全 文 ：林业科学研究 ２０１６，２９（４）：５１５ ５２０
ＦｏｒｅｓｔＲｅｓｅａｒｃｈ
文章编号：１００１１４９８（２０１６）０４０５１５０６
藤本植物中具镉超积累特征植物的筛选
周杰良１，２，葛大兵１，李树战３，邓沛怡２，高 霞１，何丽波１，４
（１．湖南农业大学，湖南 长沙 ４１０１２７；２．湖南生物机电职业技术学院，湖南 长沙 ４１０１２７；
３．中南林业科技大学，湖南 长沙 ４１０００４；４．中国林业科学研究院亚热带林业研究所，浙江 杭州 ３１１４００）
收稿日期：２０１５１２２２
基金项目：湖南省教育厅科学研究项目（１０Ｃ０２１４）；湖南省科技计划重点项目（２０１２ＦＪ４５６５）；湖南省科技计划项目（２０１２ＳＫ３１７７）
作者简介：周杰良（１９７２—），男，湖南隆回人，副教授，博士研究生，主要从事植物生态研究．
通讯作者：何丽波（１９８２—），女，博士后，从事园林植物研究．Ｅｍａｉｌ：ｌｉｂｏｈｅ１９８２＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ
摘要：［目的］筛选出对重金属镉（Ｃｄ）具有强富集作用的植物，以修复被镉污染的土壤。［方法］以湖南常见的２５种
藤本植物为参试样本，采用室内水培和室外盆栽相结合的方法，设置不同浓度的重金属镉溶液处理参试植株当年生
扦插苗，定量测定供试植物根部、茎部和叶片三部分的镉含量及生物量，分析参试植物对重金属镉的耐性和富集特
性。［结果］水培筛选试验表明：蔓长春花对Ｃｄ污染的耐性较强，转移系数和富集系数均大于１，具备了镉超富集植
物的基本特征。盆栽浓度梯度试验结果表明：当土壤中Ｃｄ投加浓度为２５、５０ｍｇｋｇ－１时，蔓长春花地上部分生物量
没有明显下降，且地上部分Ｃｄ含量均大于其根部，叶片中 Ｃｄ含量均大于 Ｃｄ超积累植物应达到的临界含量标准
（１００ｍｇ· ｋｇ－１）。［结论］从２５种参试植物中筛选出的蔓长春花具有重金属镉超富集植物的基本特征，是一种新
的镉超积累植物，建议在重金属镉污染土壤中进一步测试。
关键词：蔓长春花；重金属富集；镉；土壤污染
中图分类号：Ｓ７１４６ 文献标识码：Ａ
ＳｅｌｅｃｔｉｏｎｆｏｒＣｄｈｙｐｅｒａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒＰｌａｎｔｆｒｏｍ２５ＬｉａｎａｓＳｐｅｃｉｅｓ
ＺＨＯＵＪｉｅｌｉａｎｇ１，２，ＧＥＤａｂｉｎｇ１，ＬＩＳｈｕｚｈａｎ３，ＤＥＮＧＰｅｉｙｉ２，ＧＡＯＸｉａ１，ＨＥＬｉｂｏ１，４
（１．ＨｕｎａｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１０１２７，Ｈｕｎａｎ，Ｃｈｉｎａ；２．ＨｕｎａｎＢｉｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ，
Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１０１２７，Ｈｕｎａｎ，Ｃｈｉｎａ；３．ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１０００４，Ｈｕｎａｎ，Ｃｈｉｎａ；
４．ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｕｂｔｒｏｐｉｃａｌＦｏｒｅｓｔｒｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１１４００，Ｚｈｅｊｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：［Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ］Ｔｏｓｅｌｅｃｔｔｈｅｃａｄｍｉｕｍ（Ｃｄ）ｈｙｐｅｒａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒｐｌａｎｔｆｏｒｒｅｍｅｄｉａｔｉｎｇｔｈｅｓｏｉｌｐｏｌｕｔｅｄｂｙ
Ｃｄ．［Ｍｅｔｈｏｄ］２５ｌｉａｎａｓｓｐｅｃｉｅｓｗｅｒｅｓａｍｐｌｅｄｉｎＨｕｎａｎＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｉｎｄｏｏｒｈｙｄｒｏｐｏｎｉｃｓａｎｄ
ｏｕｔｄｏｏｒｐｏｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗｅｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄ．ＴｈｅＣｄｃｏｎｔｅｎｔｆｒｏｍｒｏｏｔ，ｓｔｅｍａｎｄｌｅａｆｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｂｙｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅａｎａｌｙ
ｚｉｎｇ．［Ｒｅｓｕｌｔ］ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔＶｉｎｃａｍａｊｏｒｈａｄｓｔｒｏｎｇｅｒｔｏｌｅｒａｎｃｅｔｏＣｄ，ａｎｄｂｏｔｈｔｈｅｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔｃｏｅｆｉ
ｃｉｅｎｔａｎｄｔｒａｎｓｆｅｒｃｏｅｆｉｃｉｅｎｔｗｅｒｅｈｉｇｈｅｒｔｈａｎ１ａｎｄｐｒｏｖｉｄｅｄｗｉｔｈｔｈｅｂａｓｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＣｄｈｙｐｅｒａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ
ｐｌａｎｔｉｎｗａｔｅｒｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ．Ｉｎｐｏｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｔｈｅａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄｂｉｏｍａｓｓｗａｓｎｏｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｒｅｄｕｃｅｄａｎｄｔｈｅＣｄｃｏｎ
ｔｅｎｔｗａｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｗｈｅｎｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆＣｄｉｎｓｏｉｌｗａｓ２５，５０ｍｇ·ｋｇ－１，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｍｅａｎ
ｗｈｉｌｅ，ｔｈｅｃｕｍｕｌａｎｔａｂｉｌｉｔｙｒｅａｃｈｅｄｔｏｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｏｆ１００ｍｇｋｇ－１ｉｎｌｅａｆ．［Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ］Ｖ．ｍａｊｏｒｉｓａｓｐｅｃｉｅｓｆｏｒ
Ｃｄｈｙｐｅｒａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ，ｄｅｅｐｌｙｆｕｒｔｈｅｒｔｅｓｔｓｈｏｕｌｄｂｅｃａｒｉｅｄｏｕｔ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｖｉｎｃａｍａｊｏｒ；ｈｅａｖｙｍｅｔａｌｈｙｐｅｒａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ；Ｃｄ；ｓｏｉｌｐｏｌｕｔｉｏｎ
随着现代工农业生产的发展，农药化肥施用量、
工业“三废”、城市垃圾产生量不断增加，导致土壤
中镉（Ｃｄ）含量增高［１］。镉不易被土壤微生物分解，
易被植物吸收积累，其污染为不可逆的累积过程，还
林 业 科 学 研 究 第２９卷
通过食物链富集，危害人体健康。土壤重金属污染
使农产品的安全性受到严重威胁，我国受重金属污
染的农田土壤约２５００万 ｈｍ２，导致每年粮食减产
５００多万ｔ，受污染粮食多达１５０万 ｔ［２］。我国区域
农田土壤 Ｃｄ的富集最为严重［３］，而采用传统的物
理和化学方法难以实施修复，目前普遍认为植物修
复技术最有希望，重金属富集植物的筛选是植物修
复技术的基础和关键［４］。目前已被确认的超积累植
物约４００多种，但以镍（Ｎｉ）的超积累植物为主，占
７０％左右，同时植物生长有一定的区域性，引种生态
后果很难预测［５］，故筛选本土的超积累植物意义
重大。
近几年镉超积累植物的筛选工作主要集中在蕨
类、园林植物和杂草方面［６－８］。藤本植物是适应性
很强的植物类群，抗旱能力强，繁殖迅速，根系发达，
生长速度很快，地面覆盖率较好，固土力强，观赏价
值高，生物量可不进入食物链。藤本植物是一类较
理想的植物修复资源。我国藤本植物种类丰富，共
计有８５科４０９属３０７３种（含变种、亚种），占中国
种子植物区系的 １１．３％，湖南、湖北两省有 ７８４
种［９］，目前对藤本植物研究主要集中在种质资源的
调查和园林垂直绿化方面，很少有藤本植物对重金
属修复方面的报道。本研究以我国华中地区２５种
常见的藤本植物为试材，分析其对重金属镉的耐性
和富集特征，为藤本植物在土壤重金属修复中的应
用提供科学依据。
１ 材料与方法
１．１ 试验场地的环境条件与供试植物
试验地点设在湖南省湖南生物机电职业技术学
院藤本研究所苗圃内，地理位置为１１３°５′Ｅ，２８°１１′
Ｎ，海拔高度约４４．５ｍ。该地是重金属未污染区，属
亚热带季风性湿润气候，年平均气温１７．２℃，年积
温为５４５７℃，年均降水量１３６１．６ｍｍ，全年无霜期
平均２７５ｄ，日照时数达１６７７ｈ。
参试的２５种藤本植物为：木鳖子（Ｍｏｍｏｒｄｉｃａｃｏ
ｃｈｉｎｃｈｉｎｅｎｓｉｓ（Ｌｏｕｒ．）Ｓｐｒｅｎｇ．）、茅莓（Ｒｕｂｕｓｐａｒｖｉｆｏｌｉｕｓ
Ｌ．）、清香藤（ＪａｓｍｉｎｕｍｌａｎｃｅｏｌａｒｉｕｍＲｏｘｂ．）、白英
（ＳｏｌａｎｕｍｌｙｒａｔｕｍＴｈｕｎｂ．）、络石（Ｔｒａｃｈｅｌｏｓｐｅｒｍｕｍ
ｊａｓｍｉｎｏｉｄｅｓ（Ｌｉｎｄｌ．）Ｌｅｍ．）、蔓长春花（Ｖｉｎｃａｍａｊｏｒ
Ｌ．）、羊乳（Ｃｏｄｏｎｏｐｓｉｓｌａｎｃｅｏｌａｔａ（Ｓｉｅｂ．ｅｔＺｕｃｃ．）
Ｔｒａｕｔｖ．）、杠板归（ＰｏｌｙｇｏｎｕｍｐｅｒｆｏｌｉａｔｕｍＬ．）、单叶
铁线莲（ＣｌｅｍａｔｉｓｈｅｎｒｙｉＯｌｉｖ．）、毛花猕猴桃（Ａｃｔｉｎ
ｉｄｉａｅｒｉａｎｔｈａＢｅｎｔｈ．）、五叶地锦（Ｐａｒｔｈｅｎｏｃｉｓｕｓｑｕｉｎ
ｑｕｅｆｏｌｉａＰｌａｎｃｈ．）、蛇葡萄 （Ａｍｐｅｌｏｐｓｉｓｈｅｔｅｒｏｐｈｙｌａ
（Ｔｈｕｎｂ．）Ｓｉｅｂ．）、金 银 花 （Ｌｏｎｉｃｅｒａ ｊａｐｏｎｉｃａ
Ｔｈｕｎｂ．）、薜荔（ＦｉｃｕｓｐｕｍｉｌａＬｉｎｎ．）、地瓜榕（Ｆｉｃｕｓ
ｔｉｋｏｕａＢｕｒ．）、龙须藤（ＢａｕｈｉｎｉａｃｈａｍｐｉｏｎｉＢｅｎｔｈ．）、
扶芳藤（Ｅｕｏｎｙｍｕｓｆｏｒｔｕｎｅｉ（Ｔｕｒｃｚ．）Ｈａｎｄ．Ｍａｚｚ．）、
常春藤（Ｈｅｄｅｒａｎｅｐａｌｅｎｓｉｓｖａｒ．ｓｉｎｅｎｓｉｓＲｅｈｄ．）、茑萝
（Ｑｕａｍｏｃｌｉｔｐｅｎｎａｔａ（Ｌａｍ．）Ｂｏｊｅｒ．）、凌霄（Ｃａｍｐｓｉｓ
ｇｒａｎｄｉｆｌｏｒａ（Ｔｈｕｎｂ．）Ｋ．Ｓｃｈｕｍ．）、菝葜（Ｓｍｉｌａｘｃｈｉｎａ
Ｌ．）、常春油麻藤（ＭｕｃｕｎａｓｅｍｐｅｒｖｉｒｅｎｓＨｅｍｓｌ．）、风
龙（ＳｉｎｏｍｅｎｉｕｍａｃｕｔｕｍＲｅｈｄ．）、三叶木通（Ａｋｅｂｉａｔｒｉ
ｆｏｌｉａｔａ（Ｔｈｕｎｂ．）Ｋｏｉｄｚ．）、毛鸡矢藤（Ｐａｅｄｅｒｉａｓｃａｎ
ｄｅｎｓｖａｒｔｏｍｅｎｔｏｓａ（ＢＬ．）Ｈａｎｄ．Ｍａｚｚ．）。
１．２ 水培初步筛选试验
２５个供试品种均采用当年生扦插苗，扦插基质
为珍珠岩，生根后，取生长基本一致的扦插苗，移至
２Ｌ玻璃瓶中，每瓶５株，外包裹黑色聚乙烯薄膜防
止营养液见光，营养液为霍格兰营养液。幼苗先在
营养液中培养２周，每隔２ｄ更换１次营养液，营养
液ｐＨ值６．５，２４ｈ连续通气。环境控制：温度为光
照／黑暗２５℃／２０℃，相对湿度６０％ ７０％，光照／黑
暗时间为１４ｈ／１０ｈ。幼苗在营养液生长２周后进
行加镉处理，镉源为 ＣｄＮＯ３，加镉水平为 １０ｍｇ·
ｋｇ－１（Ｔ１），不加镉的营养液为对照（ＣＫ），每处理重
复３次，加镉培养１４ｄ后测定。
１．３ 盆栽浓度梯度试验
水培初步筛选试验结果表明，蔓长春花是具有
Ｃｄ超积累特征的植物，由于水培环境跟土壤环境不
一致，镉胁迫的浓度较低（１０ｍｇ·ｋｇ－１），水培筛选
的时间短（１４ｄ），需通过更高的镉浓度土培试验和
更长的镉胁迫生长期来检验蔓长春花对 Ｃｄ的积累
潜力，以进一步确认是否为Ｃｄ超积累植物。
试验地点湖南生物机电职业技术学院藤本研究
所苗圃内。盆栽所用土壤取自苗圃表土，盆栽土壤
基本理化性质为 ｐＨ值 ６．６５，有机质 １６．７５ｇ·
ｋｇ－１，全Ｎ０．７４ｇ·ｋｇ－１，全Ｐ０．６９ｇ·ｋｇ－１，有效Ｐ
１０．３２ｍｇ·ｋｇ－１，速效 Ｋ８９．０６ｍｇ·ｋｇ－１，重金属元
素背景值分别为总Ｃｄ０．１５ｍｇ·ｋｇ－１。共设了４个
处理，外源Ｃｄ投加浓度分别为：０ｍｇ·ｋｇ－１（ＣＫ）、
２５ｍｇ·ｋｇ－１（Ｔ１）、５０ｍｇ·ｋｇ－１（Ｔ２）、１００ｍｇ·ｋｇ－１
（Ｔ３），投加的重金属形态为分析纯ＣｄＣｌ２·２．５Ｈ２Ｏ，
以固态加入盆土，充分混匀，平衡两周后待用。每一
塑料盆（￠＝２０ｃｍ，Ｈ＝１５ｃｍ）装入１．５ｋｇ处理土，
６１５
第４期 周杰良，等：藤本植物中具镉超积累特征植物的筛选
盆下有托盘，接下漏的水。
本试验于２０１４年５月１５日开始，盆栽植物为
蔓长春花扦插苗，幼苗高度为１２±２ｃｍ，来自该校藤
本研究所苗圃内，每盆５棵，３次重复，各重复间栽
入的苗数一致。遮雨栽培。根据盆缺水情况，不定
期浇自来水（水中未检出Ｃｄ），保持土壤含水量在田
间持水量的８０％左右。蔓长春花于８月１５日测定。
１．４ 样品分析及数据统计
收获的植物分为根部、茎部、叶片三部分，用自
来水充分冲洗粘附于植物样品上的泥土和污物，然
后再用去离子水冲洗，沥去水分，在１０５℃下杀青３０
ｍｉｎ，７０℃下于烘箱中烘至恒质量粉碎备用。土壤样
品风干后过１００目筛备用，植物及土壤样品均采用
ＨＮＯ３－ＨＣｌＯ４法消化（体积比为３：１），原子吸收分
光光度计（日立 １８０－８０）法测定其中的重金属含
量，重复３次。
采用 ＳＰＳＳ１７软件进行方差（ＡＮＯＶＡ）分析、多
重比较和聚类分析。
２ 结果与分析
２．１ 水培筛选试验中植物对镉的耐性与富集特征
２．１．１ 对生物量的影响 从表１可以看出，对 Ｃｄ
污染耐性分为３大类：
一类为蔓长春花，地上部分生物量未下降，而有
增加，且差异显著，表现出对 Ｃｄ污染具有较强的耐
性。在这一浓度水平表现出对蔓长春花生长有某种
刺激作用，这与已报道的植物对重金属污染的响应
有相似之处［１０－１１］。
另一类为白英、羊乳、金银花、木鳖子、杠板归、
薜荔、凌霄、五叶地锦、风龙９种植物，地上部分生物
量与对照相比生物量下降，但差异不显著，表现较强
的耐性。
其它１５种又为一类，对Ｃｄ污染耐性差，镉胁迫
显著降低植物的生物量，其中龙须藤生物量下降了
５８％，耐性表现最弱。
表１ 水培条件下不同藤本植物的生物量（干质量）
编号 参试材料
生物量／（ｇ·盆 －１）
ＣＫ Ｔ１ ｐ值
相对生物量
（Ｔ１／ＣＫ）
１ 木鳖子 １．６５±０．９８ １．５３＋０．５６ ０．５５９ ０．９３
２ 清香藤 ４．５２±１．１２ ３．５８＋１．０８ ０．０３９ ０．７９
３ 白英 ６．２４±１．９４ ６．２７±１．１０ ０．８３５ １．００
４ 络石 ７．６４±１．１９ ５．４７±１．０７ ０．０００ ０．７２
５ 蔓长春花 ３．０２±１．１０ ３．７３±０．６１ ０．０００ １．０９
６ 羊乳 ２．７１±０．０４ ２．８３＋０．２１ ０．５９４ １．０４
７ 杠板归 １．３８±０．２３ １．０６＋０．３９ ０．０７３ ０．７７
８ 单叶铁线莲 ５．１９±１．０３ ４．２７±１．０２ ０．０００ ０．８２
９ 毛花猕猴桃 ８．４６±１．７３ ５．３９±１．８１ ０．０００ ０．６４
１０ 五叶地锦 ８．２２±２．１８ ７．６０±１．８７ ０．０３３ ０．９２
１１ 蛇葡萄 ９．６８±２．０３ ９．０５±１．０８ ０．０００ ０．９３
１２ 金银花 ９．４８±１．１１ ７．３４±１．０３ ０．２９８ ０．７７
１３ 薜荔 ６．０９±１．１２ ５．６７±１．１０ ０．０５４ ０．９３
１４ 地瓜榕 ８．７９±１．０６ ６．３５±１．０５ ０．００４ ０．７２
１５ 龙须藤 ７．６６±１．０５ ３．２２±１．１０ ０．０１６ ０．４２
１６ 扶芳藤 １５．２２＋４．０５ １０．８０±３．９６ ０．０００ ０．７１
１７ 常春藤 １０．１０＋２．０６ ８．７３±１．８０ ０．００３ ０．８６
１８ 茑萝 １７．８４＋２．１２ １４．６０±３．０９ ０．０００ ０．８２
１９ 凌霄 ６．１６＋１．１２ ６．０２±１．０４ ０．０３５ ０．９８
２０ 菝葜 １３．２＋３．０５ ７．９６±１．９３ ０．０００ ０．６０
２１ 常春油麻藤 １３．３２±２．０４ １０．１８±１．４４ ０．０００ ０．７６
２２ 风龙 １７．６２±３．１４ １６．３５±３．２７ ０．０１２ ０．９３
２３ 三叶木通 １８．６９±２．１５ １０．６８＋２．０８ ０．０００ ０．５７
２４ 毛鸡矢藤 ３３．６７＋９．０６ ３０．３４＋７．９３ ０．０００ ０．９０
２５ 茅莓 ２５．６１±７．２１ ２０．６０±６．３６ ０．０００ ０．８０
注：表示差异极显著（Ｐ＜０．０１），表示差异显著（Ｐ＜０．０５）。
２．１．２ 积累特性 从表２来看，不同种类植物对
Ｃｄ的积累反应差异大，地上部分及根部的镉含量范
围分别为 ３．８３ １３１．７４ｍｇ·ｋｇ－１和 １２．７８
９１３８ｍｇ·ｋｇ－１。蔓长春花对Ｃｄ的积累能力最强，
７１５
林 业 科 学 研 究 第２９卷
其地上部分和根部 Ｃｄ含量分别为１３１．７４和６２．４９
ｍｇ·ｋｇ－１，显著高于营养液中 Ｃｄ的浓度（１０ｍｇ·
ｋｇ－１），已达到１００ｍｇ·ｋｇ－１临界浓度，且地上部分
Ｃｄ含量大于根部Ｃｄ含量，转移系数达２．１１，表现出
较强的从根部向地上部分运输Ｃｄ的能力，具备了重
金属超积累植物应具有的基本特征。
风龙、常春油麻藤、茅莓对Ｃｄ的积累能力最弱，
其地上部分 Ｃｄ含量分别为６．８９、６．２９、３．８３ｍｇ·
ｋｇ－１，都显著低于营养液中 Ｃｄ的浓度，且地上部分
Ｃｄ含量小于根部 Ｃｄ含量，转移系数分别为０．１８、
０．４４、０．３０，表现出弱的从根部向地上部分运输 Ｃｄ
的能力，因而并不具有重金属超积累植物的基本特
征。其它２１种植物地上部分对Ｃｄ有一定的积累能
力，但地上部分 Ｃｄ含量低于根部 Ｃｄ含量，转移系
数低于１，表现出从根部向地上部分转移 Ｃｄ的能力
较弱，故对Ｃｄ的提取能力有限。
表２ 水培条件下不同藤本植物的镉含量
编号 参试材料
Ｃｄ含量／（ｍｇ·ｋｇ－１）
地上部分Ｔ１ 根部Ｔ１
转移系数
１ 木鳖子 ５９．０８±９．８１ ７１．８４±１０．１７ ０．８２
２ 清香藤 ４９．００±１１．２３ ５９．８７±１２．１５ ０．８２
３ 白英 ８．９２＋２．０３ １３．２２±４．０９ ０．６７
４ 络石 １３．５９±９．１０ ２２．０２±９＋０．３４ ０．６２
５ 蔓长春花 １３１．７４＋２０．６６ ６２．４９±９．６８ ２．１１
６ 羊乳 ７５．０３±１９．２４ ９１．３８±１４．３３ ０．８２
７ 杠板归 ３７．３０±５．０４ ４３．２８±３．０２ ０．８６
８ 单叶铁线莲 ２１．７８±２．０２ ３３．２４±３．０３ ０．６６
９ 毛花猕猴桃 ２７．０７±３．７８ ５１．８８±５．３０ ０．５２
１０ 五叶地锦 １８．８４±２．２０ ２８．２８±２．２９ ０．６７
１１ 蛇葡萄 ４４．２０±８．１２ ８３．１０±７．５５ ０．５３
１２ 金银花 ４２．８６±３．４３ ４８．１１±４．０２ ０．８９
１３ 薜荔 ２７．４３±２．１９ ３８．２８±３．６１ ０．７２
１４ 地瓜榕 １９．１０±１．５２ ２１．６５±１．０６ ０．８８
１５ 龙须藤 ４８．８４±１１．５２ ５６．６６±９．１７ ０．８６
１６ 扶芳藤 ３６．８４±３．８９ ３８．７９±５．６３ ０．９５
１７ 常春藤 ２８．０８±７．８８ ３２．２４±８．９２ ０．８７
１８ 茑萝 ４３．４６±６．７１ ４５．８６±７．９４ ０．９５
１９ 凌霄 ２７．３９±３．５４ ４８．７９±２．９４ ０．５６
２０ 菝葜 ３９．４４±３．０３ ６１．３８±４．４０ ０．６４
２１ 常春油麻藤 ６．２９±２．１６ １４．２９±２．２６ ０．４４
２２ 风龙 ６．８９±１．４５ ３８．５３±５．３３ ０．１８
２３ 三叶木通 ３４．０１±２．５４ ４１．８８±３．４６ ０．８１
２４ 毛鸡矢藤 １３．３２±１．９２ ３５．８０±３．１５ ０．３７
２５ 茅莓 ３．８３±２．２３ １２．７８±３．０５ ０．３０
２．１．３ 对重金属耐性及积累能力聚类分析 通常
当土壤中重金属浓度超过临界浓度，植物的生长会
受到抑制，最终表现为生物量的显著降低［１２］。用相
对生物量（Ｔ１／ＣＫ）作为耐性标准，相对生物量大的
是耐性较强植物。富集系数越大，其积累能力越强。
由于一般的植物地上部分生物量相对地下部分大，
而且收获容易，故植物地上部分富集系数越大，转移
系数越大，植物提取修复潜力越大，应用推广越
方便。
用实际生物量、相对生物量、地上部分富集系
数、转移系数 ４个变量进行系统聚类分析，分为
４类：
第一类为超积累植物：蔓长春花相对生物量、地
上部分富集系数、转移系数均满足超积累植物的选
择标准，
第二类为具有修复潜力植物类：木鳖子、羊乳、
蛇葡萄，镉含量高，生物量下降小、转移系数接近１，
达０．８以上。
第三类为耐性较强，地上部分积累性差植物类：
毛鸡矢藤、茅莓、风龙。
第四类为耐性一般，积累性一般植物类：清香
藤、白英、络石、杠板归、单叶铁线莲、毛花猕猴桃、五
叶地锦、金银花、薜荔、地瓜榕、龙须藤、扶芳藤、常春
藤、茑萝、凌霄、菝葜、常春油麻藤、三叶木通。
８１５
第４期 周杰良，等：藤本植物中具镉超积累特征植物的筛选
图１ 水培条件下基于重金属耐性及积累能力的聚类分析
２．２ 浓度梯度试验对镉的耐性与富集特征
２．２．１ 对Ｃｄ的耐性 由表３可知，随着镉胁迫的
增加，生物量逐渐降低，蔓长春花在 Ｃｄ投加浓度为
２５、５０ｍｇ·ｋｇ－１的处理中，与ＣＫ相比地上部分生物
量差异不显著，但当土壤中Ｃｄ浓度为１００ｍｇ·ｋｇ－１
时，植物的生长会受到明显抑制，生物量下降
了６％。
蔓长春花根系生物量的变化类似地上部分。随
着镉胁迫的加剧，生物量也逐渐降低，生长受到影
响。与地上部分不同的是，根部生物量变化相对更
敏感，尽管蔓长春花在 Ｃｄ投加浓度为２５ｍｇ·ｋｇ－１
的处理中，与对照相比根系生物量未下降，但在 Ｃｄ
投加浓度大于５０ｍｇ·ｋｇ－１时，根部生物量均明显下
降，Ｃｄ投加浓度 １００ｍｇ·ｋｇ－１时生物量下降了
３０％，但与５０ｍｇ·ｋｇ－１处理比较，根部生物量下降
无显著差异，可能蔓长春花根部将Ｃｄ转移到地上部
分的原因。
２．２．２ Ｃｄ的积累特性 由表４可知，随着镉胁迫
的增加，转移效率逐渐下降，但在各处理中蔓长春花
地上部分Ｃｄ含量均大于其根部Ｃｄ含量，转移系数
表３ 不同处理水平下蔓长春花的生物量 ｇ·盆 －１
处理 地上部分 根部
ＣＫ ３．３６９２ａＡ ０．６４９８ａＡ
Ｔ１ ３．４０４２ａＡ ０．６５８８ａＡ
Ｔ２ ３．３４５６ａＡ ０．４６８９ｂＢ
Ｔ３ ３．１７９７ｂＢ ０．４５２５ｂＢ
注：表中不同小写字母代表不同Ｃｄ浓度处理下的显著性差异（ｐ
＜０．０５）；不同大写字母代表不同 Ｃｄ浓度处理下的极显著性差异（ｐ
＜０．０１），表４同。
均大于１。在土壤中Ｃｄ投加浓度为５０ｍｇ·ｋｇ－１和
１００ｍｇ·ｋｇ－１时，其地上部分和根部Ｃｄ含量均大于
１００ｍｇ·ｋｇ－１，地上部分Ｃｄ富集系数也均大于１，均
满足Ｃｄ超积累植物应具有的临界含量特征和富集
系数特征。同一处理水平，蔓长春花地上部分富集
系数均大于根部富集系数，随着 Ｃｄ投加浓度加大，
地上部分富集系数和根部富集系数逐渐减小，但富
集系数在Ｃｄ投加浓度为１００ｍｇ·ｋｇ－１时仍均大于
１，说明此时蔓长春花对 Ｃｄ的积累可能还未趋近其
所能积累的最大临界含量。
３ 讨论
近年来，我国发现了几种重金属超富集植物，如
９１５
林 业 科 学 研 究 第２９卷
表４ 不同镉浓度处理下蔓常春各器官中的镉含量
处理
Ｃｄ含量／（ｍｇ·ｋｇ－１）
根部 叶片 茎部
转移系数
地上部分
富集系数
根部富集
系数
ＣＫ ０．６１７８Ｄ ２．３６９２Ｄ １．３１０９Ｄ ３．０ １２．３ ４．１
Ｔ１ ９２．９３７０Ｃ １４４．６２３２Ｃ １０４．６２３２Ｃ １．３ ５．０ ３．７
Ｔ２ １３３．４４４０Ｂ １９０．８２００Ｂ １４６．８２００Ｂ １．１ ３．４ ２．７
Ｔ３ １６４．８４６０Ａ ２２５．９８０８Ａ １８７．９８０８Ａ １．０ ２．１ １．６
Ａｓ超富集植物蜈蚣草（ＰｔｅｒｔｓｖｉｔａｔａＬ．）［１３］；Ｚｎ超富
集植物东南景天（ＳｅｄｕｍａｌｆｒｅｄｉＨ．）［１４］、Ｃｄ超富集
植物 宝 山 堇 菜 （ＶｉｏｌａｂａｏｓｈａｎｅｎｓｉｓＳｈｕ，Ｌｉｕｅｔ
Ｌａｎ）［１５］、Ｍｎ超富集植物商陆（Ｐｈｙｒｔｏｌａｃｃａａｃｉｎｏｓａ
Ｒｏｘｂ．）等［１６］，并开展了相关研究。但总的来看，植
物修复技术还不十分成熟，主要原因是超积累植物
生物量小，生长地域受到限制，导致修复效率不高，
进一步筛选超富集植物仍然是十分必要的。根据超
积累植物衡量标准，蔓长春花在土壤 Ｃｄ投入浓度
５０ｍｇ·ｋｇ－１条件下，其地上部分镉含量达到１９０．８２
ｍｇ·ｋｇ－１，超过１００ｍｇ·ｋｇ－１临界含量标准。在生
物量积累方面，蔓长春花表现出对 Ｃｄ有较强的耐
性，富集系数最大为３．４，且地上部分镉吸收量高于
根部。总体上蔓长春花与已报道的镉超富集植物东
南景天、宝山堇菜、龙葵（ＳｏｌａｎｕｍｎｉｇｒｕｍＬ．）［１７］、芦
蒿（ＡｒｔｅｍｉｓｉａｓｅｌｅｎｇｅｎｓｉｓＴｕｒｃ．）［１８］、苎麻（Ｂｏｅｈｍｅｒｉａ
ｎｉｖｅａ（Ｌ．）Ｇａｕｄｉｃｈ．）［１９］相比，在生物量上没有优
势，但蔓长春花作为藤本观赏植物，聚合观赏价值
高、根系发达、抗逆强、易繁殖和适应性强的优势，尤
其适于土壤破碎化的环境如废弃的矿山、重度石漠
化区域进行生态修复，是其它植物无法比拟的。蔓
长春花对重金属镉污染土壤的修复潜力大，建议进
行耐性机理机制和污染区修复试验的深入研究。
４ 结论
水培筛选试验和盆栽浓度梯度试验结果表明，
参试的２５种我国华中地区常见藤本植物中，蔓长春
花具备了超富集植物应具有的临界含量特征、转移
特征、耐性特征和富集系数特征，是一种新的镉超富
集植物。
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（责任编辑：金立新）
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