蓖麻對鎘污染土壤的修復潛力

史景允+于偉紅+梁秋生

摘要：采用營養(yǎng)液栽培試驗研究不同品種蓖麻對鎘的積累與耐性特征的影響，分析不同有機酸對蓖麻耐鎘的影響，采用盆栽試驗研究蓖麻對土壤鎘的積累和遷移能力。結果顯示，在淄蓖麻5個品種中淄蓖麻5號對鎘的耐性與積累最好，6號對鎘的耐性與積累性最差。在土壤鎘含量為25mg/kg時，蓖麻株高和植株干質量最大，但隨著土壤鎘含量的增加，蓖麻生長變慢、植株變小，在土壤鎘含量為200mg/kg時出現(xiàn)較明顯的葉片黃化、根系發(fā)黑等重金屬中毒癥狀。說明低濃度的鎘促進蓖麻生長，高濃度鎘抑制蓖麻的生長。

關鍵詞：能源植物；蓖麻；鎘；土壤；重金屬污染；植物修復；積累；遷移；有機酸

中圖分類號：X53文獻標志碼：A文章編號：1002-1302（2014）11-0386-03

土壤重金屬污染是人類面臨的重大生態(tài)環(huán)境問題，引起了國內外的普遍關注。由于重金屬元素在土壤中一般不易隨水移動，很難被植物、微生物降解，而在土壤中累積。甚至有可能轉化成毒性更強的甲基化合物，容易通過食物鏈傳遞給人類和動物，極大地危害人體健康。植物修復技術因成本低、不破壞土壤、無二次污染而受到關注，被《國家土壤環(huán)境保護十二五規(guī)劃》列為重點推廣技術之一。普通植物由于不具備經(jīng)濟價值而難以推廣，且在生育期結束后難以得到有效的處理，容易造成二次污染。一些研究表明，部分能源作物對重金屬具有耐受性和吸收能力，有的能源作物甚至還是超累積植物。如果能夠利用這些能源作物來修復重金屬污染的土壤既能達到治理污染土壤的目的，還可以帶來經(jīng)濟效益、緩解能源緊張的現(xiàn)狀。因此，采用能源植物修復重金屬污染土壤兼具環(huán)保、經(jīng)濟和能源效益[1]。本研究以蓖麻為例，分析蓖麻對鎘的耐受性與積累特征，為能源植物修復重金屬污染土壤提供技術支撐。

1材料與方法

1.1供試材料

淄蓖麻3、5、6、7、8號種子購于山東淄家祥博蓖麻研究所。

1.2主要儀器

PYX-400G-B光照培養(yǎng)箱、ZSX1000GS型植物生長箱、DHG-9246A型電熱恒溫鼓風干燥箱、多通量密閉微波化學工作站等。

1.3營養(yǎng)液的配制

1.3.110倍營養(yǎng)液的配制

分別稱取硝酸鉀、硫酸鎂、磷酸二氫鉀、Ca（NO3）2·4H2O6.07、4.93、1.15、9.45g，充分溶解一個藥品后再加另一個藥品進行溶解，用蒸餾水定容至1L容量瓶中。

1.3.2鐵鹽溶液的配制

分別稱取EDTA-Na、FeSO4·7H2O3.73、2.78g，并將其溶解，然后合在一起煮沸，定容至500mL的容量瓶中。

1.3.3微量元素液的配制

分別稱取碘化鉀、硫酸錳、鉬酸鈉、氯化鈷、硼酸、硫酸鋅、硫酸銅0.0830、2.2300、0.0250、0.0025、0.6300、0.8600、0.0025g，用蒸餾水定容至1L容量瓶中獲得微量元素儲備液，使用時取1mL儲備液定容至100mL容量瓶中。

1.3.41/4營養(yǎng)液的配制

取10倍稀釋的營養(yǎng)液50mL、鐵鹽溶液1.25mL、微量元素溶液2.5mL，用蒸餾水定容至2L容量瓶中。

1.4方法

1.4.1水培試驗

淄蓖麻3、5、6、7、8號5個品種的種子經(jīng)消毒后，在光照培養(yǎng)箱沙培育種7d，再移至植物生長箱培育8～10d，挑選生長一致的幼苗用1/4營養(yǎng)液培養(yǎng)，3d更換1次營養(yǎng)液。待幼苗適應營養(yǎng)液3d后，更換營養(yǎng)液并添加0.1mmol/L鎘溶液。5個蓖麻品種添加0.1mmol/L鎘且每個品種各設1個對照（不加鎘）共有10個處理，每個處理3次重復，8d后收獲。

1.4.2盆栽試驗

稱取過篩風干土壤3kg/盆，以溶液態(tài)加入CdCl2·2.5H2O制成不同濃度的鎘污染土壤，處理濃度為10、25、50、100、200mg/kg（不包括土壤背景值），并以未加CdCl2·2.5H2O的土壤作空白對照，3盆鎘濃度為100mg/kg的溶液加入EDTA、乳酸、EDTA+乳酸，共9個處理，土樣混合均勻后，裝入塑料花盆，每天加入一定量的蒸餾水使土壤鎘濃度混合更均勻，保持5d，種入在光照培養(yǎng)箱沙培育種5d的蓖麻，每盆6株。蓖麻生長10d后定苗，每盆留3株長勢相同的蓖麻然后培育30d。每5d測量1次株高和葉片數(shù)。蓖麻生長周期內每天補水1次，30d后收獲。

1.5檢測方法

在收獲蓖麻時將植株連根拔出，盡量不破壞根系，將根系洗凈，并在蒸餾水中浸泡15min，以去除表面殘留的金屬離子，然后分離根、莖、葉部分并將其剪碎，105℃殺青30min，70℃烘干36h，分別測根、莖、葉的干質量。準確稱量一定量烘干磨碎的根、莖、葉進行消解，最后用火焰原子吸收測定根、莖、葉中重金屬鎘的含量[2]。

2結果與分析

2.1蓖麻鎘脅迫響應和積累特征的品種間差異

2.1.1生物量分析

由圖1可知，3號品種的生物量是5個蓖麻品種中最多的，為1.91g；其次是7號品種，為1.72g；6號品種生物量是5個品種最低的，僅為0.7g，比其他品種低了1倍多。蓖麻葉片干質量占了植株干質量的大部分，葉片干質量幾乎就能反映植株的干質量；除了6號品種以外，其余品種根和莖的干質量相差不大；莖干質量最多的是5號品種，為0.37g，根干質量最多的是3號品種，為0.46g。

2.1.2植株鎘積累量分析

由圖2可知，6號品種植株鎘含量是5個品種中最高的，為2985.61mg/kg；3號品種植株鎘含量是5個品種中最低的，為1637.30mg/kg；植株鎘含量從高到低依次為6號>5號>8號>7號>3號。從蓖麻的各部分來看，植株鎘含量絕大部分來源于根系，各器官鎘含量從高到低依次為根>莖>葉。莖中鎘含量最高的是5號品種，為418.29mg/kg；葉中鎘含量最高的是8號品種，為48.33mg/kg。endprint

從圖3可知，5號品種植株鎘積累量是所有品種中最多的，為888.19μg/盆；其次是7號品種，為821.35μg/盆；植株鎘積累量最差的是6號，僅為472.87μg/盆，6號品種單位鎘含量是最高的，但是由于生物量太少，導致鎘積累量很少。蓖麻鎘積累量絕大部分在根系，各器官鎘積累量從多到少依次為根>莖>葉。根中鎘積累量最多的是7號品種，為769.50μg/盆；莖中鎘積累量最多的是5號品種，為154.77μg/盆；葉片中鎘積累量最多的是8號品種，為35.05μg/盆。

2.2蓖麻對土壤鎘的遷移積累能力的影響

2.2.1鎘對蓖麻生長的影響

不同濃度的鎘處理對蓖麻種子的發(fā)芽以及幼苗的生長都有一定的影響。在鎘處理濃度較低的污染土壤中，蓖麻種子催芽后約2d出土，而隨著土壤鎘含量的增加，催芽蓖麻種子比空白對照約晚1d破土發(fā)芽。

說明含鎘量高的土壤對蓖麻種子發(fā)芽具有抑制作用。

由圖4可知，隨著土壤鎘含量的增加，蓖麻的長勢先上升后下降，在土壤鎘含量為10mg/kg時，蓖麻株高最高，為15.1cm；隨著土壤鎘含量的增加，平均株高逐漸下降，當土壤鎘含量為200mg/kg時，蓖麻株高僅為9.7cm，說明高濃度鎘抑制蓖麻生長。0、50mg/kg鎘處理的株高幾乎一樣，說明在土壤鎘含量為0～50mg/kg時會促進蓖麻生長。在低濃度鎘處理下，蓖麻生長良好，植株生長旺盛，葉片鮮綠、肥厚。在土壤鎘含量為0～50mg/kg，蓖麻生長良好，但從土壤鎘含量為100mg/kg開始出現(xiàn)新葉有所變黃、植株相對矮小、生長緩慢、重金屬中毒的癥狀，隨著土壤鎘含量的不斷地增加，蓖麻生長受抑制的現(xiàn)象逐漸明顯；到土壤鎘含量為200mg/kg時，根系短小發(fā)黑，植株矮小，葉片壞死，說明蓖麻重金屬中毒嚴重。所以，嚴重毒害鎘濃度在200mg/kg以上。

由圖5可知，根部干質量變化不明顯，只是在低濃度鎘處理時表現(xiàn)出一定的促進作用。地上部葉和莖干質量受土壤中不同含量鎘處理的影響較明顯，當土壤鎘含量為25mg/kg時，植株各部分干質量都最大，根、莖、葉分別為0.19、0.27、0.42g。隨著土壤鎘含量的增加，干質量逐漸下降，當土壤鎘含量為200mg/kg時，干質量僅為0.47g。

鎘是植物非必需元素，當鎘在植物體內積累到一定程度時，會對植物生理代謝產(chǎn)生毒害作用，通常表現(xiàn)為生長緩慢、葉片發(fā)黃、植株矮小、產(chǎn)量下降等癥狀。有研究表明，土壤中鎘含量較高會降低植物的光合作用，干擾植株體內營養(yǎng)物質的再分配和遷移，影響植物生長。當土壤鎘含量很低時，農作物的產(chǎn)量會增加，說明低濃度的鎘對某些植物的生長發(fā)育有一定的促進作用。本試驗中蓖麻在含鎘量低的土壤中生長旺盛，在含鎘量高的土壤中植株矮小，證實了鎘對植物的“低促高抑”現(xiàn)象[3]。

由于蓖麻在含鎘量為0～100mg/kg的土壤中能夠正常生長，未表出現(xiàn)明顯的重金屬中毒癥狀，因此蓖麻對鎘土壤污染具有很好的耐性。根據(jù)我國土壤環(huán)境重金屬污染程度分級標準，嚴重級鎘污染土壤中鎘含量只大于2mg/kg，因此蓖麻對嚴重級鎘污染土壤的修復有一定的潛力。

2.2.2蓖麻對鎘的吸收和積累

從圖6可知，植株鎘含量隨著土壤鎘含量的增加而增加，在土壤鎘含量為200mg/kg時，植株鎘含量最高，為613.28mg/kg。根中的鎘含量在土壤鎘含量為0～25mg/kg時緩慢增加，在土壤鎘含量為25～100mg/kg時幾乎不增加，在土壤鎘含量為100～200mg/kg時迅速增加，當土壤鎘含量為25、100、200mg/kg時，根中的鎘含量為203.18、219.50、521.50mg/kg。莖中的鎘含量在土壤鎘含量為0～100mg/kg時緩慢增加，在土壤鎘含量為100～200mg/kg時迅速增加，當土壤鎘含量為100、200mg/kg時，莖中的鎘含量為20.76、73.48mg/kg。葉片中鎘含量隨著土壤鎘含量的增加而緩慢增加，但在土壤鎘含量為50mg/kg時有所降低。

圖7可知，植株鎘積累量隨著土壤鎘含量的增加表現(xiàn)為增加—減少—增加的趨勢。在土壤鎘含量為0～25mg/kg時，蓖麻對鎘的積累量隨著土壤鎘含量的增加而增加；在土壤鎘含量為25～50mg/kg時有所減少，即在土壤鎘含量為25mg/kg時鎘能促進蓖麻生長，而在土壤鎘含量為50mg/kg時鎘會抑制蓖麻生長，在土壤鎘含量為25～100mg/kg時蓖麻植株鎘含量幾乎沒有增加，所以導致蓖麻對鎘積累量減少；在土壤鎘含量為100～200mg/kg時迅速增加。在土壤鎘含量為200mg/kg時，植株鎘積累量最高，為65.60μg/盆。

比較蓖麻根部和地上部對鎘的積累量可知，蓖麻對重金屬鎘的積累主要集中在根部，表現(xiàn)為普通植物的特征，并不滿足超積累植物的要求。但是，鎘在蓖麻莖和葉中有較高的積累，說明蓖麻具有將鎘從地下部轉運到地上部的能力，且能夠忍耐高濃度的鎘污染?？梢姳吐槭侵亟饘冁k的富集和耐性植物，因此蓖麻對修復鎘污染土壤有很大的潛力。

從圖8可知，蓖麻轉移系數(shù)在土壤鎘含量為0～50mg/kg時緩慢變小，主要是因為該濃度的鎘能促進植物生長，根部分含鎘量較大；在土壤鎘含量為50～100mg/kg時，轉移系數(shù)迅

速變大，說明該濃度的鎘開始抑制蓖麻生長，蓖麻會將多余的鎘往地上部分運輸，所以轉移系數(shù)變大；在土壤鎘含量為100～200mg/kg時，轉移系數(shù)迅速變小，說明過高濃度的鎘會破壞植株體內細胞，所以對鎘運輸能力下降。富集系數(shù)隨著土壤鎘含量的增加而減少，在土壤鎘含量為0～50mg/kg時，富集系數(shù)迅速變小；在土壤鎘含量為50～200mg/kg時緩慢下降。因為低濃度促進植株生長，高濃度抑制植株生長，所以在低濃度時蓖麻主動吸收鎘，高濃度時抑制鎘進入體內[4]。

3結論

本研究對淄蓖麻3、5、6、7、8號等5個品種的鎘積累與分配特征進行比較分析，研究有機酸對蓖麻鎘脅迫的調節(jié)作用，采用盆栽試驗研究蓖麻對鎘污染土壤的修復潛力，探索外源調節(jié)劑單施與配施對蓖麻修復鎘污染土壤的強化效果。結果顯示，淄蓖麻5號在5個品種中對鎘的耐性與積累性最好。在含重金屬鎘的污染土壤中，鎘對蓖麻的臨界毒害濃度約50mg/kg，嚴重毒害的臨界濃度200mg/kg，此時蓖麻仍能生長，表現(xiàn)出較強的耐性。

蓖麻的根對鎘有較強的吸收和積累作用，并隨著土壤鎘含量的增加而增強，在土壤鎘含量為200mg/kg時，葉、莖、根對鎘的累積量分別達到51.89、9.25、4.46μg/盆。說明蓖麻這種植物適合高濃度鎘污染土壤的植物修復。

參考文獻：

[1]張慧，李寧，戴友芝.重金屬污染的生物修復技術[J].化工進展，2004，23（5）：562-565，574.

[2]韋朝陽，陳同斌.重金屬超富集植物及植物修復技術研究進展[J].生態(tài)學報，2001，21（7）：1196-1203.

[3]林肇信，劉天齊，劉逸農.環(huán)境保護概論[M].北京：高等教育出版社，2006.

[4]孫敬亮，武文鈞，趙瑞雪，等.重金屬土壤污染及植物修復技術[J].長春理工大學學報，2003，26（4）：46-48.endprint

從圖3可知，5號品種植株鎘積累量是所有品種中最多的，為888.19μg/盆；其次是7號品種，為821.35μg/盆；植株鎘積累量最差的是6號，僅為472.87μg/盆，6號品種單位鎘含量是最高的，但是由于生物量太少，導致鎘積累量很少。蓖麻鎘積累量絕大部分在根系，各器官鎘積累量從多到少依次為根>莖>葉。根中鎘積累量最多的是7號品種，為769.50μg/盆；莖中鎘積累量最多的是5號品種，為154.77μg/盆；葉片中鎘積累量最多的是8號品種，為35.05μg/盆。

2.2蓖麻對土壤鎘的遷移積累能力的影響

2.2.1鎘對蓖麻生長的影響

不同濃度的鎘處理對蓖麻種子的發(fā)芽以及幼苗的生長都有一定的影響。在鎘處理濃度較低的污染土壤中，蓖麻種子催芽后約2d出土，而隨著土壤鎘含量的增加，催芽蓖麻種子比空白對照約晚1d破土發(fā)芽。

說明含鎘量高的土壤對蓖麻種子發(fā)芽具有抑制作用。

由圖4可知，隨著土壤鎘含量的增加，蓖麻的長勢先上升后下降，在土壤鎘含量為10mg/kg時，蓖麻株高最高，為15.1cm；隨著土壤鎘含量的增加，平均株高逐漸下降，當土壤鎘含量為200mg/kg時，蓖麻株高僅為9.7cm，說明高濃度鎘抑制蓖麻生長。0、50mg/kg鎘處理的株高幾乎一樣，說明在土壤鎘含量為0～50mg/kg時會促進蓖麻生長。在低濃度鎘處理下，蓖麻生長良好，植株生長旺盛，葉片鮮綠、肥厚。在土壤鎘含量為0～50mg/kg，蓖麻生長良好，但從土壤鎘含量為100mg/kg開始出現(xiàn)新葉有所變黃、植株相對矮小、生長緩慢、重金屬中毒的癥狀，隨著土壤鎘含量的不斷地增加，蓖麻生長受抑制的現(xiàn)象逐漸明顯；到土壤鎘含量為200mg/kg時，根系短小發(fā)黑，植株矮小，葉片壞死，說明蓖麻重金屬中毒嚴重。所以，嚴重毒害鎘濃度在200mg/kg以上。

由圖5可知，根部干質量變化不明顯，只是在低濃度鎘處理時表現(xiàn)出一定的促進作用。地上部葉和莖干質量受土壤中不同含量鎘處理的影響較明顯，當土壤鎘含量為25mg/kg時，植株各部分干質量都最大，根、莖、葉分別為0.19、0.27、0.42g。隨著土壤鎘含量的增加，干質量逐漸下降，當土壤鎘含量為200mg/kg時，干質量僅為0.47g。

鎘是植物非必需元素，當鎘在植物體內積累到一定程度時，會對植物生理代謝產(chǎn)生毒害作用，通常表現(xiàn)為生長緩慢、葉片發(fā)黃、植株矮小、產(chǎn)量下降等癥狀。有研究表明，土壤中鎘含量較高會降低植物的光合作用，干擾植株體內營養(yǎng)物質的再分配和遷移，影響植物生長。當土壤鎘含量很低時，農作物的產(chǎn)量會增加，說明低濃度的鎘對某些植物的生長發(fā)育有一定的促進作用。本試驗中蓖麻在含鎘量低的土壤中生長旺盛，在含鎘量高的土壤中植株矮小，證實了鎘對植物的“低促高抑”現(xiàn)象[3]。

由于蓖麻在含鎘量為0～100mg/kg的土壤中能夠正常生長，未表出現(xiàn)明顯的重金屬中毒癥狀，因此蓖麻對鎘土壤污染具有很好的耐性。根據(jù)我國土壤環(huán)境重金屬污染程度分級標準，嚴重級鎘污染土壤中鎘含量只大于2mg/kg，因此蓖麻對嚴重級鎘污染土壤的修復有一定的潛力。

2.2.2蓖麻對鎘的吸收和積累

從圖6可知，植株鎘含量隨著土壤鎘含量的增加而增加，在土壤鎘含量為200mg/kg時，植株鎘含量最高，為613.28mg/kg。根中的鎘含量在土壤鎘含量為0～25mg/kg時緩慢增加，在土壤鎘含量為25～100mg/kg時幾乎不增加，在土壤鎘含量為100～200mg/kg時迅速增加，當土壤鎘含量為25、100、200mg/kg時，根中的鎘含量為203.18、219.50、521.50mg/kg。莖中的鎘含量在土壤鎘含量為0～100mg/kg時緩慢增加，在土壤鎘含量為100～200mg/kg時迅速增加，當土壤鎘含量為100、200mg/kg時，莖中的鎘含量為20.76、73.48mg/kg。葉片中鎘含量隨著土壤鎘含量的增加而緩慢增加，但在土壤鎘含量為50mg/kg時有所降低。

圖7可知，植株鎘積累量隨著土壤鎘含量的增加表現(xiàn)為增加—減少—增加的趨勢。在土壤鎘含量為0～25mg/kg時，蓖麻對鎘的積累量隨著土壤鎘含量的增加而增加；在土壤鎘含量為25～50mg/kg時有所減少，即在土壤鎘含量為25mg/kg時鎘能促進蓖麻生長，而在土壤鎘含量為50mg/kg時鎘會抑制蓖麻生長，在土壤鎘含量為25～100mg/kg時蓖麻植株鎘含量幾乎沒有增加，所以導致蓖麻對鎘積累量減少；在土壤鎘含量為100～200mg/kg時迅速增加。在土壤鎘含量為200mg/kg時，植株鎘積累量最高，為65.60μg/盆。

比較蓖麻根部和地上部對鎘的積累量可知，蓖麻對重金屬鎘的積累主要集中在根部，表現(xiàn)為普通植物的特征，并不滿足超積累植物的要求。但是，鎘在蓖麻莖和葉中有較高的積累，說明蓖麻具有將鎘從地下部轉運到地上部的能力，且能夠忍耐高濃度的鎘污染?？梢姳吐槭侵亟饘冁k的富集和耐性植物，因此蓖麻對修復鎘污染土壤有很大的潛力。

從圖8可知，蓖麻轉移系數(shù)在土壤鎘含量為0～50mg/kg時緩慢變小，主要是因為該濃度的鎘能促進植物生長，根部分含鎘量較大；在土壤鎘含量為50～100mg/kg時，轉移系數(shù)迅

速變大，說明該濃度的鎘開始抑制蓖麻生長，蓖麻會將多余的鎘往地上部分運輸，所以轉移系數(shù)變大；在土壤鎘含量為100～200mg/kg時，轉移系數(shù)迅速變小，說明過高濃度的鎘會破壞植株體內細胞，所以對鎘運輸能力下降。富集系數(shù)隨著土壤鎘含量的增加而減少，在土壤鎘含量為0～50mg/kg時，富集系數(shù)迅速變小；在土壤鎘含量為50～200mg/kg時緩慢下降。因為低濃度促進植株生長，高濃度抑制植株生長，所以在低濃度時蓖麻主動吸收鎘，高濃度時抑制鎘進入體內[4]。

3結論

本研究對淄蓖麻3、5、6、7、8號等5個品種的鎘積累與分配特征進行比較分析，研究有機酸對蓖麻鎘脅迫的調節(jié)作用，采用盆栽試驗研究蓖麻對鎘污染土壤的修復潛力，探索外源調節(jié)劑單施與配施對蓖麻修復鎘污染土壤的強化效果。結果顯示，淄蓖麻5號在5個品種中對鎘的耐性與積累性最好。在含重金屬鎘的污染土壤中，鎘對蓖麻的臨界毒害濃度約50mg/kg，嚴重毒害的臨界濃度200mg/kg，此時蓖麻仍能生長，表現(xiàn)出較強的耐性。

蓖麻的根對鎘有較強的吸收和積累作用，并隨著土壤鎘含量的增加而增強，在土壤鎘含量為200mg/kg時，葉、莖、根對鎘的累積量分別達到51.89、9.25、4.46μg/盆。說明蓖麻這種植物適合高濃度鎘污染土壤的植物修復。

參考文獻：

[1]張慧，李寧，戴友芝.重金屬污染的生物修復技術[J].化工進展，2004，23（5）：562-565，574.

[2]韋朝陽，陳同斌.重金屬超富集植物及植物修復技術研究進展[J].生態(tài)學報，2001，21（7）：1196-1203.

[3]林肇信，劉天齊，劉逸農.環(huán)境保護概論[M].北京：高等教育出版社，2006.

[4]孫敬亮，武文鈞，趙瑞雪，等.重金屬土壤污染及植物修復技術[J].長春理工大學學報，2003，26（4）：46-48.endprint

從圖3可知，5號品種植株鎘積累量是所有品種中最多的，為888.19μg/盆；其次是7號品種，為821.35μg/盆；植株鎘積累量最差的是6號，僅為472.87μg/盆，6號品種單位鎘含量是最高的，但是由于生物量太少，導致鎘積累量很少。蓖麻鎘積累量絕大部分在根系，各器官鎘積累量從多到少依次為根>莖>葉。根中鎘積累量最多的是7號品種，為769.50μg/盆；莖中鎘積累量最多的是5號品種，為154.77μg/盆；葉片中鎘積累量最多的是8號品種，為35.05μg/盆。

2.2蓖麻對土壤鎘的遷移積累能力的影響

2.2.1鎘對蓖麻生長的影響

不同濃度的鎘處理對蓖麻種子的發(fā)芽以及幼苗的生長都有一定的影響。在鎘處理濃度較低的污染土壤中，蓖麻種子催芽后約2d出土，而隨著土壤鎘含量的增加，催芽蓖麻種子比空白對照約晚1d破土發(fā)芽。

說明含鎘量高的土壤對蓖麻種子發(fā)芽具有抑制作用。

由圖4可知，隨著土壤鎘含量的增加，蓖麻的長勢先上升后下降，在土壤鎘含量為10mg/kg時，蓖麻株高最高，為15.1cm；隨著土壤鎘含量的增加，平均株高逐漸下降，當土壤鎘含量為200mg/kg時，蓖麻株高僅為9.7cm，說明高濃度鎘抑制蓖麻生長。0、50mg/kg鎘處理的株高幾乎一樣，說明在土壤鎘含量為0～50mg/kg時會促進蓖麻生長。在低濃度鎘處理下，蓖麻生長良好，植株生長旺盛，葉片鮮綠、肥厚。在土壤鎘含量為0～50mg/kg，蓖麻生長良好，但從土壤鎘含量為100mg/kg開始出現(xiàn)新葉有所變黃、植株相對矮小、生長緩慢、重金屬中毒的癥狀，隨著土壤鎘含量的不斷地增加，蓖麻生長受抑制的現(xiàn)象逐漸明顯；到土壤鎘含量為200mg/kg時，根系短小發(fā)黑，植株矮小，葉片壞死，說明蓖麻重金屬中毒嚴重。所以，嚴重毒害鎘濃度在200mg/kg以上。

由圖5可知，根部干質量變化不明顯，只是在低濃度鎘處理時表現(xiàn)出一定的促進作用。地上部葉和莖干質量受土壤中不同含量鎘處理的影響較明顯，當土壤鎘含量為25mg/kg時，植株各部分干質量都最大，根、莖、葉分別為0.19、0.27、0.42g。隨著土壤鎘含量的增加，干質量逐漸下降，當土壤鎘含量為200mg/kg時，干質量僅為0.47g。

鎘是植物非必需元素，當鎘在植物體內積累到一定程度時，會對植物生理代謝產(chǎn)生毒害作用，通常表現(xiàn)為生長緩慢、葉片發(fā)黃、植株矮小、產(chǎn)量下降等癥狀。有研究表明，土壤中鎘含量較高會降低植物的光合作用，干擾植株體內營養(yǎng)物質的再分配和遷移，影響植物生長。當土壤鎘含量很低時，農作物的產(chǎn)量會增加，說明低濃度的鎘對某些植物的生長發(fā)育有一定的促進作用。本試驗中蓖麻在含鎘量低的土壤中生長旺盛，在含鎘量高的土壤中植株矮小，證實了鎘對植物的“低促高抑”現(xiàn)象[3]。

由于蓖麻在含鎘量為0～100mg/kg的土壤中能夠正常生長，未表出現(xiàn)明顯的重金屬中毒癥狀，因此蓖麻對鎘土壤污染具有很好的耐性。根據(jù)我國土壤環(huán)境重金屬污染程度分級標準，嚴重級鎘污染土壤中鎘含量只大于2mg/kg，因此蓖麻對嚴重級鎘污染土壤的修復有一定的潛力。

2.2.2蓖麻對鎘的吸收和積累

從圖6可知，植株鎘含量隨著土壤鎘含量的增加而增加，在土壤鎘含量為200mg/kg時，植株鎘含量最高，為613.28mg/kg。根中的鎘含量在土壤鎘含量為0～25mg/kg時緩慢增加，在土壤鎘含量為25～100mg/kg時幾乎不增加，在土壤鎘含量為100～200mg/kg時迅速增加，當土壤鎘含量為25、100、200mg/kg時，根中的鎘含量為203.18、219.50、521.50mg/kg。莖中的鎘含量在土壤鎘含量為0～100mg/kg時緩慢增加，在土壤鎘含量為100～200mg/kg時迅速增加，當土壤鎘含量為100、200mg/kg時，莖中的鎘含量為20.76、73.48mg/kg。葉片中鎘含量隨著土壤鎘含量的增加而緩慢增加，但在土壤鎘含量為50mg/kg時有所降低。

圖7可知，植株鎘積累量隨著土壤鎘含量的增加表現(xiàn)為增加—減少—增加的趨勢。在土壤鎘含量為0～25mg/kg時，蓖麻對鎘的積累量隨著土壤鎘含量的增加而增加；在土壤鎘含量為25～50mg/kg時有所減少，即在土壤鎘含量為25mg/kg時鎘能促進蓖麻生長，而在土壤鎘含量為50mg/kg時鎘會抑制蓖麻生長，在土壤鎘含量為25～100mg/kg時蓖麻植株鎘含量幾乎沒有增加，所以導致蓖麻對鎘積累量減少；在土壤鎘含量為100～200mg/kg時迅速增加。在土壤鎘含量為200mg/kg時，植株鎘積累量最高，為65.60μg/盆。

比較蓖麻根部和地上部對鎘的積累量可知，蓖麻對重金屬鎘的積累主要集中在根部，表現(xiàn)為普通植物的特征，并不滿足超積累植物的要求。但是，鎘在蓖麻莖和葉中有較高的積累，說明蓖麻具有將鎘從地下部轉運到地上部的能力，且能夠忍耐高濃度的鎘污染。可見蓖麻是重金屬鎘的富集和耐性植物，因此蓖麻對修復鎘污染土壤有很大的潛力。

從圖8可知，蓖麻轉移系數(shù)在土壤鎘含量為0～50mg/kg時緩慢變小，主要是因為該濃度的鎘能促進植物生長，根部分含鎘量較大；在土壤鎘含量為50～100mg/kg時，轉移系數(shù)迅

速變大，說明該濃度的鎘開始抑制蓖麻生長，蓖麻會將多余的鎘往地上部分運輸，所以轉移系數(shù)變大；在土壤鎘含量為100～200mg/kg時，轉移系數(shù)迅速變小，說明過高濃度的鎘會破壞植株體內細胞，所以對鎘運輸能力下降。富集系數(shù)隨著土壤鎘含量的增加而減少，在土壤鎘含量為0～50mg/kg時，富集系數(shù)迅速變?。辉谕寥梨k含量為50～200mg/kg時緩慢下降。因為低濃度促進植株生長，高濃度抑制植株生長，所以在低濃度時蓖麻主動吸收鎘，高濃度時抑制鎘進入體內[4]。

3結論

本研究對淄蓖麻3、5、6、7、8號等5個品種的鎘積累與分配特征進行比較分析，研究有機酸對蓖麻鎘脅迫的調節(jié)作用，采用盆栽試驗研究蓖麻對鎘污染土壤的修復潛力，探索外源調節(jié)劑單施與配施對蓖麻修復鎘污染土壤的強化效果。結果顯示，淄蓖麻5號在5個品種中對鎘的耐性與積累性最好。在含重金屬鎘的污染土壤中，鎘對蓖麻的臨界毒害濃度約50mg/kg，嚴重毒害的臨界濃度200mg/kg，此時蓖麻仍能生長，表現(xiàn)出較強的耐性。

蓖麻的根對鎘有較強的吸收和積累作用，并隨著土壤鎘含量的增加而增強，在土壤鎘含量為200mg/kg時，葉、莖、根對鎘的累積量分別達到51.89、9.25、4.46μg/盆。說明蓖麻這種植物適合高濃度鎘污染土壤的植物修復。

參考文獻：

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