全 文 ：第 22卷 第 4期 云南农业大学学报 Vo l. 22 No.4
2007年 7月 Journa l o fYunnanA griculturalUniversity Ju.l 2007
收稿日期:2006 - 12 - 31 修回日期:2006 - 11 -21
*基金项目:上海市教委资助项目(04DB12)。
作者简介:潘静娴(1963 -), 女 ,博士 , 副教授 ,从事园艺产品安全性研究。 E-ma il:panjingx@ shnu. edu. cn
Cd污染下蒌蒿生长和 Cd积累的阶段特征*
潘静娴 ,张 莹 ,夏志华 ,陆勐俊
(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 Cd污染人工河砂盆栽试验 , 研究了在 Cd污染条件下蒌蒿生长发育和 Cd积累的阶段
性差异。结果表明蒌蒿根茎叶对 Cd的积累具有显著的阶段性特征 ,且与干物重和根系活力的阶段变化一致。
根茎叶 3月 Cd积累量较小 , 5月积累量增加 , 7月达到最大 , 到本季落叶和下季萌发时又开始下降;根系活力和
地上 、根系干物重的最大值出现在 Cd积累量最大的 7月;在河砂 Cd浓度为 0 ～ 240 m g /kg内 ,根茎叶 Cd积累量
与 Cd浓度成正相关 ,但 Cd浓度 >180 mg /kg, 就会降低根系和地上部干物重 ,并减弱根系活力。蒌蒿可以耐受
的 Cd浓度上限为 180 m g /kg。
关键词:蒌蒿;Cd;阶段特征;超强积累植物
中图分类号:X 53 文献标识码:A 文章编号:1004 - 390X(2007)04 - 0577 - 05
The Per iodic Properties of the Grow th and Cadm ium Accumulation of
SelengWormood in the Contam inated R iver SandyM ed ium
PAN J ing-x ian, ZHANG Y ing, X IA Zhi-hua, LU Meng-jun
(Faculty o f L ife and Env ironm en t Sc ience, Shangha iNo rm al University, Shanghai 200232, China)
Abstract:W ithN anjing Ba ihao as thema te ria ls, the periodic prope rties of the grow th and Cd accumu-
lation o fN an jing Ba ihao w ere investigated in the contam inated po tted experimen t in the river sandy me-
d ium. The results showed that there w as the significant pe riod ic characteristics in the accumulation of
roots and shoots of Se lengW ormood to Cd, which w as in conco rdance w ith the periodic change o f the
dry m atter and root ac tiv ity. The concen tration of Cd in the roots and shootsw as the highest in Ju ly, so
w ere the shoots and roo ts dry matter and the roo t activ ity. Cd concentra tion in SelengW orw ood co rrela-
ted positively (P <0. 05)w ith the respec tive ones existed in the sandy med ium rang ing from 0 to 204
mg /kg Cd, but over 180mg /kg C d, the re w as outstand ing decreased in the dry matter of roo ts and
shoo ts and roo t activity. The uppe r lim ti o fC d reached 180mg /kg fo r Se lengW orw ood beared.
Key words:Se lengWormood;Cadm ium;periodic property;supe r-accumula ted plan t
在我国受重金属污染的农田达 2.0×107 hm2 ,
造成粮食减产 1.0×107 t[ 1] 。其中 Cd污染又是农
产品重金属污染的最严重污染源 ,据统计 ,我国某
污染灌区土壤 Cd含量已达到了 130mg /kg[ 2] 。因
此 ,寻求治理重金属污染的技术受到了普遍关注。
植物重金属修复技术是利用某些植物和共生微生
物能忍耐和超量积累某种重金属的特性来清除土
壤中的重金属的一种环境治理手段 ,是一种新型 、
环保 、发展潜力较大的环境修复技术[ 3 ～ 6] 。
找到对重金属具有超强吸收和积累 、且生长量
大 、适应性强但不造成生物入侵 、同时适合机械化
采收的植物是植物修复的关键 。目前 ,人们已找到
了 400多种对重金属有超强蓄积能力的植物[ 7] ,其
中蒌蒿已被证实对 Cd有强的积累特性[ 8] ,吸收系
DOI牶牨牥牣牨牰牪牨牨牤j牣issn牣牨牥牥牬牠牫牴牥x牗n牘牣牪牥牥牱牣牥牬牣牥牥牱
数大于 1,且具有超强积累植物的其它特征。然
而 ,关于蒌蒿在 Cd污染下生长和 Cd积累的阶段
性差异研究还未见报道。因此 ,针对蒌蒿目前已成
为冬春食用的半栽培蔬菜 ,探索蒌蒿 Cd吸收的阶
段性差异是必要的 ,有利于证明蒌蒿食用安全是否
具有阶段性特征;同时也为蒌蒿作为土壤或水体重
金属 Cd修复的植物提供理论依据 。
1 材料与方法
1. 1 材料
植物材料蒌蒿为生物基地 2002年 2月引种的
南京白蒿 ,栽培于生物基地的塑料温室中 。蒌蒿为
菊科蒿属多年生草本植物 ,嫩茎可食 ,现已驯化栽
培 。
1. 2 方法
试验于 2003年 12月 23日到 2004年 12月在
上海师范大学生物基地的塑料大棚中进行。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河砂称取 CdCO 3 ,随
后混入各盆河砂中 ,制成不同含 Cd量的污染河砂
12个 。每水平以 4盆为一个样本单位 ,重复 4次 ,
总计 48个处理。 12个水平记作 CK , C1, C2 , C3,
C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10, C11。污染河砂混匀装
盆后 , 少量浇水使河砂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 ,放置
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
保持河砂含水量为 65% ～ 75%。新枝萌发后 ,定
期观察植物长势 ,并在 2004年 3月 , 5月 , 7月和 9
月的同一天将整株按地下和茎叶分别制样 ,洗出根
系 ,烘干 ,测定干物重 ,并制成重金属测定样品 。根
系活力在 3月 , 4月 , 5月 , 6月 , 7月 , 8月和 9月的
同天取样。
1. 3 测定方法
干物重用烘干称重法测定;根系活力 TTC法
测定 [ 9] 。重金属 Cd含量采用电感耦合等离子发
射光谱法(ICP)测定 [ 10] 。
2 结果与分析
2. 1 不同 Cd水平蒌蒿干物重的时间变化规律
各处理蒌蒿根干物重的时间进程基本相似 ,自
3月开始缓慢增长 ,到 7月达到最大值 ,此后平稳
增长 (图 1), 9月后又进入下一个年生长周期 。分
析表明 ,不同 Cd水平对根干重影响显著 。在全年
测定的 4个时间内 ,尤其是 7月和 9月 ,基本表现
C3, C4, C5>C6, C7, C8, C9>C10, C11, CK , C1,
C2的规律 ,即随着 Cd浓度从 20mg /kg增加到 100
mg /kg,根干重随之增加 ,并达到最大值;继续增到
180mg /kg,根干重又开始下降 ,但仍高于 CK;Cd
超过 200 mg /kg,所有测定月份的根干重才低于
CK。显然 , 20 ～ 100 mg /kg的 Cd促进蒌蒿根干重
的增加 ,根生长能忍受的 Cd浓度可达 200 mg /kg。
Cd浓度对地上部干物重的阶段性影响与根干
重的基本相似 ,表现为自 3月始 ,干物重不断增加 ,
到 7月份达到该生长季的最大值(图 1),此后进入
种子成熟阶段 ,营养生长基本结束 ,到 9月基本结
578 云南农业大学学报 第 22卷
束该季的生长 ,进入下季的重新萌发 。尽管规律相
同 ,但在测定的时间内 , Cd水平对地上部干物重的
影响显著 (F 0. 05),除 3月外 ,基本为 C5>C1, C2,
C3, C4>CK , C6, C7, C8 >C9, C10, C11的规律 ,即
Cd浓度从 20 mg /kg增至 100mg /kg,地上部干物
重随之增加 ,并达最大值;继续到 160mg /kg,干物
重下降 ,但与对照无显著差异 , Cd超过 180mg /kg,
才降至对照水平以下 。
根 、地上部干物重的变化规律说明蒌蒿能够耐
受的介质 Cd水平可以达到 180mg /kg。
2. 2 不同 Cd水平蒌蒿根系活力的阶段性差异
从 3月到 9月的根系活力测定显示 ,各处理根
系活力随时间的变化规律基本相似 , 3月开始增
加 ,到 7月达最大值 ,其后开始下降 ,但数值高于 7
月前的水平 (图 2)。但是 , Cd水平对根系活力的
影响显著 , 基本为 C7, C8, C9 >C3, C4, C5, C6 >
C10, C11>CK , C1, C2。即 Cd浓度从 60mg /kg增
至 240mg /kg,根系活力均高于对照 ,并在 140 ～
180mg /kg内达到最大值 ,只有 20 ～ 60mg /kg的根
系活力与 CK无差异。
从根系活力的变化规律看 ,蒌蒿 Cd的耐受上
限可达 240mg /kg。根系活力是根活性的一个指
标 ,在 Cd污染下呈增加趋势 ,可能说明根系活力
也是一种逆境指标 ,但需进一步证实。从本研究
看 ,在 20 ～ 100mg /kg的 Cd水平内 ,蒌蒿生长没有
受到影响 ,反而得到了促进 ,可能与根系活力的增
加有关。综合干物重和根系活力两个指标 ,蒌蒿可
以抗最大 180mg /kg的介质 Cd。
2. 3 不同蒌蒿器官 Cd积累的阶段性差异
不同处理的蒌蒿茎叶 Cd积累量随时间的变
化趋势基本相同 (图 3)。绝大多数处理的茎叶 Cd
积累量从 3月开始增加 ,到 7月达最大值 ,此后 ,随
着蒌蒿进入结实 ,营养生长结束 ,再加之蒌蒿为喜
凉蔬菜 , Cd的积累量开始下降。到 9月 ,下季新生
幼株的积累量显著低于 7月水平。蒌蒿 Cd积累的
阶段性差异与其干物质积累以及根系活力的变化
规律有较好的吻合性 。
此外 ,在测定时期内 ,河砂含 Cd量对茎叶器
官 Cd积累的影响显著 ,随 Cd含量增加 ,茎叶 Cd
积累量也随之增加 ,但处理间的差异显著性不同 。
在 0 ～ 240mg /kg Cd梯度内 ,茎 Cd积累量变化趋
势为 CK
579第 4期 潘静娴 ,等:Cd污染下蒌蒿生长和 Cd积累的阶段特征
绿叶菜蒌蒿标准 [ 14] 。
根 Cd积累量也表现从 3月开始增加 ,到 7月
达到最大值 ,其后又开始下降(图 4)的趋势 。各测
定时间内 ,积累量表现出 CK
大于同期的茎叶 Cd积累量 ,这与先期的研究一
致 [ 8] 。
3 结论与讨论
试验证实了蒌蒿在冷凉季节 (测定的 3月 ),
Cd积累量较小 ,盛夏季节(7月)最高 ,到本季落叶
和下一季生长萌发时 (9月),积累量又下降 。同期
测定的根系活力 、地上和根干物重变化较好地支持
了蒌蒿 Cd的阶段性规律 。文秋红等 [ 11]在研究杂
草藜对 Cd吸收的阶段性差异结果与本研究的一
致 。栾以玲等[ 12]研究也表明近郊火炬松地上各器
官和根系的 Cd积累量 7月最大 ,但其它重金属元
素并不如此。 HAGEMEYER e t al[ 13] 研究证实了
Fagus树的 Cd积累量 3月最低 , 6月最高 , 9月和
来年 1月中等 ,但也有不一致的结论 [ 14, 15] 。
此外 ,除蒌蒿根茎叶对 Cd吸收具有阶段性差
异外 ,各阶段 Cd的富集也与河砂 Cd含量显著相
关 。从 3月到 9月 ,在 20 ～ 240 mg /kg C d含量内 ,
根茎叶的 Cd积累量是正相关的。 20 ～ 100 mg /kg
的 Cd促进蒌蒿的生长和干物重的提高 ,但超过
180mg /kg,对蒌蒿生长产生不利影响 ,表现为地上
部干物重的下降 ,因此 ,蒌蒿可以耐受的污染介质
Cd含量为 20 ～ 180mg /kg。从文献 [ 2]可知 ,蒌蒿
作为我国污染农田 Cd的修复植物是完全合适的 ,
而且 ,蒌蒿生长量大 ,管理粗放 。
蒌蒿是一种多年生野生蔬菜 ,以冬春时期的嫩
茎为食用器官。然而通过各类 Cd敏感度试验 ,均
发现蒌蒿对重金属 Cd具有较强的积累能力 ,蒌蒿
食用显然是不安全的 [ 16] 。但是 ,蒌蒿对环境 Cd具
有较强耐性 ,最高可达 180 mg /kg,比前人研究的
富 Cd植物的耐 Cd水平要高[ 2] ,且生长量大 ,耐水
湿 、栽培容易。按照 BAKER et al[ 17]的 “Cd富集植
物”定义 ,蒌蒿是一种 Cd富集植物;而且目前作为
蔬菜栽培 ,基本脱离野生状态 。从现有作物中能否
筛选出超富集植物一直存在争议[ 18, 19] ,本试验充
分表明作物中存在着重金属的富集植物 ,尤其是从
野生驯化为栽培作物 ,因此 ,野生植物驯化栽培前
应做好安全性评价。
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(上接第 573页)
山洪灾害临界雨量等值线变化规律的影响因
素较多 ,最重要的就是离散数据的空间插值 ,有时
需要平滑估值 ,有时需要精确估值 ,可以根据实际
需要选定合适的插值方法 ,绘出合理的等值线 。从
云南省山洪灾害临界雨量等值线图的变化规律研
究和插值方法比较 ,克里金法能较好地反映临界雨
量的空间变化规律 ,反距离加权插值法和径向基函
数法可作为估值参考 。
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