全 文 ： 土 壤 (Soils), 2006, 38 (2): 181~185


Cd 污染下蒌蒿生长和 Cd 蓄积特性的研究①

潘静娴， 李新国， 沈 健， 姚海燕
( 上海师范大学生命与环境学院， 上海 200234 )

摘 要： 以白蒿为试材，采用盆栽试验，研究了 Cd 污染砂土中白蒿的生态适应性以及 Cd 的蓄积特征。试
验证实砂土中 20 ~ 100 mg/kg 的 CdCO3促进蒌蒿生长、提高叶绿素含量；120 ~ 240 mg/kg 的 CdCO3 影响蒌蒿生
长，但单株干物重、分株数、叶绿素含量未降至对照水平；根、茎、叶中 Cd 含量与砂土中 Cd 含量成正比，根的
积累最强，根/砂土 Cd 比值最大 7.2 倍，平均 4.4 倍；蒌蒿器官 Cd 含量顺序为根＞茎＞叶，根 Cd 含量最高达 532.9
mg/kg。
关键词： 蒌蒿；镉（Cd）；蓄积特性
中图分类号： X53

在我国由于重金属引起的粮食减产达到 1000
万 t，直接经济损失 100 多亿元[1]。对土壤进行重金
属的植物修复技术是利用植物和共生微生物体系清
除重金属的一种新型、环保、发展潜力强大的环境
修复技术[2-8]。
植物修复技术的关键是必需找出具有对重金属
超强蓄积能力的植物种类，且应生长量大、对环境
适应性强、易于机械化采收。虽然目前已发现了 360
种对重金属有超强蓄积能力的植物[9]，如紫花苜蓿、
黑麦草、酥油草、印度芥菜等，但以积累 Ni 的最多，
积累 Cd 的植物较 少。十字 花科的 Thlaspi
caerulescens，地上部积累的 Cd 量可达 1800
mg/kg[10-11]，但生长缓慢、地上部生物量小；印度芥
菜虽然生长快，生物量大，但 Cd 在根和叶中的最
大积累量分别只有 300 mg/kg 和 160 mg/kg[9]。因
此，寻找生长速度快、生物量大的超强蓄积植物是
介质重金属植物修复的关键。
蒌蒿（Artemisia selengensis Turcz），别名芦蒿、
藜蒿、水艾、香艾，菊科蒿属多年生草本植物，原
作为多年生野生蔬菜利用，近年才引种驯化栽培，
由于栽培技术简单、生长量大、病虫害少、风味独
特、产品售价高，因此，在我国江苏（南京）、云南
等地广泛栽培。目前，关于蒌蒿的生态习性，尤其
是对土壤重金属修复的研究还未见报道。本研究以
白蒿（南京）为试材，研究在人工 Cd 污染砂土中，


Cd 对蒌蒿生长的影响以及蒌蒿的 Cd 耐性范围，以
期为土壤重金属的植物修复提供新“设备”。

1 材料与方法
1.1 试验材料
植物材料蒌蒿为市售的南京产白蒿，栽培一季
留种，第 2 年从留种田采种。盆栽介质为过筛的清
洁河砂。
1.2 试验方法
试验于 2003 年 12 月到 2004 年 3 月在上海师范
大学塑料大棚中进行，完全随机区组试验，重复 3
次。称取清洁河砂，每盆 800 g，按 0、20、40、60、
80、100、120、140、160、180、200、240 mg/kg 的
浓度分别添加 CdCO3, 制成含 Cd 量不同的人工污染
砂土 12 个，分别记作 CK、C1、C2、C3、C4、C5、
C6、C7、C8、C9、C10、C11。污染砂土混匀装盆
后，少量灌溉使砂土含水量为田间持水量的 65% ~
75%，直接将插条扦插盆中，每盆 2 株，于扦插塘
中生根萌发，成活后搬至塑料大棚内。生长期间每
天用电子称称重或加入相同体积的蒸馏水保持砂土
含水量为 65% ~ 75%。新枝萌发后，每隔一段时间
记录株高、新枝数量、每枝叶数、茎粗等，并在生
长前期、中期和后期取样测定叶片叶绿素。种植 100
天后收获，按地上部茎、叶分别制样；洗出根系，
烘干，测定干物重，并制成重金属测定的样品。


1.3 研究方法
植物生长势指标采用测量法测定；干物重用烘
①基金项目：上海市教育委员会科学项目（04DB12）资助。
作者简介：潘静娴（1963—），女，湖南人，博士，副教授，主要从事园艺产品质量安全和土壤重金属植物修复的安全研究。E-mail: panjingxian@citiz.net

182 土 壤 第 38 卷

干称重法测定；叶绿素含量采用 1:1 的丙酮醋酸浸
提法测定[12]；Cd 含量采用电感耦合等离子发射光谱
法测定[13]。数据采用 Excel 处理分析。

2 结果与分析
2.1 Cd 对蒌蒿单株干重和分枝数的影响
无论 Cd 含量高低，不同处理分枝数的变化趋
势基本一致（图 1），在试验时间内分枝数呈增加势
头，表明蒌蒿具有较大的生物量，具备了重金属超
强积累植物生物量大的特点。砂土 CdCO3含量从 0
mg/kg 增加到 240 mg/kg，单株分枝数呈现先增加，
后减少的变化规律，即CdCO3浓度在0 ~ 100 mg/kg，
单株分枝数随 Cd 含量增加而增加，82 天前基本为
CK、C1＜C3＜C5，F 检验显著；CdCO3 浓度继续
增加到 240 mg/kg，单株分枝数不再增加，而呈下降
趋势（幅度不大，略低于 CK），除 82 天后，其他
测定时间处理间差异不显著。这表明低浓度的 Cd
对蒌蒿生长有一定的促进作用。
干物重也表现相似的变化规律（图 1），但达到
最高值时的 CdCO3 浓度不同。无论是根、茎、叶各
自干物重，还是单株干物重，随着 CdCO3浓度从 0
增加到 80 mg/kg，干物重呈增加趋势，但处理间的
显著性差异不同，单株根干重表现为 CK、C1、C2、
C3＜C4，CK、C1、C2、C3 差异不显著；单株茎干
重为 CK、C1＜C2、C3＜C4；单株叶干重为 CK、
C1、C2＜C3、C4；单株干物重呈现 CK、C1＜C2
＜C3＜C4 的变化规律。CdCO3 浓度从 80 mg/kg 增
至 240 mg/kg，除茎干物重有波动外，单株干物重、
根、叶干物重均开始下降，但各类干物重降幅不大，
基本达到 CK、C1 的水平。












以上分析显示，砂土中适量 Cd，即纯 Cd 为
14.5 ~ 72.4 mg/kg 可以促进蒌蒿的生长。这表明蒌蒿
具有对 Cd 污染土壤的适应能力，是一种 Cd 抗性高
的植物。
2.2 Cd 对蒌蒿叶片叶绿素含量的影响
Cd 对蒌蒿各生育期叶绿素含量有显著影响，达
到了 F0.05 显著水平，但处理间的显著性和不同生长
时期的影响程度不同。在苗期和生长前期，CdCO3
从 20 mg/kg 增加到 240 mg/kg， 叶绿素含量呈现
CK、C1、C2、C3、C4、C5 高于 C6、C7、C8、C9、
C10、C11 的趋势（图 2），但 CK、C1、C2、C3、
C4、C5 间，C6、C7、C8、C9、C10、C11 间差异



、












0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
CK C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C11
根 茎 叶
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
16.0
18.0
20.0
36 42 52 82 97
9.0
8.0
7.0
6.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
.0
.0
16.0
14.0
12.0
10.0
8.0
6.0
2.0
0.0
36 42 52 82 97 CK C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C11 C12
处理 种植天数
CK
C1
C3
C5
C7
C9
C11
(天)
单
株
干
重
（
g）

分
枝
数

图 1 Cd 对蒌蒿干物重和分枝数的影响
Fig. 1 Effect of Cd on dry matter and number of branches per plant of seleng Wormwood
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
seedling former meddle latter
生长时期 growing period
叶绿
素含
量
con
cen
tra
tio
n o
f l
eaf
chl
oro
phy
ll
（m
g/L
）
CK
C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7
C8
C9
C10
C11











1
苗期 生长前期 生长中期 生长后期
生长时期
图 2 Cd 对蒌蒿叶绿素含量的影响
Fig. 2 Effect of Cd content in the media on
chlorophyll concentration of seleng wormwood
30.0
25.0
20.0
15.
10.
5.
0.
叶
绿
素
含
量
（
m
g/
L）

第 2 期 潘静娴等：Cd 污染下蒌蒿生长和 Cd 蓄积特性的研究 183

不显著；生长中期和后期，叶绿素含量基本随砂土
中 Cd 含量增加而下降，这可能与 Cd 在植株中积累
量增加，产生了一定毒害有关，但叶片并未见明显
的黄化现象，因此，在 20 ~ 240 mg/kg CdCO3 内，
蒌蒿具有较强的 Cd 抗性。此外，在生长的 100 天
内，各处理叶绿素含量基本是增加的，这与蒌蒿喜
冷凉、耐寒性强有关。
2.3 Cd 在蒌蒿不同器官的积累
蒌蒿不同器官对 Cd 的积累表现出较大的差异，
无论是 CK 还是其他处理，根的含 Cd 量均是器官中
最高的，砂土 CdCO3 含量为 20 ~ 120 mg/kg，根/茎
Cd含量的比值为4.56 ~ 8.86，CdCO3继续增加到240
mg/kg，该比值基本稳定在 2.56 ~ 2.95 之间。根/叶
Cd 含量比值最低值为 3.13，最大值为 10.43；茎、
叶 Cd 积累量也基本上是茎含量高于叶含量，尤其
是在砂土 Cd 含量高的情况下。数据分析显示茎/叶
Cd 含量比值除 3 个处理＜1 之外，其他处理均＞1，
最大值为 1.94，接近 2 倍。
蒌蒿根、茎、叶 Cd 含量与砂土 Cd 含量密切相
关，砂土含 Cd 量从 20 mg/kg 增加到 240 mg/kg，无
论是根、茎、叶，其 Cd 含量均随之增加，达到了
F0.05 显著性水平，但处理间差异显著性程度不同（表
1）。根、茎、叶不同器官对砂土 Cd 的积累程度有
所差异，根对砂土 Cd 的积累能力最强，根 Cd 含量
平均为砂土 Cd 含量的 4.40 倍（按纯 Cd 计），最低
为 3.26 倍，最大为 7.24 倍；茎的积累能力位居第二，
茎 Cd 含量平均为砂土 Cd 含量的 1.02 倍，最低 0.71













倍，最高 1.35 倍；叶对砂土 Cd 的积累最小，叶 Cd
含量平均为砂土 Cd 含量的 0.91 倍，最低 0.67 倍，
最大 1.38 倍。
植物对重金属的积累能力是重金属超强富积植
物的重要特征，本试验中，蒌蒿根的 Cd 含量最大
达到了 532.9 mg/kg，在该含量下，尽管蒌蒿的单株
干物重和分枝数均下降，但并没有降低到 CK 的水
平，而且蒌蒿从扦插到收获，只用了 3 个月左右的
时间，因此，蒌蒿对环境砂土中 Cd 含量的耐受值
应该可以超过 165.2 mg/kg（纯 Cd），目前我国农田
Cd 污染的最大含量为 130 mg/kg[11]，远低于蒌蒿对
Cd 的抗性范围，因此，蒌蒿是一种前景广阔的 Cd
污染修复植物。

3 结论

砂土 Cd 含量对白蒿的生长势、叶绿素和不同
部位 Cd 的积累产生显著影响。20 ~ 100 mg/kg 的砂
土 Cd（CdCO3）对蒌蒿的生长有促进作用，单株分
枝数和干物重随之增加；砂土 Cd 超过 100 mg/kg，
会降低蒌蒿的单株干物重和单株分枝数，但降低水
平没有低于 CK；叶绿素含量对砂土 Cd 含量有不同
的反应，苗期和生长前期，20 ~ 100 mg/kg 的 CdCO3
促进叶绿素含量的增加，但生长中期和后期，叶绿
素含量随 Cd 浓度增加而下降。
Cd 在蒌蒿不同器官中的含量差别较大，根＞茎
＞叶，根/茎 Cd 含量比值在低浓度 Cd 含量时（20 ~
120 mg/kg）为 4.56 ~ 8.86，高浓度下为 2.56 ~ 2.95。
茎/叶 Cd 含量比值基本为 1.0 ~ 2.0。根/叶 Cd 含量
比值最大 10.43，最小 3.13。从蒌蒿器官 Cd 含量看，
按照绿色食品和无公害标准，Cd 含量超标非常严
重，是不能食用的。
蒌蒿不同器官对砂土 Cd 的积累程度不同，根/
砂土 Cd 比值平均为 4.4，茎/砂土为 1.02，叶/砂土
为 0.91。根是 Cd 的强富积器官，茎位居其次，叶
积累最少。

4 讨论

植物对重金属具有强的积累能力，同时生长又
不受影响，是环境重金属植物修复的核心。前人在
寻找这类植物方面作了不少工作，但获得的植物总
是存在某种缺陷[1,11]。如印度芥菜在 CdCO3 含量为
40 mg/kg 时，地上部和根系生物量就开始下降[15]，
在其他作物上也有同样现象[16-17]。本试验 20 ~ 100
mg/kg 的 CdCO3 对蒌蒿生长表现出促进作用，即使
增加到 120 ~ 240 mg/kg，蒌蒿分枝数、干物重、叶
表 1 蒌蒿不同器官含 Cd 量 (mg/kg)
Table 1 Cd contents in differrent organs of seleng wormwood
处理号 根 茎 叶
CK 0.7 ± 0.03g 0.4 ± 0.05h 0.3 ± 0.01e
C1 67.5 ± 3.50f 12.7 ± 0.18g 18.4 ± 0.21d
C2 126.3 ± 1.68e 22.2 ± 0.56f 20.4 ± 0.48c
C3 282.7 ± 1.68e 31.9 ± 0.56e 27.1 ± 0.47c
C4 295.3 ± 2.13d 45.7 ± 0.78e 34.8 ± 0.35c
C5 298.4 ± 1.58d 45.5 ± 0.43e 84.3 ± 0.47b
C6 300.6 ± 2.42d 65.8 ± 1.24d 74.3 ± 0.78b
C7 302.4 ± 2.31d 105.7 ± 0.35c 96.6 ± 0.32a
C8 328.6 ± 1.87c 118.8 ± 0.45c 95.6 ± 0.32a
C9 392.4 ± 1.98b 132.6 ± 0.64b 98.8 ± 0.45a
C10 489.3 ± 1.38a 175.9 ± 0.47a 94.8 ± 0.35a
C11 532.9 ± 2.45a 207.1 ± 1.34a 106.5 ± 1.01a
注：同列数值间字母不同表明 Duncan’s 多重比较差异显著
（P＜0.05）；数值为平均值 ± 标准误。
184 土 壤 第 38 卷

绿素含量虽有一定降低，但仍与 CK 相当。此外，
在 20 ~ 240 mg/kg 的 CdCO3 范围内，蒌蒿生长势未
降到 CK 水平，因此，有必要继续试验，进一步证
明蒌蒿 Cd 的最大忍受范围以及季节吸收差异。不
过，从现有农田土壤 Cd 污染水平看（10 mg/kg 左
右），蒌蒿作为一种富积强、生长快的植物，可以用
于农田土壤 Cd 污染的修复。
植物通过排斥和积累两种途径对重金属产生耐
性。重金属超积累植物是一种极端的金属积累型，
对重金属的大量吸收和积累而又不产生生理伤害的
这种效应可能与重金属在植物体内的分布和化学形
态密切相 关，如 Cd 在超积累植物 Thlaspi
caerulescens 细胞壁中蓄积[18]。本试验蒌蒿在高浓
度 Cd 下仍能保持较好的生长状况，吸收的 Cd 是否
也沉积在细胞壁上，需要进一步的试验来证实。此
外，本试验采用的 CdCO3 虽是一种难溶态化合物，
但蒌蒿却表明出良好吸收效果，这可能是根系分泌
物活化了难溶态 Cd 的缘故 [15]。鉴于此，蒌蒿对 Cd
的吸收和积累的相关研究还有待深入。

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第 2 期 潘静娴等：Cd 污染下蒌蒿生长和 Cd 蓄积特性的研究 185



Growth and Cd Accumulation Properties of Seleng
Wormwood in Cd-Contaminated Sandy Soil

PAN Jing-xian, LI Xing-guo, SHEN Jian, YAO Hai-yan
( College of Biology and Environment，Shanghai Normal University, Shanghai 200232, China )

Abstract： With Nanjing Baihao as a testing plant growing in pots of Cd-contaminated sandy soil, growth and Cd
accumulation properties of the plant were investigated. Growth of the plant was promoted with chlorophyll
concentration increased when the concentration of CdCO3 ranged from 20 to 100 mg/kg. And when the concentration
reached 120 ~ 240 mg/kg in the sandy soil, the growth was slightly inhibited, but the dry matter and branches per plant
and chlorophyll concentration were not reduced to the level of the control; Cd concentration in the root, stem and leaves
of seleng wormwood was positive related to that of the sandy soil. Among these tissues, the roots accumulated most of
the Cd in the plant, making Cd concentration therein upto 532.9 mg/kg, about 7.2 times or 4.4 times on average as much
as in the maxium. In terms of Cd concentration, the tissues of the plant were in the following order, roots＞stems＞
leaves.
Key words： Seleng wormwood, Cadium, Absorption perperty