura l Un iver sity , Hohhot , Inner Mongolia 010019 , China)
Abstract:Obsorption characte ristics of Artemisia sacrorum var.messerschmidt iana were investig ated.It
w as found that the maximum accumulated lead in the aerial part and roo t we re 2 637.16 mg ·kg-1 and
253.96 mg ·kg-1 , respectively.The maximum enrichment factors of aerial par t and roo t w ere 1.36 and
0.14 , respectively , while the highest Pb translocation coeff icient w as 10.38.
Key words:Artemisia sacrorum var.messerschmidt iana ;heavy metal hyperaccumulator;lead;enrichment
facto r;t ranslo cation coef ficient
　　内蒙古白音诺尔铅锌矿是目前中国长江以北最
大的铅锌多金属矿 ,在漫长的开发利用过程中 , Pb 、
Zn 及其伴生的 Cu 、Cd 、Hg 等金属 ,污染当地土壤 、
农田 、水体 ,不可避免地对当地生态环境及人体健康
造成一定威胁。因此加强该地区对重金属污染环境
的研究 ,着手修复被重金属污染的土壤十分必要 。
植物提取修复是目前研究最多且最有发展前途的一
种污染土壤植物修复技术 ,而重金属超富集植物的
研究正是植物提取修复技术研究的基础[ 1-3] 。
国内外已报道的重金属超富集植物有 400 多
种 ,其中铅超富集植物仅几种 ,而且已发现的铅超富
集植物大多生物量小 ,生长缓慢 ,极大地限制了其在
修复污染土壤方面的应用 。有关 Pb超富集植物的
筛选研究 ,国内也有相关报道。吴双桃[ 4] 等人研究
发现土荆芥是 Pb的超富集植物 ,其地上部 Pb 含量
高达 3 888 mg ·kg-1 。刘秀梅[ 5] 等在温室砂培盆
栽条件下对铅锌矿区附近生长的 6种植物进行了
Pb含量与分布 、Pb迁移总量 、根系耐性指数等方面
的研究 ,结果表明 ,羽叶鬼针草等对 Pb具有富集和
耐受能力。柯文山[ 6] 等对十字花科芸薹属 5种植物
进行温室盆栽试验 ,结果发现鲁白和芥菜 2个种生
长迅速且生物量较高 ,其地上部 Pb含量大于 1 000
mg ·kg-1 ,富集量和转运系数都比较高 ,是潜在的
Pb超富集植物。
密毛白莲蒿为铅的超富集植物 ,其地上部分铅
富集量为普通植株的 400倍以上 ,且对铅转运系数
大于 1 ,富集系数大于 1 ,但该植株对铅的吸收和积
累规律还没有人研究报道。本研究以白音诺尔铅锌
矿区生长的铅超富集植物密毛白莲蒿为研究对象 ,
探讨密毛白莲蒿对铅的吸收与富集特征 ,以期为铅
锌矿山生态恢复与植被重建提供理论依据 ,为内蒙
古的生态环境建设 、矿区植被修复以及重金属污染
土壤的植物修复等做出应有的贡献[ 7-9] 。
1　材料与方法
1.1　材料
2008年 5月上旬在白音诺尔铅锌矿的尾矿区
采集该地区生长状况良好且生长情况较为一致的密
毛白莲蒿幼株。将采回的植株带回苗圃分开寄栽 ,
待植株生长恢复后再移于室内的塑料盆里 ,进行不
同浓度的铅胁迫试验 。
1.2　室内盆栽试验
室内盆栽采用采样地当地土壤来培育 ,采集植
物样根部附近的土壤 ,带回实验室后充分混合后装
入塑料盆 ,每盆装土 500 g 。
1.2.1　不同浓度铅处理试验设计　在对植株用重
金属进行培养处理时采用醋酸铅试剂 ,其 Pb 浓度
分别为 0(P0)、200(P1)、400(P2)、600(P3)、800
(P4)mg ·L -1 5个浓度水平 。每个浓度水平下设 3
个重复。
1.2.2　植株培养　将苗床内的密毛白莲蒿幼株移
栽至塑料盆中(盆口直径 15 cm ,高 12 cm)进行砂
培 ,每盆中栽植 3 ～ 4 株小苗 ,每个处理栽 3 盆 ,然
后放置于通风和光照良好的地方进行培养。每隔 2
d浇 1次去离子水 ,预培养 14 d 后进行铅处理 ,培
养期间 ,每隔 3 d浇 1次营养液(40 mL ·盆-1),每
隔 3 d浇 1次去离子水(20 mL·盆-1),每隔 5 d浇
1次重金属溶液(15 mL ·盆-1);在每个塑料盆下放
置塑料盘一个 ,不定期将盘内积液倒回盆中。植株
培养 50 d后整株拔出进行相关试验指标的测定 。
1.3 铅积累量的测定
经过 50 d培养后 ,分根部和地上部收获植株 。
先反复用自来水把植株冲洗干净 ,然后用去离子水
冲洗 ,吸水纸把表面的水吸干 , 在 105℃下杀青 5
min ,然后在 70℃下于烘箱中烘 24 h 至恒重 。将样
品置于粉碎机中充分粉碎 ,供分析测定。准确称取
1.000 g 已处理好的植物样于 150 mL 三角瓶中 ,加
入混合酸 20 mL(硝酸∶高氯酸=5∶1),放置过夜 ,
同时做一份试剂空白 。把三角瓶放在通风橱内的电
热板上加热 ,当激烈反应完毕 ,微热至反应物颜色变
浅 ,用少量去离子水冲洗三角瓶内壁 ,盖上漏斗 ,逐
步提高温度慢慢消解 。如消解不完全 ,取下三角瓶
冷却 ,加 5 mL 混合酸继续消化 ,直至试样变白 ,揭
去漏斗 ,加热至近干 ,取下冷却 ,加入少量去离子水 ,
加热 ,冷却后用中速定量滤纸过滤到 25 mL 容量瓶
中 ,再用去离子水稀释至刻度 ,摇匀待测 。将处理好
的样品使用原子吸收分光光度计测定其中的重金属
含量。
1.4　富集系数与转运系数
富集系数为植物体内某种重金属含量与相应土
壤中重金属含量的比值 。转运系数是指植物地上部
分某种重金属含量与根部该种重金属含量的比值。
试验中使用以下 3 个公式计算植物的富集系数和
转运系数:
地上部分富集系数=地上部分重金属积累量
(A)/土壤中重金属含量(S)。
根部富集系数=根部重金属积累量(R)/土壤
中重金属含量(S);
转运系数=植株地上部分重金属积累量(A)/
根部重金属积累量(R)。
1.5　试验数据处理与分析
用 Excel2003软件进行数据作图。
2　结果与分析
2.1　铅处理对密毛白莲蒿铅富集量的影响[ 4-5]
　　在室内人工控制条件下对密毛白莲蒿植株进行
了不同的铅浓度处理试验 ,结果(图 1)表明 ,密毛白
莲蒿的根部和地上部分的铅积累量随着铅浓度的增
大 ,表现出先上升后下降的趋势 ,即在铅浓度为 400
mg ·kg-1时积累量达到最大 ,此时地上部和根系分
别达到 2 857.86 、294.17 mg ·kg-1 ,随着土壤溶液
中铅浓度的增大 ,密毛白莲蒿的根部和地上部分含
铅量同时开始下降 ,但降幅不明显。这说明 ,在 400
mg ·kg-1的铅处理浓度下 ,密毛白莲蒿对铅的富集
能力相对其他浓度下更高 。当处理浓度达到 600
mg ·kg-1时 ,地上部铅含量反而有所下降 ,可能是
由于高浓度铅处理抑制了土壤中铅向地上部分的富
集和转运。
图 1　不同浓度铅处理对密毛白莲蒿 Pb 积累量的影响
Fig.1　Ef fect s of dif ferent lead con tents on the lead
absorb tion of A.sacrorum
2.2　铅处理对密毛白莲蒿转运系数的影响
　　从密毛白莲蒿对铅的转运系数来看(图 2),经
38 西北林学院学报 25 卷　
过铅处理后(Pl ～ P4),随着铅浓度的增大 ,密毛白莲
蒿的富集系数表现出先下降再缓慢上升的趋势。但
一直保持大于 1 的水平(不包括 CK),在铅处理浓
度为 200 mg ·kg-1(P1)时转运系数达到最大值
10.38 ,但在浓度升到 400 mg ·kg-1(P2)时 , 转运
系数降低到了 9.71 , 而浓度达到 600 mg · kg-1
(P3)时 , 转运系数则开始缓慢上升但幅度不大
(10.00),当浓度到达800 mg ·kg -1(P4)时 ,转运系
数继续上升达到10.14 ,但没有超过 200 mg ·kg-1
时的值。这说明 ,在 200 mg ·kg -1处理下更有利于
根系对铅的吸收并向地上部分的转运。
图 2　不同浓度铅处理对密毛白莲蒿 Pb 转运系数的影响
Fig.2　Ef fect s of dif f erent lead con tents on th e lead t ranpo rtation
coef icient of A.sacrorum
2.3　铅处理对密毛白莲蒿富集系数的影响
　　富集系数反映了植物对土壤中某种重金属元素
的富集能力。富集系数越大 ,表明其对土壤中某种
重金属的富集能力越强。特别是植物地上部富集系
数越大 ,植物提取修复作用越强。因此 ,地上部富集
系数也是衡量植物超富集特征的一个重要指标 ,植
物地上部富集系数>1也应是超富集植物区别于普
通植物的重要特征[ 10-11] 。
为进一步衡量密毛白莲蒿对铅的富集能力 ,对
其富集系数进行了研究 。由图 3可得 ,从地上部分
的富集系数来看 ,经过铅处理的密毛白莲蒿(P1 ～
P4)地上部铅富集系数呈现出下降的趋势 ,但都大
于 1 ,且远大于 CK 的地上部富集系数 。在浓度为
200 mg ·kg-1时 ,富集系数最大 ,为 1.36 ,当浓度增
大到 400 mg ·kg -1时 ,富集系数略有下降 ,为1.35 ,
当土壤中添加的溶液浓度进一步增大时 ,地上部的
富集则开始出现较为明显的下降趋势 ,具体表现为
600 mg ·kg-1时地上部富集系数为 1.19 ,800 mg ·
kg -1时地上部富集系数为 1.08。这说明 ,在土壤中
铅含量为 1 942.80 ～ 2 116.93 mg ·kg -1时 ,密毛白
莲蒿的地上部分铅富集系数是最大的。
图 3　铅不同浓度处理对密毛白莲蒿地上部富集系数的影响
Fig.3　Ef fects of dif f erent lead con tents on th e lead ab sorbtion
coeficient in th e areial part of A.sacrorum
从根部的富集系数来看(图 4),密毛白莲蒿的
根部富集系数呈先升后降的趋势 ,但浮动较小 ,并且
远小于 CK 的根富集系数。当添加溶液浓度为 200
mg ·kg-1时 ,地下部分的富集系数为 0.13;当溶液
浓度增加到 400 mg ·kg-1时 ,富集系数略有上升 ,
为0.14;但随着浓度的增大 ,富集系数开始出现缓慢
的下降 ,具体表现为浓度增加为 600 mg ·kg-1时 ,
富集系数为 0.12;而浓度达到 800 mg ·kg -1时 ,富
集系数则下降到 0.11。
图 4　不同浓度铅处理对密毛白莲蒿根富集系数的影响
Fig.4　 Effect s of di ff erent lead contents on the lead ab sorbt ion
coeficien t in the root of A.sacrorum
3　结论与讨论
利用室内控制性盆栽试验 ,对密毛白莲蒿铅富
集特性进行了研究 。结果表明 ,在土壤溶液中铅浓
度为 2 116.93 mg ·kg -1(铅处理浓度为 400 mg ·
kg-1)时 ,其地上部分和根系对铅积累量达到最大 ,
分别为 2 857.86 mg · kg -1和 294.17 mg ·kg-1 ,
此时根部对铅的富集系数也达到最大 ,为 0.14;当
土壤溶液铅浓度为 1 942.80 mg ·kg-1(铅处理水
平 200 mg ·kg -1)时 ,密毛白莲蒿对铅转运系数达
到最大为 10.38 ,同时地上部对铅的富集系数也达
到最大 ,为 1.36。
铅超富集植物密毛白莲蒿是白莲蒿的变种 ,半
灌木草本 ,高 0.5 ～ 1.0 m 。在 2006年 9月的生态
39第 5 期 罗于洋 等　铅超富集植物密毛白莲蒿对铅的富集特性研究
调查中发现 ,密毛白莲蒿在矿区大面积分布 ,随处可
见。以密毛白莲蒿为优势种的群落中 ,群落盖度往
往都在 70%以上 。另外 ,密毛白莲蒿为内蒙古山地
半灌木群落的主要建群植物 ,分布较广 ,除高寒地区
外 ,几乎遍布全国。密毛白莲蒿的发现及对其富集
特性的研究为污染土壤植物修复的理论与实践提供
了新的种质资源和理论基础。
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