全 文 ：书北方园艺２０１４（１２）：１～６ ·试验研究·
第一作者简介：陈莉（１９８０－），女，山西运城人，硕士，讲师，研究方
向为生态环境。Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｌｓｓｈｉｎｅ＠１６３．ｃｏｍ．
基金项目：山西省教育厅科技创新资助项目（２０１３１５４）；运城学院
院级产学研资助项目（ＣＹ－２０１３００４）。
收稿日期：２０１４－０３－０７
皂化改性莴笋叶渣对Ｚｎ２＋吸附作用研究
陈 莉，司 慧，杨 焕，陈 林，靳 峰，孙 松
（运城学院 生命科学系，山西 运城０４４０００）
摘 要：以皂化处理的莴笋叶渣为试材，通过二次回归正交旋转组合设计实验，对Ｚｎ２＋溶液
初始浓度、莴笋叶渣加入量、Ｚｎ２＋溶液ｐＨ、温度、时间５个因素进行优化，研究了莴笋叶渣对Ｚｎ２＋
吸附率的最优工艺。结果表明：在Ｚｎ２＋溶液浓度６０ｍｇ／Ｌ、莴笋叶渣加入量０．５ｇ、Ｚｎ２＋溶液ｐＨ
８、温度４０℃、时间１ｈ时，预测吸附率ＹＭａｘ为７６．１４％；此吸附条件下，验证得到最佳吸附率
７５．９５％，与预测值相符；与活性炭、纤维素吸附效果比较，莴笋叶渣效果最优；Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ吸附等
温式和二级动力学方程能更好描述莴笋叶渣对Ｚｎ２＋的吸附热力学情况；ＳＥＭ观测和ＦＴＩＲ分析
可知，莴笋叶渣表面疏松多孔，且－Ｃ≡Ｃ等基团对Ｚｎ２＋吸附起到了很好效果。
关键词：莴笋叶渣；Ｚｎ２＋；二次回归正交旋转组合设计；扫描电镜；傅立叶红外光谱
中图分类号：Ｓ ６４４．６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１－０００９（２０１４）１２－０００１－０６
含有重金属离子的废水来源广泛［１－２］，而重金属离
子进入环境后的毒害是积累性的［３］，积累过多后，它会
危害人们的肝脏，损害血液循环系统，侵害神经系统［４－５］。
锌在人体内含量过高，将会抑制吞噬细胞的活性和杀菌
力，降低人体免疫力，使抵抗力减弱，对疾病易感性增
加，从而引起锌中毒，损伤胃肠等内脏，抑制中枢神经，
引起麻痹［６］。
传统处理重金属锌废水的方法［７］有：稀释法、换水
法；化学混凝、吸附法；离子还原、交换法；电修复法；生物
修复法。通常这些方法存在运行成本高、操作繁琐、易
造成二次污染等缺点［８－９］。
而生物吸附剂近期引起了学者的关注，如冯宁川
等［１０］利用改性橘子皮吸附重金属离子；周晖等［１１］利用
柚子皮吸附Ｃｕ２＋、Ｚｎ２＋；丁剑等［１２］利用ＦｅＣｌ３ 溶液改性
处理的茭白叶吸附重金属离子。
该研究针对莴笋叶含有丰富的膳食纤维的特点，利
用莴笋叶渣作为生物吸附剂解决重金属离子污染问题，
通过静置吸附试验，采用二次正交旋转组合系统设计，
初步研究了莴笋叶渣对锌离子溶液的吸附特性与吸附
机理，以期为利用农业残余产品来保护环境做出贡献，
为绿色产业发展作出努力。
１ 材料与方法
１．１ 试验材料
供试材料莴笋残叶，捡于运城市盐湖区菜市场。
供试试剂：硫酸锌、氢氧化钠、盐酸均为ＡＲ级；蒸
馏水自制；活性炭市售。
主要仪器：原子吸收分光光度仪ＴＡＳ－９００（北京普
析通用仪器有限责任公司）；傅立叶红外光谱仪ＴＥＮＳＯＲ
２７（德国布鲁克公司）；扫描电子显微镜Ｓ－４８００（日本日立
公司）；ＰＨＳ－３Ｃ笔式酸度计；ＦＡ１１０４电子天平；ＳＧ２８０Ａ
分样筛。
１．２ 工艺流程
１．２．１ 莴笋叶渣吸附剂制备 莴笋残叶洗净→烘干至
恒重→称量５０ｇ→浸泡入无水乙醇与氢氧化钠溶液
１６～２０ｈ→水洗至中性→离心过滤→干燥→研磨→过
４０目筛。
１．２．２ 纤维素的提取过程 取材→切碎→水蒸煮→榨
汁→过滤→漂洗→过滤→氢氧化钠处理→漂洗→过
滤→过氧化氢处理→漂洗→过滤→烘干→粉碎→过４０
目筛。
１．３ 试验方法
１．３．１ Ｚｎ２＋标准曲线的绘制 根据《污水综合排放标
准》（ＧＢ８９７８－１９９６）规定，Ｚｎ２＋的最高允许排放浓度为
５．０ｍｇ／Ｌ。准确配置浓度为１ｇ／Ｌ的Ｚｎ２＋溶液。浓度
梯度设为４０、６０、８０、１００、１２０ｍｇ／Ｌ，用原子吸收分光光
度计进行３次平行测定，测得标准曲线方程ｙ＝０．０１４６ｘ＋
０．０１９０，Ｒ２＝０．９９９７，表明该标准液在３０～１４０ｍｇ／Ｌ内
呈现较好线性关系。
１．３．２ 二次回归正交旋转组合设计 依据已有单因素
试验结果［１３－１４］，获得影响莴笋叶渣吸附率的５个关键因
素：Ｚｎ２＋初始浓度（Ａ）、加入量（Ｂ）、ｐＨ（Ｃ）、温度（Ｄ）、时
间（Ｅ）。采用二次回归正交旋转实验组合设计对５个单
因素进行优化分析。选择５个因素的上下限度，分别为
１
·试验研究· 北方园艺２０１４（１２）：１～６
浓度（４０、６０、８０、１００、１２０ｍｇ／Ｌ）、加入量（０．１、０．２、０．３、
０．４、０．５ｇ）、ｐＨ（４、５、６、７、８）、温度（４０、５０、６０、７０、８０℃）、
时间（１、２、３、４、５ｈ）。根据５因子二次回归正交旋转组
合设计表［１５］，依次向３６个试管中分别加入所需的溶液
１５ｍＬ静置吸附。吸附完成后，过滤，用原子吸收分光光
度仪测量吸光度。根据锌离子的标准曲线计算锌离子
浓度，根据公式［１６］计算出相应的吸附量和吸附率。吸附
量ｑ＝（Ｃ０－Ｃ１）×Ｖ／Ｗ；吸附率＝（Ｃ０－Ｃ１）×１００％／Ｃ０；
其中：Ｃ０ 为吸附前重金属离子的初始浓度（ｍｇ／Ｌ）；Ｃ１
为吸附后重金属离子的平衡浓度（ｍｇ／Ｌ）；Ｖ为重金属离
子溶液体积（Ｌ）；Ｗ为加入莴笋叶渣量（ｇ）。
１．３．３ 与活性炭吸附效果比较 分别配置１５ｍＬ不同
浓度（４０、６０、８０、１００、１２０ｍｇ／Ｌ）的锌离子标准溶液各３
份，每份再分别加入０．１ｇ活性炭、莴笋渣、纤维素，在
ｐＨ为自然状态，６０℃下静置３ｈ。取滤液，利用原子分
光光度仪测出锌离子的吸光度，计算其吸附率，对它们
的吸附能力作对比。
１．３．４ 吸附等温线 对于溶液中重金属离子的吸附机
理，关于吸附速率随溶液浓度变化的规律，最常用的模
型为Ｌａｎｇｍｕｉｒ（朗格缪尔）和Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ（佛兰德里希）等
温式［１７－１８］。Ｌａｎｇｍｕｉｒ等温式可表示为：Ｃｑ＝
Ｃ
ｑｍ＋
１
ｑｍｂ
；其
中，Ｃ为平衡浓度（ｍｇ／Ｌ）；ｑ为吸附量（ｍｇ／ｇ）；ｑｍ为饱和
吸附量；ｂ为吸附平衡常数。Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ等温式可表示
为：ｑ＝Ｋ·Ｃｎ；对公式两边取对数即可变成线性形式：
Ｉｎｑｅ＝Ｉｎｋ＋（１／ｎ）ＩｎＣｅ；式中：Ｃｅ 为平衡浓度（ｍｇ／Ｌ）；ｑｅ
为平衡吸附量（ｍｇ／ｇ）；ｋ为Ｆｒｅｕｎｄｈｃｈ常数；１／ｎ为吸附
指数（ｎ总是大于１）。分别配制３组不同浓度（４０、６０、
８０、１００、１２０ｍｇ／Ｌ）的锌离子标准溶液１００ｍＬ，ｐＨ为６，
加入０．１ｇ莴笋渣，分别取１５ｍＬ，在２０、４０、６０℃下静置
１ｈ。取滤液测量锌离子的吸光度，计算吸附量，对其进
行等温曲线拟合。
１．３．５ 吸附动力曲线 吸附动力学主要是研究吸附快
慢和吸附机理，描述吸附剂对吸附质的吸附速率，该速
率决定了到达吸附平衡的时间，是间歇试验选择最佳操
作条件所必需的。一般情况下，吸附动力学可用拟一级
速率方程［１９］，拟二级速率方程来进行拟合：拟一级速率
方程：１／ｑｔ＝１／ｑｅ＋ｋ１／（ｑｅｔ）；拟二级速率方程：ｔ／ｑｔ＝１／
（ｋ２ｑｅ２）＋ｔ／ｑｅ；式中，ｑｔ表示ｔ时刻的吸附量；ｑｅ表示平
衡吸附量；ｋ１表示拟一级速率常数；ｋ２ 表示拟二级速率
常数。
１．３．６ 解吸附试验 将达到吸附平衡的优化莴笋叶渣
与溶液离心分离，向吸附剂中加入２５ｍＬ ０．１ｍｏｌ／Ｌ
ＨＣｌ，恒温水浴２ｈ，过滤，并每隔２０ｍｉｎ摇混１次。吸附
剂用蒸馏水洗至中性，烘干。再生后的吸附剂被反复使
用，每次吸附后测量吸光度，计算浓度和吸附率。
２ 结果与分析
２．１ 一次方差分析
利用ＤＰＳ数据处理系统采用二次回归组合试验统
计方法拟合，得出浓度（Ｘ１）、加入量（Ｘ２）、ｐＨ（Ｘ３）、温度
（Ｘ４）、时间（Ｘ５）对吸附率（Ｙ）的数学模型回归方程：Ｙ＝
４５．０７７２０＋２．２６１７０ Ｘ１＋２．０８３３３ Ｘ２＋２．４４４３５ Ｘ３＋
０．１８７８８Ｘ４＋１．０３００２Ｘ５－２．９５３１４Ｘ１２＋１．９２３４３Ｘ２２＋
０．１５０４６Ｘ３２－１．６３０３６Ｘ４２－２．４１８６６Ｘ１Ｘ２－３．１８３５０Ｘ１Ｘ３－
１．１１４４４ Ｘ１Ｘ４ －２．６７８３７ Ｘ１Ｘ５ ＋１．２７９９７ Ｘ２Ｘ３ ＋
０．６３２１３ Ｘ２Ｘ４ －３．４２０３８ Ｘ２Ｘ５ ＋２．３４４４６ Ｘ３Ｘ４ ＋
１．４８２５９ Ｘ３Ｘ５－０．７２９１７ Ｘ４Ｘ５。
由第一方差分析可知，Ｘ１２ 在１％水平上极显著，
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ２２、Ｘ１Ｘ２、Ｘ１Ｘ３、Ｘ１Ｘ５、Ｘ２Ｘ５ 在５％水平
上较显著。其它项有的在不同程度上也有一定的显
著性。
为检验回归方程的有效性，对回归方程进行失拟性
检验。通过方差分析，可求出Ｆ１＝ＭＳ失拟／ＭＳ误差 ＝
４．６３８＜Ｆ０．０１（６，９）＝５．８，说明未知因素对试验结果影响很
小，可忽略，即失拟不显著，即回归方程对试验点拟合较
好；Ｆ２＝ＭＳ回归／ＭＳ剩余＝３．５＞Ｆ０．０１（２０，１５）＝３．３７，显著水
平，证明模型的预测值和实际吻合，即试验所选择５个
因素对莴笋叶渣吸附重金属锌效果有显著影响。由此
可知，所得二次回归方程模型合适。
２．２ 二次方差分析
对回归系数进行显著性检验，在α＝０．１０水平上可
剔除不显著项，将剩余项再次进行方差分析，见表１。构
成简化回归方程（α＝０．１０）：Ｙ＝４５．０７７２０＋２．２６１７０Ｘ１＋
２．０８３３３Ｘ２＋２．４４４３５Ｘ３－２．９５３１４Ｘ１２＋１．９２３４３Ｘ２２－
２．４１８６６Ｘ１Ｘ２ － ３．１８３５０Ｘ１Ｘ３ － ２．６７８３７Ｘ１Ｘ５ －
３．４２０３８Ｘ２Ｘ５。
表１ 二次方差分析
Ｔａｂｌｅ １ Ａｑｕａｄｒａｔｉｃ ｄｉｆｅｒｅｎｔｉａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ
变异来源
Ｓｏｕｒｃｅ ｏｆ ｖａｒｉａｎｃｅ
平方和
ＳＳ
自由度
ｄｆ
均方
ＭＳ
比值
Ｆ
Ｘ１ １２２．７６６９ １ １２２．７６６９ ４．７２１８＊＊
Ｘ２ １０４．１６６７ １ １０４．１６６７ ４．００６４＊＊
Ｘ３ １４３．３９６１ １ １４３．３９６１ ５．５１５２＊
Ｘ１２ ２７９．０７２５ １ ２７９．０７２５ １０．７３３６＊＊
Ｘ２２ １１８．３８７１ １ １１８．３８７１ ４．５５３４＊＊
Ｘ１Ｘ２ ９３．５９９ １ ９３．５９９ ３．６０００＊
Ｘ１Ｘ３ １６２．１５５２ １ １６２．１５５２ ６．２３６７＊＊
Ｘ１Ｘ５ １１４．７７８４ １ １１４．７７８４ ４．４１４６＊＊
Ｘ２Ｘ５ １８７．１８３６ １ １８７．１８３６ ７．１９９４
回归Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ １ ３２５．５０６ ９ １４７．２７８４ Ｆ２＝３．５
剩余Ｒｅｓｉｄｕａｌ ７４０．４６５ ２６ ２８．４７９４
总和Ｓｕｍ ２ ０６５．９７１ ３５
注：＊表示显著（Ｐ＜０．０５），＊＊表示极显著（Ｐ＜０．０１）。
Ｎｏｔｅ：＊ｍｅａｎ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ（Ｐ＜０．０５），＊＊ｍｅａｎ ｈｉｇｈｌｙ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ
（Ｐ＜０．０１）．
２
北方园艺２０１４（１２）：１～６ ·试验研究·
２．３ 优化分析与验证
采用ＤＰＳ软件对试验数据进行分析，得出当Ｙ值
为Ｍａｘ时，５个因素的水平取在点（－１、２、２、－２、－２），
即浓度６０ｍｇ／Ｌ，加入量０．５ｇ，ｐＨ ８，温度４０℃，时间
１ｈ。此时，预测的吸附率ＹＭａｘ为７６．１４％。在此吸附条
件下，通过验证试验得出最佳吸附率为７５．９５％，实际
值／模型最佳值＝０．９９７，接近于１，说明此模型是可
靠的［１９］。
２．４ 单因子效应分析
在其它因子为零水平下，吸附率随浓度的增大、温
度的增加、时间的增长先增加后减小，最大吸附率分别
为４５．４５８％、４３．３４８％、４３．６４２％；随ｐＨ的增加呈直线
上升，最大吸附率为４８．６４２％。随加入量的增加先下降
后上升，最大吸附率为６０．６４８％。
图１ 单因子效应
Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｅｆｅｃｔ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ｆａｃｔｏｒ
２．５ 二因子互作效应
由二次方差分析可知，浓度与ｐＨ对吸附率的影
响、浓度与时间对吸附率的影响均达到了极显著水平。
由图２浓度与ｐＨ对吸附率的影响（其它因子为零
水平）可以看出，随着浓度和ｐＨ的增加，莴笋叶渣对锌
离子的吸附率先增大后减小，在浓度为８０ｍｇ／Ｌ，ｐＨ ６
时，最大吸附率为４５．４５％。
图２ 浓度与ｐＨ对莴笋叶吸附率的影响
Ｆｉｇ．２ Ｅｆｅｃｔ ｏｆ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐＨ ｏｎ
ｔｈｅ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｌｅａｆ ｌｅｔｔｕｃｅ
由图３浓度与时间对吸附率的影响（其它因子为零
水平）可以看出，随着浓度和时间的增加，莴笋叶渣对锌
离子的吸附率先增大后减小，在浓度为８０ｍｇ／Ｌ，浸泡时
间为３ｈ时，最大吸附率为４５．７９％。
图３ 浓度与时间对莴笋叶吸附率的影响
Ｆｉｇ．３ Ｅｆｅｃｔ ｏｆ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｉｍｅ ｏｎ
ｔｈｅ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｌｅａｆ ｌｅｔｔｕｃｅ
２．６ 吸附动力曲线
以吸附度（ｍｇ／ｇ）为指标对吸附时间ｔ（ｈ）作吸附动
力学曲线图。由图４可知，莴笋叶渣对Ｚｎ２＋的吸附量随
着吸附时间的延长，吸附量呈上升趋势。说明莴笋叶渣
对Ｚｎ２＋有较强的结合力。
图４ Ｚｎ２＋的吸附动力学曲线
Ｆｉｇ．４ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｓ ｋｉｎｅｔｉｃｓ ｐｌｏｔ ｏｆ Ｚｎ２＋
用拟一级速率方程、拟二级速率方程对图４的数据
进行拟合，发现与拟一级速率方程拟合，有多个数据点
偏离直线，方程为ｙ＝０．３３７８－０．２８０３，Ｒ２＝０．６６７６；与
拟二级速率方程拟合数据点近似成一线性直线，方程
为ｙ＝０．５２００ｘ－０．１０００，Ｒ２＝０．９９７１。在２种动力学方
程拟合结果中，拟二级速率方程拟合的相关系数高于拟
一级速率方程的相关系数，说明该试验结果更适合使用
拟二级速率方程。根据拟二级速率方程的特点，实际中
采用静态操作，应控制好吸附时间。
２．７ 吸附等温线
图５为吸附量ｑ（ｍｇ／ｇ）对平衡浓度ｃ（ｍｇ／Ｌ）作吸
附等温曲线图。用Ｌａｎｇｍｕｉｒ和Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ吸附等温方
程对图５的数据进行拟合。与Ｌａｎｇｍｕｉｒ吸附等温方程
３
·试验研究· 北方园艺２０１４（１２）：１～６
拟合数据点呈良好的线性关系，方程为ｙ＝０．０２２ｘ＋
０．３６，Ｒ２＝０．９９３８；与Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ吸附等温方程拟合数据
点也呈现良好的线性关系，方程为ｙ＝１．０７２１ｘ－
１．４７７２，Ｒ２＝０．９９４７。可知，Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程和Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ
方程拟合的相关系数都接近１，Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ方程拟合的相
关系数更接近１，说明莴笋叶渣对Ｚｎ２＋的吸附规律能很
好的符合Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ方程所描述的规律。
图５ Ｚｎ２＋的吸附等温线
Ｆｉｇ．５ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｓ ｉｓｏｔｈｅｒｍｓ ｏｆ Ｚｎ２＋
２．８ 与活性炭及纤维素的吸附效果比较
由图６莴笋叶渣与活性碳、莴笋叶纤维素的吸附效
果对比（Ｆ材料＝８４．８１１，Ｐ＝０．０００１＜Ｐ＝０．０１，Ｆ时间 ＝
２３６．３１２，Ｐ＝０．０００１＜Ｐ＝０．０１）可知，不同的吸附时间、
材料对甲醛吸附效果的影响均差异显著，莴笋渣吸附效
果显著优于莴笋叶纤维素、活性炭。
图６ 莴笋叶渣与活性炭及纤维素吸附效果比较
Ｆｉｇ．６ Ｃｏｍｐａｒｉｓｉｏｎ ｏｆ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｅｆｅｃｔ ｏｆ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ，
ｃｅｌｕｌｏｓｅ ａｎｄ ｌｅｔｔｕｃｅ ｌｅａｆ
图７ 解析附试验
Ｆｉｇ．７ Ｈｉｓｔｏｇｒａｍ ｏｆ ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
２．９ 解吸附试验
该试验进行了３次解吸试验，第１次为直接吸附
试验，以０．２０ｇ皂化莴笋叶渣在ｐＨ ６，４０℃的条件下
对６０ｍｇ／Ｌ，１５ｍＬ锌溶液进行２ｈ的静置吸附；吸附剂
置于０．１ｍｏｌ／Ｌ ＨＣｌ溶液中进行解析试验，并使用所得
的样品再次进行吸附，并重复此步骤，结果见图７，前３
次吸附率相近，说明样品可重复使用。
图８ 不同材料电镜图对比
Ｆｉｇ．８ ＳＥＭ ｉｎ ａｇｅｓ ｏｆ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌ
２．１０ ＳＥＭ图
图８（Ｃ）为活性炭扫描电镜图，与图８（Ｂ）莴笋叶皂
化处理后电镜图由图相比较，可以看出，皂化处理后的
４
北方园艺２０１４（１２）：１～６ ·试验研究·
莴笋渣比活性炭表面粗糙，疏松而多孔这种表面结构有
利于吸附过程的进行。图８（Ａ）未处理莴笋叶电镜图与
图８（Ｂ）莴笋叶皂化处理后电镜图相比较，经皂化处理后
的莴笋渣表面积更加粗糙，膨胀而疏松多孔，从而使吸
附效果更加良好。
２．１１ 红外光谱分析
从图９莴笋叶渣的红外光谱图可以看出，曲线３
是吸附后的莴笋渣红外光谱，２为优化处理莴笋渣的
红外光谱，１为未处理莴笋渣的红外光谱。普通莴笋
渣的主要成分有果胶、纤维素、半纤维素和木质素等。
通过光谱观察在波数为２ ４００左右波形发生变化，波
的波峰以及波谷变化表明，优化的莴笋叶渣去除了
?Ｃ≡Ｃ基团，吸附后产生了－Ｃ≡Ｃ基团，可能是由于吸附
锌离子过程中发生化学反应造成。波数为３ ４００左右的
波谷说明莴笋叶渣中存在－ＯＨ，其峰形增宽说明其可能
参与了吸附过程。验证了皂化莴笋渣对Ｚｎ２＋有化学吸
附能力。
图９ 红外光谱图
Ｆｉｇ．９ ＦＴＩＲ ｓｐｅｃｔｒｕｍ
３ 讨论与结论
该研究采用二次正交旋转回归组合试验，具有操作
简单，工作量少等特点，同时有较好的预测效果。其方
法是在设计的诸变量取值范围内，把自变量取值点的所
有可能组合代入回归方程，计算出因变量的理论值。当
计算机完成模拟后，比较理论因变量的值，即可找到最
佳方案。不足之处在于，一是未考虑其它重金属离子互
作，因为废水中还存在许多其它重金属离子，会对吸附
效果造成一定的影响；二是工业废水流动吸附；三是解
析未充分，因为一些客观原因而没有解析彻底，对试验
有一定的影响。
莴笋渣对 Ｚｎ２＋ 吸附的回归数学模型为：Ｙ＝
４５．０７７２０＋２．２６１７０ Ｘ１＋２．０８３３３ Ｘ２＋２．４４４３５ Ｘ３＋
０．１８７８８Ｘ４＋１．０３００２Ｘ５－２．９５３１４Ｘ１２＋１．９２３４３Ｘ２２＋
０．１５０４６ Ｘ３２ － １．６３０３６ Ｘ４２ － ２．４１８６６ Ｘ１Ｘ２ －
３．１８３５０ Ｘ１Ｘ３ －１．１１４４４ Ｘ１Ｘ４ －２．６７８３７ Ｘ１Ｘ５ ＋
１．２７９９７ Ｘ２Ｘ３ ＋０．６３２１３ Ｘ２Ｘ４ －３．４２０３８ Ｘ２Ｘ５ ＋
２．３４４４６Ｘ３Ｘ４＋１．４８２５９Ｘ３Ｘ５－０．７２９１７Ｘ４Ｘ５，通过分析
此模型，在该试验范围内能较准确预测莴笋渣对Ｚｎ２＋的
吸附率。
皂化改性莴笋渣对Ｚｎ２＋的吸附以单分子吸附为
主。Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ吸附等温式能更好的描述莴笋渣对
Ｚｎ２＋的吸附热力学情况。吸附动力学可以用二级动力
学方程更好的描述。
在ｐＨ ８，浓度６０ｍｇ／Ｌ，加入量０．５ｇ，温度４０℃，时
间１ｈ时可得最大吸附率为７５．９５％。通过ＳＥＭ观察
得知，莴笋叶渣表面粗糙，膨胀而疏松多孔，从而吸附
效果良好。对红外光谱图的分析可知，在皂化莴笋渣
中－ＯＨ等基团可能参与了Ｚｎ２＋吸附过程。
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５
·试验研究· 北方园艺２０１４（１２）：６～９
第一作者简介：陈潇（１９９０－），女，山东潍坊人，硕士研究生，研究方
向为蔬菜生理生态。Ｅ－ｍａｉｌ：１１３２５８０７１４＠ｑｑ．ｃｏｍ．
责任作者：李敏（１９６４－），女，山东龙口人，博士，教授，现主要从事
蔬菜栽培生理等研究工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｍｉｎｌｉ＠ｑａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．
基金 项 目：国 家 “十 二 五”科 技 支 撑 计 划 资 助 项 目
（２０１４ＢＡＤ０５Ｂ０３）；山 东 省 科 技 发 展 计 划 资 助 项 目
（２０１３ＧＮＣ１１０１４）；青岛市基础研究资助项目（１３－１－４－１４３－ｊｃｈ）。
收稿日期：２０１４－０３－１３
西瓜与辣椒间作体系接种ＡＭ真菌对连作西瓜植株
生长和防御酶活性的影响
陈 潇１，２，盛 萍 萍１，刘 润 进１，李 敏１，２
（１．青岛农业大学 菌根生物技术研究所，山东 青岛２６６１０９；２．青岛农业大学 园艺学院，山东 青岛２６６１０９）
摘 要：以ＡＭ菌剂为试材，研究了西瓜单作体系、西瓜与辣椒间作体系和接种丛枝菌根（ａｒ－
ｂｕｓｃｕｌａｒ ｍｙｃｏｒｒｈｉｚａ，ＡＭ）真菌对保护地连作西瓜生长和防御酶活性的影响，以探索克服作物连作
障碍的新途径。结果表明：间作、接种ＡＭ真菌及间作＋接种ＡＭ真菌均可提高西瓜植株的株
高、地上部鲜重、茎粗、最大单叶面积和单瓜重，西瓜植株根和叶片的超氧化物歧化酶、过氧化物
酶、过氧化氢酶活性也明显提高，以间作＋接种ＡＭ真菌的效果最好；间作和接种ＡＭ真菌能促
进连作土壤中西瓜的生长，提高防御酶活性，有效缓解连作障碍。
关键词：西瓜；辣椒；ＡＭ真菌；间作；连作；防御性酶
中图分类号：Ｓ ６５１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１－０００９（２０１４）１２－０００６－０４
西瓜［Ｇｉｔｒｕｌｕｓ ｌａｎａｔｕｓ（Ｔｈｕｎｂ）Ｍａｎｓｆ．］是一种消
费需求很大的园艺作物。受土地限制，近年来连作障碍
已经严重阻碍了西瓜生产的发展。多年的连作会导致
土壤肥力下降，土壤病虫害增加，危害西瓜根系，降低西
瓜产量。前人在研究克服连作障碍方法方面已经做了
大量的工作，如选育抗病品种［１］，嫁接换根［２］，药物防
治［３］和生防菌株防治［４］等，但这些方法都有其局限性，不
能彻底解决连作障碍问题。有研究表明，通过间作栽培
可以改善连作土壤的栽培环境，小麦、大豆轮作和分蘖
洋葱套作能改善土壤微生态环境，提升黄瓜产量等［５－７］；
西瓜／旱作水稻间作可降低土壤中尖孢镰刀菌数量，改
善西瓜连作障碍［８］。
刘俭等［９］研究发现，西瓜套作辣椒比单作西瓜发病
率降低２４％，套作西瓜单瓜质量和６６７ｍ２ 产量均略低
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ Ｚｎ２＋ｂｙ Ｓａｐｏｎｆｉｅｄ Ｌｅｔｕｃｅ Ｌｅａｆ
ＣＨＥＮ Ｌｉ，ＳＩ Ｈｕｉ，ＹＡＮＧ Ｈｕａｎ，ＣＨＥＮ Ｌｉｎ，ＪＩＮ Ｆｅｎｇ，ＳＵＮ Ｓｏｎｇ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｙｕｎｃｈｅｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｕｎｃｈｅｎｇ，Ｓｈａｎｘｉ ０４４０００）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ ｓａｐｏｎｆｉｅｄ ｌｅｔｔｕｃｅ ｌｅａｆ ａｓ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｕｓｉｎｇ ｑｕａｄｒａｔｉｃ ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｒｏｔａｔｉｎｇ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ，
ｉｎｉｔｉａｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｚｎ２＋ｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｓａｐｏｎｆｉｅｄ ｌｅｔｔｕｃｅ ｌｅａｆ ａｄｄｉｔｉｏｎ，Ｚｎ２＋ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｐＨ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｉｍｅ，ｆｉｖｅ ｆａｃｔｏｒｓ
ｗｅｒｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ，ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｓａｐｏｎｆｉｅｄ ｌｅｔｔｕｃｅ ｌｅａｆ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｚｎ２＋ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ
ｍａｘｉｍｕｍ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｗａｓ ７６．１４％ｗｈｅｎ ６０ｍｇ／Ｌ ｏｆ Ｚｎ２＋，ｓａｐｏｎｆｉｅｄ ｌｅｔｔｕｃｅ ｌｅａｆ ａｄｄｉｔｉｏｎ ０．５ｇ，ｐＨ ８，４０℃，ａｎｄ １ｈ．
Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｗａｓ ７５．９５％，ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ｖａｌｕｅ；ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ
ｔｈｅ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｅｆｅｃｔ ｏｆ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ，ｃｅｌｕｌｏｓｅ，ｔｈｅ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ｌｅａｆ ｌｅｔｔｕｃｅ ｒｅｓｉｄｕｅ ｗａｓ ｔｈｅ ｂｅｓｔ；ａｎｄ ｔｈｅ Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ
ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｉｓｏｔｈｅｒｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ－ｏｒｄｅｒ ｋｉｎｅｔｉｃ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｃｏｕｌｄ ｂｅｔｔｅｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅ ｔｈｅ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ｌｅｔｔｕｃｅ ｌｅａｆ ｒｅｓｉｄｕｅ ｏｆ
Ｚｎ２＋；Ｂｙ ＳＥＭ ａｎｄ ＦＴＩＲ，ｉｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｌｅｔｔｕｃｅ ｌｅａｆ ｒｅｓｉｄｕｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｈａｄ ｌｏｏｓｅ ａｎｄ ｐｏｒｏｕｓ ｐｏｒｅ，ａｎｄ－Ｃ≡Ｃ ｅｆｅｃｔｉｖｅｌｙ
ｈｅｌｐｅｄ ｔｈｅ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ Ｚｎ２＋．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌｅｔｔｕｃｅ ｌｅａｆ；Ｚｎ２＋；ｑｕａｄｒａｔｉｃ ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｒｏｔａｔｉｏｎ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｅｓｉｇｎ；ＳＥＭ；ＦＴＩＲ
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