全 文 ：第 22 卷　第 4 期　　　　　　　　　　　　　植　　　物　　　研　　　究 2002 年　10 月
Vol.22　No.4　　　　　　　　　　　BULLETIN OF BOTANICAL RESEARCH Oct., 　2002
结缕草(Zoysia japonica)在镉(Cd)污染农田上开发与应用的研究
张　绵
(辽宁大学生态环境研究所 ,沈阳　110036)
摘　要　为了对 Cd污染农田实施农业生态整治及安全高效利用 ,将 Cd污染土壤作为一种特殊
的资源 ,在 Cd污染农田建植绿化草坪繁育基地是近年提出的新方法 。Cd污染地各种草坪草富集
Cd含量的结果表明 ,结缕草是对污染地中 Cd的摄取富集量最低的草坪品种 ,进行异地栽植 ,不会
造成二次污染 ,并改变了土壤层中 Cd的浓度构成 。通过采用草坪生产模式 ,消除食物链中 Cd的
危害 ,为重金属污染地的生物修复和开发利用探索新的途径 。
关键词　Cd;草坪草;富集;结缕草;Cd污染
STUDY ON THE DEVELOPMENT AND APPLICATION IN CADMIUM
POLLUTION FARMLANDOF ZOYSIA JAPONICA
ZHANG Mian
(Institute of Ecolog y & Environment of Liaoning Univ ersity , Shenyang 110036)
Abstract　We take the Cd polluted farmland soil as a special resource in order to implement ag ro-e-
cological regulation and safe high ef ficient utilization of farmland polluted by cadmium.It is a new
way to construct a propagation base of evanescence g rassland on farmland polluted by cadmium .The
result of Cd accumulated content in different law n g rass show s that the Zoysia japonica is a kind of
grass w hich has weak capability of absorption and accumulation for Cd of polluted farmland , taking
plant in dif ferent places , and it doesn t make secondary pollution , and it changed the consistency of
Cd in soil.It got rid of Cd pollution in food chain by selecting a grassland production model , and dis-
covers a new approach to bioremediat ion and exploitation ut ilization on heavy metal polluted farm-
land.
Key words　Cd;law n g rass;accumulation;Zoysia japonica;Cd pollution
1　引言
Cd是农业生态环境中主要的重金属污染物之
一。鉴于 Cd 在土壤—植物系统中具有稳定积累
和不易消除的特点 ,通过食物链使动物和人体产生
慢性中毒 , 最终引发多种疾病而受到国内外的关
注[ 1] 。由于污染物的来源途径多样 ,性质差异明
显 ,化学形态各异 ,生物修复方法也必然各不相同 。
许多学者的研究表明 ,采用植物修复重金属污染土
作者简介:张绵(1964-),女 ,实验师 ,从事环境生态学的研究及实验工作。
收稿日期:2002-04-06
壤具有极为广阔的应用前景 ,与微生物修复技术相
比 ,更适合于某些污染土壤的现场修复 。
沈阳市西郊张士灌区的水稻田自 1954年起就
用城市污水直接灌溉 ,土壤遭受严重污染。其中
2134 hm2水田土壤中 Cd含量高达 5.50 mg/kg ,
年均含 2.16 mg/kg ,高出沈阳市土壤环境背景值
14倍[ 2] 。国家对农业土壤允许的最高含 Cd量是
0.88 mg/kg[ 3] 。经检测该区稻米中 Cd的平均含
量为 0.77 mg/kg 超过了国家食品卫生标准 3.8
倍。因此沈阳市政府于 1993年对西郊 Cd 污染地
做出停止种植人畜食用农作物的决定。政府每年
给农民补贴 150元/亩 ,并希望三年后改作它用 。
由于没有合适的种植作物 ,这一地区的 Cd污染地
仍旧耕种不误 ,含 Cd的大米 、蔬菜 、水果和畜禽继
续供应市民食用。对市民的生命健康产生巨大威
胁。基于这一现状 ,辽宁大学生态环境研究所提出
了对 Cd污染农田实施生态整治及安全高效利用
策略 ,即将 Cd污染土壤作为一种特殊资源因地制
宜加以利用 。拟筛选出对 Cd 不吸收或少吸收的
草坪草种 ,该草坪草可进行异地栽植 ,即不产生二
次污染 ,又能获得较高的经济效益 。
本研究选用了不同类型的草坪草种 25个 ,进
行引种栽培实验 ,通过草坪草 Cd 含量分析比较 ,
了解不同品种草坪草对 Cd的吸收与富集能力 ,筛
选出适合 Cd污染地种植的草坪草品种 。
2　材料与方法
2.1　试验材料与来源
本研究选取国外进口的冷季型草坪草中有草
地早熟禾(Poa pratensis)、匍匐紫羊茅(Festuca
rubra )、苇状羊茅(Festuca arundinacea )、匍匐翦
股颖(Agrost is palustris)、多年生黑麦草(Lol ium
prenne)[ 4]合计 25个品种;以及国产暖季型草种结
缕草(Zoysia japonica)(辽东结缕草)。于 1997年
5月 27日至 2000 年 10月 30 日在沈阳市西郊胡
孤家子村的重镉污染地上进行种植试验 。三年来 ,
我们对各种草进行了严格的栽培管理和观察记录 ,
并运用世界通用的草坪评价指标与方法进行评价
分析 。
2.2　试验地概况
试验地地处东经 123°25′,北纬 41°46′,海拔41
m ,属暖温带大陆性气候 ,年平均气温 7.8°C ,无霜
期约为155 d ,历史上最低气温-33.1°C ,最高气温
38.3°C ,年平均降水量 600 ～ 700 mm 。土壤 Cd平
均含量在 3.0 mg/kg以上[ 2]
2.3　观察项目及评价
每品种试验小区面积 2 m ×15 m ,每个品种 3
次重复。定期观察每个品种的生物学特征 、草坪形
成特点及抗性反应。每季中按草坪草品质等级评
分标准评分。草坪草品质等级标准按 1 ～ 9分制的
评分体系 ,分别对草坪密度 、叶片质地 、绿度 、耐旱
性 、抗寒性 、耐践踏性 、抗病性 、抗杂能力等进行综
合评定 ,并记录全年绿期 。结果见表 1 、图 1。
2.4　样品制备
2.4.1　取样:土壤在未种草前在该地块中选取五
点每点按四个土层深度即 0 ～ 10 cm 、10 ～ 20 cm 、
20 ～ 30 cm 、30 ～ 40 cm取样 ,带回实验室。播种后
对 25种草坪草每年春夏秋各取样 1次 ,每种取样
三点 ,挖取植株到地下 30 cm 土层处 ,将草与其根
部连同土壤装入聚乙烯塑料袋中 ,带回实验室以备
分析 。
2.4.2　样品处理:将取回的各草坪草按不同品种
分类 ,将不同品种的草样在自来水中充分冲洗 ,样
品分成地上 、地下二部分 ,再用蒸馏水冲洗三遍 ,将
冲洗好的样品放在干燥架上自然晾干。晾干后的
样品分别用粉碎机粉碎均匀后 ,装入塑料瓶中保存
备用 。同时取普通绿化草坪草做平行试样 ,处理方
法同上 ,进行比较。
2.5　样品分析
2.5.1　对备试的土样和草样采取三种不同的处理
方法 ,每个样品均做平行试样及试剂空白。
样品消化:称取适量样品于石英管中 ,加入适
量浓硝酸置于聚四氟乙烯高压罐中在 140℃恒温
烘箱中高压消化 8小时 ,冷却后取出定容待测.
盐酸浸泡:将配制好的 0.1 mol/L 盐酸溶液加
入称取的样品中加热至沸腾 ,停止加热 ,放置 6 小
时 ,过滤后定容待测 。
水浸泡:将二次蒸馏水加入称取的样品中 ,加
热至沸腾 ,停止加热 ,放置 6 小时 ,过滤后定容待
测。
2.5.2样品测定
仪器工作条件:岛津 AA-670原子吸收分光
光度计。灯电流 4mA ,狭缝宽 0.3nm ,波长 228.8
nm ,燃气流量 1.8 L/min ,高度 1 mm ,氚灯背景校
正.
样品平均含量测定:将各种草样按地上 、地下
部分分别称重 ,计算样品平均含量。其结果见表
2 、图 2
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表 1　Cd 污染地草坪草品种质量评定测试结果(1998 ～ 1999 年)
Table 1　the results of assess and test in the quality of the g rasses in Cd polluted farmland
　　　时间
　草种名称
1998年 1999年 平均 标准差
6月 8月 10月 6月 8月 10月 X S
结缕草 Zoysia Japonica
辽东结缕草 7.44 8.00 7.66 8.11 7.56 7.56 7.72 0.27
草地早熟禾 Poa pratensis
午夜Midnight 7.22 7.89 7.44 6.89 7.89 7.89 7.54 0.42
康尼 Conni 7.11 6.22 7.44 6.00 6.00 7.33 6.68 0.68
巴润 Baron 7.00 6.56 7.33 7.44 7.78 8.11 7.37 0.55
男爵 Baronie 7.44 6.89 7.78 6.33 6.78 7.44 7.11 0.54
美洲王 America 7.44 7.56 7.66 6.33 7.33 7.11 7.24 0.48
伊克利 Echipse 7.44 7.67 7.89 6.33 7.78 7.78 7.48 0.58
黎明 Daw n 6.89 7.33 7.67 5.89 7.33 7.44 7.09 0.64
亨特 huntsvine 7.11 6.78 7.67 6.22 6.67 7.11 6.93 0.49
瓦巴斯 Wabash 7.22 6.33 7.44 5.89 5.88 6.89 6.61 0.67
Bronco 7.22 7.33 7.56 6.67 7.33 7.11 7.20 0.30
匍匐剪股颍 Ag rostis palust ris
普特 Put ter 6.56 5.22 6.67 5.33 5.56 6.11 5.91 0.63
匍匐紫羊茅 Festuca ruba L.
百琪 II BargenaII 7.33 6.56 7.56 6.44 6.78 7.44 7.02 0.48
苇状羊茅 Festuca arundinacea
猎狗 Houndog 8.00 8.33 7.89 6.33 7.33 8.00 7.65 0.72
颂歌Dixi Green 8.11 8.22 7.89 6.78 7.00 7.89 7.65 0.61
爱尔 E ra 8.00 7.78 7.89 6.22 6.56 7.44 7.32 0.75
小野马Mininnistang 7.56 8.22 7.78 6.00 6.44 7.44 7.24 0.85
可奇思Cochise 7.78 7.78 7.67 7.22 7.11 7.89 7.58 0.33
野马 II MustangII 7.89 8.22 7.78 6.33 6.56 7.67 7.41 0.77
多年生黑麦草 Lolium perenne
德比 Derby 7.33 7.11 6.56 7.00 0.40
矮生 Lowg rocce 6.78 7.55 6.44 6.92 0.57
卡特 Cut ter 7.33 7.00 6.44 6.92 0.45
百瑰 Barcredo 7.22 7.11 6.67 7.00 0.29
爱森特 Accent 6.89 7.33 6.11 6.78 0.62
边缘 Edge 6.89 7.56 6.00 6.82 0.78
　　注:1.评定内容以草坪表现评分包括草坪密度 、叶片质地 、绿度 、耐旱性 、抗寒性 、耐践踏性 、抗病性 、绿期 、抗杂能力等为主 , 其记分等级
是:1=最低分;9=最高分。
2.多年生黑麦草越冬遭受冻害 ,所以只有一年的观测数据。
4694 期　　　　　　　　　　张　绵:结缕草(Zoysia japonica)在镉(Cd)污染农田上开发与应用的研究
表 2　各种草 Cd 含量(mg/ kg)
Table 2　Cd content in the different kinds of grasses(mg/ kg)
草种名称
Species of the grasses
1997年 1998年 1999年
10月 平均 9月 10月 平均 6月 8月 10月 平均 总平均
结缕草 Zoysia Japonica
辽东结缕草 2.87 2.87 2.27 1.22 1.75 1.23 1.05 1.54 1.27 1.70
草地早熟禾 Poa pratensis
午夜 Midnight 3.88 3.88 5.40 6.86 4.18 5.48 5.08
康尼 Conni 12.93 12.93 5.37 6.19 5.78 7.64 4.91 3.51 5.35 6.76
巴润 Baron 6.69 6.69 5.15 5.08 4.41 4.88 5.33
男爵 Baronie 7.58 7.58 13.40 7.11 3.81 8.11 7.98
美洲王 America 6.59 6.59 9.70 4.39 5.97 6.69 6.66
伊克利 Echipse 7.58 7.58 6.24 6.24 6.83 6.81 4.61 6.6 08.41
黎明 Daw n 12.40 4.61 6.95 7.99 7.89
亨特 huntsville 4.77 4.77 4.81 4.81 6.68 4.16 3.75 4.86 4.83
瓦巴斯 Wabash 5.53 5.53 2.55 3.84 3.79 3.93 3.88
Bronco 5.96 5.96 7.35 5.17 4.69 5.74 5.79
匍匐剪股颍 Ag rostis palust ris
普特 Put ter 25.02 25.02 13.97 9.28 11.63 7.79 4.32 6.06 12.08
匍匐紫羊茅 Festuca ruba L.
百琪 II BargenaII 12.08 12.08 13.20 7.01 7.14 9.12 7.88
苇状羊茅 Festuca arundinacea
猎狗 Houndog 25.32 25.32 9.62 5.27 7.45 8.37 4.30 6.84 6.50 9.45
颂歌 Dixi Green 4.82 4.82 13.73 4.88 5.69 8.10 7.28
爱尔 E ra 4.93 4.93 9.59 9.25 7.70 8.85 7.87
小野马Mininnistang 7.95 7.95 9.85 9.24 4.99 8.03 8.01
可奇思Cochise 8.66 8.66 10.14 7.62 7.64 8.47 8.52
野马 II MustangII 8.40 8.40 14.70 4.52 8.51 9.24 9.03
多年生黑麦草 Lolium perenne
德比 Derby 4.47 2.60 3.54 3.54
矮生 Lowg rocce 9.18 9.18 9.18
卡特 Cut ter 2.84 2.84 2.84
百瑰 Barcredo 5.16 5.16 5.16
爱森特 Accent 7.51 7.51 7.51
边缘 Edge 3.32 3.32 3.32
对照草草地早熟禾 1.35 1.35 1.35
　　注:Cd 为硝酸硝解;计算公式 样品平均含量=(M 上＊C上+M 下＊C下)/(M 上+M 下)
3　结果与讨论
3.1　Cd污染土壤对不同草坪草品种质量的影响
通过 2年的品种质量评价(表 1 、图 1),供试用
的各类草坪草种均未在外观上表现出受害的现象 ,
长势基本正常。而多年生黑麦草由于抗寒性能差 ,
当年未能越冬 。结缕草草坪在草坪密度 、叶片质
地 、耐旱性 、抗寒性 、耐践踏性 、抗病性 、抗杂草能力
方面表现十分突出。它没有因受污染胁迫而表现
出任何不良性状 ,这说明结缕草具有非常好的抗
Cd污染的能力 ,尤其是在 1999年春季特大干旱的
条件下 ,它依然表现得最突出 ,说明其在干旱和重
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图 1　Cd 污染地草坪草品种质量评定测试结果分布图
Fig.1　Distribution characteristics of the results of assess and test in the quality of the g rasses in Cd polluted farmland
图 2　整株草坪草平均含 Cd量分布图(mg/kg)
Fig.2　Distribution characteristics of Cd content of g rasses
金属的双重胁迫下 ,仍然没有受到影响 ,这一方面
表现出它的耐旱能力强;另一方面说明了它对 Cd
污染的耐受能力强。
3.2　不同草坪草种对土壤 Cd的吸收与富集
不同植物对 Cd 的吸收 、忍耐和转移能力不
同。Cd对植物的毒害作用及植物的耐受性 ,取决
于植物的生物-生理学特性[ 5] 。植物对土壤中 Cd
的吸收能力是影响 Cd对其毒性作用的因素之一 ,
其较低的吸收能力可成为该种植物的耐受性相对
较强的反映[ 6] 。试验结果(表 2 、图 2)表明所有草
种对Cd 均有一定富集能力 。各草种在生长过程
中除受到一些外界条件因素的影响外 ,由于其本身
生物-生理学特性的不同 ,吸收 Cd的含量差别很
大 ,全草吸收 Cd 含量最高的是匍匐翦股颖(put-
ter)为 12.08 mg/kg;富集量最低的是辽东结缕草 ,
为 1.70 mg/kg ,两者相差 7.1倍.含量居中的是苇
状羊茅 、草地早熟禾 、匍匐紫羊茅和多年生黑麦草 。
为此本文建议将辽东结缕草作为该重 Cd 污染地
未来的经营方向。
3.3　Cd污染农田草坪草生产模式效益分析
3.3.1　经济效益:Cd污染农田在治理改种前大部
分用于生产水稻 、玉米 、大豆等农作物;部分农田用
于生产蔬菜。污染农田种植草坪草的质量与非污
染农田无明显差异 。改种前稻作模式毛利为 2200
元/hm2 ,改种后种植辽东结缕草草坪模式毛利为
19750 元/hm2 ,增值 9倍。因此草坪模式会带给农
民更高的经济效益(表 3)。
4714 期　　　　　　　　　　张　绵:结缕草(Zoysia japonica)在镉(Cd)污染农田上开发与应用的研究
表 3　Cd 污染农田改种前后生产效益比较
Table 3　A comparison of land production benefits befo re and after the mulberry in the Cd polluted farmlands
生产模式
Production
model
生产成本(元/ hm2)
租地费
Landtax
种子
S eed
化肥
Fert ilizer
农药
Pesticide
机具
Mechine
水电
Water and
electricity
合计
Total
人工数
(个/ hm2)
产 量
(Kg;m2/ hm2)
产 值
(元/ hm2)
毛利
(元/hm 2)
水稻
Rice
3300 150 1500 450 875 1500 7775 105 16500 11550 2200
草坪
Lawn
3300 15000 4000 1000 6000 900 30200 470 9500 60000 19750
　　注:以产量基本正常的污染农田为调查对象 ,改种前粮作模式取 1997～ 2000年数据。改种后草坪模式取 1997～ 2000年数据。农机具
折旧费未计入成本 ,工值不分男女按每人每天 15元计 ,草坪种植面积 2万 hm2。
3.3.2　生态效益:由于结缕草耐旱能力较强 ,不需
象水稻和其它农作物那样要进行人工灌溉 ,从根本
上消除了引污灌溉对农田土壤的持续污染问题 ,为
污染土壤的逐步恢复创造了条件 。种植草坪前土
壤(0 ～ 10 cm)中全 Cd含量为 4.45 mg/kg ,种植草
坪后土壤中的全 Cd含量为 3.05 mg/kg 。2年土壤
中全 Cd 含量降低 1.4 mg/kg 。通过草坪草对 Cd
的不断迁出 ,可以逐步降低 Cd污染的程度 ,而迁出
的结缕草草坪 Cd含量为 1.70 mg/kg ,仅比对照草
高0.35 mg/kg ,因此不会对移栽土地造成污染。种
植草坪草模式同时消除了土壤 Cd通过食物链进入
人体造成积累毒害的危险性。
3.3.3　社会效益:种植辽东结缕草草坪使污染农
田生产性能得到恢复 ,农民经济收入和生活质量明
显提高 。草坪生产模式不仅消除了 Cd 污染的危
害 ,也为该地区创造了新的经济增长点 ,为区域经
济可持续发展打下了基础 。
4　结语
对于沈阳张士灌区土壤的生态恢复 ,目前应根
据我国土壤生物清洁技术的开发与应用实际 ,结合
该地区的自然环境 、土地与水资源利用 、农业经济
发展状况来综合考虑.因地制宜调整污染地区的农
业生产模式 ,使土壤的生态环境和使用功能得以有
效恢复 。本试验从大量的测试结果中得出 Cd污染
地上大面积种植辽东结缕草草坪 ,不但不会引起
Cd污染物的转移 ,而且随着逐年种植 ,为污染土壤
的有效修复提供有力的技术保证。
致谢:本文是在董厚德教授指导下完成的。王
艳 ,张学勇 ,陈福德等同志参加现场调查 。
参　考　文　献
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