全 文 ：中国农业科学 2009,42(4):1316-1324
Scientia Agricultura Sinica doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2009.04.023

收稿日期：2008-05-23；接受日期：2008-11-10
基金项目：国家重点基础研究发展规划项目（2002CB410809）
作者简介：范洪黎（1969－），女，浙江海宁人，副研究员，博士，研究方向为土壤重金属污染生物修复。Tel：010-82108635；E-mail：honglifan23
@yahoo.com.cn。通信作者周 卫（1966－），男，江西湖口人，研究员，博士，研究方向为植物营养生理。Tel：010-82108671；E-mail：
wzhou @caas.ac.cn



镉超富集苋菜品种（Amaranthus mangostanus L.）的筛选
范洪黎，周 卫
（中国农业科学院农业资源与农业区划研究所／农业部作物营养与施肥重点实验室，北京 100081）

摘要：【目的】苋菜在中国的分布很广，品种资源丰富。通过筛选耐镉苋菜品种，发掘镉污染土壤植物修复
资源。【方法】采用溶液培养方法，从来自不同生态区域的 23 个苋菜品种（Amaranthus mangostanus L.）中筛选
出具有镉超富集能力的品种；采用赤红壤、黄棕壤、菜园土进行盆栽试验，研究苋菜在土壤 Cd 浓度分别为 5、10、
25 mg·kg-1时，对镉污染土壤的修复潜力。【结果】在溶液 Cd 浓度 3 mg·L-1条件下培养，苋菜品种天星米地上部镉
含量高达 260 mg·kg-1。在土壤 Cd 浓度 25 mg·kg-1条件下，苋菜天星米地上部镉浓度高达 212 mg·kg-1，富集系数达
到 8.5，地上部净化率达 3.8%，各镉处理水平总生物量以及地上部生物量均未显著降低。【结论】苋菜天星米基本
具备了镉超富集植物的特征，可用于镉污染土壤的生物修复。
关键词：苋菜；镉；超富集；生物修复

Screening of Amaranth Cultivars(Amaranthus mangostanus L.)
for Cadmium Hyperaccumulation
FAN Hong-li, ZHOU Wei
(Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences/Ministry of Agriculture Key
Laboratory of Crop Nutrition and Fertilization, Beijing 100081)

Abstract: 【Objective】 Amaranth (Amaranthus mangostanus L.) is widely distributed in China and China has abundant
varieties, it can be served as a candidate of cadmium hyperaccumulators for phytoremediation by screening of amaranth cultivars
which is tolerant to cadmium. 【Method】 To obtain cadmium hyper-accumulator, Cd uptake in 23 amaranth cultivars from different
ecological regions was investigated under hydroponic culture condition. Meanwhile, a pot experiment was established to probe
phytoremediation potentiality of Cd contaminated soil by amaranth. Three treatments (Cd 5, 10 and 25 mg·kg-1) were conducted
using to red soil, yellow brown soil and vegetable soil. 【Result】 The results showed that under hydroponic culture with Cd 3 mg·L-1,
the cadmium concentration in the shoots of the cultivar Tianxingmi reached 260 mg·kg-1, and its total cadmium uptake was the
highest among various cultivars. In the treatment of Cd 25 mg·kg-1, the cadmium concentration in the shoots of the cultivar
Tianxingmi reached 212 mg·kg-1, while the bioaccumulation factor and shoot purification rate reached 8.50 and 3.8%, respectively.
Further, the total biomass and shoot biomass were not decreased significantly in all Cd treatments. 【Conclusion】 These results
suggested that cultivar Tianxingmi is a typical Cd hyperaccumulator, and can be used in phytoremediation of Cd contaminated soil.
Key words: amaranth; cadmium; hyperaccumulation; phytoremediation

0 引言
【研究意义】中国土壤重金属污染中，以镉污染
最为严重，污染面积约 1.4×104 hm2[1]。镉在土壤中移
动性大、毒性高，采用传统的物理或化学方法去治理
镉污染不仅成本高，周期长，而且容易造成二次污
染[2]。植物修复是近十多年来发展起来治理重金属污
染的新技术。该技术利用某些植物富集重金属的特性，
4 期 范洪黎等：镉超富集苋菜品种（Amaranthus mangostanus L.）的筛选 1317
通过超富集植物移去土壤中的污染元素，达到修复环
境的目的[3]。该方法用于修复镉污染土壤的关键是寻
找具有镉超富集特性的植物资源。【前人研究进展】
目前已知公认的镉超富集植物是遏蓝菜（Thlaspi
caerulescens）[4]，但它生长缓慢，植株矮小，地上部
生物量小。印度芥菜（Brassica junica）对镉有较强的
耐性和富集能力[5]，且生物量较大，但印度芥菜有很
强的地域性，在中国难以大面积种植。近几年又发现
拟南芥（Arabidopsis halleri） [6]、宝山堇菜（Viola
baoshanensis）[7]、东南景天（Sedum alfredii H）[8]、
龙葵（Solanum nigrum L.）[9]以及某些油菜品种[1]等具
有超富集镉的能力。宝山堇菜地上部镉平均含量高达
1 168 mg·kg-1，但镉生物富集系数平均只有 2.38；东
南景天主要是锌的超富集植物，由于锌、镉化学性质
有相似之处，东南景天也可富集部分镉；杂草植物龙
葵在镉投加浓度为 25 mg·kg-1条件下，茎和叶中镉含
量分别为 103.8 和 124.6 mg·kg-1，而十字花科植物油
菜在镉投加浓度为 80 mg·kg-1条件下；地上部茎叶镉
含量达到 180 mg·kg-1。【本研究切入点】但这些植物
种类或由于生物量小而应用受限，或由于地域性强，
难以在中国大面积推广。国内的镉超富集品种虽然已
有一定的应用前景，但品种资源还相对有限。因此迫
切需要发现更多新的种质，以满足镉污染土壤的植物
修复要求。【拟解决的关键问题】苋菜（Amaranthus
mangostanus L.）在中国的分布很广，品种资源丰富，
生长快且生物量大，适于作为生物修复资源加以发掘。
已有文献报导美国籽粒苋具有较强的镉富集能力，其
转运系数为 0.56[10]。笔者通过水培试验，对 23 个具
有国内地域代表性苋菜品种镉的吸收能力进行筛选，
并用盆栽试验对筛选出来的苋菜品种镉富集能力进行
评价，以筛选典型的超富集镉的苋菜品种。
1 材料与方法
1.1 供试材料
23 个苋菜品种，来自中国农业科学院蔬菜花卉研
究所种质库。供试材料来源的生态区域列于表 1。

表 1 供试苋菜品种
Table 1 Ecological region of amaranth cultivars tested
编号 Cultivar No. 种质库代号 Germplasm No. 品种 Cultivar 生态区域 Ecological region
1 V09C0077 红苋菜 Hongxiancai 海南海口市 Haikou, Hainan
2 V09C0207 红苋菜 Hongxiancai 云南大理县 Dali, Yunnan
3 V09C0248 天星米 Tianxingmi 四川冕宁县 Mianning, Sichuan
4 V09C0303 临汝青叶苋菜 Linru qingyexiancai 河南临汝县 Linru, Henan
5 V09C0181 花园叶苋菜 Huayuanyexiancai 江西南昌市 Nanchang, Jiangxi
6 V09C0279 圆叶苋菜 Yuanyexiancai 广东从化县 Conghua, Guangdong
7 V09C0402 白叶苋菜 Baiyexiancai 湖南邵阳县 Shaoyang, Hunan
8 V09C0184 花尖叶苋 Huajianyexian 江西南昌市 Nanchang, Jiangxi
9 V09C0157 蝴蝶苋 Hudiexian 江苏常州市 Changzhou, Jiangsu
10 V09C0262 绿尖叶苋 Lüjianyexian 福建福州市 Fuzhou, Fujian
11 V09C0082 花叶苋菜 Huayexiancai 海南谵州 Danzhou, Hainan
12 V09C0183 碗叶苋 Wanyexian 江西南昌市 Nanchang, Jiangxi
13 V09C0050 泉州绿苋菜 Quanzhou lüxiancai 福建泉州市 Quanzhou, Fujian
14 V09C0041 紫背阔叶苋 Zibeikuoyexian 福建南平市 Nanping, Fujian
15 V09C0016 红边苋菜 Hongbianxiancai 安徽合肥市 Hefei, Anhui
16 V09C0428 尖叶苋菜 Jianyexiancai 浙江兰溪市 Lanxi, Zhejiang
17 V09C0330 临颖柳叶苋 Lingying liuyexian 河南临颖县 Linying, Henan
18 V09C0385 花叶苋 Huayexian 湖北竹溪县 Zhuxi, Hubei
19 V09C0194 黄叶白米苋 Huangyebaimixian 上海上海县 Shanghai county
20 V09C0406 尖叶花边苋 Jianyehuabianxian 江苏常州市 Changzhou, Jiangsu
21 V09C0222 一点红苋菜 Yidianhongxiancai 安徽马鞍山市 Ma’anshan, Anhui
22 V09C0009 绿尖叶苋 Lüjianyexian 安徽宁国县 Ningguo, Anhui
23 V09C0424 绿苋菜 Lüxiancai 云南东川市 Dongchuan, Yunnan
1318 中 国 农 业 科 学 42 卷
1.2 水培试验
营养液采用霍格兰营养液，其组成列于表 2。
将 23 个苋菜品种的种子消毒后播种于蛭石-草炭
基质中培养，待长出 3～4 片真叶后，取生长一致的种
苗移至装有 3 L 营养液的育苗盆中，同时加聚乙烯盖
防止营养液见光。幼苗先在营养液中培养 2 周，其含
量由 1/4、1/2 至全营养液。培养过程中每隔 2 d 更换
1 次营养液，pH 保持在 6.5，24 h 连续通气。环境温
度光照/黑暗为 25℃/20℃，相对湿度（60%～70%），
光照/黑暗时间为 14 h/10 h。
幼苗培养 2 周后进行加镉处理，以 Cd(NO3)2为镉
源，参照 Salt 等方法[5]，设加镉水平为 3 mg·L-1，对照
为不加镉营养液，每处理重复 3 次。加镉培养 10 d 后
收获，将苋菜分为根和地上部两部分，参照刘威以及
Yang等方法[7,11]，根先用蒸馏水洗净，再用 20 mmol·L-1
Na2-EDTA 交换 15 min，最后用去离子水冲洗干净。
地上部先用自来水冲洗，再用去离子水洗净，于 70℃
烘干，称重，磨碎后测定全镉含量。
1.3 盆栽试验
选用赤红壤、黄棕壤、菜园土作盆栽试验，其中
赤红壤和黄棕壤均已发育为水稻土，分别采自广东肇
庆和浙江嘉兴，菜园土采自浙江嘉兴。所用土壤均为
0～20 cm 未受污染耕层土壤，盆栽试验时均过 2 mm
筛。供试土壤理化性状见表 3。

表 2 水培试验营养液配方
Table 2 Composition of the nutrient solution
组成 Composition 浓度 Concentration (g·L-1) 组成 Composition 浓度 Concentration (g·L-1)
Ca(NO3)2·4H2O 1.18 H3BO3 2.86×10-3
KNO3 0.51 MnCl·4H2O 1.81×10-3
MgSO4·7H2O 0.49 ZnSO4·7H2O 2.20×10-4
KH2PO4 0.14 CuSO4·5H2O 8.00×10-5
FeEDTA 3.46×10-2 (NH4)6MoO24·4H2O 1.80×10-5

表 3 盆栽试验土壤的理化性质
Table 3 Physical-chemical properties of the soils tested
土壤类型
Soil types
有机质
Organic matter
(g·kg-1)
pH
(H2O)
碱解氮
Alkali-hydrolyzable
nitrogen (mg·kg-1)
速效磷含量
Available phosphorus
(mg·kg-1)
速效钾含量
Available potassium
(mg·kg-1)
阳离子交
换量 CEC
(cmol·kg-1)
全镉含量
Total Cd
(mg·kg-1)
有效镉含量
Available
Cd (µg·kg-1)
赤红壤 Red soil 23.0 6.32 86.0 9.30 20.0 10.1 0.03 0.02
黄棕壤
Yellow brown soil
35.6 5.74 140 14.2 90.0 16.1 0.06 0.06
菜园土
Vegetable soil
34.3 5.30 194 16.1 180 19.6 0.06 0.03

供试苋菜品种为水培试验筛选出来的镉超富集品
种。参照 Wei 等[9]方法，3 种土壤均设置对照 Cd0、
Cd5、Cd10、Cd25 mg·kg-1 4 个处理（分别用 Cd0、Cd5、
Cd10、Cd25 表示），每处理重复 3 次，装盆前加入
Cd(NO3)2溶液，每盆装土 750 g。基肥施入量为 N 0.15
g·kg-1，P2O5 0.15 g·kg-1，K2O 0.1 g·kg-1。土壤稳定 1
个月后播种，每盆播种 10 粒，定植 5 株。培养期间用
去离子水浇灌，每 3 d 浇 1 次，每次浇灌 50 ml，土壤
湿度保持在 80%田间持水量。环境条件同水培试验。
苋菜出苗后 45 d 后收获，植株样品处理同溶液培
养试验。
1.4 测定方法
植株全镉采用 HNO3-HClO4（4﹕1，v﹕v）消化[12]，
土壤全镉采用 HCl-HClO4（4﹕1，v﹕v）消化[13]，有
效态镉采用 DTPA 提取，等离子体发射光谱法
（ICP-AES）方法测定植株及土壤中镉浓度[14]。
1.5 数据处理
采用 SAS 软件进行方差（ANOVA）统计分析[14]，
Excel 软件拟合图形。
2 结果与分析
2.1 镉超富集苋菜品种的筛选
植物提取修复应用有两个前提，第一是植物组织
能积累高含量该元素；其次是有镉环境中植物的生物
4 期 范洪黎等：镉超富集苋菜品种（Amaranthus mangostanus L.）的筛选 1319
量高[15]。因此，筛选试验主要从地上部相对生物量（加
镉处理地上部干重与无镉处理之比）、镉浓度、镉累
积量 3 方面考虑。从图 1 可以看出，1、2、3、15、16、
19 号品种相对生物量接近于 1。
表 4、表 5 结果显示，不同苋菜品种对镉的反应
差异很大，地上部及根系的镉浓度范围分别为 32.4～
260 mg·kg-1和 137～633 mg·kg-1，地上部及全株的镉
累积量范围分别为 44.5～962.8 µg/plant 和 114.7～
1 315 µg/plant。其中 1、2、3、4 号品种地上部及根系
镉浓度均明显高于其它品种，3 号天星米苋菜地上部
镉浓度最高，其地上部及全株的镉累积量分别达到
962.8 和 1 315 µg/plant，在所有供试品种均为最高，
并且地上部镉累积量是根系镉累积量的 2.74 倍，说明
吸收的镉大部分转移到地上部。因此苋菜品种天星米
具有较强的镉富集能力。
与天星米不同，14 号品种紫背阔叶苋在加镉条件
下不仅生物量低（图 1），而且地上部镉含量在所有
供试品种中较低，仅为 48.3 mg·kg-1（表 4），是典型
的不耐镉品种。
2.2 镉超富集苋菜对镉污染土壤的修复潜力
2.2.1 镉处理对苋菜天星米生物量的影响 用供试
的天星米苋菜在赤红壤、黄棕壤、菜园土 3 种土壤上
进行 Cd 0、Cd 5 、Cd 10、Cd 25 mg·kg-1 4 个处理试
验。图 2 结果显示，与对照（Cd 0）比较，Cd 5 和
Cd 10 mg·kg-1处理天星米根、茎、叶生物量均未发生
显著变化（P＜0.05）；Cd 25 mg·kg-1处理菜园土中苋
菜天星米根及赤红壤的茎虽显著降低，但相对生物量
均达到 0.8 以上，其它部位生物量也未发生显著变化。
不同土壤培养苋菜生物量有较大差异，以菜园土培养
的生物量最大，赤红壤最小，所有处理根系生物量范
围为 0.15～0.55 g/plant，茎生物量范围为 0.34～1.15
g/plant，叶片生物量范围为 1.22～2.84 g/plant，这与
供试土壤基本理化性质有关。
从图 2 还可看出，最大生物量多出现在 10 mg·kg-1



图 1 水培条件下镉处理对不同苋菜品种生物量（干重）的影响
Fig. 1 Effect of Cd treatment on the biomass (DW) of amaranth cultivars in solution culture experiment
1320 中 国 农 业 科 学 42 卷
表 4 水培条件下不同苋菜品种的镉浓度
Table 4 Cd concentration of amaranth cultivars in solution
culture experiments
编号
Cultivar
No.
地上部镉浓度
Cd concentration
in shoots
(mg·kg-1)
根系镉浓度
Cd concentration
in roots
(mg·kg-1)
冠根浓度比
Ratio of shoot Cd
concentration to
root Cd concentration
1 230 555 0.41
2 186 598 0.31
3 260 604 0.43
4 235 633 0.37
5 126 257 0.49
6 96.7 210 0.46
7 32.4 189 0.17
8 112 246 0.46
9 58.7 137 0.43
10 53.0 165 0.32
11 57.4 145 0.40
12 114 233 0.49
13 51.0 150 0.34
14 48.3 204 0.24
15 102 243 0.42
16 172 432 0.40
17 79.2 227 0.35
18 156 431 0.36
19 79.8 304 0.26
20 108 306 0.35
21 144 316 0.46
22 158 321 0.49
23 50.2 247 0.20
LSD0.05 19.8 37.9
表 5 水培条件下不同苋菜品种的镉累积量
Table 5 Cd accumulation of amaranth cultivars in solution
culture experiments
编号
Cultivar
No.
地上部镉累积量
Cd accumulation
in shoots (µg/plant)
根系镉累积量
Cd accumulation
in roots (µg/plant)
总镉累积量
Total Cd accumulation
(µg/plant)
1 424.8 185.4 610.1
2 351.3 166.2 517.5
3 962.8 352.0 1315
4 488.6 348.9 837.5
5 345.0 138.4 483.4
6 285.7 151.6 437.2
7 56.9 65.6 122.5
8 234.0 76.2 310.2
9 115.2 55.8 171.0
10 69.5 60.3 129.8
11 112.7 61.1 173.8
12 222.5 118.7 341.3
13 128.4 63.9 192.4
14 75.4 69.5 144.9
15 540.1 170.4 710.5
16 659.1 225.1 884.2
17 229.4 186.0 415.4
18 631.2 425.0 1056
19 342.2 228.0 570.2
20 260.8 211.7 472.5
21 483.6 253.1 736.7
22 300.5 158.9 459.4
23 44.5 70.2 114.7
LSD0.05 32.2 18.5 36.4


同一土壤不同小写字母表示差异达到 5%显著水平 Different small letters in the same soil mean significant at 5% level

图 2 不同土壤镉含量对苋菜天星米生物量的影响
Fig. 2 Effect of soil Cd supply on the biomass of amaranth (cv. Tianxingmi)
4 期 范洪黎等：镉超富集苋菜品种（Amaranthus mangostanus L.）的筛选 1321
加镉处理，尤其在占生物量最大的叶片部分，表现出
Cd 10 mg·kg-1处理显著高于对照，进一步证明天星米
苋菜品种有较强的耐镉和吸镉能力。
2.2.2 镉处理对苋菜天星米镉浓度及生物富集系数
的影响 表 6 显示，3 种土壤上苋菜天星米的根、茎
和叶镉浓度均随着土壤镉浓度的增加而升高，表现为
根＞叶＞茎。Cd 25 mg·kg-1处理条件下，叶片镉浓度
均超过 100 mg·kg-1，以菜园土上的最高，达到 234
mg·kg-1；茎镉浓度只有在菜园土上的超过100 mg·kg-1，
达到 154 mg·kg-1，但地上部镉浓度为 107～212
mg·kg-1，均超过 100 mg·kg-1（表 7），达到镉超富集
植物地上部镉浓度的临界标准 100 mg·kg-1。不同土壤
条件下苋菜镉浓度有一定差异，可能与土壤基本理化
性质有关。菜园土 pH 5.30，在供试土壤中最低，低
pH 有利于土壤镉活化，易于植物吸收。Yanai 等[16]
发现在 pH 4.4～7.6 的供试土壤中，pH 5.1 的土壤上植
株的镉含量较高。这与本文结果相似。
生物富集系数（EF）为植物地上部镉浓度/土壤全

表 6 不同土壤镉浓度对苋菜天星米镉浓度的影响
Table 6 Effect of soil Cd supply on Cd concentration of amaranth (cv. Tianxingmi)
器官中镉浓度 Cd concentration in organs (mg·kg-1) 处理
Treatments 根 Roots 茎 Stems 叶 Leaves
Cd5 赤红壤 Red soil 35.8±1.0 21.5±0.8 28.6±1.5
黄棕壤 Yellow brown soil 41.4±1.0 22.6±1.5 30.8±0.5
菜园土 Vegetable soil 51.1±1.0 26.5±0.7 31.7±1.0
Cd10 赤红壤 Red soil 79.9±0.8 48.9±1.9 65.7±1.1
黄棕壤 Yellow brown soil 94.1±1.8 48.0±1.1 66.7±1.8
菜园土 Vegetable soil 128±2 58.8±1.0 86.0±0.4
Cd25 赤红壤 Red soil 228±6 89.0±1.0 112±2
黄棕壤 Yellow brown soil 274±6 91.0±1.0 120±1
菜园土 Vegetable soil 528±10 154±2 234±2
±为标准差 ± represent standard errors

表 7 不同土壤镉浓度对苋菜天星米生物富集系数的影响
Table 7 Effect of soil Cd supply on bioaccumulation factor of
amaranth (cv. Tianxingmi)
处理
Treatments
地上部镉浓度
Cd concentration
in shoots
(mg·kg-1)
地上部生物富集
系数
Bioaccumulation
factor
Cd5 赤红壤 Red soil 26.9 5.38
黄棕壤 Yellow brown soil 28.6 5.72
菜园土 Vegetable soil 30.2 6.04
Cd10 赤红壤 Red soil 61.7 6.17
黄棕壤 Yellow brown soil 61.4 6.14
菜园土 Vegetable soil 78.2 7.82
Cd25 赤红壤 Red soil 107 4.28
黄棕壤 Yellow brown soil 118 4.71
菜园土 Vegetable soil 212 8.50

镉浓度[11]。由于 3 种土壤是无污染土壤，土壤镉背景
值很低，因此土壤全镉浓度采用镉处理浓度，分别为
5、10、25 mg·kg-1。表 7 结果显示，赤红壤和黄棕壤
在 Cd 10 mg·kg-1处理生物富集系数最大，分别为 6.17
和 6.14，而菜园土在 Cd 25 mg·kg-1处理生物富集系数
最大，达到 8.50。
2.2.3 镉处理对苋菜天星米镉累积量及净化率的影
响 图 3 结果显示，3 种土壤上天星米苋菜根、茎和
叶镉累积量均随着土壤镉处理浓度的增加而升高，其
中叶片镉累积量最大，地上部均大于根系。Cd 25
mg·kg-1 处理条件下，全株镉累积量为 200～947
µg/plant，地上部为 166～711 µg/plant，以菜园土培养
的苋菜镉累积量最大，且地上部是根系的 3.01 倍。说
明土壤培养条件下，天星米不仅镉的吸收量大，而且
能将吸收的镉大部分转移到地上部，是一种理想的镉
超富集植物。
超富集植物修复重金属污染土壤的综合指标是净
化率[1]。净化率=植物吸镉总量（镉累积量）/土壤总
镉量×100%。由于供试土壤的镉背景值很低，所以每
盆投加镉的量视为总镉量。以全株和地上部吸镉总量
1322 中 国 农 业 科 学 42 卷


图 3 不同土壤镉浓度对苋菜天星米镉吸收量的影响
Fig. 3 Effect of soil Cd supply on Cd accumulation of amaranth (cv. Tianxingmi)

计算，可分别得出全株和地上部净化率。从表 8 可以
看出，3 种土壤上天星米全株和地上部净化率均在 Cd
10 mg·kg-1处理下达到最高，其中又以菜园土为最高，
全株和地上部净化率分别为 5.1%和 4.2%。Cd 25
mg·kg-1 处理天星米苋菜的全株和地上部净化率也分
别达到 5.1%和 3.8%，显示出很好的生物修复潜力。

表 8 苋菜天星米对镉污染土壤的净化能力
Table 8 Purification rate of amaranth (cv. Tianxingmi)
against cadmium contaminated soil
处理
Treatments
全株净化率
Purification rate
in plant (%)
地上部净化率
Purification rate
in shoot (%)
Cd5 赤红壤 Red soil 1.4 1.2
黄棕壤 Yellow brown soil 3.3 2.8
菜园土 Vegetable soil 3.7 2.9
Cd10 赤红壤 Red soil 1.8 1.6
黄棕壤 Yellow brown soil 3.6 3.0
菜园土 Vegetable soil 5.1 4.2
Cd25 赤红壤 Red soil 1.1 0.9
黄棕壤 Yellow brown soil 2.5 1.9
菜园土 Vegetable soil 5.1 3.8

3 讨论
最初提出的超富集植物的衡量标准只有一个，要
求植物地上部分的重金属含量要高于一定的标准值，
采用较多的是 Baker 和 Brooks 提出的参考值[17]，即植
物叶片或地上部分（干重）中 Cd 含量达到 100 mg·kg-1；
As、Co、Cu、Ni、Pb 达到 1 000 mg·kg-1；Mn、Zn 达
到 10 000 mg·kg-1。现已发现 400 余种超富集植物基本
是以此标准认定的。而更为严格的标准还要求超富集
植物地上部重金属含量大于根部[18-20]。Wei 等[12]人最
新研究认为，超富集植物还应具有耐性特征和高富集
系数特征。耐性特征要求当植物地上部重金属含量达
到超富集植物临界含量标准时，其地上部生物量没有
下降[9,12]。富集系数特征是指地上部富集系数大于 1[6]，
至少植物地上部重金属含量达到超富集植物临界含量
标准时，其地上部富集系数大于 1[9,12]。实际上，对用
于植物修复的超富集植物品种来说，植物地上部重金
属含量/土壤重金属含量（即富集系数）比单纯植物地
上部重金属含量更为重要[21]。由于植物对重金属的吸
收转运受土壤性质影响[16]，某些报道的超富集植物其
富集系数并未大于 1[4,22]，实际对污染土壤的修复效率
并不高。根据超富集植物衡量标准，天星米苋菜在土
壤 Cd 投入浓度 25 mg·kg-1条件下，其地上部镉含量最
大达到 212 mg·kg-1，超过 100 mg·kg-1临界含量标准；
总生物量、地上部生物量没有显著降低，对 Cd 有较
强耐性；富集系数最大，为 8.5，远大于 1 的标准。天
星米苋菜虽然地上部镉浓度低于根系，但由于其镉吸
收量远高于根系，且根系的镉可大量运往地上部，可
用于镉污染土壤的植物修复。因此，苋菜天星米是镉
超富集植物品种。
目前研究最多的镉超富集植物是 T. caerulescens，
在自然矿业废弃地其种群镉平均含量为 164
mg·kg-1[4]，而生长于法国的两个种群具有很高的镉富
集能力，地上部镉含量高达 2 800 mg·kg-1 [23]。
Dahmani-Muller等发现A. halleri在野外条件下叶片可
富集到镉 250 mg·kg-1 [24]，而另一研究得出自然条件下
其地上部分只可富集到 80.6 mg·kg-1[25]，可见不同植物
生态型植物对镉的吸收差异很大[23,26]。此外，Kupper
4 期 范洪黎等：镉超富集苋菜品种（Amaranthus mangostanus L.）的筛选 1323
等发现，水培条件下 A. halleri 地上部和根系含量分别
为 5 722 和 37 350 mg·kg-1，根系是地上部镉含量的 6.5
倍[27]。锌超富集植物东南景天（S.alfredii）在营养液
镉浓度为 500 µmol·L-1 条件下，叶片镉含量为 5 677
mg·kg-1[28]；在土壤镉浓度为 400 mg·kg-1条件下，地上
部镉含量高达 2 900 mg·kg-1[29]。叶用红菾菜（Beta
vulgaris var.cicla L.）在镉污染水平为 20 mg·kg-1条件
下，地上部镉含量超过了 100 mg·kg-1这一国际公认的
镉超富集植物应达到的临界含量标准[30]。本文筛选的
苋菜品种适合中国生态条件，生长周期短，且有较大
生物量，可望能够用于镉污染土壤的植物修复。
4 结论
苋菜品种天星米在加 Cd 3 mg·L-1的水培条件下，
地上部镉含量为 260 mg·kg-1，总吸镉量及地上部吸镉
量在所有供试品种中均最高。天星米苋菜在土壤 Cd
投入浓度 25 mg·kg-1条件下，其地上部镉含量最大达
到 212 mg·kg-1，富集系数最大达到 8.50，地上部净化
率最大为 3.8%，基本具备了镉超富集植物特征， 可
用于镉污染土壤的生物修复。

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（责任编辑 李云霞）