全 文 ：盐生植物碱蓬修复镉污染盐土的研究
陈雷１，杨亚洲１，郑青松１，张春银２，王爽１，许彩云１，葛滢１
（１．南京农业大学资源与环境科学学院 江苏省海洋生物学重点实验室，江苏 南京２１００９５；２．江苏省盐城绿苑海蓬子有限公司，江苏 盐城２２４００２）
摘要：通过温室盆栽试验研究了不同盐（ＮａＣｌ）浓度（０．１％，０．５％，１．０％）和镉（Ｃｄ）浓度（０，１．０，２．５，５．０ｍｇ／ｋｇ）处
理下碱蓬的生长及其对Ｎａ和Ｃｄ的富集。结果表明，在含０．５％和１．０％ ＮａＣｌ的土壤中，随着Ｃｄ处理浓度的增
加，碱蓬的生长显著地受到抑制，生物量均呈减少趋势；随ＮａＣｌ处理浓度的增加，碱蓬对Ｃｄ的积累也随之增加，在
０．１％ ＮａＣｌ和２．５ｍｇ／ｋｇＣｄ的处理土壤中，碱蓬各部位的Ｃｄ累计含量达到最大值，叶为３０．９ｍｇ／ｋｇ，茎为３０．１
ｍｇ／ｋｇ，根为３５．３ｍｇ／ｋｇ。碱蓬地上部的Ｃｄ富集系数为０．９～１９．９，地上部吸收的Ｃｄ累积量是根部的８．１～７３．６
倍。ＮａＣｌ和Ｃｄ处理对碱蓬鲜重和根部Ｃｄ、Ｎａ含量有显著的交互作用，对茎叶部Ｃｄ、Ｎａ含量的交互作用不显著。
在加Ｃｄ处理的碱蓬叶和茎部位的Ｎａ含量随ＮａＣｌ处理浓度的增加而增大，但相同ＮａＣｌ浓度处理下，Ｃｄ处理下的
叶茎部Ｎａ含量与对照相比差异不显著，且ＮａＣｌ处理增强了碱蓬对Ｃｄ的累积。碱蓬在Ｃｄ胁迫下仍保持盐生植
物的特性，且对Ｃｄ具有一定的耐性和较强的累积能力，因此碱蓬存在一定的修复Ｃｄ污染盐土的潜力。
关键词：植物修复；碱蓬；镉；盐土
中图分类号：Ｓ５４４＋．９；Ｑ１６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４５７５９（２０１４）０２０１７１０９
犇犗犐：１０．１１６８６／ｃｙｘｂ２０１４０２２１
Ｃｄ是一种植物非必需的有害重金属，在环境中具有化学活性强、移动性大、生物毒性强且持久等特点，对植
物和动物均有很高的毒性［１］，通过食物链的富集危及人类健康［２３］。目前，土壤Ｃｄ污染主要来自人类的采矿、冶
炼、电镀、污水灌溉、过量使用化肥和农药等活动［４６］。２０世纪９０年代以来，随着沿海省份社会经济的高速发展
和城市化的加快，近海滩涂的开发利用和陆源污染物排放强度不断增加，导致滩涂土壤污染越来越严重，一些地
区滩涂土壤中的Ｃｄ等重金属含量已明显超标［７９］。因此，滩涂Ｃｄ污染土壤治理就显得尤为迫切和重要。
植物修复技术与其他从土壤中去除污染物的物化技术相比，是一种新兴的环境友好、成本较低的生物技术。
然而，大多适用于去除重金属污染的植物是甜土植物［１０］，如：遏蓝菜（犜犺犾犪狊狆犻犮犪犲狉狌犾犲狊犮犲狀狊）和印度芥菜（犅狉犪狊狊犻犮犪
犼狌狀犮犲犪），并不适合于重金属污染滩涂盐土的植物修复。和甜土植物不同的是，盐生植物不仅在盐分引起渗透压
和离子胁迫的氧化应激方面显示出特有的适应性，在金属离子毒性上也拥有相对的各种生理解毒机制［１１］。因
此，盐生植物可以栽培于重金属污染盐土上。有研究表明［１１１５］，盐分可以减轻盐生植物海马齿（犛犲狊狌狏犻狌犿狆狅狉狋狌
犾犪犮犪狊狋狉狌犿）和海滨锦葵（犓狅狊狋犲犾犲狋狕犽狔犪狏犻狉犵犻狀犻犮犪）的Ｃｄ胁迫，而在小麦（犜狉犻狋犻犮狌犿犪犲狊狋犻狏狌犿）和油菜（犅狉犪狊狊犻犮犪狀犪
狆狌狊）等非盐生植物中，盐分则增强了Ｃｄ的毒性效应。此外，盐分被认为是盐生植物吸收和转运Ｃｄ的关键因素。
例如，Ｓｍｏｌｄｅｒｓ等［１６］的研究表明耐盐植物甜菜（犅犲狋犪狏狌犾犵犪狉犻狊）在加ＮａＣｌ处理后不同组织中的Ｃｄ含量增加了２
倍，而Ｌｅｆèｖｒｅ等［１７］的报道称ＮａＣｌ减少了Ｃｄ在旱生盐土植物滨藜（犃狋狉犻狆犾犲狓犺犪犾犻犿狌狊）中的累积。盐分对植物
体内Ｃｄ含量的影响一定程度上与盐分增加导致的土壤Ｃｌ－配体含量增大、Ｃｄ的溶解性和生物有效性改变有关。
但到目前为止，ＮａＣｌ对盐生植物重金属累积方面的确切作用仍不是十分清楚。
碱蓬（犛狌犪犲犱犪狊犪犾狊犪）是一年生叶肉质化盐生草本植物，为藜科碱蓬属，主要生长于海滨、湖边、荒漠等处的盐
碱荒地，属高耐盐稀盐生植物，是一种典型的盐碱地指示植物，可在海水中生长［１８］。有研究表明，碱蓬对Ｃｄ有一
定的耐受性和富集能力［１９２０］。不过，上述报道只探讨了水培条件下碱蓬对Ｃｄ的吸收量，尚未阐明不同土壤盐度
第２３卷 第２期
Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．２
草 业 学 报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ
１７１－１７９
２０１４年４月
收稿日期：２０１３０４１０；改回日期：２０１３０６１７
基金项目：江苏省农业科技自主创新项目（ＣＸ［１２］１００５０４）和南京农业大学本科生ＳＲＴ项目（１３１３Ａ１０）资助。
作者简介：陈雷（１９８７），男，江苏沭阳人，在读硕士。Ｅｍａｉｌ：２０１０１０３０７８＠ｎｊａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｙｉｎｇｇｅ７１１＠ｎｊａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
下这种植物不同部位Ｃｄ的富集和转运特点。因此，本研究采用温室盆栽试验，研究了不同水平Ｃｄ和ＮａＣｌ处理
下碱蓬对Ｃｄ和Ｎａ吸收和分配，以明确碱蓬修复Ｃｄ污染盐土的潜力。
１ 材料与方法
１．１ 材料
供试植物：碱蓬，种子由江苏盐城绿苑海蓬子公司
提供。
１．２ 试验处理设计
试验于２０１２年４月至９月在南京农业大学牌楼
试验基地温室中进行。采用盆栽土培，供试土壤为南
京市郊区的黄棕壤，土壤的基本理化性质见表１。
表１ 供试土壤的基本理化性质
犜犪犫犾犲１ 犛犲犾犲犮狋犲犱狆犺狔狊犻犮犪犾犪狀犱犮犺犲犿犻犮犪犾狆狉狅狆犲狉狋犻犲狊狅犳狋犺犲狊狅犻犾
供试土壤
Ｓｏｉｌｔｙｐｅ
ｐＨ 粘粒
Ｃｌａｙ（％）
有机碳
Ｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎ（ｇ／ｋｇ）
Ｃｄ
（ｍｇ／ｋｇ）
黄棕壤Ｙｅｌｏｗ
ｂｒｏｗｎｓｏｉｌ
６．６０ ４２．１８ １．７９ ０．３４
将供试土壤经风干、过２ｍｍ筛后，与一定量的ＣｄＣｌ２·２．５Ｈ２Ｏ、ＮａＣｌ和ＮＰＫ肥料充分混合后装入塑料桶
（直径２０ｃｍ、高２０ｃｍ）中，每桶装土４．０ｋｇ。ＮＰＫ肥料的用量为每桶１．８ｇ尿素、１．４ｇ磷酸氢二铵和１．２ｇ氯
化钾。试验采用Ｃｄ与ＮａＣｌ的复合处理：采用ＮａＣｌ和ＣｄＣｌ２·２．５Ｈ２Ｏ溶液加入土壤，使土壤ＮａＣｌ和Ｃｄ浓度
分别为０．１％，０．５％，１．０％和０，１．０，２．５，５．０ｍｇ／ｋｇ，然后加水使土壤含水量饱和并充分混匀，平衡１个月后
播入碱蓬种子，生长１０ｄ后间苗，每桶留生长基本一致的５株碱蓬幼苗。碱蓬生长期间每天加入适量水分，保持
含水量在土壤最大田间持水量的７０％左右。间苗１３６ｄ后收获样品测定。实验共设１２个处理，以不加Ｃｄ的盐
处理为对照，每个处理３次重复。
１．３ 生物量的测定
每个重复试验的５株植物全部取样，沿土面剪取植株地上部，再取出根部，用自来水充分冲洗以去除粘着于
植株上的泥土和污物，再用去离子水冲洗，沥去水分，测定植株的鲜重后，１０５℃杀青３０ｍｉｎ，７０℃烘干至恒重，分
为根、茎、叶３部分，分别称干重、磨碎备用，通过计算获得每桶植株总重。
１．４ 植物样品中Ｃｄ和Ｎａ含量测定
准确称取０．１００ｇ粉碎的碱蓬干样与２ｍＬ浓 ＨＮＯ３ 混合，用 ＭｉｌｅｓｔｏｎｅＥｔｈｏｓＴ微波消解系统消解，消解
完全后，定容，用ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒＯｐｔｉｍａ２１００ＤＶ电感耦合等离子体发射光谱仪（ＩＣＰ－ＯＥＳ）测定Ｃｄ和Ｎａ含量。
采用参考标准物质ＧＢＷ０７６０３（ＧＳＶ２）对实验方法进行检验。测定结果与标准值基本吻合，回收率为９４．９％～
１０５．３％，ＲＳＤ在１．２％～４．１％之间，数据精密度较好，说明分析方法不存在明显的系统误差。
１．５ 数据处理
采用ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ２０１３和ＳＡＳ２０．０软件
图１ 不同浓度犆犱和犖犪犆犾处理下碱蓬的生物量
犉犻犵．１ 犅犻狅犿犪狊狊狅犳犛．狊犪犾狊犪狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋
犆犱犪狀犱犖犪犆犾狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊
不同小写字母表示相同Ｃｄ处理浓度下不同 ＮａＣｌ处理之间差异显著（犘＜
０．０５）。下同。Ｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｔｅｒｓｉｎｄｉｃａｔｅｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｙｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ（犘＜
０．０５）ａｔｖａｒｉｏｕｓＮａＣｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｗｉｔｈｉｎａｇｉｖｅｎＣｄｌｅｖｅｌ．Ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ．
进行数据处理及统计分析，用ＴｗｏｗａｙＡＮＯＶＡ
检验差异的显著性。
２ 结果与分析
２．１ Ｃｄ和ＮａＣｌ处理对碱蓬生长的影响
Ｃｄ和ＮａＣｌ处理对碱蓬生长影响的结果见
图１。结合表２的双因素分析结果，可以看出盐
分和 Ｃｄ浓度均显著影响碱蓬的鲜重（犉Ｎ ＝
４０．１７，犘＜０．００１；犉Ｃ＝４７．６６，犘＜０．００１）。在对
照（无Ｃｄ）和１．０ｍｇ／ｋｇＣｄ处理下，０．５％盐处理
的碱蓬生物量显著高于０．１％的盐处理。在２．５
和５．０ｍｇ／ｋｇ的Ｃｄ处理下，随着土壤中盐分的
增加，碱蓬生长受到显著抑制。在０．５％和１．０％
２７１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１４） Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．２
ＮａＣｌ的处理下，随着Ｃｄ处理浓度的增加，碱蓬的生长受到抑制，生物量下降；而０．１％ ＮａＣｌ处理则相反，Ｃｄ处
理促进了碱蓬的生长，生物量均高于对照。盐和Ｃｄ对碱蓬的鲜重存在极显著的交互作用（犉Ｃ×Ｎ＝４０．１７，犘＜
０．００１）。
表２ 不同犖犪犆犾和犆犱处理水平对碱蓬鲜重、叶茎根犆犱、犖犪含量的双因素方差分析（犉值）
犜犪犫犾犲２ 犜狑狅狑犪狔犃犖犗犞犃狅犳狋犺犲犲犳犳犲犮狋狊狅犳犖犪犆犾犪狀犱犆犱狅狀犛．狊犪犾狊犪（犉狏犪犾狌犲狊）
项目
Ｉｔｅｍ
鲜重
Ｆｒｅｓｈｗｅｉｇｈｔ
叶Ｌｅａｖｅ
Ｃｄ２＋ Ｎａ＋
茎Ｓｔｅｍ
Ｃｄ２＋ Ｎａ＋
根Ｒｏｏｔ
Ｃｄ２＋ Ｎａ＋
Ｃｄ（Ｃ） ４７．６６ ９．４４ ０．６２ＮＳ １２．８７ ０．１１ＮＳ １８６．５０ ５３．２２
ＮａＣｌ（Ｎ） ４０．１７ ５．８５ ４０．９２ １０．６０ ８７．２５ １１８．２４ ４．４１
Ｃ×Ｎ ２９．３１ ２．４２ＮＳ ０．３６ＮＳ ２．７０ＮＳ ０．３８ＮＳ ３４．２０ ５．１４
注：表示差异达０．０５显著水平，表示差异达０．０１显著水平， 表示差异达０．００１显著水平，ＮＳ表示差异不显著。
Ｎｏｔｅ：ｄｅｎｏｔｅｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｔ０．０５ｌｅｖｅｌ，ｄｅｎｏｔｅｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｔ０．０１ｌｅｖｅｌ，ｄｅｎｏｔｅｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｔ０．００１
ｌｅｖｅｌ，ＮＳｄｅｎｏｔｅｓｎｏｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ．
２．２ Ｃｄ和ＮａＣｌ处理对碱蓬Ｃｄ吸收和转运的影响
图２ 不同处理下碱蓬叶（犪）、茎（犫）、根（犮）中的犆犱含量
犉犻犵．２ 犆犱犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狊犻狀犾犲犪狏犲狊（犪），狊狋犲犿狊（犫）犪狀犱狉狅狅狋狊（犮）
狅犳犛．狊犪犾狊犪狌狀犱犲狉狏犪狉犻狅狌狊狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊
由图２可以看出，在添加同一Ｃｄ浓度处理组
中，碱蓬对Ｃｄ的吸收积累随ＮａＣｌ处理浓度的增加
而增加。双因素分析结果（表２）表明盐分和Ｃｄ污
染浓度均显著、极显著的影响碱蓬叶、茎、根的Ｃｄ
含量，对叶、茎部位的 Ｃｄ含量交互作用不显著
（犉Ｃ×Ｎ＝４０．１７，犘＞０．０５），而对碱蓬根部的Ｃｄ含量
有极显著的交互作用（犉Ｃ×Ｎ＝３４．２０，犘＜０．００１）。
Ｃｄ处理后，碱蓬各部位的Ｃｄ含量显著增加，不同
部位对 Ｃｄ累积大体上表现为：根＞叶＞茎。在
０．１％ ＮａＣｌ处理的土壤中，较低Ｃｄ浓度处理促进
了碱蓬对Ｃｄ的吸收，随着污染浓度增加，对Ｃｄ积
累浓度有所减小，在投加２．５ｍｇ／ｋｇＣｄ的土壤中，
碱蓬各部位的浓度均显著地小于其他处理，叶为３．５
ｍｇ／ｋｇ，茎为１．５ｍｇ／ｋｇ，根为３．９ｍｇ／ｋｇ（图２）。
相对于０．１％ ＮａＣｌ处理，０．５％和１．０％ ＮａＣｌ处理
下生长的碱蓬对 Ｃｄ的吸收得到促进，在１．０％
ＮａＣｌ和２．５ｍｇ／ｋｇＣｄ处理下，碱蓬各部位的Ｃｄ
含量达到最大值，叶为３０．９ｍｇ／ｋｇ，茎为３０．１
ｍｇ／ｋｇ，根为３５．３ｍｇ／ｋｇ（图２）。
富集系数一般用植物中某种元素含量与土壤中
该种元素含量的比值来表示，是衡量植物对重金属
累积能力大小的一个重要指标，其值越大，表明植物
对重金属的吸收累积能力越强［２１］。转移系数是指
植物地上部某种元素含量与地下部该种元素含量的比值，反映植物将重金属从地下部转移到地上部的能力，转移
系数越大，植物向地上部转移重金属的能力就越强［２２］。由表３中可以看出，在投加１．０，２．５ｍｇ／ｋｇＣｄ的土壤
中，碱蓬的地上部、根部富集系数和转移系数均随着土壤中的ＮａＣｌ处理浓度的增加而增加，表明土壤盐度的提
３７１第２３卷第２期 草业学报２０１４年
高有利于碱蓬对Ｃｄ的富集和Ｃｄ从根部向地上部的转移。在５．０ｍｇ／ｋｇＣｄ的土壤中，随着ＮａＣｌ处理浓度的增
加，碱蓬地上部富集系数逐渐增大，但１．０％ ＮａＣｌ处理降低了根部Ｃｄ富集系数，且０．５％和１．０％ ＮａＣｌ处理下
的Ｃｄ转移系数均小于０．１％ ＮａＣｌ处理。
２．３ Ｃｄ和ＮａＣｌ处理对碱蓬Ｎａ累积的影响
由图３中可以看出，在加Ｃｄ处理的碱蓬叶和茎部位的Ｎａ浓度随ＮａＣｌ处理浓度的增加而增大，与对照相比
没有显著性地差异，表２的分析结果也表明碱蓬叶、茎、根部位的Ｎａ含量显著或极显著的受到土壤中盐分的影
响（犉Ｎ＝４０．９２，犘＜０．００１；犉Ｎ＝８７．２５，犘＜０．００１；犉Ｎ＝４．４１，犘＜０．０５），而土壤中的Ｃｄ污染浓度对叶茎部位Ｎａ
含量没有显著性的影响。在１．０％ＮａＣｌ和２．５ｍｇ／ｋｇＣｄ处理下，碱蓬叶、茎部位的Ｎａ离子浓度分别为６３．２４，
７７．２６ｇ／ｋｇ，均大于其他处理。在加入０．１％ ＮａＣｌ的土壤中，１．０，２．５ｍｇ／ｋｇＣｄ的碱蓬根部Ｎａ含量与对照相
比无显著性差异，在５．０ｍｇ／ｋｇＣｄ时的Ｎａ含量达到１７．８８ｇ／ｋｇ，为对照的１５７％。在０．５％ＮａＣｌ的土壤中，根
部的Ｎａ含量随着Ｃｄ处理浓度增大先减小后增大再减小，分别为对照的７７％，１６１％和１３０％。而在１．０％ ＮａＣｌ
处理后，１．０和２．５ｍｇ／ｋｇＣｄ的土壤中生长的碱蓬根部Ｎａ含量相互之间无显著性差异，在５．０ｍｇ／ｋｇＣｄ时根
部Ｎａ含量为２６．９４ｇ／ｋｇ，比对照增加５１％。Ｃｄ和盐分对根部的Ｎａ含量有显著的交互作用（犉Ｃ×Ｎ＝５．１４，犘＜
０．０１），对叶和茎的Ｎａ含量交互作用不显著。
表３ 不同犆犱和犖犪犆犾浓度处理下碱蓬对
犆犱的富集、转移系数
犜犪犫犾犲３ 犜犺犲犆犱犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀犳犪犮狋狅狉犪狀犱狋狉犪狀狊犾狅犮犪狋犻狅狀犳犪犮狋狅狉
狅犳犛．狊犪犾狊犪狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋犆犱犪狀犱犖犪犆犾狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊
Ｃｄ
（ｍｇ／ｋｇ）
ＮａＣｌ
（％）
地上部富集系数
Ｏｖｅｒｇｒｏｕｎｄ
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ
ｆａｃｔｏｒ
根部富集系数
Ｒｏｏｔ
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ
ｆａｃｔｏｒ
转移系数
Ｔｒａｎｓｌｏｃａｔｉｏｎ
ｆａｃｔｏｒ
０．１ １．４２±０．０３ｃ １．５９±０．１２ａ０．８９±０．０７ａ
０ ０．５ ２．２５±０．０１ｂ ２．７３±０．１８ａ０．７７±０．１１ａ
１．０ ２．５７±０．０４ａ ２．８９±０．０３ａ０．８９±０．０１ａ
０．１ １１．６０±０．２４ｃ １１．９１±１．６３ｂ０．７３±０．１０ａ
１．０ ０．５ １２．３２±０．０１ｂ １２．５７±２．４９ｂ０．７５±０．１５ａ
１．０ １９．９５±０．０６ａ １８．９７±１．３１ａ０．７９±０．０５ａ
０．１ ０．８６±０．０７ｃ １．３７±０．０７ｂ０．５６±０．０３ｂ
２．５ ０．５ ８．８４±０．０９ｂ １０．７９±１．１２ａ０．７３±０．０７ａｂ
１．０ １２．１４±０．０１ａ １２．４２±０．５７ａ０．８６±０．０４ａ
０．１ １．５９±０．０１ｂ １．７７±０．３３ｂ０．８６±０．１６ａ
５．０ ０．５ ３．５６±０．０４ａ ２．２９±０．２９ａ０．６３±０．０３ｂ
１．０ ３．６４±０．０４ａ ４．４６±０．７２ａ０．７８±０．１３ａｂ
注：不同小写字母表示相同Ｃｄ处理浓度下不同 ＮａＣｌ处理之间
差异显著（犘＜０．０５）。
Ｎｏｔｅ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｔｔｅｒｓｉｎｄｉｃａｔｅｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｙｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ
（犘＜０．０５）ａｔｖａｒｉｏｕｓＮａＣｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｗｉｔｈｉｎａｇｉｖｅｎＣｄｌｅｖｅｌ．
图３ 不同处理下碱蓬叶（犪）、茎（犫）、根（犮）中的犖犪含量
犉犻犵．３ 犖犪犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狊犻狀犾犲犪狏犲狊（犪），狊狋犲犿狊（犫）犪狀犱狉狅狅狋狊（犮）
狅犳犛．狊犪犾狊犪狌狀犱犲狉狏犪狉犻狅狌狊狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊
２．４ 碱蓬体内Ｃｄ和Ｎａ的累积量
碱蓬体内Ｃｄ和Ｎａ的累积量是碱蓬生物量（干重）和植株Ｃｄ、Ｎａ含量的乘积。由表４可以看出，加Ｃｄ处理
后，在同一ＮａＣｌ浓度下，碱蓬积累Ｃｄ的量随Ｃｄ处理浓度的增大而减小；在相同Ｃｄ浓度处理下，０．５％ ＮａＣｌ的
４７１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１４） Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．２
土壤中生长的碱蓬，每桶种植的碱蓬带走的Ｃｄ总量高于０．１％，１．０％ ＮａＣｌ土壤。在１．０ｍｇ／ｋｇＣｄ和０．５％
ＮａＣｌ处理中碱蓬带走的Ｃｄ为１６５．１７μｇ／盆，是所有处理的最大值。而碱蓬从土壤累积的Ｎａ的最高值也是在
０．５％ ＮａＣｌ和１．０ｍｇ／ｋｇＣｄ的土壤中，为５２３．７０ｍｇ／盆。尽管加Ｃｄ处理后，碱蓬根部的Ｃｄ含量均大于叶茎
部的含量，转移系数小于１（表３），但仍有大部分Ｃｄ被转运到了地上部，在叶茎中的Ｃｄ约占整个植株积累总量
的８９．０％～９８．７％左右。
表４ 碱蓬从土壤中去除的犆犱和犖犪的数量
犜犪犫犾犲４ 犜犺犲犪犿狅狌狀狋狅犳犆犱犪狀犱犖犪狉犲犿狅狏犲犱犳狉狅犿狋犺犲狊狅犻犾狊犫狔犛．狊犪犾狊犪
Ｃｄ
（ｍｇ／ｋｇ）
ＮａＣｌ
（％）
Ｃｄ（μｇ／盆Ｐｏｔ）
地上Ｏｖｅｒｇｒｏｕｎｄ 根 Ｒｏｏｔ
Ｎａ（ｍｇ／盆Ｐｏｔ）
地上Ｏｖｅｒｇｒｏｕｎｄ 根 Ｒｏｏｔ
０．１ ２．３７±０．２５ ０．０９±０．０１ １１７．１２±３．３０ １．８８±０．０２
０ ０．５ ９．７８±０．７０ ０．１２±０．０１ ３８１．２７±２８．１３ １．５４±０．０１
１．０ ９．６２±２．１５ ０．５８±０．０１ ６１９．３９±２０．１９ １０．５２±０．９３
０．１ ３８．１３±６．８５ ２．１８±０．３０ ７０．０１±４．２４ １．５３±０．２９
１．０ ０．５ １６０．３７±４．３１ ４．８０±０．９５ ５２１．１０±３７．７６ ２．６０±０．２３
１．０ １００．５６±７．２２ ５．９３±０．４１ ３３１．８８±２０．１９ ５．２２±０．１６
０．１ ２８．１２±５．７３ １．０９±０．０６ ２４３．９３±１．８９ ３．４６±０．２３
２．５ ０．５ １２９．２７±５．７３ ４．２９±０．４４ ２５９．１３±２２．０２ ２．５８±０．２８
１．０ １２６．４６±４．０７ ７．０６±０．３３ ２８０．７５±７．９９ ４．３２±０．３３
０．１ ４２．１３±４．１２ ３．１１±０．５８ １３４．９６±４．３４ ５．９０±０．５０
５．０ ０．５ ７０．９７±７．８１ ４．９４±０．２７ １７５．１９±０．９３ ２．５９±０．０７
１．０ ４２．０３±３．２８ ５．６０±０．９０ １５８．０４±５．４２ ６．３３±０．８６
３ 讨论
３．１ 不同处理对碱蓬生长（生物量）的影响
Ｃｄ是植物的非必需元素，在植物体内累积到一定程度，就会影响植物的正常生长和发育，最终表现为生物量
下降，甚至死亡。植物能富集或超富集重金属来修复被重金属污染的土壤是基于其对重金属的抗性［２３２４］。超富
集植物对重金属有很强的耐性，表现在植物能够在较高的重金属浓度土壤上正常生长，不出现明显的受毒害症
状。植物对Ｃｄ的耐性因Ｃｄ污染浓度和植物种类不同而有所差异，有研究表明，低浓度的 Ｃｄ对某些植物的生
长有一定的促进作用［２５］，较高浓度的Ｃｄ会降低植物的光合生产力，干扰体内营养物质的迁移和再分配，影响植
物生长。
本试验中，盐分和Ｃｄ浓度均显著影响碱蓬的鲜重，且存在极显著的交互作用。在０．１％ＮａＣｌ处理下，加Ｃｄ
处理的碱蓬鲜重分别为对照的１．２９，１．５５和１．２２倍，即使在１．０％ ＮａＣｌ处理下鲜重质量也分别达到对照的
５６％，４７％和２３％。可见，在低ＮａＣｌ环境中Ｃｄ能够刺激碱蓬生长，而随着土壤盐度的增加Ｃｄ会抑制其生长。
高浓度ＮａＣｌ、Ｃｄ共同作用下，虽然碱蓬没有死亡，但叶片上表现出坏死斑点、卷曲等中毒症状。
３．２ 不同处理下碱蓬对Ｃｄ和Ｎａ的吸收和分配特点
不论污染重金属浓度的高低，对植物都是有害的，只不过植物对重金属污染的反应是两种作用的复合效
应［２６］。一方面植物产生应激反应，通过生理活动产生大量的代谢产物与体内重金属结合降低活性以解毒，这是
植物的适应性反应；另一方面，激活的代谢系统会加速污染重金属进入体内，反过来抑制代谢活动，对植物产生
毒害作用。在低污染浓度下，植物的适应性大于金属的毒害作用，表现出积极的刺激效果，随着重金属浓度的增
大，毒害性随之增大，表现出抑制和毒害作用。由图２可知，加Ｃｄ处理后碱蓬叶茎根部对Ｃｄ的累积性表现为：
根＞叶＞茎。在０．１％ ＮａＣｌ处理的土壤中，碱蓬各部位的Ｃｄ含量先增大后减小再增大，说明碱蓬对Ｃｄ的积累
５７１第２３卷第２期 草业学报２０１４年
受到土壤中Ｃｄ浓度增加的影响较大。在０．５％，１．０％ＮａＣｌ的土壤中，碱蓬叶茎根的Ｃｄ含量随土壤中Ｃｄ污染
浓度的增大而先增大后减小，且碱蓬的生物量随Ｃｄ污染浓度的逐渐减小，说明碱蓬对Ｃｄ累积受到自身生长的
影响。
由于碱蓬为稀盐盐生植物，对Ｎａ非常敏感。为了保持胞质内 Ｎａ的正常水平，在生长过程中，叶或茎肉质
化，即薄壁细胞大量增加，通过吸收大量的水分将体内的盐分稀释，同时将细胞质中的 Ｎａ区隔化入液泡。Ｎａ区
隔化至液泡中后，一方面降低了胞质中的Ｎａ浓度，避免胞质中过高Ｎａ对生理生化代谢的干扰；另一方面还可降
低植物细胞水势，促进植物从外界吸水，从而有利于植物在盐渍化土壤上的生存，且生长具有低盐促进、高盐抑制
的特点［２７２８］。在对照处理中０．５％，１．０％ＮａＣｌ的碱蓬生物量显著高于０．１％ＮａＣｌ处理，说明０．５％，１．０％ＮａＣｌ
促进了碱蓬的生长。由图３可看出，所有处理中，碱蓬叶茎部的Ｎａ含量随ＮａＣｌ处理浓度增加而增大，加Ｃｄ处
理与对照（无Ｃｄ）相比Ｎａ含量没有显著性差异；而根部的Ｎａ含量变化与叶茎部相比没有明显的规律。
本试验主要是探究盐生植物碱蓬对Ｃｄ污染盐土的修复能力，因此讨论碱蓬对Ｃｄ和Ｎａ的吸收和分配特点，
要从Ｃｄ和ＮａＣｌ联合胁迫方面考虑。在０．１％ＮａＣｌ和２．５ｍｇ／ｋｇＣｄ，碱蓬生物量高于对照５５％，但叶茎根的
Ｃｄ含量显著地小于其他加Ｃｄ处理，Ｎａ含量与对照相比没有显著性差异。这可能是由于土壤中的ＮａＣｌ处理浓
度较低，在生长前期进入体内的Ｎａ含量已与外界达成某种平衡不需要摄入过多的Ｎａ，而此时碱蓬根部的Ｃｄ已
经表现出抑制和毒害作用，随着碱蓬的生长进入叶茎部的Ｃｄ刺激生物量的迅速增加，但沉淀在根部细胞壁上的
Ｃｄ的毒害作用进一步的阻止Ｃｄ进入体内，致使体内的Ｃｄ含量较低［２９］。在１．０％ ＮａＣｌ和２．５ｍｇ／ｋｇＣｄ，碱蓬
生物量低于对照５３％，叶茎根的Ｃｄ含量达到最大值，显著地大于其他加Ｃｄ处理，且此时碱蓬叶茎部的Ｎａ含量
高于其他处理。这可能是因为土壤中含盐量较高，随着碱蓬的持续生长进入碱蓬体内的Ｎａ含量过多，为使体内
盐度不至于过高，碱蓬在从外界吸水的同时将土壤中的Ｃｄ吸入体内，随之体内的Ｃｄ含量逐渐升高表现毒害作
用抑制碱蓬的进一步生长。
综合碱蓬的生物量，叶茎根部的Ｃｄ、Ｎａ含量以及碱蓬积累的Ｃｄ、Ｎａ总量和双因素方差分析等数据来看，盐
分对碱蓬叶茎根部的Ｃｄ含量有显著性的影响，在同一Ｃｄ污染浓度土壤的盐分提高有利于碱蓬对Ｃｄ的积累和
Ｃｄ向地上部的转移。而Ｃｄ对叶茎部的Ｎａ无显著性的影响，碱蓬积累的Ｎａ主要受ＮａＣｌ处理浓度的影响。Ｃｄ
和ＮａＣｌ对叶茎部吸收的Ｃｄ和Ｎａ含量没有显著的交互作用，对根部有显著地交互作用。在低ＮａＣｌ处理浓度的
土壤中，Ｃｄ处理后的碱蓬生物量显著高于对照，但体内的Ｃｄ含量在低Ｃｄ浓度时有所增加而积累的Ｎａ则减小，
随着Ｃｄ污染浓度的增加碱蓬体内的Ｃｄ浓度有所降低。土壤中的ＮａＣｌ处理浓度增大后，碱蓬生物量逐渐降低，
体内的Ｃｄ含量相比低ＮａＣｌ处理均不同程度的增大，且体内积累的Ｎａ总量随Ｃｄ污染程度加深逐渐减小。
３．３ 碱蓬的Ｃｄ富集特征
目前，有关植物修复重金属污染土壤的研究较多，国内外已发现４００多种重金属超富集植物，但对Ｃｄ超积
累的植物较少，其中，遏蓝菜、商陆（犘犺狔狋狅犾犪犮犮犪犪犮犻狀狅狊犪）、龙葵（犛狅犾犪狀狌犿狀犻犵狉狌犿）、东南景天（犛犲犱狌犿犪犾犳狉犲犱犻犻）、油
菜、宝山堇菜 （犞犻狅犾犪犫犪狅狊犺犪狀犲狀狊犻狊）和叶用红蒜菜（犅犲狋犪狏狌犾犵犪狉犻狊ｖａｒ．犮犻犮犾犪）等７种Ｃｄ超积累植物均符合体内富
集Ｃｄ的质量分数≥１００ｍｇ／ｋｇ、富集系数和转运系数均≥１，以及生物量未受到明显抑制的Ｃｄ超积累植物基本
特征，但同时它们具有矮小、生物量低、生长缓慢、富集总量相对较低、修复效果不大的缺点，大大限制了超富集植
物在重金属污染生物净化中的应用范围［３０］。虽然研究修复Ｃｄ污染土壤的植物较多，但有关既能在盐土上生长
又能修复Ｃｄ污染的植物研究较少。已有研究表明，花卉植物紫茉莉（犕犻狉犪犫犻犾犻狊犼犪犾犪狆犪）在ＮａＣｌ和Ｃｄ联合胁迫
下转移系数在０．２３～２．７９之间，在适宜Ｃｄ和盐处理浓度下，ＮａＣｌ促进了紫茉莉对Ｃｄ的积累［３１］。拟南芥（犃狉
犪犫犻犱狅狆狊犻狊狋犺犪犾犻犪狀犪）在Ｃｄ和ＮａＣｌ复合处理下的结果也表明盐促进了根部对Ｃｄ的吸收，加强了Ｃｄ向地上部转
移的能力［３２］。潮滩盐生植物赤碱蓬（犛狌犪犲犱犪犺犲狋犲狉狅狆狋犲狉犪）对重金属Ｃｄ有一定的耐受性和富集能力［３３３４］。盐生
植物海马齿在ＮａＣｌ和Ｃｄ复合处理下Ｃｄ的转移系数在０．３～０．６之间，ＮａＣｌ促进了海马齿地上部对Ｃｄ的累
积［３５］。
但是，在我国分布广泛［３６］的藜科草本植物碱蓬是否具有重金属Ｃｄ富集能力却鲜见报道。碱蓬属一年生草
本植物，株高３０～８０ｃｍ，耐水淹和干旱，生命力强，少有病虫害，广泛生长于滨海和内陆盐碱地，资源非常丰富。
６７１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１４） Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．２
本试验中，加Ｃｄ处理后，除了在０．１％ ＮａＣｌ和２．０ｍｇ／ｋｇＣｄ处理下碱蓬地上部的富集系数为０．８６，其他处理
下的地上部和根部富集系数均在１．５９～１９．９５和１．３７～１８．９７之间，转移系数在０．５６～０．８６之间，且碱蓬体内
Ｃｄ的质量分数＜１００ｍｇ／ｋｇ，不完全符合Ｃｄ超积累植物的特征，但碱蓬在含盐荒地上的产量较大，在土壤含盐
量约１．０％地段野生盐地碱蓬产量为１０００ｋｇ／ｈｍ２ 左右，而土壤含盐量降为０．５％左右时其产量约达２０００
ｋｇ／ｈｍ２［３７］，且整个碱蓬植株累积的Ｃｄ总量有８９％ 以上被转移到地上部，有利于污染土壤中Ｃｄ的去除，且在去
除Ｃｄ的同时还可以减轻土壤的盐碱化，因此碱蓬有潜力应用于修复Ｃｄ污染的滨海和内陆等地区的盐土。
４ 结论
盆栽实验结果表明，ＮａＣｌ和Ｃｄ处理对碱蓬鲜重和根部的Ｃｄ和Ｎａ含量有显著的交互作用，对叶茎部Ｃｄ、
Ｎａ含量的交互作用不显著。碱蓬能在所设置Ｃｄ和ＮａＣｌ处理浓度土壤环境中正常生长，且将大部分吸收的Ｃｄ
从根部转运到地上部，地上部Ｃｄ的累积量是根部的８．１～７３．６倍。不同的Ｃｄ处理浓度的土壤中，碱蓬地上部
所富集的Ｎａ含量没有显著性差异。而且碱蓬用途广泛，在Ｃｄ污染的盐碱土壤地区种植盐生植物碱蓬，不仅能
利用碱蓬有效的脱除盐分的作用，也能减轻重金属Ｃｄ的污染，能产生较好的经济和环境效应，在修复Ｃｄ污染的
盐碱土壤方面碱蓬有较好的应用前景，今后应进一步研究碱蓬对Ｃｄ的吸收、转运和解毒机制。
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８７１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１４） Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．２
犘犺狔狋狅狉犲犿犲犱犻犪狋犻狅狀狅犳犆犱狆狅犾狌狋犲犱狊犪犾犻狀犲狊狅犻犾狊犫狔狋犺犲犺犪犾狅狆犺狔狋犲犛狌犪犲犱犪狊犪犾狊犪
ＣＨＥＮＬｅｉ１，ＹＡＮＧＹａｚｈｏｕ１，ＺＨＥＮＧＱｉｎｇｓｏｎｇ１，ＺＨＡＮＧＣｈｕｎｙｉｎ２，ＷＡＮＧＳｈｕａｎｇ１，
ＸＵＣａｉｙｕｎ１，ＧＥＹｉｎｇ１
（１．ＣｏｌｅｇｅｏｆＮａｔｕｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅ，ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭａｒｉｎｅＢｉｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ
ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９５，Ｃｈｉｎａ；２．ＹａｎｃｈｅｎｇＧｒｅｅｎＧａｒｄｅｎＳａｍｐｈｉｒｅ
ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｙａｎｃｈｅｎｇ２２４００２，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：ＡｐｏｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｇｒｏｗｔｈｒｅｓｐｏｎｓｅｓｔｏＣｄａｎｄＮａａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｂｙ
犛狌犪犲犱犪狊犪犾狊犪ｕｎｄｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｏｆＣｄ（０－５．０ｍｇ／ｋｇ）ａｎｄＮａＣｌ（０．１％－１．０％）．Ｉｎｓｏｉｌｓｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ０．５％ｏｒ
１．０％ ＮａＣｌ，ｔｈｅｇｒｏｗｔｈｏｆ犛．狊犪犾狊犪ｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｈｉｂｉｔｅｄ．Ｐｌａｎｔｂｉｏｍａｓｓｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈａｎｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｓｏｉｌ
Ｃｄ，ｗｈｉｌｅＣｄａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈａｎｉｎｃｒｅａｓｅｏｆＮａＣｌｃｏｎｔｅｎｔ．Ｉｎｔｈｅｒｏｏｔｓ，ｓｔｅｍｓａｎｄｌｅａｖｅｓｏｆ
犛．狊犪犾狊犪，ｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔＣｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｗｅｒｅ（３５．３，３０．１ａｎｄ３０．９ｍｇ／ｋｇ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ）ｉｎｔｈｅ０．１％ ＮａＣｌ
ａｎｄ２．５ｍｇ／ｋｇＣｄｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ．ＴｈｅｂｉｏｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｆａｃｔｏｒｓｏｆＣｄｉｎｔｈｅｓｈｏｏｔｓｗｅｒｅ０．９－１９．９，ａｎｄｔｈｅＣｄ
ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｓｈｏｏｔｓｗａｓ８．１－７３．６ｔｉｍｅｓｔｈａｔｏｆｔｈｅｒｏｏｔｓ．Ｆｒｅｓｈｗｅｉｇｈｔ，ＣｄａｎｄＮａｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅ
ｒｏｏｔｓｏｆ犛．狊犪犾狊犪ｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙａｆｆｅｃｔｅｄｂｙＮａＣｌａｎｄＣｄｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ，ｈｏｗｅｖｅｒｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｗａｓｎｏｔｓｉｇｎｉｆ
ｉｃａｎｔｆｏｒｔｈｅＣｄａｎｄＮａｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｓｔｅｍｓａｎｄｌｅａｖｅｓ．ＩｎｔｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆＣｄ，Ｎａｃｏｎｔｅｎｔｓｉｎｔｈｅｓｔｅｍｓ
ａｎｄｌｅａｖｅｓｉｎｃｒｅａｓｅｄａｓｔｈｅＮａＣｌｃｏｎｔｅｎｔｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ｂｕｔｗｉｔｈｔｈｅｓａｍｅＮａａｄｄｉｔｉｏｎ，Ｃｄｄｉｄｎｏｔｌｅａｄｔｏｓｉｇｎｉｆｉ
ｃａｎｔｌｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔＮａｃｏｎｔｅｎｔｓｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌ．Ｏｎｔｈｅｃｏｎｔｒａｒｙ，ＮａＣｌｅｎｈａｎｃｅｄｔｈｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｏｆ
Ｃｄｉｎ犛．狊犪犾狊犪．Ｓｏｄｉｕｍａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｏｆ犛．狊犪犾狊犪ｗａｓｏｎｌｙａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｔｈｅＮａＣｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅｓｅｒｅｓｕｌｔｓ
ｓｈｏｗｅｄｔｈａｔ犛．狊犪犾狊犪ｗａｓＣｄｔｏｌｅｒａｎｔａｎｄｍａｙｓｔｒｏｎｇｌｙａｃｃｕｍｕｌａｔｅＣｄ，ｍａｋｉｎｇｉｔｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｔｈｅｐｈｙｔｏｒｅｍｅｄｉ
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犓犲狔狑狅狉犱狊：ｐｈｙｔｏｒｅｍｄｉａｔｉｏｎ；犛狌犪犲犱犪狊犪犾狊犪；ｃａｄｍｉｕｍ；ｓａｌｉｎｅｓｏｉｌ
９７１第２３卷第２期 草业学报２０１４年