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第22卷第7期
2013年7月
长江流域资源与环境
Resources and Environment in the Yangtze Basin
Vol.22No.7
Jul.2013
蒌蒿(Artemisia selengensis L.)修复洞庭湖
土壤Cd污染的强化措施研究
董 萌1,2,赵运林2,库文珍2,周小梅2,李燕子2,陈小玲2
(1.湖南农业大学生物科学技术学院,湖南 长沙410128;2.湖南城市学院化学与环境工程学院,湖南 益阳413000)
摘 要:洞庭湖土壤镉污染严重,蒌蒿(Artemisia selengensis L.)是在洞庭湖湿地新发现的一种对镉具有较强富集
能力的优势植物,已证实该种植物对土壤中的镉具有较好的修复效果和潜能,将来可作为洞庭湖土壤镉污染的理
想修复材料。以南洞庭湖Cd污染土壤为栽培基质,分别在蒌蒿幼苗期、成株期添加EDTA等7种螯合剂和调控物
质,研究了不同添加物对蒌蒿生长状况及Cd富集效果的影响。结果表明,HEDTA、EDTA、DTPA等3种螯合剂
不同程度地降低了蒌蒿地上部分的生物量,但增加了土壤中有效态Cd的含量,使蒌蒿茎叶中Cd的富集浓度分别
上升了35.5%、98.4%、42.1%,可显著提高蒌蒿的修复效果;生石灰的添加则使土壤有效态Cd明显减少,抑制了
蒌蒿对Cd的富集;有机腐殖质和复合肥的施加虽促进了蒌蒿生长,但未对其富集效果产生显著影响;幼苗期施加
调控物质,在植株生物量、Cd富集浓度及土壤有效态Cd含量等方面造成的影响均大于成株期。
关键词:蒌蒿;洞庭湖湿地;Cd污染;强化措施
中图分类号:X53;Q948.116 文献标识码:A 文章编号:1004-8227(2013)07-0937-08
收稿日期:2012-08-10;修回日期:2012-10-20
基金项目:国家自然科学基金项目(30970551);环保部公益性行业科研专项(201009022);湖南省科技计划重点项目(2010SK2004);湖南
省自然科学基金项目(11JJ5022);2010年度湖南省大学生研究性学习和创新性实验项目
作者简介:董 萌(1982~ ),男,山东省济宁人,副教授,博士研究生,主要从事环境污染与生态修复方向的研究.
E-mail:dongmeng1001@163.com
洞庭湖是我国第二大淡水湖湿地,大部分位于
湖南省境内,是湖南省重要的工、农业生产基地。随
着人们对洞庭湖湿地越来越多的开发利用,其资源
环境的受损、治理与保护成了备受关注的问题。许
多研究资料表明,由于上游金属矿开采、湖区企业生
产排污、农化面源污染等诸多因素长期作用,洞庭湖
及其支流的水体和土壤中Cd、Pb、Sb等重金属含量
严重超标[1~4],其防治工作已逐步受到重视。洞庭
湖区域地形复杂、面积辽阔,采用当前速效但高成本
的物理、化学方法进行大面积治理难以达到预期效
果,将植物修复方法应用于洞庭湖湿地的重金属原
位治理具有较广阔的发展前景。研究组在野外调查
的基础上,筛选到了一种广布于湖区的优势植
物———蒌蒿(Artemisia selengensis L.),对滨岸带
土壤中的Cd具有较强的富集效果,其富集能力远
远高于同一生境下的其他植物,是一种对Cd具有
潜在修复价值的植物种类,将来有望成为治理土壤
Cd污染的理想修复材料[5,6]。本研究在明确其Cd
富集规律的基础上,选择了7种较为经济、常见的农
化调控措施,试验并比较了这些措施在强化蒌蒿修
复土壤Cd污染方面的整体效果,为进一步探究其
应用价值奠定基础,同时也为土壤Cd污染的植物
修复理论研究提供科学的参考依据。
1 材料与方法
1.1 供试植物材料来源
供试植株的源材料采自南洞庭湖湿地的东南洲
(28°52′34″N,112°23′39″E),整株采集后种植于湖
南城市学院校内试验田的温室大棚内。为保证幼苗
生长背景的均一性,取次年新萌发植株的茎秆连续
继代扦插2次,于3月下旬(幼苗期)选择出芽状况
良好的植株作为试验材料。
1.2 土壤基质取样及理化性质测定
试验所用土壤取自“南洞庭湖生态修复工程示
范基地”。该基地位于沅江市南洞庭湖自然保护区
内的万子湖(28°48′37″N 112°24′19″E),邻近沅江造
纸厂和太阳鸟船舶制造厂,为南洞庭湖湿地重金属
污染偏重的区域。
称取12.0kg土壤装于直径38cm、高32cm的
聚乙烯塑胶桶内,每桶培植幼苗20株;每日喷施洁
净自来水使桶内土壤含水量维持在70%~80%(以
W.E.T土壤水分温度电导率测定仪控制)。
分别采用原子吸收分光光度法、凯式定氮法、钼
锑抗分光光度法、火焰分光光度法、BaCl2-MgSO4
交换法和酸度计法[7]测定装盆处理前土壤基质中的
全镉、全氮、全磷、全钾、阳离子交换量和pH值。所
测得土壤基本信息见表1。
表1 供试土壤基本理化性质
Tab.1 Basic Properties of the Tested Soil
全镉含量
(TCd,
mg/kg)
全氮含量
(TN,
g/kg)
全磷含量
(TP,
g/kg)
全钾含量
(TK,
g/kg)
阳离子交换量
(CEC,
cmol/kg)
pH值
16.53 2.98 1.78 19.63 18.58 7.36
1.3 土壤基质的强化措施处理
以空白土壤为对照(CK),其他每桶土壤样品分
别进行以下7种措施的处理:① 0.05mol/L 的
HEDTA(羟乙基乙二胺三乙酸)溶液14.0mL;②
0.05 mol/L 的 EDTA(乙 二 胺 四 乙 酸)溶 液
14.0mL;③0.05mol/L的DTPA(二乙基三胺五
乙酸)溶液14.0mL;④ 生石灰10.0g;⑤ 有机腐殖
质10.0g(以腐烂发酵的花卉植物残体代替);⑥ 复
合肥 料 10.0g;⑦ 0.05 mol/L 的 Zn2+ 溶 液
14.0mL(以Zn(NO3)2·6H2O为溶质添加物)。
上述处理共分两组,第一组选择在幼苗期(栽培
后的第30d)进行,第二组选择在成株期(栽培后的
第90d)进行,每组内的每个处理设置3桶作为重
复。在第二组处理后的第10d(即植株栽培后的第
100d)进行所有植株和土壤样品材料的收取与测
定。
1.4 指标测定方法
1.4.1 植株生物量
在每个处理样品中,沿地表随机剪取10株植
物,烘干至恒重并剪成小段后准确称量,以该“10株
重”表示蒌蒿地上部分的生物量大小。
1.4.2 植株中全Cd含量分析
准确称取粉碎后植物样品0.1g,加入体积比为
4∶1的 HNO3-HClO4混合液10mL,WX-4000型
微波密闭消解系统进行消解后(190 ℃、25atm、
2min),石墨炉原子吸收分光光度计测定样品中的
Cd含量(岛津AA-6300型)。
1.4.3 土壤中有效态Cd的提取与含量分析
准确称取粉碎后土壤样品0.2g,参照改良后的
Tessier提取法[8]及BCR提取法[9]进行。石墨炉原
子吸收分光光度计测定样品中的Cd含量(岛津AA
-6300型)。
1.4.4 数据统计与分析
所测得原始数据用 Excel 2010和SPSS 13.0
软件进行统计分析处理,处理后数据以“平均值±标
准差”的形式给出,并分析显著性差异。
2 结果与分析
2.1 不同处理下植株的生长状况及Cd富集能力
生物量是反映植物在重金属胁迫下的重要生长
指标,不同的化学调控手段和农艺措施可对植物生
物量造成显著影响[10~12]。从表2中的测定数据及
分析结果可以看出,与对照相比,7种调控措施不同
程度地增加或降低了蒌蒿地上部分的生物量:复合
肥和有机质使蒌蒿植株干生物量增加了10.80%~
22.36%,这和绿肥等有机肥的施加效果相似[13];螯
合剂的添加则显著抑制了植株的生长,其中EDTA
的抑制效果最明显,相比对照下降了6.11%,由此
可见,Cd与EDTA共同作用对蒌蒿生长的伤害作
用较强,这与 Blaylock[10]、蒋先军等[14]、吴龙华
等[15]对印度芥菜的研究结果相符。本研究中,Zn2+
的施加未对植物的生长状况产生明显影响,在幼苗
期施加虽显著提高了植株生物量,但在成株期则未
见对其有促进作用。因此,仅依据本次观测结果尚
不能断定Cd2+、Zn2+在植物生长过程中所起的作用
是否为协同或拮抗,钱猛等人[16]对海州香薷的研究
结果证明了多数情况下Zn2+对植物生长方面的促
进作用,姜理英等[17]则认为Zn对海州香薷的影响
较小。整体来看,在幼苗期进行上述任何一种调控
措施的处理,均比在成株期时对蒌蒿生物量造成的
影响更为显著,即化学调控物的添加效果具有明显
的时效性特征。
化学调控物的施加可较大幅度地改变植株对
Cd的富集能力[18~22]。表中数据显示,7种调控措
施不同程度增加或降低了蒌蒿地上部分的 Cd含
量。幼苗期施加时,EDTA对Cd富集的促进效果
最明显,相比对照增加了近1倍,另外两种螯合物均
使蒌蒿的富集浓度分别提高了35.51%和42.07%,
可以看出,EDTA对Cd富集具有较强的螯合诱导
作用。但是,不同植物对EDTA的反应有所差别,
例如Fumbarov等[23]对睡莲(water Lily Nympha-
ea aurora)的研究结果表明,投放EDTA能减少睡莲
839 长江流域资源与环境 第22卷
表2 不同措施处理下土壤和植物体中的Cd含量
Tab.2 Content of Cd in Soil and Plants Under the Different Measures
处理时期 处理方式 地上部生物量 (10株干重,g)
地上部Cd含量
(mg/kg)
土壤有效态Cd
含量(mg/kg)
土壤pH值
幼苗期
CK 422.7±16.6cdBC 86.5±6.2eDE 2.8±0.3efDE 7.36±0.05cC
HEDTA 401.5±17.4cdC 117.3±8.9cdBC 3.5±0.3aAB 7.39±0.04cC
EDTA 396.9±17.3cdC 171.7±10.6aA 3.7±0.2aA 7.31±0.05cC
DTPA 408.9±17.9cdC 122.9±9.6bcBC 3.4±0.2cC 7.37±0.04cC
生石灰 389.5±19.5dC 57.7±4.6gG 1.9±0.2ghF 7.82±0.12bB
有机腐殖质 468.4±17.35bAB 62.5±4.71fgFG 2.2±0.18gF 7.07±0.04dD
复合肥料 517.2±17.8aA 73.8±5.9efEFG 2.9±0.2defDE 7.33±0.04cC
Zn2+ 436.5±16.9bcBC 61.5±5.4fgFG 3.1±0.2deDE 7.37±0.06cC
成株期
HEDTA 416.5±17.9cdBC 106.2±7.8dCD 3.4±0.1abABC 7.33±0.05cC
EDTA 421.6±18.6cdBC 133.8±10.2bB 3.7±0.3aA 7.35±0.06cC
DTPA 417.6±17.4cdBC 104.9±8.7dCD 3.2±0.2bcBC 7.32±0.04cC
生石灰 424.7±17.7cdBC 79.9±6.1eEF 1.9±0.2ghF 8.22±0.07aA
有机腐殖质 431.6±17.6bcdBC 76.7±6.1efEFG 1.7±0.2hF 6.94±0.14eD
复合肥料 438.3±17.9bcBC 89.2±6.5eDE 2.7±0.2fE 7.29±0.11cC
Zn2+ 420.2±16.7cdBC 75.4±5.9efEFG 3.2±0.2dD 7.31±0.05cC
对污水中Cd的提取,加入 KCl溶液则可增强其富
集能力。生石灰、有机质、复合肥及Zn2+等4种物
质的添加则使蒌蒿的Cd富集浓度有了显著降低。
其中生石灰的降低幅度最大,为33.29%,这是因为
生石灰能对土壤中的Cd2+起到较好的结合钝化作
用,从而阻止植物的吸收与富集[24,25]。有机腐殖质
和复合肥亦显著降低了蒌蒿植株内的Cd浓度,但
这种降低是相对的,笔者认为大部分原因是由于二
者均促进了植株生物量的增加从而导致的“浓度稀
释效应”。Zn2+对蒌蒿富集Cd的抑制作用较为明
显,相比对照降低了28.89%,这与亚麻、莴苣、水稻
等植物的吸附效果相似[26~28]。成株期施加与幼苗
期相比,对蒌蒿Cd富集能力的影响趋势相一致,但
在程度上有明显降低,进一步说明了调控物的添加
时间与其调控效果之间具有密切的相关性。
2.2 不同处理措施对土壤性质的影响
化学调控物进入土壤后,会使土壤结构、理化性
质等发生改变,其中有效态重金属所占比例及土壤
酸碱度的变化对植物的富集效果将产生重要影
响[15,29~31]。本研究对这两个指标进行测定发现,螯
合剂的添加显著增加了土壤中有效态的Cd含量,
但并未导致土壤酸碱度发生明显变化(P>0.05),
而且不同时期的施加未造成显著差异。生石灰则大
幅提高了土壤pH 值,与对照样品之间呈显著差异
(P<0.01),大大降低了土壤中有效态Cd含量,且
生石灰的添加时间愈短,其最终效果越明显,有机腐
殖质也表现出了类似的结果,由此可见这两种添加
物的作用效果具有显著的反向时效性,即在土壤中
停留时间越长,其对土壤性质的最终作用效果愈弱。
Zn2+对土壤中有效态Cd的影响效果较为明显,由
于二者在土壤溶液中存在一定的竞争作用,且Zn2+
能置换出与土壤胶体颗粒相结合的Cd2+,可使土壤
有效态Cd含量增加[28,32]。在上述几种添加物中,
有机腐殖质的作用效果较为特殊:本试验所添加的
有机质为长期发酵后的植物残体混合物,呈一定的
酸性,导致土壤pH值发生明显降低(P<0.01),理
论上讲,土壤酸性的增强会将大量金属阳离子淋溶
到土壤溶液中,致使土壤中有效态Cd增加[17,33,34],
但本研究结果发现,土壤中有效态Cd含量在有机
腐殖质作用下却有明显程度的减少,对此笔者分析
认为,发酵后呈酸性的有机质,一方面可能因增强土
壤酸性从而使土壤中有效态(主要是游离态)Cd2+
增加,但另一方面,当有机物质进入土壤后,容易与
金属离子及土壤胶体颗粒相结合,从而减少Cd2+在
土壤溶液中的存在量,本研究呈现这一结果的原因
可能是后者作用效果大于前者所致。
2.3 不同调控方法对Cd污染修复效果的影响
植株对土壤中重金属的提取量可间接表征其修
复效果。蒌蒿地上器官对Cd的提取量可用其地上
部分干重与Cd富集浓度的乘积表示。从图1可以
看出,与对照相比,EDTA对蒌蒿提取土壤Cd的促
进效果最为突出,收获时10株蒌蒿的茎叶可从土壤
基质中富集Cd近70mg,幼苗期进行EDTA的施
加效果同样优于成株期。HEDTA和 DTPA对蒌
939 第7期 董 萌,等:蒌蒿(Artemisia selengensis L.)修复洞庭湖土壤Cd污染的强化措施研究
书蒿的Cd提取效果也有明显的促进作用,且在施加
时间方面所造成的效果差异不大,这3种螯合剂对
诱导强化蒌蒿修复Cd污染的效果顺序为EDTA>
DTPA>HEDTA。值得注意的是,DTPA 在提高
蒌蒿对Cd的根茎转移能力上具有独特的效果(图
2),3种螯合剂均可使蒌蒿的根茎转移能力有较大
提高,相比而言,幼苗期施加的DTPA可使蒌蒿的
根茎转移系数保持在1.6的水平,比不加任何处理
的植株高出47.7%,比EDTA高18.8%,可见DT-
PA在改善植物根茎转移能力方面是一种理想的调
控剂。生石灰在阻碍、钝化蒌蒿对Cd的整体富集
效果上作用显著,特别是幼苗期施加可使蒌蒿的富
集量减少38.5%,且阻止其向地上部分运输。有机
质、复合肥、Zn2+等调控物质则未明显改变植株的
根茎转移能力,整体效果上也未显示出对蒌蒿富集
Cd的强化作用。
图1 不同措施处理下植物对Cd的提取效果
Fig.1 Extraction of Cd by Stems and Leaves
Under the Different Measures
图2 不同措施处理下植株对Cd的根茎转移系数
Fig.2 Root-stem Transfer Coefficient of Cd
Under the Different Measures
土壤中有效态Cd含量对植物富集能力方面产
生重要影响。本研究以测定结果为依据,分别对土
壤中有效态 Cd含量与蒌蒿的生物量、Cd富集浓
度、Cd提取量及土壤pH 值进行了相关性分析(图
3~图6)。结果发现,土壤中有效态Cd含量与蒌蒿
的富集浓度及提取量虽呈一定的正相关,但相关性
系数较低,与植株生物量及土壤pH 值之间几乎无
明显的关系,这与Tudoreanu和Philip[35]的研究结
果差异较大。土壤中有效态Cd的含量影响植物的
生长状况,这一现象存在于较多已报道的植物
中[31,36,37],但在本研究中未观测到其二者之间的必
然关系,可能是由于土壤中有效态Cd含量远未达
到限制蒌蒿生长的浓度水平。我们还发现,生石灰
的施加,在减少土壤有效态Cd的同时显著降低了
蒌蒿的生物量,而有机腐殖质的添加则在减少有效
Cd的同时增加了植株的生物量,这一现象更加说明
了土壤有效Cd的浓度并不一定是影响蒌蒿生物量
的必要条件。土壤pH 值受到的影响因素较为复
杂,与有效态Cd含量之间的直接关系不明显。
图3 土壤有效态Cd含量与植株提取量的相关性
Fig.3 Correlation Between Cd Content of Effective
State and Extraction of Aboveground Parts of Plants
图4土壤有效态Cd含量与茎叶中Cd浓度的相关性
Fig.4 Correlation Between Cd Content of Effective
State and Concentration of Aboveground Parts of Plants
图5土壤有效态Cd含量与地上部生物量的相关性
Fig.5Correlation Between Cd Content of Effective
State and Biomass of Aboveground Parts of Plants
049 长江流域资源与环境 第22卷
图6 土壤有效态Cd含量与土壤pH值的相关性
Fig.6Correlation Between Cd Content
of Effective State and Soil pH
3 讨论
近年来,螯合诱导修复在植物修复土壤重金
属污染中起到越来越重要的作用[30,31,38~40],包括
某些超富集植物[16,41~43],螯合剂的应用可使其修
复能力进一步增强。螯合剂的这种强化作用基于
两个理论,一是对植物生长基质中有效态金属离子
的溶解活化[22,44],主要是因为螯合物可将土壤颗粒
固定的金属离子解离下来,导致金属螯合物的溶解
度增加;二是促进植物的整体吸收和转运,这一理论
认为,植物对金属螯合物的吸收富集比单纯的金属
离子更加容易,且金属螯合物更易于向地上部分运
输[10,45~47]。另一方面,过量的螯合物也可对植物生
长造成影响,导致其生物量降低[48,49]。在施用技术
上,目前较多研究[17,36]认为,螯合剂的施用应以不
影响植物生长为前提,因此添加的时间一般选择在
植物生物量趋于稳定水平后(或植物收获前的几天)
进行,这样可保证植株达到最大的生物量以带走尽
可能多的污染物。植物修复的最终效果,除与植株
功能部分的生物量有关外,还与植株对金属的富集
效率紧密相关。若按照当前采用较多的后期施加方
法,待螯合剂施入后,会在短时间内迅速提升植株的
富集水平,但这种强化过程持续的时间仅仅为添加
后至收获前的一段时期;若在前期进行施加,螯合剂
的作用时间则会延长,所起的诱导修复效果可能会
增加。本研究比较了前、后两个时期进行螯合物添
加后的作用效果,发现EDTA等物质的调控具有一
定的时效性,其在土壤中停留的时间越长,最终的调
控效果越显著,因此螯合剂的施加时间应综合植物
生长状况与实际作用效果这两个因素进行确定,但
也有不少学者认为[11,50~52],从环境风险角度来讲,
螯合剂在土壤中停留的时间越长,受雨水淋溶、污染
地下水的可能性越大,因此应综合更多因素来考虑
螯合剂的添加时间。另外,为尽量减小螯合剂对土
壤环境造成的威胁,在保证作用效果的前提下,应将
添加浓度减小至最低。本研究基于EDTA与Cd2+
的配位比而添加[11,53],未深入探讨螯合物的最适施
加浓度,这将是下一步需开展的工作。
蒌蒿是在洞庭湖湿地发现的一种对Cd具有高
富集作用的植物,同时具有分布面积广、繁殖能力
强、地上部生物量大、易于收割等特征,这些都保证
了其具有较好的 Cd修复应用前景。在洞庭湖地
区,蒌蒿又是一种倍受青睐的蔬菜食品,国内已有研
究[54~56]指出,由于蒌蒿具有较高的Cd吸附能力而
使其食用安全受到影响,因此,深入探索蒌蒿富集
Cd的钝化措施颇有必要。对此,本研究广泛选用了
7种常见的农艺措施和螯合剂,发现生石灰等调控
物对蒌蒿富集Cd的钝化作用明显,在一定程度上
阻碍了植株对土壤中Cd的吸收和转移,该种措施
有利于保证蒌蒿的食用安全性。
此外,在植物修复的实践应用方面,不免要谈及
植物体经修复使用后的处理问题,这也是科学家一
直关注的世界性难题[57]。国外曾有学者[58]建议用
堆肥、压实、焚化或灰化、高温裂解、溶液萃取等方法
来处理修复利用后的植物体,国内也有人提出了“植
物冶金”以实现资源化利用,但这些想法尚未见具体
实施。针对于本项研究来讲,考虑到蒌蒿为广布于
洞庭湖湿地的一种野生优势种,经修复利用后可采
用“湖底深埋”的方法对植物残体进行就近处理,以
减小对湖区环境的二次污染生态风险,具体的操作
过程将有待进一步的探究。
4 结论
蒌蒿是一种在改良剂作用下修复Cd污染潜力
较大的植物。螯合剂的施加在一定程度上可影响蒌
蒿的生长,导致其生物量降低,但可显著提高蒌蒿对
Cd污染的修复能力,同时使土壤中有效态Cd含量
增加。在3种施用的螯合剂中,EDTA的诱导强化
效果最理想,可使蒌蒿对 Cd的提取效果增加
54.16% ~86.25%,DTPA能有效促进蒌蒿对Cd
的根茎转移能力;生石灰可钝化蒌蒿对Cd的富集,
使蒌蒿的提取量减少7.27% ~ 38.55%;Zn2+、
Cd2+在土壤中存在竞争作用,Zn的添加能显著增加
土壤中有效态的Cd,但同时阻碍了蒌蒿对Cd的吸
149 第7期 董 萌,等:蒌蒿(Artemisia selengensis L.)修复洞庭湖土壤Cd污染的强化措施研究
收;有机腐殖质、复合肥提高了蒌蒿的生物量,但未
对其Cd富集效果产生显著影响。
螯合剂等调控物质对蒌蒿富集Cd的作用效果
具有一定的时效性,施加时间越早,其诱导强化(或
钝化)植物富集的效果越明显。结合环境风险等因
素,螯合剂的添加时间应综合多方面确定。
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349 第7期 董 萌,等:蒌蒿(Artemisia selengensis L.)修复洞庭湖土壤Cd污染的强化措施研究
STRENGTHEN MEASURES USED FOR ARTEMISIA SELENGENSIS L.TO
REPAIR Cd CONTAMINATED SOIL OF DONGTING LAKE WETLAND
DONG Meng1,2,ZHAO Yun-lin 2,KU Wen-zhen 2,ZHOU Xiao-mei 2,LI Yan-zi 2,CHEN Xiao-ling2
(1.Colege of Biology and Technology,Hunan Agricultural University,Changsha 410128,China;
2.Colege of Chemistry and Environment Engineering,Hunan City University,Yiyang 413000,China)
Abstract:Based on the serious situation of Cd polution in the wetland of the Dongting Lake,a series of
studies were conducted to evaluate the Cd enrichment characteristics and repairing effects of kinds of plants
growing in the Dongting Lake area.The results show that Artemisiaselengensisis an outstanding species
to repair Cd polution for its remarkable capacity to accumulate Cd from lake soil.Artemisiaverlotorum
shows a good capacity to absorb Cd and could be selected as a potential candidate to treat Cd polution.
Because of their higher Cd accumulation in the root parts and their higher biomass of stem and leave which
could be harvested every year,Phragmites australis and Miscanthus lutarioriparius could also play a role
in controling Cd polution in the wetland of the Dongting Lake.In this study,apot experiment was
conducted to study the biological traits and the Cd accumulation characteristics of Artemisia selengensis to
Cd stress during its growth period.The final results showed that the leaves were injured apparently
associated with significant decrease of above-ground biomass when Cd concentrations in soil were higher
than 40mg/kg.Artemisia selengensis could complete its life cycle at a high Cd concentration(100mg/kg)
and showed a stronger resistence to soil Cd.The bioavailable Cd accounted for about 15.3%-37.1%of
total soil Cd.There were no significant differences of Cd concentrations in the plants during their different
growth phases,but a lower Cd accumulation was observed in stems and leaves at the seedling stage than
the other stages because of low biomass.During the adult stage of Artemisia selengensis,Cd accumulation
was up to 492-588mg/kg under the Cd treatment of 40-60mg/kg.These data suggested that Artemisia
selengensis was an outstanding species that could be selected as a potential candidate to repair Cd polution
from lake soil.Using the Cd-contaminated soil as culture medium,apot experiment was carried out to
explore the affect by chelating agents on the biomass and Cd accumulation of Artemisia selengensis.The
results showed that the biomass of stems and leaves decreased by the impact of HEDTA,EDTA and
DTPA,but the content of Cd in aerial parts of plants increased respectively by 35.5%,98.4% and
42.1%.Additionaly,the effective content of Cd in soil,the opposite effect was observed in the add of
lime.The growth of plants were promoted by the organic matter and fertilizer,however,the effect of Cd
enrichment was not the case.Overal,the chelate applied at the seedling stage had a greater impact than
the adult stage.
Key words:Artemisia selengensis L.;Dongting Lake wetland;cadmium contamination;strengthen meas-
ures
449 长江流域资源与环境 第22卷