免费文献传递   相关文献

Research on Cu uptake and tolerance of four pteridophyta plants

4种蕨类草本植物对Cu的吸收和耐性研究



全 文 :书4种蕨类草本植物对犆狌的吸收和耐性研究
李影,王友保
(安徽师范大学生命科学学院,安徽 芜湖241000)
摘要:采用野外调查分析和温室营养液砂培实验的方法,研究了铜尾矿区附近生长的4种蕨类植物对重金属Cu的
耐性和吸收积累特性。结果表明,节节草和蜈蚣草对Cu的耐性较大叶井口边草和金星蕨高。Cu污染条件下,前
两者的根系耐性指数较高,其中,节节草根系耐性指数相对最高,平均为1.24,蜈蚣草次之,为0.69,大叶井口边草
相对最低,不足0.50。各植物对Cu均以地下部积累为主,且积累量随Cu处理浓度的增加而显著升高,地上部Cu
含量相对较低,与Cu处理浓度之间均无显著相关。植物对Cu的吸收和积累能力因植物种类而不同,其大小顺序
为蜈蚣草>节节草>大叶井口边草>金星蕨。由于蜈蚣草生物量明显大于节节草,各处理浓度下,蜈蚣草地上部
迁移总量均较高。在20mg/LCu污染下,蜈蚣草地上部迁移总量为55.87mg,节节草仅为5.74mg。总之,节节
草和蜈蚣草对铜具有较高的耐性和积累作用,可作为先锋植物去修复铜污染土壤。其中,当进行铜污染土壤的植
物稳定和植被恢复时,可选择耐性强、覆盖快的节节草;若要对污染土壤进行生物净化,可选择生物量较大的蜈蚣
草。
关键词:蕨;铜;吸收;耐性;迁移总量
中图分类号:X173;Q948.12  文献标识码:A  文章编号:10045759(2010)03019107
  植物修复技术是目前重金属污染土壤治理和修复的经济、有效、环保的新途径[15]。而植物修复能否成功的
关键就是寻找耐性强、生物量大、生长迅速并具有较强的重金属吸收和转运能力的植物。尽管目前已报道的超富
集植物有几百种之多,但大多还只处于试验阶段[6,7],且这些物种也主要集中在显花植物的个别科属[8],并普遍存
在局域性分布、生物量小、生长缓慢等特点,为实际应用带来了很大困难[912]。因此,寻找更多、更理想能有效富
集重金属的植物,为污染土壤的植物修复提供丰富的种质资源,就具有特别重要的实际意义。而了解重金属污染
的土壤上自然定居的植物对重金属的吸收、转移和积累规律,对新型的修复物种的发现和筛选,以及对重金属污
染土壤的植被重建和生态恢复有十分重要的理论和实际指导意义。
蕨类植物是一种古老的植物,经过长期的自然选择和进化,具有广泛的适应性和顽强的生命力,这一特性可
能使蕨类植物对重金属具有较强的耐性。且相对于农作物,蕨类植物具有耐贫瘠、生长迅速、繁殖能力强、抗逆性
强等特点[13],可以弥补现有修复植物的某些缺点和不足。因此,对于植物修复来说,是一类较为理想的植物资
源。近年来,一些国内外学者的研究也表明了蕨类植物对重金属具有一定的耐性和(超)积累能力[14,15],在植物
修复过程中存在潜在的应用价值,其中廖晓勇等[16]研究已证实蜈蚣草(犘狋犲狉犻狊狏犻狋狋犪狋犪)对砷污染土壤具有较好的
实际修复效果。但就目前的研究报道来看,这些蕨类植物多为砷的富集植物,而有关铜的却较少,且多隶属于凤
尾蕨科。
铜尾矿库是一种露天堆积的金属尾矿废弃地,其上自然定居的植物必定对重金属铜有一定的耐性,对尾矿土
壤环境也具有一定的修复和治理作用[17,18]。鉴于上述原因,本研究以安徽省铜陵市铜尾矿区自然定居的几种蕨
类植物为研究对象,通过温室盆栽试验分析其对Cu的吸收、积累情况,以及在重金属铜胁迫下植物的根系耐性
指数和生理代谢情况等,以期能更好地了解和发现新型的铜耐性和积累植物,为铜污染土壤的植物修复提供更多
的材料和科学依据。
第19卷 第3期
Vol.19,No.3
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA   
191-197
2010年6月
 收稿日期:20091218;改回日期:20100325
基金项目:国家自然科学基金(30470270),安徽师范大学博士启动基金,安徽省高校生物环境与生态安全省级重点实验室基金和安徽省重要
生物资源保护与利用研究省级重点实验室基金资助。
作者简介:李影(1979),女,安徽芜湖人,讲师,博士。Email:liying791212@yahoo.com.cn
1 材料与方法
1.1 野外采样
采样地点位于安徽省铜陵市东南部朝山村的狮子山山谷之中,属亚热带湿润气候,季节特征分明,春季较短,
气候温和、雨量充沛;夏季多雨炎热,付热干旱,年平均气温16.2℃,夏季平均气温27.4℃,年平均太阳辐射总量
114.8kJ/cm,无霜期平均230d,年均降水量1390mm,全年平均湿度为75%~80%。该库海拔较高,三面环山,
一面筑坝,由尾矿沙排放堆积而成,坝高约100m,面积达20hm2,停止排放时间约10年,受人为和其他因素干扰
较少。2008年8月作者于植物生长茂盛期在调查区内随机采集盖度均大于20%以上的节节草(犈狇狌犻狊犲狋狌犿
狉犪犿狅狊犻狊狊犻犿狌犿)、蜈蚣草、大叶井口边草(犘狋犲狉犻狊犿狌犾狋犻犳犻犱犪)和金星蕨(犘犪狉犪狋犺犲犾狔狆狋犲狉犻狊犵犾犪狀犱狌犾犻犵犲狉犪)的不同部位
(羽片、叶柄、根),同时采集相应的根际土壤(0~20cm)。此外,采集该4种植物的活体,将其根部土壤冲洗干净
后,于正常土壤中进行室内栽培,待第2年新苗长出后,取长势一致的幼苗进行盆栽试验。
1.2 试验设计
采用砂培盆栽试验,Cu单因素五水平设计,即用Cu(NO3)2 溶液配置以下浓度的处理液,Cu浓度(以纯Cu
计)分别为1,5,10和20mg/L,调pH值为5.5,以未添加Cu的处理作为对照组(0mg/L),每处理设3次重复。
2009年4月6日-2009年5月10日于安徽师范大学生命科学学院日光温室中进行砂培盆栽试验,石英砂
用2%HNO3 溶液浸泡过夜,蒸馏水反复清洗干净。试验用塑料盆上、下口内径分别为13和10cm,高12cm,每
盆装风干石英砂1kg,每盆栽种幼苗3株,先用10% Hoagland营养液浇灌2周,当植物正常生长后,浇处理液,
并保证盆栽在60%左右的持水量,培养20d后,取样分析。
1.3 分析测定
1.3.1 生理指标的测定 光合色素含量的测定参照朱广廉[19]的方法;根系长度采用交叉法(或叫直接截获法)
测定。
1.3.2 Cu含量的测定 将植物分为地上和地下两部分,先后用自来水和蒸馏水反复冲洗,再用去离子水仔细清
洗干净,滤纸吸干,烘箱中先于108℃杀青0.5h,然后于80℃烘干至恒重,磨碎后用浓 HNO3-浓 H2SO4-
HClO4(8∶1∶1)消化,原子吸收分光光度计测定Cu含量。用0.1mol/LHCl提取(液∶土为5∶1),振荡90
min,过滤,原子吸收分光光度计测定土壤有效态Cu含量[20]。
1.4 数据处理
富集系数(bioconcentration,BCF)=植物体地上部的金属含量/基质中的金属含量[6,21]。
根系富集因子(rootaccumulationfactor,RAF)=植物根系中的金属含量/基质中金属的有效态含量[22]。
根系耐性指数(roottoleranceindex,RTI)=各处理下根长/对照根长[23]。
重金属迁移总量(totalheavymetaltranslocation,TMT)=植株地上部重金属含量×植株地上部生物量[23]。
采用SPSS11.5统计分析软件进行数据分析和差异显著性检验。
2 结果与分析
2.1 铜尾矿库上4种蕨类植物对铜的吸收和转运情况
铜尾矿库生长的4种蕨类植物对Cu的吸收和积累能力具有明显差异性(表1)。其中节节草的总积累量相
对较高,为1439.47mg/kg,蜈蚣草其次,为398.62mg/kg,金星蕨相对最低,只有95.19mg/kg。但4种植物对
Cu的积累特性一致,均以根部积累为主,地上部分铜含量相对较低,富集系数均明显小于1;但由根系富集因子
来看,其值却均明显大于1,其中节节草可高达13.41,表明这4种植物对土壤中的Cu具有吸收和积累作用,但是
将Cu向地上部的运输能力均较差。
2.2 营养液砂培条件下4种蕨类植物对Cu的耐性和吸收、积累情况
2.2.1 植物对Cu的耐性 4种植物在不同Cu处理的营养液中生长20d后,其各生长指标与其对照相比,均表
现出明显差异(表2)。其中节节草和蜈蚣草在低浓度Cu处理下(小于5mg/L),均没有出现明显毒害现象,各生
长指标均有所增高,高浓度Cu处理(10~20mg/L)时才表现一定的降低趋势;而大叶井口边草和金星蕨的生活
指标均随着处理浓度的增加而显著降低,相关性分析表明,Cu处理浓度与根长、株高、地上鲜重、地下鲜重之间均
291 ACTAPRATACULTURAESINICA(2010) Vol.19,No.3
呈显著或极显著的负相关性,相关系数分别为狉犚=-0.909,-0.982;狉犎=-0.969,-0.887;狉犠犃=
-0.877,-0.923;狉犠犝=-0.854,-0.811(显著相关,极显著相关,下同),呈明显的铜中毒现象。
由不同Cu处理下各植物的根系耐性指数(图1)来看,节节草和蜈蚣草在5mg/LCu处理时,其根系耐性指
数仍大于或接近1.0,这也进一步说明低浓度的Cu处理对节节草和蜈蚣草的生长有一定的促进作用。当Cu浓
度达10mg/L以上时2种植物才表现出不适应症状,根系生长受到一定的抑制。而大叶井口边草和金星蕨的根
系耐性指数在各处理浓度下均小于1.0,在20mg/LCu处理时,其根长分别只有其对照的24.6%和32.1%。节
节草的根系耐性指数在4种植物中相对最高,平均为1.24,呈较强的耐铜性,蜈蚣草次之,平均根系耐性指数为
0.69,大叶井口边草相对最低,仅为0.49。
表1 铜尾矿库4种蕨类植物体内及其根际土壤中犆狌含量
犜犪犫犾犲1 犆狌犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狊犻狀犳狅狌狉犳犲狉狀狊犪狀犱狋犺犲犻狉狉犺犻狕狅狊狆犺犲狉犲狊狅犻犾狊犳狉狅犿犮狅狆狆犲狉犿犻狀犲狋犪犻犾犻狀犵狊狔犪狉犱 mg/kg
植物名称
Species
根际土壤Cu含量
ContentsofCuinrhizospheresoils
总Cu量
TotalCu
有效Cu量
AvailableCu
植物体内Cu含量
ConcentrationofCuinplants
地下部含量
Cucontentsin
undergroundparts
地上部含量
Cucontentsin
abovegroundparts
根系富集因子
Accumulation
factorof
roots
富集系数
Accumulation
coefficient
节节草犈.狉犪犿狅狊犻狊狊犻犿狌犿 1749.67±34.91 113.52±2.09 1388.48±22.45 51.00±4.58 13.41 0.05
蜈蚣草犘.狏犻狋狋犪狋犪 1044.50±20.48 88.71±0.40 343.43±3.52 55.19±0.36 3.87 0.05
大叶井口边草犘.犿狌犾狋犻犳犻犱犪 352.61±0.74 32.64±0.14 109.10±1.06 37.00±0.64 3.34 0.11
金星蕨犘.犵犾犪狀犱狌犾犻犵犲狉犪 264.04±1.45 30.44±0.60 47.50±0.93 47.69±0.91 1.56 0.18
表2 犆狌胁迫下植物生物量的变化
犜犪犫犾犲2 犅犻狅犿犪狊狊狅犳狆犾犪狀狋狊狌狀犱犲狉犆狌狊狋狉犲狊狊
Cu
(mg/L)
物种
Species
根长
Rootlength(cm)
株高
Plantheight(cm)
单株地上鲜重
Freshweightofabovegroundparts(g)
单株地下鲜重
Freshweightofundergroundparts(g)
0 JJ 8.17±0.73 11.90±0.67 12.77±0.01 19.04±0.02
WG 10.93±0.30 14.35±0.49 15.97±1.37 24.81±1.03
JK 11.23±0.54 6.67±1.20 6.03±1.21 9.25±1.99
JX 10.50±0.35 15.25±1.13 15.72±2.13 13.27±1.29
1 JJ 15.47±1.07 16.07±1.10 15.36±1.46 29.91±0.55
WG 15.97±2.15 18.43±0.29 55.73±8.13 30.18±0.72
JK 9.23±0.65 5.67±0.60 9.37±0.59 7.55±1.77
JX 8.87±1.20 19.85±0.38 14.70±0.01 11.10±0.03
5 JJ 13.73±2.31 19.10±1.28 15.43±0.70 12.18±2.68
WG 10.84±0.78 10.38±0.09 34.23±2.67 42.53±6.99
JK 6.27±0.93 4.10±0.06 5.05±0.41 2.58±0.16
JX 7.80±0.42 18.63±3.19 8.93±4.74 2.32±1.01
10 JJ 7.97±1.54 10.87±1.60 4.86±0.97 9.94±0.63
WG 2.50±0.32 5.53±0.38 18.46±0.02 38.43±0.01
JK 3.87±0.23 3.17±0.60 3.96±0.94 1.91±0.19
JX 6.17±0.20 12.40±5.71 3.11±0.90 0.86±0.05
20 JJ 3.20±0.16 5.07±0.37 2.78±0.26 9.36±0.70
WG 0.90±0.06 4.53±0.26 7.68±0.01 17.61±4.54
JK 2.77±0.12 1.30±0.16 1.01±0.26 0.66±0.04
JX 3.37±0.55 6.87±1.82 1.62±0.40 0.41±0.18
 JJ:节节草犈.狉犪犿狅狊犻狊狊犻犿狌犿;WG:蜈蚣草犘.狏犻狋狋犪狋犪;JK:大叶井口边草犘.犿狌犾狋犻犳犻犱犪;JX:金星蕨犘.犵犾犪狀犱狌犾犻犵犲狉犪.下同Thesamebelow.
391第19卷第3期 草业学报2010年
2.2.2 Cu在不同植物体内的含量和分布 这4种植
图1 不同犆狌处理浓度下植物根系耐性指数
犉犻犵.1 犚狅狅狋狋狅犾犲狉犪狀犮犲犻狀犱犲狓狅犳狆犾犪狀狋狊狑犻狋犺
犱犻犳犳犲狉犲狀狋犆狌犮狅狀狋犲狀狋
物对铜均具有不同程度的积累作用(表3)。其中Cu
处理后4种植物根部积累Cu量与其对照相比,均达
显著水平,明显高于其对照组。且相关分析表明,随着
Cu处理浓度的增加植物根部Cu含量呈显著或极显
著性升高(狉犑犑=0.936,狉犠犌=0.979,狉犑犓=0.866,
狉犑犡=0.987)。但4种植物地上部分Cu含量与对照
相比略有升高,且分析表明,4种植物地上部Cu含量
与Cu处理浓度之间均无显著相关性(犘>0.05)。4
种植物对铜的吸收积累能力存在明显差异,Cu在各植
物体内的含量顺序是蜈蚣草>节节草>大叶井口边草
>金星蕨(以各种植物含量最高的器官计)。
表3 犆狌在不同植物体内的含量和分布
犜犪犫犾犲3 犆狅狀狋犲狀狋犪狀犱犱犻狊狋狉犻犫狌狋犻狅狀狅犳犆狌犻狀狋犺犲犱犻犳犳犲狉犲狀狋犳犲狉狀狊
物种
Species
项目
Item
Cu浓度Content(mg/L)
0 1 5 10 20
节节草
犈.狉犪犿狅狊犻狊狊犻犿狌犿
S(mg/kg) 11.50a 16.72b 16.85b 18.11b 20.68c
R(mg/kg) 52.30a 343.50b 392.85b 714.00c 1208.48c
S/R 0.22 0.05 0.04 0.03 0.03
蜈蚣草
犘.狏犻狋狋犪狋犪
S(mg/kg) 30.47a 18.48b 26.34b 26.11b 72.75d
R(mg/kg) 112.53a 315.98b 313.78b 1018.39c 1632.59d
S/R 0.27 0.06 0.08 0.03 0.03
大叶井口边草
犘.犿狌犾狋犻犳犻犱犪
S(mg/kg) 23.10a 72.61c 36.77a 55.92b 59.33b
R(mg/kg) 146.64a 206.33a 650.70b 737.73b 831.06c
S/R 0.16 0.35 0.06 0.04 0.03
金星蕨
犘.犵犾犪狀犱狌犾犻犵犲狉犪
S(mg/kg) 25.26a 20.73a 10.07b 15.88a 23.72a
R(mg/kg) 242.86a 308.65a 350.68b 447.45b 573.59c
S/R 0.10 0.07 0.03 0.04 0.04
 S:植物地上部分Shoot;R:植物根部 Root;同一行中数据用LSD检验,不同字母表示差异显著(犘<0.05)Differentletterswithineachlineindicate
significantdifferenceat犘<0.05level,accordingtoLSDtest.下同Thesamebelow.
各植物的茎叶和根系对铜的吸收和分布特性表现出一致性(表3)。Cu在4种植物体内均以根部积累为主,
S/R均明显小于1,Cu处理条件下,各植物根部积累Cu量平均是其地上部铜含量的35.43,22.61,11.93和
25.52倍。可见,在营养液培养条件下,这4种植物在运输Cu的能力方面也比较弱,这与野外条件下植物吸收积
累铜的特性表现出一致的结果。
2.2.3 重金属迁移总量 重金属迁移总量用以评价植物修复重金属污染地的潜力,是一个非常重要的指标[24]。
在同一Cu处理水平下,蜈蚣草的重金属迁移总量在4种植物中表现最为突出(表4)。当Cu浓度为20mg/L
时,4种植物的地上重金属迁移总量分别为5.74,55.87,5.98和3.84mg,说明虽然节节草对Cu的耐性相对较
其他植物高,但由于蜈蚣草地上部生物量是节节草的3倍之多,故其对Cu污染土壤有良好的修复潜力,节节草
和大叶井口边草的修复潜力亦不可忽视。
3 讨论
高浓度重金属作用植物时,将导致植物的生理代谢、株高、根长、生物量等受到严重影响[2527]。作为植物主要
491 ACTAPRATACULTURAESINICA(2010) Vol.19,No.3
吸收器官的根系是首先直接接触重金属的,对重金属进行着吸收或排斥,同时根细胞壁中存在的大量交换位点,
能将重金属离子交换吸收或固定,以促进或阻止重金属离子进一步向地上部运输[28],它也是受重金属影响相对
最为严重的部位,因此根系耐性指数是用来衡量植物对重金属耐性大小的一个非常重要的指标[29]。本试验结果
表明,Cu处理下,这4种蕨类植物的根系耐性指数存在明显差异。其中节节草的根系耐性指数相对最高,平均高
达1.24,蜈蚣草次之,为0.69,而大叶井口边草和金星蕨相对较低。此外,从植物的其他生长指标来看,低浓度
Cu处理时(<5mg/L)节节草和蜈蚣草未表现出明显受害症状,而大叶井口边草和金星蕨就已表现出明显的铜
毒害现象。当Cu浓度超出10mg/L时,节节草和蜈蚣草才表现出植株矮小、老叶干枯及失绿症状。由此可得这
4种蕨类植物对铜的耐性大小顺序为节节草>蜈蚣草>金星蕨>大叶井口边草。
表4 植物的重金属迁移总量
犜犪犫犾犲4 犜狅狋犪犾犺犲犪狏狔犿犲狋犪犾狋狉犪狀狊犾狅犮犪狋犻狅狀狅犳犆狌犻狀犪犫狅狏犲犵狉狅狌狀犱狆犪狉狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狆犾犪狀狋狊
物种
Species
项目
Item
Cu浓度Content(mg/L)
0 1 5 10 20
节节草
犈.狉犪犿狅狊犻狊狊犻犿狌犿
Con. 11.50a 16.72b 16.85b 18.11b 20.68c
Bio. 1276.50a 1536.10b 1543.00b 486.10b 277.60d
TMT 14.68 25.68 26.00 8.80 5.74
蜈蚣草
犘.狏犻狋狋犪狋犪
Con. 30.47a 18.48b 26.34b 26.11b 72.75c
Bio. 1597.05a 5572.70b 3423.00c 1846.00d 768.00e
TMT 48.67 103.00 90.15 48.21 55.87
大叶井口边草
犘.犿狌犾狋犻犳犻犱犪
Con. 23.10a 72.61b 36.77c 55.92d 59.33d
Bio. 602.63a 936.60b 505.20c 395.80d 100.80e
TMT 13.92 68.01 18.58 22.13 5.98
金星蕨
犘.犵犾犪狀犱狌犾犻犵犲狉犪
Con. 25.26a 20.73a 10.07b 15.88b 23.72a
Bio. 1571.50a 1470.00a 892.50b 311.00c 161.70d
TMT 39.70 30.47 8.99 4.94 3.84
 Con.地上部重金属含量ContentofCuinabovegroundparts(mg/kg);Bio.地上部生物量Biomassofabovegroundparts(g);TMT地上部重金属
迁移总量 Totalheavymetaltranslocationofabovegroundparts(mg);生物量和TMT均以100棵植物计BiomassandTMTwerecalculatedwith100
plants.
植物对重金属的吸收和积累情况有2种,一种是大部分累积在根部,另一种是将根系吸收的重金属大部分运
输到地上部。前者为植物的外排机制(exclusion),即植物避免吸收和运输过量的重金属;后者为植物的积累和区
隔化机制(accumulationandsequestration),即植物能主动吸收大量重金属,并把它运输和贮存到地上部分,其体
内具有某种特殊的解毒机制[30]。当地上部重金属含量达到一定临界值,同时满足S/R>1,以及地上部富集系数
大于1的植物定义为超富集植物[31,32]。但就目前所发现的耐性植物来看,许多研究者认为同时满足上述条件太
难,尤其是对Cu超富集植物的定义过于苛刻。而一般植物体内铜含量水平仅为5~20mg/kg[22,32],所以Brooks
等[6]认为,植物体内Cu含量达500mg/kg即可称为铜的超积累植物。近年来有学者[22,33,34]认为植物主要是通
过根系从基质中吸收金属元素,且根系吸收的是元素的有效态,而非其他形态,故“根系富集因子”更能实际地反
映植物对金属的吸收能力。
本研究结果表明,无论是在野外条件下还是营养液培养条件下,这4种蕨类植物均以根部积累为主,属Cu
排异性植物,其根系具有很强的限制Cu从根系向地上部转移的能力,富集系数和S/R均小于1.0,不符合超富
集植物的定义,但根系富集因子均大于1,且在高浓度Cu处理时(10mg/kg),4种植物体内Cu含量均已超出
500mg/kg,表明这4种蕨类植物对土壤中的Cu具有吸收和积累作用,可作为Cu超积累植物,考虑将其用于铜
污染土壤的植物修复。但这4种植物对Cu的积累能力明显不同,Cu处理下节节草和蜈蚣草根部积累量明显高
591第19卷第3期 草业学报2010年
于大叶井口边草和金星蕨,但从植物将铜离子向地上部转移的能力来看,同属凤尾蕨科的蜈蚣草和大叶井口边草
相对较高,S/R值平均分别为0.05和0.12,而节节草的运输能力相对较弱;本研究还发现,与尾矿上生长的蜈蚣
草和大叶井口边草相比,砂培条件下这2种植物对Cu的转移能力大大下降。其原因可能与土壤中生长的植物
根部对铜的活化作用有关,pH对土壤阳离子的植物有效性起关键作用[35]。
此外,有研究表明,自然界中有些耐性较强的物种,虽然其地上部重金属含量尚未达到超富集植物的水平,但
由于其生物量十分可观,尤其是在高浓度重金属污染下,其生物量没有受到明显的影响,其重金属迁移总量仍然
非常高,对重金属污染地的修复作用亦不可忽视[1,24]。本研究结果显示,Cu处理下,虽然节节草的耐性相对最
强,但蜈蚣草的铜积累量和生物量相对较大,重金属迁移总量比其他3种植物高许多,平均为64mg,显示了较大
的修复潜能。总之,从本研究结果的综合分析来看,参试的4种蕨类植物中,节节草和蜈蚣草是较为理想的Cu
污染土壤的修复物种,当开展对铜污染土壤的植被恢复时,可选择种植耐性强,覆盖率快的节节草,但如果要对污
染土壤中的重金属进行生物净化时,则应考虑选择种植生物量较大的蜈蚣草,而有关其实际修复效果有待进一步
研究。
参考文献:
[1] 王庆任,崔岩山,董艺婷.植物修复-重金属污染土壤整治有效途径[J].生态学报,2001,21(2):326331.
[2] 韦朝阳,陈同斌.重金属超富集植物及植物修复技术研究进展[J].生态学报,2001,21(7):11961203.
[3] SaltDE,BlaylockM,EnsleyBD,犲狋犪犾.Phytoremediation:Anovelstrategyfortheremovaloftoxicmetalsfromtheenvi
ronmentusingplants[J].Biotechnology,1995,13:468474.
[4] 宋瑜,金睴,曹宗英,等.植物对重金属镉的响应及其耐受机理[J].草业学报,2008,17(5):8491.
[5] RobinsonBH,MilTM,PetitD,犲狋犪犾.Naturalandinducedcadmiumaccumulationinpoplarandwilow:Implicationfor
phytoremediation[J].PlantandSoil,2000,227:301306.
[6] BrooksRR,ChambersMF,NicksLJ,犲狋犪犾.Phytomining[J].TrendsinPlantScience,1998,3(9):359362.
[7] 魏树和,杨传杰,周启星.三叶鬼针草等7种常见菊科杂草植物对重金属的超富集特征[J].环境科学,2008,29(10):2912
2918.
[8] 唐世荣.超积累植物在时空、科属内的分布特点及寻找方法[J].农村生态环境,2001,17(4):5660.
[9] 龙新宪,杨肖娥,倪吾钟.重金属污染土壤修复技术研究现状与展望[J].应用生态学报,2002,13(6):757762.
[10] 罗春玲,沈振国.植物对重金属的吸收和分布[J].植物学通报,2003,20(1):5966.
[11] 王华,曹启民,桑爱云,等.超积累植物修复重金属污染土壤的机理[J].安徽农业科学,2006,34(22):59485950.
[12] BakerAJM,ReevesRD,HajarAS.HeavymetalaccumulationandtoleranceinBritishpopulationsofthemetalophyte
犜犺犾犪狊狆犻犮犪犲狉狌犾犲狊犮犲狀狊J&C.Presl(Brassicaceae)[J].NewPhytologist,1994,127:6168.
[13] OliverMJ,TubaZ,MishlerBD.Theevolutionofvegetativedesiccationtoleranceinlandplants[J].PlantEcology,2000,
151(1):85100.
[14] MaLQ,KomarK M,TuC,犲狋犪犾.Discoveryofanefficaciousarsenichyperaccumulatingfernplant[J].Nature,2001,
409(2):579.
[15] ZhaoFJ,DunhamSJ,McGrathSP.Arsenichyperaccumulationbydifferentfernspecies[J].NewPhytologist,2002,
156(1):2731.
[16] 廖晓勇,陈同斌,谢华,等.磷肥对砷污染土壤的植物修复效率的影响:田间实例研究[J].环境科学学报,2004,24(3):
455462.
[17] ChaneyRL,LiYM,AngleJS.Improvingmetalhyperaccumulaterwildplantstodevelopcommercialphytoextractionsys
tems:Approachesandprogress[A].In:TerryN,BacuelosGS.PhytoremediationofTraceElements[M].Miami:AnnAr
borPress,1999:112128.
[18] 张玉秀,柴团耀,BurkardG.植物耐重金属机理研究进展[J].植物学报,1999,41(5):453457.
[19] 朱广廉.植物生理学实验指导[M].北京:北京大学出版社,1990.
[20] 南京农学院.土壤农化分析[M].北京:农业出版社,1980.
691 ACTAPRATACULTURAESINICA(2010) Vol.19,No.3
[21] 王焕校.污染生态学[M].北京:高等教育出版社,2002.
[22] 夏汉平,束文圣.香根草和百喜草对铅锌尾矿重金属的抗性与吸收差异研究[J].生态学报,2001,21(7):11211129.
[23] 刘秀梅,聂俊华,王庆仁.6种植物对Pb的吸收与耐性研究[J].植物生态学报,2002,26(5):533537.
[24] MonniS,SalemaaM,WhiteC,犲狋犪犾.Copperresistanceof犆犪犾犾狌狀犪狏狌犾犵犪狉犻狊originatingfromthepolutiongradientofa
Cu-Nismelter,insouthwestFinland[J].EnvironmentalPolution,2000,109:211219.
[25] 王齐,谭一凡,史正军,等.中水灌溉对绿地植物影响的研究[J].草业科学,2009,26(3):111117.
[26] 李新博,谢建治,李博文,等.镉对紫花苜蓿不同生长期生物量的影响及饲用安全评价[J].草业学报,2009,18(5):265
269.
[27] 李源,李金娟,魏小红.镉胁迫下蚕豆幼苗抗氧化能力对外源NO和 H2O2 的响应[J].草业学报,2009,18(6):186191.
[28] MatosAT,UhligC,HanseE,犲狋犪犾.Ecophysiologicalresponsesof犈犿狆犲狋狉狌犿狀犻犵狉狌犿toheavymetalpolution[J].Envi
ronmentalPolution,2001,112:121129.
[29] 朱云集,王晨阳,马元喜,等.砷胁迫对小麦根系生长及活性氧代谢的影响[J].生态学报,2000,20:707710.
[30] BakerAJM.Metaltolerance[J].NewPhytologist,1987,106:93111.
[31] MattinaMI,LannucciBergerW,MussanteC,犲狋犪犾.Concurrentplantuptakeofheavymetalsandpersistentorganicpolu
tantsfromsoil[J].EnvironmentalPolution,2003,124:375378.
[32] TangSR,WilkeBM,HuangCY.Theuptakeofcopperbyplantsdominantlygrowingoncopperminingspoilsalongthe
YangtzeRiver,thepeople’sRepublicofChina[J].PlantandSoil,1999,209:225232.
[33] ReevesRD,BakerAJM,BrooksRR.Abnormalaccumulationoftracemetalsbyplants[J].MiningEnvironmentalMan
agement,1995,9:48.
[34] 潘瑞炽.植物生理学(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2004.
[35] TyleG,OlsenT.Concentrationof60elementsinthesoilsolutionasrelatedtothesoilacidity[J].EuropeanJournalofSoil
Science,2001,52:151165.
犚犲狊犲犪狉犮犺狅狀犆狌狌狆狋犪犽犲犪狀犱狋狅犾犲狉犪狀犮犲狅犳犳狅狌狉狆狋犲狉犻犱狅狆犺狔狋犪狆犾犪狀狋狊
LIYing,WANGYoubao
(ColegeofLifeScience,AnhuiNormalUniversity,Wuhu241000,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:ThetolerancetoheavymetalCu,theabsorptionandaccumulationofCubyfourpteridophytaplants
inthevicinityofCuminetailingswerestudiedbasedonanalysisoffieldsamplesandgreenhousesolutioncul
turepotculture.Theresultsshowedthatthetolerancecapacityof犈狇狌犻狊犲狋狌犿狉犪犿狅狊犻狊狊犻犿狌犿and犘狋犲狉犻狊狏犻狋狋犪狋犪
werestrongerthanthatof犘犪狉犪狋犺犲犾狔狆狋犲狉犻狊犵犾犪狀犱狌犾犻犵犲狉犪and犘狋犲狉犻狊犿狌犾狋犻犳犻犱犪,andthattheabilityofabsorp
tionandaccumulationwaspresentedintheorder犘.狏犻狋狋犪狋犪>犈.狉犪犿狅狊犻狊狊犻犿狌犿>犘.犿狌犾狋犻犳犻犱犪>犘.犵犾犪狀犱狌
犾犻犵犲狉犪.Theindexofroottoleranceof犈.狉犪犿狅狊犻狊狊犻犿狌犿and犘.狏犻狋狋犪狋犪washigherwiththeaveragecontentof
1.24and0.69,whilethatof犘.犿狌犾狋犻犳犻犱犪wasthelowestwiththeaveragecontentlessthan0.5.MostofCu
wasdepositedintheundergroundpartsofthefourplants,whichwerepositivelycorrelatedwiththestresscon
centrationofCu,whilethecontentofCudistributedintheabovepartswereinsignificantlyrelatedtoCucon
centration.Thetotalheavymetaltranslocationof犘.狏犻狋狋犪狋犪washigherbecauseofbigbiomass,withtheCu
contentof55.87mgthanthatof犈.狉犪犿狅狊犻狊狊犻犿狌犿of5.74mgintheabovepartofbothplantswhenpoluted
by20mg/LCu.Itmaybeconcludedthat犈.狉犪犿狅狊犻狊狊犻犿狌犿and犘.狏犻狋狋犪狋犪canbechosenforphytoremeditation
ofCupolutedareasduetotheirhighertoleranceandaccumulationabilityandthat犘.狏犻狋狋犪狋犪ismoresuitable
forphytopurificationandphytomediationofCupolutedsoils,whereas犈.狉犪犿狅狊犻狊狊犻犿狌犿isabetterspeciesfor
thepurposeofrevegetationofthesoilspolutedbyCu.
犓犲狔狑狅狉犱狊:pteridophyta;Cu;uptake;tolerance;totalheavymetaltranslocation
791第19卷第3期 草业学报2010年