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印度芥菜对土壤Cd_Pb的吸收富集效应及修复潜力研究

第23卷第4期2009年8月

水土保持学报

Jour nal of Soil and W ater Conserv ation

Vo l.23No.4

A ug.,2009

印度芥菜对土壤Cd,Pb的吸收富集效应及修复潜力研究

郭艳杰1,李博文1,杨华2

(1.河北农业大学资源与环境科学学院,河北保定071001;2.承德市环境科学研究院,河北承德067000)

摘要:通过盆栽试验对比研究了印度芥菜(Br ass ica j uncea)和油菜对复合污染土壤Cd,P b的吸收富集效应及修

复效率,初步探讨印度芥菜品种W ild Ga rden Pungent M ix净化重金属污染土壤的应用潜力。结果表明:Cd,P b

复合污染条件下,与油菜相比,印度芥菜对重金属Cd,Pb的抗耐性较强,地上部生物量较大,是同处理油菜的1.1

~2.0倍。印度芥菜和油菜对重金属Cd,P b的吸收富集表现出较为一致的特点,并且对土壤中重金属的吸收能

力顺序均为Cd>Pb,对土壤中Cd的吸收达到了100mg/kg以上,表现出了超富集植物的特性。但相比之下,印

度芥菜对土壤中Cd,Pb的吸收富集能力强于油菜。同时通过多元回归分析表明,两种植物对Cd,Pb的吸收不存

在复合效应。本研究中,印度芥菜对Cd的净化率为0.35%~9.22%,是同处理下油菜的2.1~3.5倍;印度芥菜

对Pb的净化率只有0.015%~0.356%,虽然是同处理下油菜的1.4~5.5倍,但远小于对Cd的净化率。研究表

明,该品种印度芥菜具备应用于修复Cd污染土壤的潜力。

关键词:印度芥菜;镉;铅;土壤污染;植物修复

中图分类号:X53;X173文献标识码:A文章编号:1009-2242(2009)04-0130-06

Study on the Effects of C admium and Lead Absorption and Accumulation by Brassica j uncea and Its Phytoremediation Efficiency

GUO Yan-jie1,LI Bo-w en1,YANG H ua2

(1.College of Resources&Envir onmental S ciences,A gr icultur al Univers ity of H ebei,B aoding,H ebei071001;

2.Cheng de Env ir onmental Sciences Research College,Chengde,H ebei067000)

Abstract:By analysis of Cd and Pb absorption and accum ulation w ith B rassica j uncea(Wild Garden Pungent Mix)and oilseed rape and their phy to remediation efficiencies to discuss the application potential of Wild Gar-den Pung ent M ix on pur ifying heavy metals contam inated so il w ith pot ex periment.The results show ed that the v ar iety of Br assica j uncea has higher tolerance to Cd and Pb com pound contam ination than oilseed rape, and its biom asses of sho ots w ere1.1times to2.0times hig her than that o f oilseed r ape.T he char acteristics of Cd and Pb abso rption and accumulatio n by the tw o plants are unifor m,and the abilities of absorption and accumulatio n of the tw o plants to heavy metals w ere all in the or der Cd>Pb.Especially the amounts o f Cd accumulated by the tw o plants have g one up to more than100mg/kg.H ow ev er,relativ ely speaking,the a-bilities of absor ption and accumulation of Br assica j uncea to Cd and Pb w er e stronger than that of oilseed rape.It w as also indicated that there w ere no compound effects on Cd and Pb absor ption and accumulatio n o f the tw o plants thro ug h multiple regr ession analy sis.T he purification rates of Br assica j uncea to Cd w er e 0.35%to9.22%,w hich w ere2.1times to3.5tim es higher than that of rape.M eanw hile,the purificatio n rates of Br assica j uncea to Pb w ere only0.015%to0.356%,w hich w ere1.4tim es to5.5times higher than that of rape.T he purification rate of Br assica j uncea to Cd w as hig her than Pb.In general,the variety o f Br assica j uncea has a g reat application potential to remediate Cd contam inated soil.

Key words:Br assica j uncea;cadmium;lead;contam inated soil;phytoremediation

随着现代化农业生产中各种含有重金属的农药和化肥的大量使用、城市生活污水和垃圾处理不当以及工业/三废0的不合理排放,导致土壤重金属污染问题日趋严重,这不仅使土壤肥力下降,影响农产品产量和质量,而且恶化大气和水环境,甚至可通过食物链危及人类或动物的生命和健康[1]。因此,重金属污染土壤的修复和治理是全球面临的一个亟待解决的环境问题。近年来新兴的利用对某种或某些重金属具有特殊吸收富集能力

*收稿日期:2009-05-09

基金项目:河北省自然科学基金项目(C2007000459)

作者简介:郭艳杰(1983-),女,河北承德人,在读博士,研究方向为土壤环境质量评价与监控。E-m ail:gu oyanjie928@http://www.wendangku.net/doc/7bade6ed81c758f5f61f6785.html

通讯作者:李博文(1963-),男,河北文安人,博士,研究员,主要从事土壤环境科学研究。E-mail:k jli@http://www.wendangku.net/doc/7bade6ed81c758f5f61f6785.html

的绿色植物来清除土壤重金属的植物修复技术以其高效、经济和对环境友好等优势日益受到人们的关注[2]

十字花科芸苔属植物中有很多种或基因型具有较强的吸收富集重金属的特性[3]

。其中印度芥菜就是目前

筛选出来的一种生活期短、地上部生物量大,同时又可富集多种重金属元素的植物种[4-6]

,在植物修复中具有较大的应用潜力。Wild Gar den Pung ent M ix 是通过杂交产生的印度芥菜新品种,地上部生物量较大,如果它对重金属也具有较强的吸收富集能力,那么将其作为修复植物用于重金属污染土壤的修复具有重要的实际意义。因此本文通过盆栽土培试验法研究了印度芥菜品种Wild Gar den Pungent M ix 在Cd,Pb 复合污染土壤下对重金属的抗耐性、吸收富集能力,以及对污染土壤的净化能力,并与普通植物-油菜进行对比分析,初步探讨它对重金属污染土壤的修复潜力,为其作为修复植物应用于污染土壤的修复提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试印度芥菜品种为Wild Garden Pungent M ix ,从美国俄勒冈州的Wild Garden Seed 农场购买;参比植物为青帮油菜,购于保定市农资科技市场。供试土壤采自河北农业大学西校区标本园的潮褐土(0-20cm )。土壤pH 8.12,有机质含量12.64g/kg,全氮、碱解氮含量分别为0.72g/kg,32.63mg /kg,土壤重金属Cd,Pb 总量分别为0.46,31.12mg/kg 。1.2 试验设计

盆栽试验在河北农业大学西校区温室内进行,试验采用Cd,Pb 二因素五水平回归正交设计,同时设一组无污染对照处理(CK),共12个处理,每个处理设3次重复,重金属Cd,Pb 分别以Cd(Ac)2#2H 2O 和Pb (Ac)2#2H 2O(均为分析纯)固体粉末形式施入土壤,其各自的添加量见表1。用上、下口内径分别为18cm,13cm,高17cm 的塑料桶作盆,盛过3mm 筛的风干土,每盆装土2.0kg,重金属按照试验方案拟定的处理量装盆,同时每盆施入0.66g 尿素和0.80g 二铵做底肥。重金属、底肥和土壤混匀装盆,在60%田间持水量下平衡一个月后播入印度芥菜种子,每盆定苗10株。生长过程中根据植物生长需求用蒸馏水浇灌,60d 后收获取样。参比植物油菜的处理方式与印度芥菜相同。

表1 供试土壤重金属添加量mg/kg 处理

p =2m =3重金属添加量

x 1x 2Cd Pb CK --0.000.00

111187.18935.9221-1187.1864.08

3-1112.82935.924-1-112.8264.085 1.1470200.00500.006-1.14700.00500.0070 1.147100.001000.0080-1.147100.000.00900100.00500.001000100.00500.001100100.00500.00

注:p 代表因素数;m 代表重复数;x 1,x 2分

别代表各因素的码值。

1.3 样品采集与分析方法

印度芥菜和油菜收获时沿土面剪取地上部,同时洗出根系,先用自

来水冲洗干净,后用去离子水冲洗2~3遍,用吸水纸吸干表面水。鲜样先在105e 下杀青30min,后在70e 下烘干至恒重,测定干物质重,

后粉碎装入样品袋备用。供试土壤基本理化性质分析采用土壤农化常规分析法[7]

;植物样品中重金属含量的测定采用湿法(HNO 3-HClO 4)消解,日立Z-5000型原子吸收分光光度计测定Cd,Pb 含量。1.4 数据处理

所列结果均为3次重复的平均值,数据处理采用SPSS11.5软件进行方差分析、多重比较、相关与回归运算。

2 结果与分析

2.1 印度芥菜和油菜对Cd,Pb 复合污染的抗耐性

从对印度芥菜和油菜生长发育的表观观察结果来看,两种植物

对土壤Cd,Pb 污染表现出了不同的抗耐性。与对照(CK)相比,印度

芥菜在Cd,Pb 处理浓度较高时,尤其是Cd 添加量较高时,Cd 添加量

为187.18mg/kg ,200m g/kg,Pb 添加量为64.08~935.92m g/kg 时,即处理1,2,5明显表现出了植株矮小,生长缓慢,叶片黄化失绿的表观毒害症状,但还能够继续生长直至收获,其它处理生长基本不受影响,无明显的受害现象。而油菜除处理3,4,6外,其余处理都表现出了叶片发黄失绿,生长缓慢,植株矮小等中毒症状,高浓度处理1,2,5叶片甚至枯萎脱落,植株生长缓慢,甚至出现停止生长,到后期个别植株出现死亡的现象,主要是在Cd 添加量为100~200mg/kg ,Pb 添加量为64.08~1000mg/kg 时,表现最为明显。从这些表观特征上看,这两种植物的生长发育受土壤Cd 的影响较大,但与油菜相比,印度芥菜对重金属Cd,Pb 毒害有较强的抗耐能力。

2.2 Cd,Pb 复合污染下印度芥菜和油菜地上部生物量

从图1可以看到,各处理印度芥菜地上部干重与对照相比均有所降低,降幅为5.19%~65.92%。除处理4和6外,其余处理与对照差异显著(P <0.05)。对正交试验结果进一步方差分析表明,Cd,Pb 单一作用对印

131

第4期 郭艳杰等:印度芥菜对土壤Cd,Pb 的吸收富集效应及修复潜力研究

度芥菜地上部干重都有极显著的影响,而Cd,Pb 交互作用对地上部干重影响不显著,对印度芥菜地上部干重的影响顺序为Cd>Pb>Cd @Pb

印度芥菜对土壤Cd_Pb的吸收富集效应及修复潜力研究

图1 Cd,Pb 复合污染处理对印度芥菜和油菜地上部干重的影响

对于油菜来说,各处理地上部干重显著低于对照(P <0.01),降幅为27.13%~76.84%。方差分析结果表明,Cd,Pb 单一作用对油菜地上部干重的影响和印度芥菜相同也都达到了极显著性水平,而且Cd,Pb

还表现出了交互作用效应,并对油菜地上部干重影响达到了极显著性水平,说明Cd,Pb 协同使油菜地上部干重显著下降,Cd,Pb 复合污染处理对油菜地上部干重的影响顺序也是Cd>Pb>Cd @Pb 。综上可知,Cd,Pb 复合污染下印度芥菜

和油菜均受到了不同程度的重金属毒害,并且受Cd 的影响远远大于Pb,导致地上部干重显著降低。这主要由于Cd,Pb 元素性质不同,Cd 在土壤中的生物活性较高,易向植物体内转移,而土壤对Pb 的吸持能力强于Cd,因此在很大程度上降低了Pb 污染,而提高了Cd 污染对植物的直接危害。对于油菜来说,Cd,Pb 还表现出协同交互效应,因此随着Cd,Pb 复合浓度的增加,就更进一步导致其地上部生物量显著降低。从图1也可明显看出,印度芥菜地上部干重明显高于油菜,印度芥菜地上部干重是同处理油菜的1.1~ 2.0倍,这说明本试验的印度芥菜品种Wild Garden Pungent M ix 能够在无污染的石灰性潮褐土中正常生长,发挥其地上部生物量大的优势,并且在Cd,Pb 污染条件下对重金属Cd,Pb 具有较强的抗耐性,这些对于修复重金属污染土壤都是非常有利的。

2.3 Cd,Pb 复合污染下印度芥菜和油菜体内Cd 含量

表2 Cd,P b 复合污染处理下印度芥菜和油菜体内Cd 含量mg/kg 处理

印度芥菜地上部地下部油菜地上部地下部CK

2.13?0.11a 4.06?0.11a 1.21?0.03a 2.24?0.06a

1163.64?4.15c 335.72?3.28f 116.89?7.27e 244.83?2.47i

2155.71?2.52c 259.42?2.64e 105.80?4.00d 151.05?2.16e 386.90?2.63b 36.07?2.71b 58.23?3.47c 28.43?1.16b

480.49?2.28b 96.33?5.57c 33.25?1.32b 46.97?3.49c 5189.35?11.59d 112.50?2.76d 132.54?4.14fg 54.03?1.60d 6 4.19?0.15a 10.65?0.87a 2.96?1.27a 9.09?0.29a 7230.48?9.58g 475.22?3.13i 125.28?4.77f 240.76?1.78i 8199.54?3.71e 441.66?15.62h 128.28?1.74f 157.64?3.00f 9191.15?2.97de 524.64?5.09g 146.53?4.45i 199.77?0.55g 10212.07?2.75f 531.60?3.13j 140.95?7.84hi 216.80?3.18h 11216.79?7.32f 537.96?3.70j 135.99?1.57g h 202.84?4.06g

注:数字上标字母相同表示处理间在5%水平上差异不显著,下同。

由表2可以看出,随外源Cd 的加

入,与对照处理(CK)相比,除处理6(未添加外源Cd)外,其余各处理印度芥菜

和油菜地上部和地下部Cd 含量显著增加(P <0.01)。本试验11个复合污染处理中Cd 的添加量为0~200mg /kg 。印度芥菜地上部Cd 吸收量为4.19~230.

48mg/kg ,约为对照的2.0~108.2倍。

印度芥菜地下部Cd 含量为10.65~537.96mg/kg ,约为对照的2.6~132.5倍。其中处理3和处理5的地上部Cd 含量明显高于地下部Cd 含量,表现出对Cd 有较强的转移能力,这对于植物修复

来说非常有利。其余处理地上部Cd 含

量则明显小于地下部Cd 含量,并且随着Cd 添加量的增加,地下部Cd 含量高于地上部Cd 含量的这种差异越明显,这说明印度芥菜根系吸收的Cd 向地上部转移率随土壤中Cd 含量的增加而降低。

油菜地上部Cd 吸收量为2.96~146.53m g/kg ,约为对照的2.5~121.1倍,地下部Cd 吸收量为9.09~244.83mg/kg ,约为对照的2.7~109.3倍,土壤Pb 含量的增加同样促进了油菜地上部和地下部Cd 的吸收。与印度芥菜相类似,除处理3、5外,其余处理地下部Cd 含量也明显高于地上部Cd 含量。这可能是由于油菜和印度芥菜同为十字花科叶菜类植物,在对土壤Cd 的吸收和富集上也呈现出相一致的规律特点。

从表2可以看出,印度芥菜和油菜对土壤Cd 的吸收能力都很强,表现出了超富集植物的水平(一般认为,超富集植物体内Cd 含量应达到100mg/kg )。除个别处理外,2种植物对Cd 的吸收达到了100mg /kg 以上,具备超富集植物的潜能。但相比之下,印度芥菜地上部Cd 含量和地下部Cd 含量都显著高于同处理油菜,印度芥菜地上部Cd 含量为相同处理下油菜地上部Cd 含量的1.3~ 2.4倍,地下部Cd 含量为同处理油菜地下部Cd 含量的1.3~2.8倍。这说明与油菜相比,印度芥菜具有很强的吸收富集土壤中难溶态Cd 的能力,修复Cd 污染土壤的应用潜力很大。

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水土保持学报 第23卷

2.4 Cd,Pb 复合污染下印度芥菜和油菜体内Pb 含量

表3 Cd,P b 复合污染处理下印度芥菜和油菜体内P b 含量mg/kg 处理

印度芥菜地上部地下部油菜地上部地下部CK 11.46?3.64a 23.18?3.00a

7.21?1.13a 21.70?3.79a

156.77?9.14e 268.59?2.52d 24.47?2.19d 225.54?1.87g

2

26.76?2.66d 62.07?1.84b 21.99?3.36d 44.99?3.42b

360.16?1.90e 410.12?6.28g 19.79?5.44cd 200.32?13.80f 428.04?3.23d 62.10?2.91b 7.53?0.07a 36.02?2.55b 522.49?0.54cd 125.58?4.36c 15.08?3.95bc 60.50?1.63c 619.30?0.75bc 295.58?9.41e 22.05?3.72d 168.28?8.71e 722.02?3.70cd 528.17?5.53h 15.30?3.83bc 255.69?5.43h 812.75?1.86ab 21.77?2.90a 7.74?0.05a 23.62?8.89a 917.60?2.34bc 270.21?2.87d 10.94?2.34ab 118.55?8.37d 1019.05?4.00bc 317.37?3.30f 11.14?4.00ab 123.73?8.85d 11

18.61?3.02bc 301.13?10.24e

14.57?2.62b

115.77?4.49d

从表3可以看出,随外源Pb 的加

入,与对照处理(CK)相比,除处理8(未添加外源Pb)外,其余各处理印度芥菜

和油菜地上部和地下部Pb 含量显著增加(地上部P <0.05,地下部P <0.01)。本试验11个复合污染处理中Pb 的添加量为0~1000m g/kg 。印度芥菜地上部Pb 含量为12.75~60.16mg/kg ,约为对照的1.11~ 5.25倍。但总体看来,印度芥菜对土壤Pb 的吸收量不大,地上部最大Pb 吸收量只有60.16mg/kg ,而且并不是在Pb 添加量为最大值1000m g/kg 时出现,在Pb 添加量为1000m g/kg 时,印度芥菜地上部Pb 含量只有22.02

mg/kg 。这可能是土壤中加入的外源Cd 抑制了印度芥菜地上部对Pb 的吸收。印度芥菜地下部Pb 含量达到21.77~528.17m g/kg,约为对照的1.0~22.8倍,且远远高于地上部Pb 含量。

油菜地上部Pb 含量为7.74~22.47mg/kg ,约为对照的1.1~3.4倍。地下部Pb 含量为23.62~255.69mg/kg ,约为对照的1.1~11.8倍,也明显高于地上部Pb 含量。总体来看,油菜体内Pb 含量随土壤中Pb 添加量变化的趋势与印度芥菜相类似,对土壤Pb 的吸收和富集二者也表现出相一致的变化规律。

综上可知,印度芥菜和油菜地上部对土壤Pb 的吸收能力较弱,但两种植物地下部(根系)对土壤Pb 的吸收能力却很强,地下部Pb 含量都显著高于地上部Pb 含量。这说明印度芥菜和油菜将Pb 从地下部向地上部转移的能力较差,印度芥菜和油菜对重金属Pb 的吸收富集功能主要体现在根的作用上。这可能与重金属Pb

本身的特性,其移动性较差,主要积累在根部,向地上部迁移累积的量很少有关[8]

。但相比较而言,印度芥菜地上部和地下部吸收富集Pb 的能力都强于油菜,印度芥菜地上部Pb 富集量是相同处理下油菜的0.9~ 3.7倍,印度芥菜地下部Pb 富集量为相同处理油菜地下部富集Pb 量的1.2~ 2.6倍。这说明与油菜相比,印度芥菜对土壤中Pb 也表现出了较强的富集能力,但是远没有达到超富集植物的临界标准(1000mg /kg),因此在植物修复方面的应用潜力不大。

2.5 Cd,Pb 复合污染下印度芥菜和油菜的吸收效应及Cd,Pb 之间交互作用

表4 Cd,P b 复合污染处理下植物中Cd,Pb 含量与土壤中相应重金属元素之间的多元回归分析

物种部位因变量

多元回归方程

决定系数R 2偏相关系数x 1x 2

地上部

Cd 含量y =85.742+0.630x 1+0.017x 20.3940.6494**

0.3137芥菜

Pb 含量y =14.403-0.002x 1+0.025x 20.3050.23760.6076**

地下部

Cd 含量y =85.977+1.002x 1+0.019x 20.1250.4231*-0.2884

Pb 含量y =91.939-0.582x 1+0.393x 20.843**-0.34660.8910**

地上部Cd 含量y =47.800+0.484x 1+0.011x 20.506*0.8012**0.2216

油菜

Pb 含量y =9.272+0.019x 1+0.008x 20.2470.5632**0.4849**

地下部

Cd 含量y =45.122+0.643x 1+0.059x 20.3130.5738**-0.0737

Pb 含量y =28.095-0.155x 1+0.211x 20.899**-0.33480.9346** 注:x 1,x 2分别代表不同浓度的Cd 和P b,n =11,r 0.05=0.349,r 0.01=0.449;**表示P <0.01,

*表示P <0.05。 为揭示土壤Cd,Pb 复合污染下印度芥菜和油菜对土壤Cd,Pb 的吸

收富集规律以及重金属元素之间的交互作用,分别以土壤中Cd,Pb 含量为自变量x 1和x 2,印度芥菜和油菜不同部位吸收的Cd,Pb 含量为因变量,将印度芥菜和油菜各

部位对土壤中Cd,Pb 的吸收量与土壤中Cd,Pb

含量之间的关系,通过拟合多元线性回归方程的方式表示出来(表4)。从表4的偏相关分析可以看出,印度芥菜地上部和地下部Cd 吸收量与土壤Cd 含量的偏相关系数分别为0.6494**和0.4231*,分别达到了极显著和

显著的正相关;地上部和地下部Pb 吸收量与土壤Pb 含量的偏相关系数分别为0.6076**和0.8910**

,都分别达到了极显著的正相关。油菜地上部和地下部Cd 吸收量与土壤Cd 含量的偏相关系数分别为0.8012**和

0.5738**

,也都分别达到了极显著的正相关;地上部和地下部Pb 含量与土壤Pb 含量的偏相关系数分别为0.4849**和0.9346**,都分别达到了极显著的正相关。这表明添加处理后土壤中Cd,Pb 能被植物有效吸收,土壤Cd,Pb 含量在一定程度上代表着土壤中Cd,Pb 的有效量,在这种条件下,研究土壤中重金属Cd,Pb 之间的

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第4期 郭艳杰等:印度芥菜对土壤Cd,Pb 的吸收富集效应及修复潜力研究

关系,既能反映它们的植物有效性,又能说明土壤中Cd,Pb 含量,因此具有较强的代表性。

同时发现,油菜地上部Pb 吸收量还与土壤Cd 含量的偏相关系数为0.5632**

,达到了极显著的正相关,这说明在土壤Cd,Pb 复合污染中Cd 对油菜地上部Pb 的吸收可能有协同作用,产生了促进Pb 吸收的复合效应。进一步通过表4的线性回归方程的P 值可以发现,印度芥菜和油菜吸收土壤中Cd,Pb 时并不存在交互作用,在Cd,Pb 复合污染条件下,植物Cd 的吸收仅受土壤Cd 的制约,植物Pb 的吸收仅受土壤Pb 的制约。2.6 印度芥菜和油菜体内Cd,Pb 分布特征及对土壤净化率的比较

植物修复被重金属污染土壤的综合指标是净化率(修复效率),即植物地上部吸收某种重金属的量与土壤中此种重金属总量的百分比[9-10]

。试验中总Cd 量为土壤Cd 的背景值与添加Cd 量之和。

表5 复合污染下印度芥菜和油菜吸收Cd 量和对土壤Cd 的净化率处理印度芥菜总吸收Cd 量/(mg #pot -1)地上部吸Cd 百分数/%Cd 净化率/%油菜总吸收Cd 量/(mg #po t -1)地上部吸Cd 百分数/%Cd 净化率/

%1 1.75376.170.360.81777.070.17

2 1.77385.580.400.64579.350.14

3 1.76694.01 6.260.77792.19 2.70

4 1.98584.59 6.320.57981.94 1.79

5 1.53692.370.350.65492.110.1560.11971.259.220.06260.38 4.197 5.07376.62 1.94 1.90477.490.738 4.68573.99 1.72 1.72991.160.789 2.52068.470.8

6 1.07066.570.3610 3.95576.94 1.52 1.43876.390.5511

3.943

74.

99

1.48

1.284

74.170.47

表6 复合污染下印度芥菜和油菜吸收Pb 量和对土壤P b 的净化率

处理印度芥菜总吸收P b 量/(mg #pot -1)地上部吸Pb 百分数/%Pb 净化率/

%油菜

总吸收Pb 量/(mg #po t -1)

地上部吸P b 百分数/%P b 净化率/%10.79757.920.024

0.30443.320.00720.32280.940.137

0.14672.830.0563 2.32749.290.0590.66935.810.01240.78474.610.309

0.18857.290.0565

0.29956.370.0160.12653.730.0066 1.34329.140.0370.73039.430.0277 1.68821.970.0180.63528.190.00980.28278.520.3560.11878.640.15390.56827.970.0150.26520.180.005100.81933.400.0260.28030.900.008110.78930.470.023

0.288

34.36

0.009从表5可以看到,印度

芥菜吸收的Cd 有68%以上

分布在植株的地上部,当土壤中人为加入Cd 后,这种比例高达94%,印度芥菜吸

收的Cd 之所以大部分分布在地上部是由于地上部生物量远远高于根系生物量的原因。另外,从印度芥菜对本模拟污染土壤的净化率可以看到,在本试验条件下,印度芥菜地上部移走土壤Cd 的比例为0.35%~9.22%,并且随Cd 添加量

的增加,净化率明显降低,

这是由于主要受Cd 的影响,印度芥菜地上部生物量显著下降所致;相同处理下

油菜吸收的Cd 也有60%以上分布在地上部,这是由于研究发现油菜这种叶菜类植物对土壤Cd,Pb 等污染

比较敏感,可以视其为重金

属极重度累积型植物[11]

,也就是说油菜也能将重金属大量的富集在地上部,表现

出一定的富集重金属的能力。但是相同处理下油菜地上部移走Cd 的比例只有0.14%~ 4.19%,并且随Cd 添加量的增加,由于油菜地上部生物量显著下降的原因,导致净化率明显降低。相比之下,印度芥菜对土壤Cd 的净化率明显高于油菜对Cd 的净化率,是相同处理下油菜的2.1~ 3.5倍。结果表明,与普通植物-油菜相比,印度芥菜对土壤Cd 的修复效率较高。

从表6可知,同样由于植株地上部生物量远远高于地下部生物量所致,印度芥菜和油菜吸收的Pb 均有近20%~80%都分布在植株地上部。但从对污染土壤的净化率可看到,印度芥菜地上部移走Pb 的比例只有0.015%~0.356%,并且随Pb 添加量的增加变化幅度不大,这是由于印度芥菜地上部吸收的Pb 含量较低;对于油菜来说,其地上部移走Pb 的比例更小,只有0.006%~0.153%,并且也是由于地上部吸收Pb 量较低的原因,随Pb 添加量的增加变化幅度也不大。虽然印度芥菜对土壤Pb 的净化率是相同处理下油菜的1.4~ 5.5倍,但可以看出,印度芥菜提取土壤中Pb 的总量并不多,也就是说对Pb 污染土壤的修复效率并不高。

3 结论

(1)在Cd,Pb 复合污染条件下,高浓度处理使印度芥菜和油菜在外观上都表现出植株矮小,生长缓慢,叶片黄化失绿的中毒症状,油菜个别植株甚至出现死亡现象,但全部印度芥菜处理则都能够完成其生育期,表现

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水土保持学报 第23卷

出较强的抗耐性。同时主要受土壤中Cd 的影响,印度芥菜和油菜地上部生物量显著降低,但印度芥菜地上部生物量相对较大,是同处理油菜的1.1~2.0倍,这对于植物修复非常有利。

(2)随着Cd,Pb 添加量的增加,印度芥菜和油菜对重金属的吸收富集表现出较为一致的变化规律,并且对土壤中难溶态重金属的吸收能力强弱顺序均为:Cd>Pb,尤其是对土壤中Cd 的吸收量达到了100mg/kg 以上,表现出了超富集植物的特性。但相比之下,印度芥菜对土壤中Cd,Pb 的吸收能力强于油菜,同时两种植物对Cd,Pb 的吸收均不存在复合效应。

(3)在本试验的11个复合浓度处理中,Cd 添加量为0~200mg /kg,印度芥菜对Cd 的净化率为0.35%~9.22%,是同处理下油菜的2.1~3.5倍;Pb 添加量为0~1000m g/kg,印度芥菜对Pb 的净化率只有0.015%~0.356%,虽然是同处理下油菜的1.4~5.5倍,但印度芥菜提取的Pb 总量并不大,远小于对Cd 的净化率。综合分析可知,印度芥菜具备应用于修复Cd 污染土壤的潜力。

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责任编辑:李鸣雷 刘 英

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责任编辑:付会芳

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第4期 郭艳杰等:印度芥菜对土壤Cd,Pb 的吸收富集效应及修复潜力研究