全 文 ：第一作者:邓小鹏 ,男 , 1980年生 ,博士 ,主要从事土壤重金属污染的植物修复研究。#通讯作者。
＊高等学校学科创新引智计划项目(“ 111”项目)(No.B07030)。
4种茄科植物对矿区污染土壤重金属的吸收和富集＊
邓小鹏1　彭克俭2　陈亚华1　沈振国1　夏　妍1#
(1.南京农业大学生命科学学院 ,江苏　南京 210095;2.湖南省环境保护科学研究院 ,湖南　长沙 410004)
　　摘要　采集了湖南及江苏 8个矿区或冶炼厂周边 4种茄科(Solanaceae)植物及其根际土壤 , 分析了植物及土壤样品中 Cd 、
C u 、Pb 、Mn和 Zn 5种重金属浓度。结果表明:番茄(Lycopersicon esculentum)对 5种重金属可能有着较强的耐性 ,但不具有超积累
的潜力;刺天茄(Solanum ind icum)对 Mn 、Zn ,尤其是 Cd ,有较强的积累和转移能力;辣椒(Capsicum annuum)能将大部分 Cd转移
至地上部 ,但对其他 4种重金属未表现出很强的积累特性。值得注意的是 ,第 1次采集的龙葵(Solanum nigrum L.)叶中C d质量浓
度最高达 146.0 mg/ kg ,显示了其对 Cd的超积累能力;第 2次采集的龙葵根 、茎和叶中 Cd质量浓度最高分别达 177.0 、197.0 、187.0
mg/ kg ,再次印证了龙葵对C d的超积累能力。龙葵对 Pb 、Mn等重金属也具有较强的积累和转移能力。综合分析 2 次采样结果发
现 ,刺天茄和龙葵可以用于重金属污染土壤的植物修复研究。
　　关键词　污染土壤　重金属　茄科植物　龙葵　植物修复
Absorption and accumulation of heavy metals by four Solanaceae plants in mining contaminated soil　DENG Xiaopeng1 ,
PE NGKej ian2 , CHEN Yahua 1 , S HE N Zhenguo1 , X IA Yan1.(1.College of L i f e S ciences , Nanjing Agricultural
University , Nanjing J iangsu 210095;2.Hunan Research Academy of Env ironmental Sciences , Changsha H unan
410004)
Abstract:　Four Solanaceae plants and their rhizospheric soils were co llected fr om 8 mining contaminated or
smeltery areas in Hunan and Jiang su province , the concentrations o f Cd , Cu , Pb , Zn and Mn in plants and soil samples
were detected.The results showed that soils sample s w ere contaminated by different heavy metals which w as cor re-
sponding to mine o r smelte ry type s.Lycopersicon esculentum had str onger tole rance to heavy metals , it might inhibit
and exclude the abso rption o f them.Solanum ind icum had the ability of transitio n and deto xification of Cd , Zn and
Mn.We also found that considerable Cd accumulated in shoots of Capsicum annuum.Solanum nigrum L.presented
high accumula tion ability to heavy me tals , especially fo r leaves , Cd concentra tion in leave s was over the thr esho ld of
100 mg/ kg.There was a significant r elationship betw een the Cd , Cu , Pb ,Mn and Zn concentration in Solanum nig rum
L.leav es and in co rr esponding soils on a log arithmic scale.In conclusion , Solanum indicum and S olanum nig rum L.
might be used for suitable phy toremediation on heavy metal contamina ted soils.
Keywords:　contamina ted soil;heavy metal;Solanaceae plants;Solanum nigrum L.;phy to remediation
　　由于工农业的迅速发展以及采矿 、电镀 、印染 、
金属冶炼等人类活动的频繁 ,土壤重金属污染已成
为近年来人们关注的焦点[ 1] 。重金属(如 Cd 、Pb 、
Cu 等)污染不仅严重破坏生态环境 ,危害植物生长 ,
且能通过食物链危害动物及人类的健康。许多国家
已提出改善环境质量的法律法规和治理措施 ,对污
染环境的治理越来越受到人们的重视。
　　传统的土壤污染修复技术如物理工程措施 、电
化学修复等不但需要专门的技术设备 、价格昂贵 ,而
且可能造成二次污染 ,长期以来难以实施 。因此 ,植
物修复技术以其廉价高效 、安全环保 、不破坏生态环
境等优点越来越受到人们的广泛关注[ 2 , 3] 。所谓植
物修复 ,就是利用对重金属有超积累能力的植物对
污染土壤或水体中重金属进行清除 ,使其得到恢复
的技术。在矿区及冶炼厂周围 ,虽然土壤贫瘠且重
金属浓度较高 ,但仍有些植物能够生长和繁殖 ,并产
生了一定的适应能力 。由于长期环境压力的选择作
用 ,植物形成了很强的重金属耐性甚至超积累特性。
超积累植物就是指在重金属浓度较高的环境中能正
常生长并积累重金属超过 100 mg/kg Cd ,或 1 000
mg/kg Cu 、Pb 、Ni和 Co ,或 10 000 mg/kg Zn和Mn
的植物[ 4] 89 。利用超积累植物的超积累能力以去除
污染土壤中超标重金属的植物修复技术具有操作简
单 、经济上和技术上能够大面积实施等优点 ,是一项
·46·
　环境污染与防治　第 33 卷　第 1 期　2011年 1月DOI:10.15985/j.cnki.1001-3865.2011.01.011
非常有前景的修复技术。
　　植物修复的关键在于寻找和发现合适的重金属
超积累植物 ,研究其对重金属的吸收 、积累特性 ,提
高其对重金属的富集能力 。重金属超积累植物的筛
选研究在国外起步较早 ,先后发现了约 400余种 ,分
别属于 40 多个属 ,如芥属(Brassica)、羽扇豆属
(Lupinus L .)等 ,它们通常是 Ni 、Cd 、Zn 、A s等重金
属的超富集体 ,而其他重金属的超积累植物种类则
较少 ,这对于重金属复合污染的土壤的修复有一定
的困难。再者 ,目前发现的超积累植物大多数生长
较为缓慢且生物量较低 ,因而修复污染的周期较长。
另外 ,尽管超积累植物在国内也有报道 ,但多数在国
外发现 ,它们通常有一定的适生范围 ,这对于修复国
内重金属污染的土壤存在一定局限性 。因此 ,在我
国开展对重金属超积累植物的筛选和鉴定 ,既是植
物修复技术的基础研究 ,同时又具有非常重要的现
实意义。
　　笔者在前期研究基础上 ,采集了湖南 、江苏等地
矿区或冶炼厂周围的 4 种茄科(Solanaceae)植物及
其根际土壤 ,研究它们对重金属的吸收和积累特点 ,
筛选对重金属有较强耐性或超积累特性的植物 ,以
期为重金属污染土壤的植物修复提供理想的植物材
料和可靠的证据支持 。
1　材料与方法
1.1　样品采集
野外调查采样分2次进行 。第 1次于 2006年9
月 ,采样区位于湖南湘西土家族苗族自治州 ,选取了
大田湾 、振兴和团结 3个重金属污染矿区。大田湾
采样区位于吉首市东郊峒河与 319国道附近的湘西
冶炼厂尾矿堆(N 28°17′50.5″, E 109°45′08.8″)周
围 ,振兴采样区位于花垣县郊的一个锰锌冶炼厂(N
28°34′57.5″,E 109°29′34.1″),团结采样区位于花垣
县西南 319国道南侧的铅锌矿采矿废弃地及尾砂堆
(N 28°32′37″, E 109°20′28″)周围。采集对象为番茄
(Lycopersicon esculentum)、刺天茄(Solanum indi-
cum)、辣椒(Capsicum annuum)、龙葵(Solanum ni-
grum L .)4种茄科植物及其根际土壤 。每个采样区
均采用方格网随机采样法 ,根际土壤采集时刮去0.5
cm 表层土。第 2 次于 2007年 8月 ,采样区包括湖
南长沙市 、湘潭市 、株洲市 、永州市以及南京市 5个
重金属污染区。长沙市采样区位于湘江西岸岳麓区
与望城交界处的三汊矶锌冶炼厂(N 28°15′44.4″, E
112°57′23.6″)附近 ,湘潭市采样区位于湘潭市雨湖
区鹤岭镇废弃锰冶炼厂(N 27°58′02.2″, E 112°50′
56.2″)内 ,株洲市采样区位于株洲市石峰区清水塘
株冶集团厂矿(N 27°54′51.4″, E 113°04′19.5″)周
围 ,永州市采样区位于永州市零陵区珠山镇锰矿及
冶炼厂(N 26°06′38.5″, E 111°20′39.4″)附近 ,南京
市采样区位于江宁区汤山镇沪宁高速北侧九华山铜
矿(N 32°15′11.5″, E 118°51′22.1″)附近 。采集对象
主要为龙葵及其根际土壤 。
1.2　样品处理和分析
将所采植物样品分成根 、茎和叶 3部分 ,先后用
自来水和去离子水冲洗干净 ,吸干表面水分 ,于 80
℃烘箱烘干至恒量 ,用玛瑙研钵研成粉末 ,备用。植
物样品中重金属浓度的测定参照 ZHAO 等[ 5] 的分
析方法。用HNO 3+HClO4(体积比为 87∶13)混合
酸硝化完全。Cd 、Cu 、Pb 、Mn 和 Zn 的浓度采用
AAS-986火焰原子吸收分光光度计进行测定。植
物样品消煮过程中 ,设相应消煮的混合酸为试剂空
白 ,国际标准样品(番茄叶片 1573a)为对照 ,以消除
实验和分析过程中的误差 。
　　根际土壤样品室内自然风干后 ,用玛瑙研钵研
细并过 80目筛 。土壤总重金属浓度测定参照文献
[ 6]中的方法 ,测定前先在 105 ℃下烘 2 h ,然后于
120 ℃下用 HF +HClO 4 +HNO 3 (体积比为
4∶1∶1)混合酸硝化完全后测定 Cd 、Cu 、Pb 、Mn和
Zn浓度 。
1.3　数据分析
使用 SPSS 13.0数据处理软件包进行分析。
2　结果与分析
2.1　湘西采样区土壤与植物中重金属浓度
如表 1所示 ,湘西采集的 32个根际土壤样品中
Cd 、Cu 、Pb 、Zn 质量浓度均高于湘西土壤背景值
(Cd 、Cu 、Pb 、Mn 、Zn 质量浓度分别为 0.125 、21.4 、
29.4 、446 、79.2 mg/kg)[ 7] 。其中 ,大部分根际土壤
中 Cd 、Pb 、Zn 质量浓度高于《土壤环境质量标准》
(GB 15618—1995)中 Ⅲ类土壤临界值(Cd 、Pb 、Zn
质量浓度分别为 1.0 、500 、500 mg/kg)。所有根际
土壤中 Mn质量浓度均较高 ,最高为振兴采样区龙
葵根际土壤样品(104 816 mg/kg)。湘西 4种茄科
植物根际土壤中 Cd 、Pb 、Zn 严重超标(目前我国尚
无 Mn的环境质量标准),已不能保障农林业生产和
植物正常生长 ,属重金属污染严重地区。
·47·
邓小鹏等　4 种茄科植物对矿区污染土壤重金属的吸收和富集
表 1　湘西 4种茄科植物及根际土壤重金属质量浓度平均值和变化范围1)
Table 1　The mean contents and range of heavy me ta ls in four S olanaceae plants and
rhizospheric so ils co llec ted from Xiangxi A rea
植物种类 重金属
根际土壤中重
金属质量浓度
平均值(范围)
/(mg· kg -1)
根中重金属
质量浓度平
均值(范围)
/(m g· kg -1)
茎中重金属
质量浓度平
均值(范围)
/(mg· kg -1)
叶中重金属
质量浓度平
均值(范围)
/(mg· kg -1)
叶/土 叶/根
Cd 76.6(9.0～ 215.0) 8.7(2.1～ 22.4) 6.6(5.2～ 7.3) 22.7(9.5～ 43.2) 0.30 2.61
Cu 82.8(46.2～ 111.0) 13.8(9.0～ 23.5) 9.6(4.3～ 13.2) 21.8(10.5～ 34.9) 0.26 1.58番茄
(样品数
(n)=8)
Pb 813.0(287.0～ 1 486.0) 64.8(4.8～ 197.0) 20.0(2.7～ 47.0) 34.4(17.9～ 54.6) 0.04 0.53
Mn 16 191(1 906～ 68 505) 453(37～ 1 272) 162(24～ 400) 884(82～ 2 445) 0.05 1.95
Zn 3 569(1 529～ 6 079) 529(289～ 960) 311(170～ 526) 638(198～ 1 260) 0.18 1.21
Cd 14.2(8.1～ 20.4) 4.4(1.2～ 8.0) 7.6(4.1～ 11.7) 27.3(16.7～ 46.6) 1.92 6.20
Cu 68.1(54.9～ 83.8) 9.1(5.9～ 12.4) 4.2(3.2～ 4.6) 17.4(18.3～ 21.4) 0.26 1.91刺天茄
(n=5) Pb 789.0(152.0～ 1 484.0) 83.8(7.7～ 207.0) 31.8(12.6～ 53.4) 79.1(51.8～ 132.0) 0.10 0.94
Mn 3 119(2 954～ 3 347) 228(116～ 520) 213(108～ 345) 718(329～ 1 363) 0.23 3.15
Zn 1 839(1 510～ 2 213) 228(150～ 276) 319(220～ 406) 1 080(752～ 1 565) 0.59 4.74
Cd 86.8(60.0～ 114.0) 8.8(6.6～ 11.7) 8.4(3.7～ 11.1) 34.3(12.6～ 42.7) 0.40 3.90
Cu 75.9(69.4～ 85.0) 15.3(11.4～ 24.8) 11.2(7.4～ 15.0) 15.4(8.8～ 24.8) 0.20 1.01辣椒
(n=5) Pb 388.0(308.0～ 446.0) 15.9(8.4～ 21.7) 12.2(7.8～ 17.5) 30.1(19.9～ 41.0) 0.08 1.89
Mn 17 147(3 751～ 35 616) 439(143～ 838) 135(51～ 223) 748(328～ 1 008) 0.04 1.70
Zn 4 290(2 921～ 5 033) 373(265～ 550) 250(177～ 329) 972(691～ 1 146) 0.23 2.61
Cd 112.0(7.9～ 269.0) 19.9(5.0～ 91.9) 24.5(8.0～ 116.0) 40.8(9.9～ 146.0) 0.36 2.05
Cu 89.8(45.0～ 296.0) 11.3(4.6～ 19.7) 5.9(3.6～ 9.7) 24.9(14.0～ 54.0) 0.28 2.20龙葵
(n=14) Pb 1 105.0(273.0～ 2 220.0) 45.2(9.2～ 91.1) 21.3(4.5～ 51.4) 61.6(21.9～ 391.0) 0.06 1.36
Mn 19 523(1 797～ 104 816) 399(10～ 1 579) 393(57～ 3 029) 1 143(207～ 5 239) 0.06 2.86
Zn 3 804(1 484～ 6 117) 304(180～ 509) 320(138～ 676) 766(183～ 1 433) 0.20 2.52
　　注:1)叶中 、根际土壤中重金属质量浓度比值简写为叶/土;叶中 、根中重金属质量浓度比值简写为叶/根。表 2同。
　　番茄根和叶中 Cd质量浓度最高分别为 22.4 、
43.2 mg/kg ,叶/根达到 2.61 ,说明番茄对 Cd 有一
定耐性 ,而且能够将其转移至叶片进行解毒;Pb 主
要被沉积或吸附在番茄根系上 ,向地上部转移的量
较少 ,叶/土仅为 0.04 ,说明番茄对 Pb 的吸收有较
强的排斥作用;尽管番茄根际土壤中 Mn 、Zn浓度
较高 ,但其对Mn和 Zn的吸收相对不高 ,叶/土也较
低;番茄各部位对 Cu 的吸收和积累也较少 。可以
看出 ,番茄对 5种重金属可能有着较强的耐性 ,但不
具有超积累的潜力。
　　刺天茄叶中 Cd质量浓度最高为 46.6 mg/kg ,
而根中积累较少 , 叶/根高达 6.20 , 叶/土也高达
1.92;刺天茄各部位 Cu 质量浓度最高仅为 21.4
mg/kg ,总体符合普通植物 Cu 质量浓度范围(5 ～
30 mg/kg)[ 8] ;刺天茄根中 Mn 、Zn质量浓度平均值
都为 228 mg/kg ,而叶/根分别高达3.15和4.74 ,说
明刺天茄对Mn和Zn有着较强的积累和转移能力;
刺天茄根系能够富集一定量的 Pb ,且能将其转移至
叶片进行解毒。以上结果表明 ,刺天茄对 Mn 、Zn ,
尤其是 Cd ,均有较强的积累和转移能力 。
　　辣椒叶中 Cd质量浓度最高为 42.7 mg/kg ,根
和茎中却较低 ,说明辣椒对 Cd 有一定排斥性 ,根系
积累少 ,大部分被转移至叶片中进行解毒;辣椒对
Cu未表现出较强的积累能力 ,对 Pb 的积累和转移
能力也较差;辣椒根际土壤中 Mn浓度高 ,但辣椒对
Mn的叶/土仅为 0.04 ,说明其不具有超积累 Mn的
潜力;辣椒各部位对 Zn浓度未表现出较强的积累
特性 。
　　龙葵对 Cd的叶/土达到 0.36 ,叶中 Cd质量浓
度最高达到 146.0 mg/kg ,远超过国际公认的 Cd
超积累植物标准(100 mg/kg)[ 4] 89;非污染区植物
体内 Pb质量浓度一般为 0.1 ～ 10.0 mg/kg ,且大
部分被限制在根部[ 9] ,本实验中龙葵叶中 Pb 质量
浓度最高达 391.0 mg/kg ,虽未达到 1 000 mg/kg
的超积累植物标准 ,但表现出了对 Pb较强的积累
和转移特性;龙葵叶中 Mn质量浓度达到了 5 239
mg/kg ,也显示出了对 Mn 较强的积累和转移能
力;龙葵根系和地上部对 Cu和 Zn 则未表现出较
高的积累特性 。
2.2　龙葵对污染土壤重金属的吸收和富集
从表 1分析发现 ,龙葵对 Pb 、Mn尤其是 Cd有
着较强吸收和积累能力 。为了进一步证实龙葵对
Cd等重金属的积累和富集 ,专门对龙葵和根际土壤
进行了采集和分析 。
·48·
　环境污染与防治　第 33 卷　第 1 期　2011年 1月
表 2　龙葵及根际土壤重金属质量浓度平均值和变化范围(n=27)
Table 2　The mean concentration and range o f heavy metal in Solanum nigrum L.and rhizo spheric soil co llected (n=27)
重金属
根际土壤中重金属质
量浓度平均值(范围)
/(mg· kg -1)
根中重金属质量浓
度平均值(范围)
/(mg· k g -1)
茎中重金属质量浓
度平均值(范围)
/(mg· k g -1)
叶中重金属质量浓
度平均值(范围)
/(mg· k g -1)
叶/土 叶/根
Cd 81.8(3.1～ 222.0) 51.8(1.0～ 177.0) 58.7(1.6～ 197.0) 62.9(0.9～ 187.0) 0.77 1.21
Cu 417.0(48.0～ 1 008.0) 49.5(9.6～ 97.5) 28.6(7.7～ 65.4) 76.8(13.9～ 122.0) 0.18 1.55
Pb 449.0(32.0～ 1 295.0) 50.2(4.8～ 153.0) 28.0(3.3～ 86.3) 84.0(5.6～ 189.0) 0.19 1.67
Mn 5 895(761～ 22 786) 1 671(82～ 7 322) 998(73～ 3 551) 1 637(98～ 6 823) 0.28 0.98
Zn 1 824(74～ 6 067) 972(121～ 3 176) 768(93～ 2 754) 821(143～ 2 326) 0.45 0.84
　　根据表 2和实际情况分析可知 ,27个根际土壤
样品中 Cd浓度均高于 GB 15618—1995中 Ⅲ类土
壤临界值;大部分根际土壤中 Cu 质量浓度超过了
GB 15618—1995中Ⅲ类土壤临界值(400 mg/kg),
尤其是长沙市 、株洲市和南京市采样区;根际土壤中
Pb浓度平均值虽略低于GB 15618—1995中 Ⅲ类土
壤临界值 ,但长沙市和株洲市采样区根际土壤严重
超标 ,最高达 1 295.0 mg/kg ;根际土壤中 Mn 浓度
很高 ,尤其是湘潭市 、永州市采样区根际土壤样品中
Mn浓度高于其他采样区 10倍以上 ,最高达 22 786
mg/kg ;根际土壤中 Zn浓度除了南京市采样区未超
过GB 15618—1995 中 Ⅲ类土壤临界值外 ,其他采
样区均有不同程度的超标 。可见 ,虽然上述采样区
矿区类型不同 ,但其土壤均已被重金属严重污染。
　　龙葵根 、茎和叶中 Cd 质量浓度最高分别达到
177.0 、197.0 、187.0 mg/kg , 均超过 100 mg/kg 。
已公认的 Cd超积累植物天蓝遏蓝菜(Th laspi cae-
rulescens)的叶/土为 0.2 ～ 73.0[ 10] 39 。实验中龙葵
对 Cd的叶/土达 0.77 ,进一步说明了龙葵对 Cd 有
着很强的耐性 、转移能力和超积累能力。本次采样
中 ,龙葵根际土壤中积累的 Pb 浓度虽低于表 1 中
数据结果 ,但叶中 Pb浓度高于根这一趋势不变 ,说
明龙葵对 Pb的适应机制可能不是阻止吸收或外排作
用 ,而是运输到地上部解毒。龙葵叶中 Cu质量浓度
最高为 122.0 mg/kg(该点出现在南京市采样区),高
于表 1中数据结果 ,这与采样区的矿区类型有重要关
系。此外 ,本次采样龙葵叶同样表现出了对 Mn较高
的积累量 ,Mn质量浓度最高达 6 823 mg/kg 。
　　为了进一步阐明龙葵对 Cd等重金属的积累与
土壤中重金属浓度的关系 ,将表 1和表 2中龙葵及
其根际土壤数据结果进行综合分析 ,以考察龙葵对
重金属的吸收与土壤中重金属浓度的相互关系。
　　由图 1可以看出 ,龙葵叶中 Cd浓度与根际土
壤中 Cd浓度之间具有极显著相关性(当 n=41时 ,
r >0.393即为极显著相关性),此时 r=0.832 9。
这与天蓝遏蓝菜地上部 Cd浓度随土壤 Cd浓度提
高而提高的研究结果相一致[ 10] 39 。这说明 ,龙葵能
够有效地吸收土壤中各种复杂形态的 Cd ,但是否具
有活化土壤中难溶态 Cd的能力 ,目前还不清楚 ,需
要进行深入研究。BAKER[ 11] 和 POLLARD 等[ 12]
都曾报道重金属超积累植物根系具有从土壤基质中
溶解金属的能力 ,并将其有效地吸收转移至地上部。
由图 2可以看出 ,龙葵叶中 Cu 浓度与根际土壤中
Cu浓度之间同样具有极显著相关性(r=0.770 4)。
可见 ,龙葵不仅能够耐受土壤中高浓度的Cd和 Cu ,
而且将其大量吸收转移至地上部进行解毒 。
图 1　龙葵叶与根际土壤中 Cd质量浓度的相关性(n=41)
Fig.1　The relationship between the Cd in Solanum nigrum L.
leaf and in rhizospheric soil
图 2　龙葵叶与根际土壤中 Cu质量浓度的相关性(n=41)
F ig.2　The relationship betw een Cu in Solanum nigrum L.
leaf and in rhizo spheric soil
　　由图 3至图 5可以看出 ,龙葵叶中 Pb 、Mn 、Zn
浓度均与根际土壤中 Pb 、Mn 、Zn 浓度具有极显著
·49·
邓小鹏等　4 种茄科植物对矿区污染土壤重金属的吸收和富集
相关性 , r分别为 0.529 7 、0.829 1 、0.817 7。
图 3　龙葵叶与根际土壤中 Pb质量浓度的相关性(n=41)
Fig.3　The rela tionship between Pb in Solanum nigrum L.
leaf and in rhizospheric so il
图 4　龙葵叶与根际土壤中 Mn质量浓度的相关性(n=41)
Fig.4　The re lationship be tween Mn in S olanum ni grum L.
leaf and in rhizospheric so il
图 5　龙葵叶与根际土壤中 Zn质量浓度的相关性(n=41)
F ig.5　The rela tionship betw een Zn in Solanum nigrum L.
leaf and in rhizospheric so il
　　龙葵叶中 5种重金属浓度均与根际土壤中浓度
呈极显著相关性 ,这说明龙葵不仅具有耐受多种重
金属污染土壤的能力 ,而且能极大限度地将它们富
集在体内 ,通过自身的解毒方式 ,减轻重金属对自身
造成的离子毒害及氧化胁迫等[ 13] 。
　　不同的重金属在植物根系可能存在着不同吸收
方式 ,植物中各重金属浓度之间也可能存在某种关
系。龙葵叶中 Cd与 Cu 、Pb 、Mn 、Zn 质量浓度的相
关性如图 6所示。
图 6　龙葵叶中 Cd与 Cu、Pb、Mn、Zn质量浓度
的相关性(n=41)
Fig.6　The re lationship be tween Cd and Cu , Pb ,M n , Zn in
leaf o f Solanum nigrum L.
　　由图 6可以看出 ,龙葵叶中 Cd浓度与 Cu浓度
之间没有显著相关性 ,与 Pb 、Zn浓度均有极显著相
关性 , r分别为 0.241 2 、0.631 3 、0.830 8;与 Mn浓
度之间没有显著相关性(r =-0.261 3), 这与
PENG 等[ 14] 在美洲商陆(Phy tolacca americana
L .)中的研究结果相一致 。可见 ,在多种重金属复
合污染的土壤中 ,龙葵对 Cd的吸收和转移影响着
·50·
　环境污染与防治　第 33 卷　第 1 期　2011年 1月
部分重金属的吸收 。植物根系细胞膜上的转运蛋
白 ,通常被认为是植物必需元素和部分有毒元素吸
收的重要途径[ 15] 。而植物中发现并鉴定的金属阳
离子转运蛋白如 CDF 家族 、ZIP 家族 、ABC 转运蛋
白 、阳离子反向运输器等在龙葵中是否存在 ,以及它
们在龙葵对重金属吸收和转运过程中发挥怎样的作
用目前还不清楚 ,还需要进一步研究。
　　综上所述 , 4种茄科植物都能在矿区及冶炼厂
周围重金属污染严重的土壤中正常生长 ,不同植物
对不同重金属的耐性和积累能力存在差异。番茄对
5种重金属可能有着较强的耐性 ,但不具有超积累
的潜力;刺天茄对 Mn 、Zn尤其是 Cd ,有较强的积累
和转移能力 ,能够在根系富集一定量的 Pb ,并将其
转移至叶片进行解毒;辣椒能将大部分 Cd转移至
地上部 ,但对其他 4种金属未表现出很强的积累特
性。值得注意的是 ,第 1 次采集的龙葵叶中 Cd 质
量浓度最高达 146.0 mg/kg ,显示了其对 Cd的超积
累能力;第 2次采集的龙葵根 、茎和叶中 Cd质量浓
度最高分别达 177.0 、197.0 、187.0 mg/kg ,再次印
证了龙葵对 Cd 的超积累能力。龙葵对 Pb 、Mn 等
重金属也具有较强的积累和转移能力。
3　结　语
采样区土壤均受到 Cd 、Cu 、Mn 、Zn 、Pb 等多种
重金属不同程度的污染 ,很多样品远高于当地土壤
背景值和国家Ⅲ类土壤的临界值。所调查的 4种茄
科植物中 ,刺天茄对 Cd 等重金属有很强的转移和
积累能力;龙葵表现出了对多种金属元素较强的积
累能力 ,尤其对 Cd的积累远超过国际公认的 Cd 超
积累植物标准。因此 ,刺天茄和龙葵可以用于重金
属污染土壤的植物修复研究。
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编辑:黄　苇　(修改稿收到日期:2010-07-22)
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编辑:陈泽军　(修改稿收到日期:2010-08-27)
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邓小鹏等　4 种茄科植物对矿区污染土壤重金属的吸收和富集