全 文 ：书铅锌尾矿区优势草本植物体内铅及
氮、磷、钾含量变化特征
张树金，李廷轩，邹同静，熊剑
（四川农业大学资源与环境学院，四川 成都６１１１３０）
摘要：通过对铅锌尾矿区９种优势草本植物不同生长时期铅及氮、磷、钾含量分布特征及其相关性研究，结果表明，
１）植物地上部氮、磷、钾含量均高于地下部，并随着生长时期的延长呈下降趋势；２）在３个生长时期，９种优势草本
植物均未表现出超富集铅的能力，但华中蹄盖蕨地下部能够囤积大量铅，最高含量和累积量分别达到１５５４２．１
ｍｇ／ｋｇ和４１．８１ｍｇ／株；３）除生长后期植物地上部氮、钾含量与铅含量存在显著的正相关关系（０．７５０和０．７７３）
外，植物氮、磷、钾含量与铅含量在３个生长时期均未表现出显著的相关关系；４）在植物生长前期，其地上部铅含量
与地下部铅含量以及与生长旺盛期和生长后期的地上部或地下部铅含量均不存在显著的相关关系，而在生长旺盛
期和生长后期，同一时期地上部和地下部铅含量之间以及不同时期地上部与地下部铅含量之间均存在显著或极显
著的相关关系。
关键词：氮；磷；钾；铅；尾矿区；植物修复；草本植物
中图分类号：Ｑ９４６．９１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４５７５９（２０１２）０１０１６２０８
随着工业的发展和农业生产的现代化，环境问题越来越受到人们关注，重金属引起的土壤污染也日益成为环
境、土壤科学工作者研究的热点问题。铅（Ｐｂ）已成为环境中最普遍的重金属污染物之一，其主要来源于人类活
动如采矿、冶炼、焚烧、含铅汽油、颜料及化肥和杀虫剂的施用等［１］。目前，国内外用来降解或消除土壤重金属的
基本方法分为物理法、化学法和生物修复法三大类，但前２类方法往往投资昂贵，需用复杂的设备，大多数只能暂
时缓解重金属危害，而且有可能造成二次污染［２，３］。近年来，包括微生物、植物和动物３种方法在内的生物修复技
术成为土壤污染修复的热点研究领域［４，５］。１９８３年，美国科学家Ｃｈａｎｅｙ首次提出了利用某些能够富集重金属的
植物来清除土壤重金属污染的设想———植物修复技术的设想，与传统方法相比，这项技术以其高效、经济和生态
协调性等优势显示出巨大的生命力，很快成为国内外研究的热点［６８］。
国际上报道的超富集植物已有４００多种，但其富集重金属的种类还比较有限，其中超富集镍的植物约占
７３％［９］。但有关植物对铅超富集或富集以及其生物学过程则报道较少。通过对我国植物进行广泛的筛选和调
查，首次发现我国一种原生铅富集植物———东南景天（犛犲犱狌犿犪犾犳狉犲犱犻犻），其地上部最高铅浓度可达１１８２
ｍｇ／ｋｇ［１０］。但现已发现的超富集植物通常生物量低，生长缓慢，修复效率低，难以形成较完善的植物修复技术以
直接大规模应用于修复实践［１１］。因此，各国学者就提高超富集植物的生物产量和积累重金属的能力作了大量研
究，主要通过采取改良土壤环境、增加土壤肥力等农艺措施提高超富集植物的生长速度、生物产量以及地上部的
重金属积累量［１２，１３］。
氮、磷、钾是植物必需的大量营养元素，在物质组成和代谢过程中有重要的作用，是植物体内蛋白质、核酸等
重要物质的合成和代谢过程中不可或缺的组分［１４］。植物缺乏大量营养元素的一种或几种均会导致物质组成和
代谢的紊乱，进而引起植物品质、生物量和产量的下降。已有研究表明，氮、磷、钾均能显著影响超富集植物对铅
的吸收能力［１５，１６］。但对重金属与大量营养元素分布特点及其交互关系的研究不多，而从植物整个生长时期，研
究植物重金属与大量营养元素的相关性甚少［１７］。因此，在２００７年对三合铅锌尾矿区的调查基础上，从２２种草
１６２－１６９
２０１２年２月
草 业 学 报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ
第２１卷 第１期
Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．１
收稿日期：２０１０１０２７；改回日期：２０１１０１２０
基金项目：国家自然科学基金（４０９０１１３８），国家科技支撑计划子课题（２００８ＢＡＤ９８Ｂ０３）和四川省科技厅应用基础项目（２００８ＪＹ００２２）资助。
作者简介：张树金（１９８６），男，四川宜宾人，在读硕士。Ｅｍａｉｌ：ｉｓａｂｅｌｅ＠ｆｏｘｍａｉｌ．ｃｏｍ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｌｉｔｉｎｘ＠２６３．ｎｅｔ
本植物中筛选出９种优势植物，并于２００８年对其氮、磷、钾和铅含量进行分析研究。旨在探讨不同生长时期植物
铅及氮、磷、钾元素分布情况及其相关性，弄清大量营养元素与铅的交互关系，以期为尾矿区重金属污染的治理和
修复提供理论依据。
１ 材料与方法
１．１ 研究区域概况
研究区位于四川省雅安市荥经县三合乡境内（１０２°３１′Ｅ，２９°４７′Ｎ），属中纬度亚热带湿润气候区，年均气温
１５．３℃，雨量充沛。荥经县矿产资源丰富，各类矿产规模有６４处，其中铅锌矿１４处，探明贮量共５０万ｔ。三合铅
锌矿为该地区内具有开采价值的一处，平均含铅７．６２％。采样区域为２００３年停用的尾矿区，面积约１ｈｍ２，海拔
１３５８～１４４５ｍ。区域内土壤类型为黄壤。尾矿区土壤表面被矿渣覆盖，植物以草本植物为主。
１．２ 采样方法
２００８年在生长前期（春季，５月）、生长旺盛期（夏
季，８月）和生长后期（秋季，１０月）３个时期进行采样。
９种优势植物分别属于７科（表１），每种植物至少采集
３个重复，每个重复取６株以上混合样。
１．３ 样品分析
采集的植物样品分为地下部和地上部，分别用自
来水充分冲洗，去除粘附于植物样品上的泥土和污物，
再用去离子水冲洗，在１０５℃下杀青３０ｍｉｎ，然后在
７０℃下于烘箱中烘至恒重，称重。植物样品粉碎后备
用。植物样品采用 ＨＮＯ３＋ＨＣｌＯ４（５∶１，Ｖ∶Ｖ）在
１６０℃用密闭的聚四氟乙烯罐消煮至澄清。消煮后的
溶液洗至１００ｍＬ容量瓶中，用高纯水定容。样品待
测液分别用原子吸收分光光度计测定铅含量［１８］。植
物样品通过 Ｈ２ＳＯ４＋Ｈ２Ｏ２ 消煮法消煮，采用蒸馏法
测定全氮，钼锑抗比色法测定全磷，火焰光度计法测定
全钾［１８］。
表１ 铅锌尾矿区优势草本植物种类
犜犪犫犾犲１ 犉犪犿犻犾狔犪狀犱狊狆犲犮犻犲狊犮狅犿狆狅狊犻狋犻狅狀狅犳狋犺犲
狆狉犲犱狅犿犻狀犪狀狋犺犲狉犫犪犮犲狅狌狊狆犾犪狀狋狊犻狀狏犲狊狋犻犵犪狋犲犱
犻狀狋犺犲犾犲犪犱狕犻狀犮犿犻狀犻狀犵狋犪犻犾犻狀犵
编号
Ｃｏｄｅｎａｍｅ
科名
Ｆａｍｉｌｙ
种名
Ｓｐｅｃｉｅｓ
Ｌ１ 蹄盖蕨科 Ａｔｈｙｒｉａｃｅａｅ 华中蹄盖蕨犃狋犺狔狉犻狌犿狑犪狉犱犻犻
Ｌ２ 菊科Ｃｏｍｐｏｓｉｔａｅ 天名精犆犪狉狆犲狊犻狌犿犪犫狉狅狋犪狀狅犻犱犲狊
Ｌ３ 小蓬草犆狅狀狔狕犪犮犪狀犪犱犲狀狊犻狊
Ｌ４ 千里光犛犲狀犲犮犻狅狊犮犪狀犱犲狀狊
Ｌ５ 木贼科Ｅｑｕｉｓｅｔａｃｅａｅ 问荆犈狇狌犻狊犲狋狌犿犪狉狏犲狀狊犲
Ｌ６ 灯心草科Ｊｕｎｃａｃｅａｅ 灯心草犑狌狀犮狌狊犲犳犳狌狊犲狊
Ｌ７ 毛茛科 Ｒａｎｕｎｃｕｌａｃｅａｅ 野棉花犃狀犲犿狅狀犲狏犻狋犻犳狅犾犻犪
Ｌ８ 金星蕨科
Ｔｈｅｌｙｐｔｅｒｉｄａｃｅａｅ
普通假毛蕨
犘狊犲狌犱狅犮狔犮犾狅狊狅狉狌狊狊狌犫狅犮犺狋犺狅犱犲狊
Ｌ９ 荨麻科 Ｕｒｔｉｃａｃｅａｅ 粗齿冷水花犘犻犾犲犪狊犻狀狅犳犪狊犮犻犪狋犪
１．４ 数据分析
数据用Ｅｘｃｅｌ２００３和ＳＰＳＳ１３．０软件进行统计分析。
２ 结果与分析
２．１ 植物铅含量变化特征
植物吸收铅的能力随着生长环境的变化而变化，影响植物吸收铅的因素是多方面的。在不同生长时期，不同
植物铅含量差异很大。植物地下部表现出铅含量高，变异程度大的特点，且明显高于地上部（表２）。在３个生长
时期，植株地上部铅含量均小于１０００ｍｇ／ｋｇ，未达超富集植物的标准。除Ｌ１和Ｌ８外，其余植物均在生长旺盛
期地下部和地上部铅含量同时达到最大值。
在生长前期，Ｌ１、Ｌ５、Ｌ８地下部铅含量超过５００ｍｇ／ｋｇ，与其他植物达到极显著差异。其中Ｌ１地下部铅含
量为最高，达到１５５４２．１ｍｇ／ｋｇ，为其余植物的２１．４～２５１．１倍；地上部仍以Ｌ１为最高，达到６５６．８ｍｇ／ｋｇ，为
其余植物的２．３～１６．１倍。在生长旺盛期，多数植物地下部和地上部铅含量均有所增加。地下部铅含量以Ｌ１
为最高，达到１０７２０．１ｍｇ／ｋｇ，为其余植物的２５．８～６８．８倍；地上部铅含量以Ｌ９为最高，达４７５．４ｍｇ／ｋｇ。在
生长后期，多数植物地下部和地上部铅含量表现出下降的趋势，可能是由于随着生长期的继续延长，其生物量增
大，产生稀释效应所致。其地下部和地上部铅含量均以Ｌ１为最高，分别达４１３２．２和１８８．０ｍｇ／ｋｇ，极显著高于
其余植物的铅含量。
３６１第２１卷第１期 草业学报２０１２年
表２ ９种优势草本植物３个生长时期铅含量差异
犜犪犫犾犲２ 犔犲犪犱犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀犻狀狋犺犲狉狅狅狋狊犪狀犱狊犺狅狅狋狊狅犳９狆狉犲犱狅犿犻狀犪狀狋犺犲狉犫犪犮犲狅狌狊狆犾犪狀狋
狊狆犲犮犻犲狊犪狋狋犺狉犲犲犵狉狅狑犻狀犵狊狋犪犵犲狊 ｍｇ／ｋｇ
种类
Ｓｐｅｃｉｅｓ
生长前期Ｅａｒｌｙｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅ
地下部Ｒｏｏｔｓ 地上部Ｓｈｏｏｔｓ
生长旺盛期 Ｖｉｇｏｒｏｕｓｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅ
地下部Ｒｏｏｔｓ 地上部Ｓｈｏｏｔｓ
生长后期Ｌａｔｅｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅ
地下部Ｒｏｏｔｓ 地上部Ｓｈｏｏｔｓ
Ｌ１ １５５４２．１±５０．８ａＡ ６５６．８±６．０ａＡ １０７２０．１±２３．０ａＡ ４３４．４±６．９ｂＢ ４１３２．２±２３．２ａＡ １８８．０±２．８ａＡ
Ｌ２ ８４．３±２．０ｆｇＦＧ ５２．１±０．７ｇＧＨ １９２．６±４．２ｆＦ ５６．２±１．０ｈＨ １１５．７±１．０ｆＦ ３５．６±３．７ｅＥ
Ｌ３ １１７．７±２．１ｅＤＥ １０４．９±６．１ｄＤ １５５．９±３．５ｇＧ １２０．１±３．６ｆＦ ４８．５±０．９ｇＧ ２５．５±０．８ｆＦ
Ｌ４ ７３．０±１．０ｇＧ ５９．５±４．４ｆＦＧ １６５．０±２．６ｇＧ ９２．８±２．３ｇＧ ２６９．３±１．９ｃＣ ５１．６±２．１ｄＤ
Ｌ５ ７２７．６±４．９ｂＢ １２９．２±５．９ｃＣ ７７１．８±９．５ｃＣ ２７５．３±１４．４ｃＣ ７７８．７±６．０ｂＢ １１７．３±１．２ｂＢ
Ｌ６ １０５．３±３．９ｅｆＥＦ ６５．４±２．６ｆＦ ２７６．３±１５．６ｅＥ ８２．２±０．６ｇＧ １６１．５±７．３ｅＥ １０．２±１．４ｇＧ
Ｌ７ ６１．９±１．２ｇＧ ４０．９±２．３ｈＨ １９０．８±５．４ｆＦ １８６．８±０．６ｄＤ ３０．６±０．７ｈＨ ５７．５±３．１ｃＣ
Ｌ８ ６７８．８±３．１ｃＣ ２８５．１±４．５ｂＢ ４１６．３±７．１ｄＤ １４７．８±３．２ｅＥ ４１．０±１．０ｇｈＧＨ ２３．５±２．０ｆＦ
Ｌ９ １４５．７±４．７ｄＤ ８１．９±３．６ｅＥ ８８３．０±８．４ｂＢ ４７５．４±７．８ａＡ ２１５．８±５．４ｄＤ ３５．７±０．８ｅＥ
平均Ａｖｅｒａｇｅ １９４８．５ １６４．０ １５３０．２ ２０７．９ ６４３．７ ６０．５
变异系数Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ
ｏｆｖａｒｉａｔｉｏｎ（％）
２６２ １２１ ２２６ ７４ ２０６ ９４
注：同一列不同小写字母表示在犘＜０．０５水平上差异显著，不同大写字母表示在犘＜０．０１水平上差异显著。下同。
Ｎｏｔｅ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏｗｅｒｃａｓｅｌｅｔｔｅｒｓｗｉｔｈｉｎｔｈｅｓａｍｅｃｏｌｕｍｎｉｎｄｉｃａｔｅａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｔ犘＜０．０５，ａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｐｉｔａｌｌｅｔｔｅｒｓｗｉｔｈｉｎｔｈｅｓａｍｅ
ｃｏｌｕｍｎｉｎｄｉｃａｔｅａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｔ犘＜０．０１．Ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ．
２．２ 植物氮含量变化特征
氮被称为生命的元素，它是蛋白质、核酸和磷脂的主要成分，在生命活动中有特殊作用［１９，２０］。在不同生长时
期，不同植物氮含量差异较大（表３）。总体上表现出地上部氮含量高于地下部，在３个生长时期，植物地上部平
均氮含量分别为地下部的１．９９，２．００和１．７４倍。多数植物地下部和地上部氮含量在生长前期达到最大值，随生
长时期的延长，氮含量总体上呈现出下降的趋势。在生长前期，地下部氮含量为５．５２～１０．９２ｇ／ｋｇ，平均为７．９３
ｇ／ｋｇ。地上部则表现出氮含量相对较高，变异程度大的特点，平均氮含量为１５．８２ｇ／ｋｇ。在生长旺盛期，多数植
物氮含量呈现出降低的趋势，其地下部和地上部平均氮含量分别为５．８１和１１．６２ｇ／ｋｇ，与生长前期相比均降低
２７％。在生长后期，植物氮含量继续下降，地下部氮含量为２．４４～６．７６ｇ／ｋｇ，平均为４．４６ｇ／ｋｇ；地上部氮含量
为５．６４～１０．７９ｇ／ｋｇ，平均为７．７７ｇ／ｋｇ。与生长前期相比，其地下部和地上部平均氮含量分别下降４４％和
５１％。
２．３ 植物磷含量变化特征
磷素有“能量元素”之美誉，是植物正常生长发育不可或缺的营养元素之一，在植物整个生命历程中起着极其
重要的作用［２１］。尾矿区９种优势草本植物磷含量与氮含量的变化趋势相似（表４），在不同生长时期，不同植物磷
含量差异较大。在３个生长时期，总体上表现出地上部磷含量高于地下部，其平均磷含量分别为地下部的１．６７，
１．８５和１．２８倍。随着生长时期的延长，磷含量呈现下降的趋势。在生长前期，植物地下部磷含量为０．８１～１．８５
ｇ／ｋｇ，平均磷含量为１．２８ｇ／ｋｇ。地上部则表现出磷含量相对较高，变异程度大的特点，为０．８０～３．０５ｇ／ｋｇ，平
均磷含量为２．１４ｇ／ｋｇ。在生长旺盛期，植物磷含量的变异程度增大，可能是由于在生长旺盛期，不同植物对磷
的需求差异较大，导致其选择吸收和积累的量有差别所致。但其平均磷含量仍略有降低，与生长前期相比，磷含
量分别降低１６％和７％。在生长后期，植物地下部和地上部平均磷含量分别为１．０２和１．３１ｇ／ｋｇ，与生长前期相
比，分别降低２０％和３９％。
２．４ 植物钾含量变化特征
钾在植物的生长发育以及产量形成过程中都有十分重要的作用。钾并不直接参与植物体内组织、器官的形
４６１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１２） Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．１
成，而是通过促进植物体内生理、生化活动及代谢反应来调节植物的生长发育及产量形成［２２］。在不同生长时期，
不同植物钾含量差异较大，总体上表现出地下部钾含量低于地上部（表５）。植物地下部和地上部钾含量均在生
长前期或生长旺盛期时达到最大值，随着生长时期的继续延长，钾含量呈现出下降的趋势，并在生长后期达到最
小值。在生长前期，植物地下部钾含量为２．７８～１６．０４ｇ／ｋｇ，平均为１０．８１ｇ／ｋｇ；地上部钾含量为１０．６３～３２．５９
ｇ／ｋｇ，平均为１９．８９ｇ／ｋｇ，是地下部平均钾含量的１．８４倍。在生长旺盛期，植物地下部和地上部平均钾含量分
别为１０．７５和１８．９５ｇ／ｋｇ，后者为前者的１．７６倍。在生长后期，植物钾含量处于较低水平，地下部和地上部平均
钾含量分别为８．４２和１３．９６ｇ／ｋｇ，与生长前期相比，分别下降２２％和３０％。
表３ ９种优势草本植物不同生长时期氮含量差异
犜犪犫犾犲３ 犖犻狋狉狅犵犲狀犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀犻狀狋犺犲狉狅狅狋狊犪狀犱狊犺狅狅狋狊狅犳９狆狉犲犱狅犿犻狀犪狀狋犺犲狉犫犪犮犲狅狌狊狆犾犪狀狋
狊狆犲犮犻犲狊犪狋狋犺狉犲犲犵狉狅狑犻狀犵狊狋犪犵犲狊 ｇ／ｋｇ
种类
Ｓｐｅｃｉｅｓ
生长前期Ｅａｒｌｙｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅ
地下部Ｒｏｏｔｓ 地上部Ｓｈｏｏｔｓ
生长旺盛期 Ｖｉｇｏｒｏｕｓｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅ
地下部Ｒｏｏｔｓ 地上部Ｓｈｏｏｔｓ
生长后期Ｌａｔｅｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅ
地下部Ｒｏｏｔｓ 地上部Ｓｈｏｏｔｓ
Ｌ１ １０．２５±１．０３ａｂＡＢ ９．１０±１．４８ｅＥ ８．４７±１．７４ａＡ １３．７３±１．８８ｂｃＡＢ ６．２１±０．３７ａｂＡ １０．７９±０．２３ａＡ
Ｌ２ ５．５２±１．２５ｆＤ ２０．２９±１．５６ｂＢ ３．１１±０．３１ｅＤ １５．３６±１．２６ａＡ ２．４６±０．１５ｅＤ ６．６４±１．６４ｄｅＣＤ
Ｌ３ ９．４８±１．２０ａｂｃＡＢＣ １３．５５±１．９０ｄＥ ４．９９±０．０９ｄＣＤ ９．７２±１．２１ｄＤ ２．４４±０．１０ｅＤ ５．６４±０．４４ｅＤ
Ｌ４ ７．８０±０．５５ｃｄｅＢＣＤ １５．２８±０．９６ｄＤＥ ７．６４±１．２１ａｂＡＢ １０．８６±０．９６ｄＤ ５．５２±１．１７ａｂＡＢ ８．１５±０．８８ｂｃｄＢＣ
Ｌ５ ８．４９±０．５３ｂｃｄＡＢＣＤ１７．９１±１．９９ｃＢＣ ４．８９±０．８８ｄＣＤ １２．６２±０．９４ｃＢＣ ３．９３±０．１７ｃｄＢＣＤ ８．６４±０．９３ｂｃＡＢＣ
Ｌ６ ５．９２±０．４３ｅｆＤ １７．７１±２．４５ｃＣＤ ４．８３±０．６６ｄＣＤ ６．２６±０．２２ｅＥ ５．１１±１．８３ｂｃＡＢＣ ７．１６±１．５３ｃｄｅＢＣＤ
Ｌ７ ６．９８±０．８２ｄｅｆＣＤ ２６．８５±１．４６ａＡ ６．５０±０．２２ｂｃＢＣ １０．９６±０．４０ｄＣＤ ６．７６±０．５５ａＡ ７．４２±０．５２ｂｃｄｅＢＣＤ
Ｌ８ ６．０２±１．６７ｅｆＤ ６．９１±０．６６ｆＦ ６．００±０．４４ｃｄＢＣ １０．９６±１．２６ｄＣＤ ３．６９±０．０９ｄｅＣＤ ９．２２±１．３１ａｂＡＢ
Ｌ９ １０．９２±２．５１ａＡ １４．７５±０．３８ｄＥ ５．８８±０．２２ｃｄＢＣ １４．１４±０．７４ａｂＡＢ ４．０６±０．４４ｃｄＢＣＤ ６．２９±１．０４ｅＣＤ
平均Ａｖｅｒａｇｅ ７．９３ １５．８２ ５．８１ １１．６２ ４．４６ ７．７７
变异系数Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ
ｏｆｖａｒｉａｔｉｏｎ（％）
２５ ３７ ２８ ２３ ３５ ２１
表４ ９种优势草本植物３个生长时期磷含量差异
犜犪犫犾犲４ 犘犺狅狊狆犺狅狉狌狊犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀犻狀狋犺犲狉狅狅狋狊犪狀犱狊犺狅狅狋狊狅犳９狆狉犲犱狅犿犻狀犪狀狋犺犲狉犫犪犮犲狅狌狊狆犾犪狀狋
狊狆犲犮犻犲狊犪狋狋犺狉犲犲犵狉狅狑犻狀犵狊狋犪犵犲狊 ｇ／ｋｇ
种类
Ｓｐｅｃｉｅｓ
生长前期Ｅａｒｌｙｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅ
地下部Ｒｏｏｔｓ 地上部Ｓｈｏｏｔｓ
生长旺盛期 Ｖｉｇｏｒｏｕｓｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅ
地下部Ｒｏｏｔｓ 地上部Ｓｈｏｏｔｓ
生长后期Ｌａｔｅｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅ
地下部Ｒｏｏｔｓ 地上部Ｓｈｏｏｔｓ
Ｌ１ １．１１±０．１０ｄｅＣＤＥ ２．４２±０．７９ｂＡＢ ０．８２±０．０８ｄＣＤ ２．４９±０．１８ｃＢ ０．６７±０．０４ｅｆＥ １．１０±０．０３ｂｃＣＤ
Ｌ２ １．１８±０．１０ｄｅＣＤＥ ２．２１±０．４０ｂｃＢ １．０７±０．０３ｂｃＢＣ １．４４±０．１１ｅＤ １．４８±０．１１ａｂＡ １．９４±０．８７ａＡＢ
Ｌ３ １．２３±０．１０ｃｄＣＤ ２．３７±０．１０ｂＡＢ １．０３±０．１１ｂｃｄＢＣ ２．７０±０．１６ｂｃＢ ０．６１±０．０９ｆＥ ０．９０±０．０２ｃＣＤ
Ｌ４ ０．８１±０．０５ｆＥ １．４１±０．０３ｄＣＤ ０．５５±０．１１ｅＤ ３．４４±０．０１ａＡ １．１４±０．０４ｃＢＣ １．３４±０．０５ｂｃＢＣＤ
Ｌ５ １．３０±０．０９ｃｄＢＣＤ ３．０４±０．２０ａＡ １．２０±０．０６ｂＢ １．９２±０．２０ｄＣ ０．８４±０．２０ｄｅＤＥ １．５６±０．２２ａｂＡＢＣ
Ｌ６ １．８５±０．２８ａＡ １．８１±０．２６ｃｄＢＣ １．０２±０．２８ｂｃｄＢＣ ０．７８±０．１７ｇＥ ０．９２±０．０６ｄＣＤ ０．８０±０．０５ｃＤ
Ｌ７ １．４８±０．１７ｂｃＡＢＣ ３．０５±０．１８ａＡ ０．８１±０．１９ｄＣＤ １．３１±０．０８ｅｆＤ １．４９±０．１４ａＡ ２．１１±０．１７ａＡ
Ｌ８ ０．９０±０．３４ｅｆＤＥ ０．８０±０．０４ｅＤ ０．９６±０．１１ｃｄＢＣ １．１０±０．１７ｆＤＥ ０．７２±０．０２ｅｆＤＥ ０．８１±０．１２ｃＣＤ
Ｌ９ １．６８±０．０６ａｂＡＢ ２．１５±０．１５ｂｃＢＣ ２．２８±０．０６ａＡ ２．７９±０．１６ｂＢ １．３１±０．１０ｂｃＡＢ １．１９±０．２９ｂｃＢＣＤ
平均Ａｖｅｒａｇｅ １．２８ ２．１４ １．０８ ２．００ １．０２ １．３１
变异系数Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ
ｏｆｖａｒｉａｔｉｏｎ（％）
２７ ３４ ４５ ４５ ３４ ３７
５６１第２１卷第１期 草业学报２０１２年
表５ ９种优势草本植物３个生长时期钾含量差异
犜犪犫犾犲５ 犘狅狋犪狊狊犻狌犿犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀犻狀狋犺犲狉狅狅狋狊犪狀犱狊犺狅狅狋狊狅犳９狆狉犲犱狅犿犻狀犪狀狋狆犾犪狀狋犺犲狉犫犪犮犲狅狌狊
狊狆犲犮犻犲狊犪狋狋犺狉犲犲犵狉狅狑犻狀犵狊狋犪犵犲狊 ｇ／ｋｇ
种类
Ｓｐｅｃｉｅｓ
生长前期Ｅａｒｌｙｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅ
地下部Ｒｏｏｔｓ 地上部Ｓｈｏｏｔｓ
生长旺盛期 Ｖｉｇｏｒｏｕｓｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅ
地下部Ｒｏｏｔｓ 地上部Ｓｈｏｏｔｓ
生长后期Ｌａｔｅｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅ
地下部Ｒｏｏｔｓ 地上部Ｓｈｏｏｔｓ
Ｌ１ ２．７８±０．０３ｅＥ １２．５０±０．０５ｆＦ ８．５１±０．２６ｅＥ ２４．１９±１．２４ｂＢ ２．１５±０．２６ｇＦ ２５．４１±０．４１ａＡ
Ｌ２ １５．３９±０．３４ａＡ ３２．５９±１．１３ａＡ １８．５６±０．０３ａＡ ３６．０１±０．７８ａＡ １５．５９±０．１６ａＡ １４．００±０．０２ｃＢ
Ｌ３ １６．０４±０．５３ａＡ ３０．３５±１．５８ｂＢ ９．８３±０．３１ｄＤ １７．５５±１．０５ｄＤ ７．０２±０．０６ｅＤＥ １１．１４±０．２５ｅＤ
Ｌ４ １２．０１±０．８５ｂＢ １３．１７±０．１２ｆＦ １２．８２±０．２７ｂＢ １７．０１±１．１６ｄＤ １２．１９±０．４２ｂＢ １２．４４±０．２９ｄＣ
Ｌ５ １５．１８±０．９３ａＡ ２８．２３±０．５０ｃＣ １１．６２±０．２９ｃＣ ２０．６６±１．０２ｃＣ ９．５５±０．２４ｃＣ １１．４７±０．０５ｅＤ
Ｌ６ １１．９８±０．２８ｂＢ １４．９６±０．５３ｅＥ ９．８２±０．５４ｄＤ １１．９３±０．１７ｆＥ ７．４１±０．９４ｄｅＤ ９．４１±０．１２ｆＥ
Ｌ７ ６．２５±０．１５ｄＤ ２４．０６±１．３７ｄＤ ８．２８±０．５１ｅｆＥ １６．６４±０．４８ｄＤ ７．５０±１．５５ｄｅＤ １２．７４±０．３６ｄＣ
Ｌ８ ９．１３±０．４１ｃＣ １０．６３±０．０５ｇＧ ９．４１±０．１１ｄＤ １３．７４±０．５８ｅＥ ８．４３±０．１０ｄＣＤ １４．６１±０．２７ｂＢ
Ｌ９ ８．５２±０．１９ｃＣ １２．４８±０．２４ｆＦ ７．９３±０．１０ｆＥ １２．７３±０．１９ｅｆＥ ５．９０±０．２３ｆＥ １４．４６±０．３２ｂＢ
平均Ａｖｅｒａｇｅ １０．８１ １９．８９ １０．７５ １８．９５ ８．４２ １３．９６
变异系数Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ
ｏｆｖａｒｉａｔｉｏｎ（％）
４２ ４４ ３１ ３９ ４５ ３３
３ 讨论
３．１ 植物铅与氮、磷、钾含量变化特征
李裕红等［１７］在对泉州湾海岸植物研究指出，钾为
含量最高的大量营养元素，高含量的钾有助于增强植
物的抗逆性。自然环境下生长的泉州湾海岸植物的
氮、磷、钾含量与其铜、锌、铅含量之间无显著相关关
系。本研究得出，钾含量最高，氮次之，磷最低。尾矿
区９种优势草本植物总体上表现出地上部氮、磷、钾含
量高于地下部，并随着生长时期的延长，呈现出下降的
趋势。这可能是由于随着生长时期的延长，植物发生
木质化，并主要以糖类、纤维素等碳水化合物的形式增
加生物量，导致氮、磷、钾的含量相对降低。植物铅含
量则是地上部小于地下部，可能是由于铅为植物非必
需营养元素，凯氏带的阻隔将大量的铅滞留在地下部，
这也是至今尚未发现真正意义上的铅超富集植物的根
本原因所在［２３］。
相关性分析得出，在植物生长前期，其地上部铅含
量与地下部铅含量以及与生长旺盛期和生长后期的地
表６ ９种优势草本植物地上部和地下部铅含量
在３个生长时期的相关性分析
犜犪犫犾犲６ 犚犲犾犪狋犻狅狀狊犺犻狆犫犲狋狑犲犲狀犾犲犪犱犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狅犳狉狅狅狋犪狀犱
狊犺狅狅狋狅犳９狆狉犲犱狅犿犻狀犪狀狋犺犲狉犫犪犮犲狅狌狊狆犾犪狀狋狊狆犲犮犻犲狊
犪狋狋犺狉犲犲犵狉狅狑狋犺狊狋犪犵犲狊
部位
Ｐａｒｔ
生长时期
Ｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅｓ
地下部 Ｒｏｏｔｓ
ＥＳ ＶＳ ＬＳ
地上部Ｓｈｏｏｔｓ
ＥＳ ＶＳＬ
地下部 ＶＳ ０．９４２
Ｒｏｏｔｓ ＬＳ ０．９９８０．９３２
地上部 ＥＳ ０．５５８ ０．５２５ ０．６０６
Ｓｈｏｏｔｓ ＶＳ ０．９８８０．９１３ ０．９９００．５９０
ＬＳ ０．８５２０．７６６ ０．８５５０．６０５０．９０７
注： 表示相关性在犘＜０．０５水平下显著，表示相关性在犘＜
０．０１水平下显著。ＥＳ，ＶＳ，ＬＳ分别表示生长前期，生长旺盛期，生长后
期。下同。
Ｎｏｔｅ： ｍｅａｎｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎａｔ犘＜０．０５； ｍｅａｎｓｓｉｇ
ｎｉｆｉｃａｎｔｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎａｔ犘＜０．０１．ＥＳ：Ｅａｒｌｙｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅ；ＶＳ：Ｖｉｇｏｒｏｕｓ
ｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅ；ＬＳ：Ｌａｔｅｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅ．Ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ．
上部或地下部铅含量均不存在显著的相关关系，而在生长旺盛期和生长后期，同一时期地上部和地下部铅含量之
间以及不同时期地上部与地下部铅含量之间均存在显著或极显著的相关关系（表６）。这是因为植物主要通过根
系吸收重金属铅，并从地下部往地上部运输，但铅在植物体内移动性小，不易转移。由于不同的植物生长速度和
转移能力不同［２４］，导致在生长前期，９种优势草本植物地上部吸收和累积铅的能力存在明显差异，故无显著的相
关关系。因此，在尾矿区筛选铅植物修复材料时，应避开在植物生长前期进行采样。但不同类型的矿区及气候条
件对植物重金属的吸收累积存在差异，筛选时期可能存在一定的差异。
６６１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１２） Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．１
３．２ 大量营养元素在植物修复中的作用
现已发现的超富集植物通常生物量低，生长缓慢，
修复效率低，阻碍了植物修复技术以直接大规模应用
于修复实践［２５］。因此，前人的研究致力于通过施加外
源物质等来提高修复效果［２６］。李继光等［２７，２８］研究表
明，在外界生长环境的氮素含量未达到东南景天的最
适临界点情况下，适当施加氮肥显著促进东南景天的
生长，提高其干物质产量，同时促进了东南景天对镉的
吸收及向地上部分的转运。孙琴等［１２］研究得出，适当
增磷显著促进东南景天的生长，提高其干物质产量，同
时促进了东南景天对锌的吸收及锌向地上部分的运转
和积累。聂俊华等［１６］在对单一营养元素氮、磷、钾对
表７ ９种优势草本植物在３个生长时期氮、
磷、钾与铅含量的相关关系
犜犪犫犾犲７ 犚犲犾犪狋犻狅狀狊犺犻狆犫犲狋狑犲犲狀犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狅犳犾犲犪犱犪狀犱
犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狅犳狀犻狋狉狅犵犲狀，狆犺狅狊狆犺狅狉狌狊犪狀犱狆狅狋犪狊狊犻狌犿
狅犳９狆狉犲犱狅犿犻狀犪狀狋犺犲狉犫犪犮犲狅狌狊狆犾犪狀狋狊狆犲犮犻犲狊
犪狋狋犺狉犲犲犵狉狅狑狋犺狊狋犪犵犲狊
相关关系
Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ
地下部 Ｒｏｏｔｓ
ＥＳ ＶＳ ＬＳ
地上部Ｓｈｏｏｔｓ
ＥＳ ＶＳ ＬＳ
ＮＰｂ ０．４３６ ０．６１６ ０．４１５ －０．６６０ ０．４８４ ０．７５０
ＰＰｂ －０．２０４ －０．１４０ －０．４０１ －０．０７０ ０．３５５ ０．１４０
ＫＰｂ －０．６６２ －０．２７７ －０．５９１ －０．４１３－０．１４８ ０．７７３
植物富集铅的研究中得出，少量的氮和钾可促进富集植物干质量的增加，促进植物对铅的吸收，随着氮和钾水平
的增加，植物对铅的吸收能力降低，但钾的抑制作用不如氮的显著；土壤供磷会降低植物对铅的吸收，且铅含量下
降达极显著水平。相关性分析得出，９种优势草本植物地下部氮、磷、钾含量与铅含量均不存在显著的相关关系
（表７），这可能是由于植物吸收氮、磷、钾的方式与吸收铅的方式不同及铅在植物体内的移动性相对较小所致。
在生长后期，９种优势植物地上部氮和钾含量与铅含量存在显著的正相关关系（０．７５０和０．７７３），表明氮和钾
可能对解重金属铅的毒害起到一定的作用。
华中蹄盖蕨（Ｌ１）是一种常见的多年生蕨类植物，这种蕨类植物根系发达、根部铅吸收能力强、转运能力弱，
是一种新型的铅稳定修复材料，具有潜在的应用价值［２９］。本研究得出，华中蹄盖蕨能够将大量铅囤积在地下部，
在３个生长时期，其根部累积量分别为３２．６４，４１．８１和２１．４９ｍｇ／株，并维持正常的生长，这可能与其在３个生
长时期地上部、地下部氮含量均处于较高水平（表２），大量蛋白质与重金属结合降低其毒性有关。然而，能否通
过增施氮肥，提高华中蹄盖蕨的稳定修复效率仍需进一步的研究。
４ 结论
尾矿区９种优势草本植物以钾为含量最高的大量营养元素，氮次之，磷最低，且植物地上部氮、磷、钾含量均
高于地下部，并随着生长时期的延长呈下降趋势。植物铅含量差异很大，在不同生长时期其含量变化也较明显，
表现出地下部明显高于地上部。９种优势草本植物均未表现超富集铅的能力，但华中蹄盖蕨地下部能够囤积大
量铅，并保持正常生长，进一步证实其能作为稳定修复的先锋植物，应进一步研究探讨其富集忍耐重金属的机理。
尾矿区９种优势草本植物地下部氮、磷、钾含量在３个生长时期均与铅含量无显著的相关关系。在生长后
期，地上部氮、钾含量与铅含量存在显著的正相关关系，表明氮和钾可能对植物解重金属铅的毒害起到一定的作
用，其机理目前尚不清楚，还有待进一步研究。
在植物生长前期，其地上部铅含量与地下部铅含量以及与生长旺盛期和生长后期的地上部或地下部铅含量
均不存在显著的相关关系，而在生长旺盛期和生长后期，同一时期地上部和地下部铅含量之间以及不同时期地上
部与地下部铅含量之间均存在显著或极显著的相关关系。因此，在尾矿区筛选铅植物修复材料时，应避开在植物
生长前期采样。但不同类型的矿区及气候条件对植物重金属的吸收累积存在差异，筛选时期可能存在一定的差
异。
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犞犪狉犻犪犫犻犾犻狋狔狅犳狀犻狋狉狅犵犲狀，狆犺狅狊狆犺狅狉狌狊，狆狅狋犪狊狊犻狌犿犪狀犱犾犲犪犱犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狅犳狀犻狀犲狆狉犲犱狅犿犻狀犪狀狋
犺犲狉犫犪犮犲狅狌狊狆犾犪狀狋狊狆犲犮犻犲狊犻狀犪犾犲犪犱狕犻狀犮犿犻狀犻狀犵狋犪犻犾犻狀犵
ＺＨＡＮＧＳｈｕｊｉｎ，ＬＩＴｉｎｇｘｕａｎ，ＺＯＵＴｏｎｇｊｉｎｇ，ＸＩＯＮＧＪｉａｎ
（ＣｏｌｅｇｅｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＳｉｃｈｕａｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１１１３０，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｔｈｅｃｏｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｂｅｔｗｅｅｎｎｉｔｒｏｇｅｎ，ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ，ｐｏｔａｓｓｉｕｍ，ａｎｄｌｅａｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆｎｉｎｅｐｒｅ
ｄｏｍｉｎａｎｔｈｅｒｂａｃｅｏｕｓｐｌａｎｔｓｐｅｃｉｅｓｉｎｔｈｅＳａｎｈｅｌｅａｄｚｉｎｃｍｉｎｉｎｇｔａｉｌｉｎｇｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄａｎｄｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｈａｒ
ａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｗｉｔｈｉｎｔｈｅｇｒｏｗｔｈｐｅｒｉｏｄｗｅｒｅｅｘｐｌｏｒｅｄ．１）Ｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎ，ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓａｎｄｐｏｔａｓｓｉ
ｕｍｉｎｓｈｏｏｔｓｏｆｐｌａｎｔｓｗｅｒｅｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｉｎｒｏｏｔｓａｎｄｔｈｅｙａｌｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｅｘｔｅｎｓｉｏｎｏｆｔｈｅｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅｓ．
２）Ｎｏｎｅｏｆｔｈｅｐｌａｎｔｓｐｅｃｉｅｓａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄｌｅａｄａｂｏｖｅ１０００ｍｇ／ｋｇ（ｃｒｉｔｅｒｉａｆｏｒｈｙｐｅｒａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒｏｆｌｅａｄ）ｉｎｔｈｅ
ｓｈｏｏｔｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｒｏｏｔｓｏｆ犃狋犺狔狉犻狌犿狑犪狉犱犻犻ｃａｎｕｐｔａｋｅａｇｒｅａｔｄｅａｌｏｆｌｅａｄ，ａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｃｏｎｃｅｎｔｒａ
ｔｉｏｎａｎｄａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｗｅｒｅ１５５４２．１ｍｇ／ｋｇａｎｄ４１．８１ｍｇ／ｐｌａｎｔ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．３）Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎｔｏ
ｔｈｅｌａｔｅｒｇｒｏｗｔｈ，ｔｈｅｓｈｏｏｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎａｎｄｐｏｔａｓｓｉｕｍｗｉｔｈｌｅａｄｏｆｔｈｅｎｉｎｅｐｒｅｄｏｍｉｎａｎｔｈｅｒｂａ
ｃｅｏｕｓｐｌａｎｔｓｉｎｍｉｎｉｎｇｔａｉｌｉｎｇｓｓｈｏｗｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｐｏｓｉｔｉｖｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ（０．７５０ａｎｄ０．７７３ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ）ｂｕｔ
ｔｈｅｒｅｗｅｒｅｎｏｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎ，ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ，ｐｏｔａｓｓｉｕｍａｎｄｌｅａｄ．
４）Ｔｈｅｌｅａｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｓｈｏｏｔｓｉｎｅａｒｌｙｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅｓｈａｄｎｏｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ（犘＜０．０５）ｗｉｔｈｔｈａｔ
ｏｆｒｏｏｔｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｎｖｉｇｏｒｏｕｓａｎｄｌａｔｅｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅｓ，ｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｌｅａｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆ
ｓｈｏｏｔｓａｎｄｒｏｏｔｓｉｎｔｈｅｓａｍｅ，ｏｒｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅｓｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｏｒｈｉｇｈｌｙｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ（犘＜０．０１）ｒｅ
ｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｎｉｔｒｏｇｅｎ；ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ；ｐｏｔａｓｓｉｕｍ；ｌｅａｄ；ｍｉｎｅｔａｉｌｉｎｇｓ；ｐｈｙｔｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ；ｈｅｒｂａｃｅｏｕｓｐｌａｎｔ
９６１第２１卷第１期 草业学报２０１２年