香根草和香茅草對銅、鋅的耐性研究

曹紅梅　林曼芬

摘 要：通過香根草和香茅草的水溶液培養(yǎng)，研究不同濃度的銅和鋅對香根草、香茅草的生理和生態(tài)的影響。結(jié)果表明：香根草對重金屬銅和鋅的耐性指數(shù)大于香茅草的耐性指數(shù)，香根草和香茅草對鋅的耐受能力比對銅的耐受能力要強，富集的重金屬主要部位是根部。

關(guān)鍵詞：香根草；香茅草；銅；鋅；耐性指數(shù)

中圖分類號 S156 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2014）09-18-03

香根草是草本植物中根系最發(fā)達的植物之一，根系可達4m，是一種利用價值極高的禾本科多年生叢生植物。香茅草適應(yīng)性強、生長旺盛、生物量高、收獲快，特別是莖葉產(chǎn)量高是構(gòu)成香茅草經(jīng)濟產(chǎn)量大的主要因素，而根量大使香茅草易于在劣質(zhì)的土壤中立足?，F(xiàn)階段經(jīng)過開發(fā)，香根草逐步被廣泛用于穩(wěn)固道路土方工程、礦山復(fù)墾、修復(fù)重金屬土壤、污水處理和改善水質(zhì)等工程，是世界上許多國家保持水土的理想植物，也是受重金屬和有機物污染土地復(fù)墾的首選植物之一。國外對香根草的研究較早也較成熟，在產(chǎn)品的深加工方面，美國的研究和應(yīng)用成果最廣，主要研究香根草在生物制品和生活用品等方面，泰國主要對香根草原料生產(chǎn)工藝和提取技術(shù)方面的研究；而中國在水土保持和工程應(yīng)用方面走在世界前列，但香糧草重對金屬銅的富集研究極少，因此本項目研究對填補國內(nèi)在香根草的開發(fā)利用方面的意義極為重要。

為了測定香根草和香茅草對重金屬的耐受程度，采用培養(yǎng)液試驗研究Cu、Zn對香根草和香茅草的生長發(fā)育的影響，通過根長生長情況分析，探討重金屬污染耐性機制，為利用香根草對銅重金屬的污染進行生物恢復(fù)和土壤改良等提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料 香根草由廣州市香根草業(yè)科技有限公司提供，香茅草采自清遠市清城區(qū)黃茶村。2個樣品材料的植株在大小形態(tài)上盡可能保持相當。

1.2 植物培養(yǎng) 選擇生長強壯的香根草和香茅草，將各植株的根區(qū)懸浮培養(yǎng)在裝有250mL培養(yǎng)液的500mL錐形瓶中，每個錐形瓶中放2個植株。實驗共設(shè)置2個重金屬處理組，每個重金屬處理組設(shè)置6個濃度梯度，濃度分別為0，2，4，6，8和10mg/L，溶液每一濃度的溶液中均含有0.5mg/LCa（NO3）2，并設(shè)置一個對照組，只含Ca（NO3）25mg/L濃度計，營養(yǎng)液和重金屬處理液每2d更換1次，處理20d。

1.3 儀器及試劑 烘干箱；分析天平（FA1004N）；原子吸收分光光度計（WFX-310/320）?？諝?乙炔火焰原子化器，銅空心陰極燈；硝酸、氫氟酸、高氯酸，均為優(yōu)級純；銅標準溶液（市售標準液）。Ca（N03）·4H20，CuSO4·5H20，ZnS04·7H20（均為化學(xué)分析純）。

1.4 測定方法

1.4.1 表面生長狀況 根據(jù)目測判斷植物的生長狀況，分為6個等級，即：A無明顯異常；B部分葉片轉(zhuǎn)為黃綠；C部分葉片轉(zhuǎn)為黃色；D部分葉片呈干枯狀；E莖下部出現(xiàn)褐色斑點；F莖下部出現(xiàn)大面積褐色斑塊。

1.4.2 以香根草和香茅草的根長分析植物對重金屬的耐性指數(shù) 采集第20d樣本，測量根長，計算根的耐性指數(shù)。

[耐性指數(shù)（%）=含重金屬溶液中生長的最長的根平均值不含重金屬溶液中生長的最長的根平均值×100]

1.4.3 銅離子的富集比較 收集在不同濃度溶液培養(yǎng)20d香根草和香茅草的根（地下部分）、莖葉（地上部分），測定各部分的銅含量，進行香根草和香茅草對銅離子的富集比較分析。

1.4.4 鋅離子的富集比較 收集在不同濃度溶液培養(yǎng)20d香根草和香茅草的根（地下部分）、莖葉（地上部分），測定各部分的鋅含量，進行香根草和香茅草對鋅離子的富集比較分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 香根草和香茅草表面生長狀況 香根草、香茅草在銅、鋅重金屬處理液培養(yǎng)生長狀況如表1、2所示。從表1、2可知，香根草、香茅草在低濃度的銅、鋅溶液中生活不受影響，隨著重金屬離子濃度漸增逐漸出現(xiàn)葉片黃綠、發(fā)黃、枯黃、出現(xiàn)斑點的狀態(tài)，說明隨著重金屬濃度的升高逐漸對植株產(chǎn)生生長負面影響。比較表1、2得知，香根草在銅、鋅重金屬培養(yǎng)液中生長情況比香茅草要好，在同一重金屬離子溶液中香根草生長較旺盛，在6mg/L的濃度下培養(yǎng)香茅草在20d就出現(xiàn)大面積的褐色斑塊，在香根草在高濃度10mg/L的環(huán)境下培養(yǎng)20d時莖下部才出現(xiàn)大面積褐色斑塊，說明香根草對高濃度的重金屬有較強的忍耐力，而香茅草對重金屬的忍耐力較香根草差些。

2.2 香根草和香茅草的根長分析 從圖1、2可知，香根草、香茅草在不同濃度的銅、鋅溶液中培養(yǎng)20d，香根草的根長隨培養(yǎng)液的濃度的遞增而減少，成反比例關(guān)系。

2.3 香根草和香茅草的耐性指數(shù)分析 表3、表4香根草和香茅草的耐性指數(shù)表明：在不同濃度溶液培養(yǎng)的香根草的耐性指數(shù)比香茅草都要高，隨著培養(yǎng)液濃度的遞增，耐性指數(shù)遞減，香茅草遞減幅度比香根草的遞減幅度要大，說明香根草對重金屬傷害的耐受力要比香茅草較強。比較表3、表4還可以得知，2種植物對鋅、銅的耐性指數(shù)隨著培養(yǎng)液濃度的增大而出現(xiàn)指數(shù)下降趨勢，2種植物對不同濃度鋅都要比銅的耐性指數(shù)要高，說明這2種植物對鋅更具有較強的耐性。

2.4 香根草和香茅草對銅的富集分析 由圖3可知，香根草在不同濃度銅培養(yǎng)液中無論是根部（地下部分）還是莖葉（地上部分）的銅富集含量都是隨著濃度的升高而增多，在低濃度（小于6mg/L）的培養(yǎng)液中生長的香根草的莖葉（地上部分）比同一濃度下的根部（地下部分）銅含量要高，而在高濃度（大于6mg/L）的培養(yǎng)液中生長的香根草的根部（地下部分）比同一濃度下的莖葉（地上部分）的銅含量要高。說明了香根草根部對銅的耐受力要比莖葉對銅的耐受力大，富集的銅離子較多，香根草對重金屬的富集主要在根部。由圖4可知，香茅草在不同濃度銅培養(yǎng)液中根、莖、葉中銅離子富集量隨著濃度的升高而增多，在任何溶液濃度的培養(yǎng)液中植株的根部（地下部分）總比莖葉（地上部分）的銅離子的含量要高。比較圖3和圖4的植株中銅的含量可知，香根草比香茅草植株富集重金屬能力強，香根草在高濃度下（10mg/L）下根部的銅含量達到231mg/kg，而香茅草在高濃度（10mg/L）下根部的銅含量只有123mg/kg，說明香根草對銅的耐受能力比香茅草要強。

2.5 香根草、香茅草對鋅的富集分析 由表5可知，香根草和香茅草植株各部位中鋅的含量隨著培養(yǎng)液濃度的遞增而升高，根部的含量比莖葉的含量都要高，說明根部對重金屬的富集能力要比莖葉的富集能力要強。比較表5和圖3、圖4的數(shù)據(jù)可知，香根草和香茅草對鋅富集量多于對銅的富集量，說明香根草和香茅草對鋅的耐受力大于銅的耐受力。

3 結(jié)果與討論

（1）香根草對高濃度的重金屬有較強的忍耐力，而香茅草對重金屬的忍耐力較香根草差些。（2）2種植物對不同濃度鋅都要比銅的耐性指數(shù)要高，說明2種植物對鋅更具有較強的耐性。（3）香根草比香茅草植株富集重金屬能力強，香根草在高濃度下（10mg/L）下根部的銅含量達到231mg/kg，而香茅草在高濃度（10mg/L）下根部的銅含量只有123mg/kg，說明香根草對銅的耐受能力比香茅草要強。（4）根部對重金屬的富集能力要比莖葉的富集能力要強。香根草和香茅草對鋅富集量多于對銅的富集量，說明香根草和香茅草對鋅的耐受力大于銅的耐受力。

參考文獻

[1]陳凱，胡國謙，饒輝茂，等.紅壤坡地柑桔園栽培香根草的生態(tài)效應(yīng)[J].生態(tài)學(xué)報，1994，14（3）：249-254.

[2]夏漢平，束文圣. 香根草和百喜草對鉛鋅尾礦金屬的抗性與吸收差異研究[J].生態(tài)學(xué)報，2001，21：1 121-1 129.

[3]韓露，張小平，劉必融，等.香根草對土壤中幾種重金屬離子富集能力的比較研究[J].生物學(xué)雜志，2005，10（3）：20-23.

[4]龍健，黃昌勇，滕應(yīng)，等.天臺鉛鋅礦區(qū)香根草（Vetiveriaziz anioides）等幾種草本植物的重金屬耐性[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報，2003，9（3）：226-229.

[5]楊兵，藍崇鈺，束文圣.香根草在鉛鋅尾礦上生長及其對重金屬的吸收[J].生態(tài)學(xué)報，2005，1（6）：45-50.

[6]徐德聰，詹婧，陳政，等.種植香根草對銅尾礦廢棄地基質(zhì)化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)的影響[J].生態(tài)學(xué)報，2012，9（8）：5683.

[7]田勝尼，劉登義，彭少麟，等.香根草和鵝觀草對Cu、Pb、Zn及其復(fù)合重金屬的耐性研究[J].生物學(xué)雜志，2004，4（5）：15-19.

[8]劉云國，宋筱琛，王欣，等.柳思勉香根草對重金屬鎘的積累及耐性研究[J].湖南大學(xué)學(xué)報，2010，1（5）：75-79.（責(zé)編：張宏民）

2.5 香根草、香茅草對鋅的富集分析 由表5可知，香根草和香茅草植株各部位中鋅的含量隨著培養(yǎng)液濃度的遞增而升高，根部的含量比莖葉的含量都要高，說明根部對重金屬的富集能力要比莖葉的富集能力要強。比較表5和圖3、圖4的數(shù)據(jù)可知，香根草和香茅草對鋅富集量多于對銅的富集量，說明香根草和香茅草對鋅的耐受力大于銅的耐受力。

3 結(jié)果與討論

（1）香根草對高濃度的重金屬有較強的忍耐力，而香茅草對重金屬的忍耐力較香根草差些。（2）2種植物對不同濃度鋅都要比銅的耐性指數(shù)要高，說明2種植物對鋅更具有較強的耐性。（3）香根草比香茅草植株富集重金屬能力強，香根草在高濃度下（10mg/L）下根部的銅含量達到231mg/kg，而香茅草在高濃度（10mg/L）下根部的銅含量只有123mg/kg，說明香根草對銅的耐受能力比香茅草要強。（4）根部對重金屬的富集能力要比莖葉的富集能力要強。香根草和香茅草對鋅富集量多于對銅的富集量，說明香根草和香茅草對鋅的耐受力大于銅的耐受力。

參考文獻

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[8]劉云國，宋筱琛，王欣，等.柳思勉香根草對重金屬鎘的積累及耐性研究[J].湖南大學(xué)學(xué)報，2010，1（5）：75-79.（責(zé)編：張宏民）

2.5 香根草、香茅草對鋅的富集分析 由表5可知，香根草和香茅草植株各部位中鋅的含量隨著培養(yǎng)液濃度的遞增而升高，根部的含量比莖葉的含量都要高，說明根部對重金屬的富集能力要比莖葉的富集能力要強。比較表5和圖3、圖4的數(shù)據(jù)可知，香根草和香茅草對鋅富集量多于對銅的富集量，說明香根草和香茅草對鋅的耐受力大于銅的耐受力。

3 結(jié)果與討論

（1）香根草對高濃度的重金屬有較強的忍耐力，而香茅草對重金屬的忍耐力較香根草差些。（2）2種植物對不同濃度鋅都要比銅的耐性指數(shù)要高，說明2種植物對鋅更具有較強的耐性。（3）香根草比香茅草植株富集重金屬能力強，香根草在高濃度下（10mg/L）下根部的銅含量達到231mg/kg，而香茅草在高濃度（10mg/L）下根部的銅含量只有123mg/kg，說明香根草對銅的耐受能力比香茅草要強。（4）根部對重金屬的富集能力要比莖葉的富集能力要強。香根草和香茅草對鋅富集量多于對銅的富集量，說明香根草和香茅草對鋅的耐受力大于銅的耐受力。

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[8]劉云國，宋筱琛，王欣，等.柳思勉香根草對重金屬鎘的積累及耐性研究[J].湖南大學(xué)學(xué)報，2010，1（5）：75-79.（責(zé)編：張宏民）