鎘在桑樹(shù)體內(nèi)的遷移與分布特征研究

潘雨齊，黃仁志，雷　鳴*，顏新培，龔　昕，蔣詩(shī)夢(mèng)，賈超華（.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，長(zhǎng)沙 408；.湖南省蠶桑科學(xué)研究所，長(zhǎng)沙 407）

鎘在桑樹(shù)體內(nèi)的遷移與分布特征研究

潘雨齊1，黃仁志2，雷鳴1*，顏新培2，龔昕2，蔣詩(shī)夢(mèng)2，賈超華2
（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128；2.湖南省蠶?？茖W(xué)研究所，長(zhǎng)沙 410127）

為研究品種和種植密度對(duì)桑樹(shù)吸收土壤鎘及在其體內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律的影響，選擇湖南邵陽(yáng)洞口和岳陽(yáng)臨湘兩地的重金屬污染區(qū)為研究區(qū)，按照不同種植密度（15 000、30 000、45 000株·hm-2）種植三個(gè)品種桑樹(shù)（粵桑11號(hào)、農(nóng)桑14號(hào)和強(qiáng)桑1號(hào)），并對(duì)桑樹(shù)植株中鎘的含量與分布進(jìn)行分析。結(jié)果表明：兩個(gè)污染區(qū)的土壤受到鎘的重度污染，其中岳陽(yáng)臨湘污染區(qū)土壤中重金屬的潛在風(fēng)險(xiǎn)高于邵陽(yáng)洞口污染區(qū)；在試驗(yàn)設(shè)置的種植密度范圍內(nèi)，桑樹(shù)地上部（莖、枝、葉）鎘含量隨著種植密度的增加而升高，高密度的種植方式有利于提高桑樹(shù)對(duì)鎘污染土壤的修復(fù)效率；在整個(gè)桑樹(shù)植株中，根部鎘的平均含量約占總量的40%，莖部和枝部鎘的平均含量約占44%，葉片鎘的平均含量約占16%；土壤Cd污染程度的增加提升了桑樹(shù)根向上運(yùn)輸Cd的能力，桑樹(shù)在洞口試驗(yàn)區(qū)根-莖、根-枝、根-葉的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)分別為0.37～0.46、0.38～0.51、0.37～0.49，臨湘試驗(yàn)區(qū)分別為0.50～0.83、0.42～0.61、0.54～0.64。研究進(jìn)一步表明，桑樹(shù)可種植于重金屬污染的土壤。

土壤污染；鎘；桑樹(shù)；品種；種植密度

潘雨齊，黃仁志，雷鳴，等.鎘在桑樹(shù)體內(nèi)的遷移與分布特征研究［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2016，35（8）：1480-1487.

PAN Yu-qi，HUANG Ren-zhi，LEI-Ming，et al.Transportation and distribution of Cd in different varieties of mulberry（Moms alba L.）［J］.Journal of Agro-Environment Science，2016，35（8）：1480-1487.

目前我國(guó)正面臨著相當(dāng)嚴(yán)峻的土壤重金屬污染問(wèn)題。調(diào)查表明，湖南省被重金屬污染的耕地面積高達(dá)71.52萬(wàn)hm2，占全省耕地總面積的23.7%［1］。土壤中過(guò)量的重金屬抑制植物的生長(zhǎng)，造成作物減產(chǎn)甚至絕收，而重金屬還能通過(guò)食物鏈嚴(yán)重危害人體健康［2-4］，因此土壤重金屬污染修復(fù)是環(huán)境科學(xué)研究的熱點(diǎn)。在不同的修復(fù)技術(shù)中，植物修復(fù)技術(shù)以其特有的優(yōu)勢(shì)而被人們青睞。但是，由于普通植物生物量小且不具備經(jīng)濟(jì)價(jià)值而難以推廣，人們開(kāi)始關(guān)注用經(jīng)濟(jì)作物修復(fù)土壤污染［5-9］（經(jīng)濟(jì)作物是指具有某種特定經(jīng)濟(jì)用途的農(nóng)作物），尤其是用不被人攝入體內(nèi)的、宜于集中進(jìn)行專(zhuān)門(mén)化生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)作物治理環(huán)境污染可以達(dá)到修復(fù)和獲利兩全其美的效果。

桑樹(shù)（Moms alba L.），屬?？粕?。桑樹(shù)的適應(yīng)能力非常強(qiáng)，抗鹽堿、耐瘠薄，對(duì)土壤酸堿度適應(yīng)性強(qiáng)，在pH 4.5～9.0、土壤含鹽量0.2%的條件下都能生長(zhǎng)。桑樹(shù)能保水固土防沙，成片桑樹(shù)林的保水保土能力優(yōu)于其他樹(shù)種和植被［10］。桑樹(shù)對(duì)于重金屬有較強(qiáng)的耐性，唐翠明等［11］研究表明，種植在大寶山礦區(qū)周邊重金屬污染農(nóng)田的桑樹(shù)，重金屬污染程度不影響桑樹(shù)的生長(zhǎng)，且桑葉產(chǎn)量達(dá)到正常水平。譚勇壁［12］調(diào)查表明，桑樹(shù)在 Pb、Zn、As含量分別高達(dá)734、1194、53 mg·kg-1的污染土壤上仍然可以正常生長(zhǎng)發(fā)育，并且在外觀上沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的受脅迫現(xiàn)象。此外，蠶桑產(chǎn)業(yè)是公認(rèn)的生態(tài)循環(huán)產(chǎn)業(yè)，湖南蠶桑發(fā)展具有較強(qiáng)的區(qū)域特色，歷史悠久，2004年省政府已將蠶桑產(chǎn)業(yè)列入湖南省八大特色農(nóng)產(chǎn)品發(fā)展規(guī)劃。因此，以種植桑樹(shù)發(fā)展蠶桑產(chǎn)業(yè)來(lái)對(duì)重金屬污染、尤其對(duì)中度以上重金屬污染的耕地進(jìn)行治理和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，一方面可以較大地降低政府對(duì)重金屬污染土壤治理投入，引導(dǎo)農(nóng)民參與修復(fù)治理；另一方面，在修復(fù)過(guò)程中，可增加農(nóng)民收入，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。目前，重金屬對(duì)桑樹(shù)生理特性、蠶桑產(chǎn)量及品質(zhì)的影響有較多研究［13-17］，但關(guān)于品種、種植密度對(duì)桑樹(shù)體內(nèi)重金屬的遷移影響及其對(duì)污染農(nóng)田修復(fù)效果報(bào)道較少。本研究分別在湖南邵陽(yáng)洞口和岳陽(yáng)臨湘兩個(gè)重金屬污染區(qū)土壤種植3個(gè)桑樹(shù)品種，同時(shí)結(jié)合不同種植密度，研究桑樹(shù)對(duì)土壤Cd的吸收與分布，以期為利用桑樹(shù)修復(fù)重金屬污染土壤開(kāi)拓新思路，為構(gòu)建“邊修復(fù)邊創(chuàng)效”的經(jīng)濟(jì)生態(tài)模式提供科學(xué)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

1.1.1土壤樣品

試驗(yàn)田分別位于湖南邵陽(yáng)洞口某污染區(qū)（簡(jiǎn)稱(chēng)洞口）和岳陽(yáng)臨湘某污染區(qū)（簡(jiǎn)稱(chēng)臨湘）。洞口位于26° 51′38″～27°22′23″N、110°8′40″～110°57′10″E之間，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年均氣溫16.6℃，年日照百分率為32%，全年無(wú)霜期290 d左右，年平均降水量1491 mm，洞口污染區(qū)位于洞口縣寶灣村鐵錳成礦區(qū)，該區(qū)域是洞口縣重要的鐵、錳、鎢礦開(kāi)采區(qū)。臨湘位于29° 10′～29°52′N(xiāo)、113°15′～113°45′E之間，年平均氣溫16.4℃，無(wú)霜期259 d，日照率41%，降水量1 469.1 mm，臨湘污染區(qū)位于臨湘縣忠防鎮(zhèn)漁潭村桃林鉛鋅礦采礦場(chǎng)?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查表明，兩個(gè)污染區(qū)農(nóng)田土壤由于受到重金屬?lài)?yán)重污染，已經(jīng)無(wú)法利用而廢棄，雜草叢生。在種植桑樹(shù)之前，按照梅花型采樣法分別在兩個(gè)污染區(qū)采集5個(gè)表層土壤（0～20 cm）樣品并設(shè)置位置標(biāo)記，土壤經(jīng)自然風(fēng)干后，磨細(xì)過(guò)100目尼龍篩，存儲(chǔ)于密封袋內(nèi)備用。兩污染區(qū)土壤均為紅壤，土壤基本理化性質(zhì)和重金屬含量見(jiàn)表1。

1.1.2桑樹(shù)品種

（1）粵桑11號(hào)（簡(jiǎn)稱(chēng)粵桑-11），選育單位為廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，為多倍體雜交品種，樹(shù)形稍開(kāi)展，群體整齊，枝條直，發(fā)條數(shù)多，再生能力強(qiáng)，耐剪伐。產(chǎn)量高，葉質(zhì)好，發(fā)芽早，群體整齊，葉大而厚［18］。

表1　污染區(qū)土壤基本理化性質(zhì)和重金屬含量Table 1 Basic physicochemical properties and content of heavy metals of soil

（2）農(nóng)桑14號(hào)（簡(jiǎn)稱(chēng)農(nóng)桑-14），選育單位為浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶桑研究所，早生中熟豐產(chǎn)品種，屬魯桑系。其形直立稍開(kāi)展，發(fā)條數(shù)多，枝條粗長(zhǎng)而直，無(wú)側(cè)枝，開(kāi)雄花，花穗均較多，產(chǎn)葉量2700 kg·667 m-2，屬于農(nóng)桑系列的高產(chǎn)、高抗品種［19］。

（3）強(qiáng)桑1號(hào)（簡(jiǎn)稱(chēng)強(qiáng)桑-1），選育單位為浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶桑研究所，產(chǎn)葉量高、抗逆性較強(qiáng)的優(yōu)良桑樹(shù)品種。其樹(shù)形直立，樹(shù)冠緊湊，枝條粗長(zhǎng)，側(cè)枝少，產(chǎn)量超高，抗旱，耐寒，秋葉硬化晚，生長(zhǎng)期長(zhǎng)［20］。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在湖南邵陽(yáng)洞口和岳陽(yáng)臨湘選擇重金屬污染農(nóng)田作為試驗(yàn)區(qū)，洞口試驗(yàn)區(qū)面積為24.8 m×25.6 m，臨湘試驗(yàn)區(qū)面積為23.5 m×31.6 m。于2013年2月15日前翻耕土地，旋耕2次。四周挖好排水溝，排水溝深不低于40 cm，對(duì)排水不暢的田塊中間增加排水溝，確保田塊內(nèi)無(wú)積水。按1 m的行距挖栽植溝，溝寬深30 cm×30 cm，覆土10 cm，留5～10 cm溝深栽植桑樹(shù)。3個(gè)桑樹(shù)品種均按照3種密度即15 000、30 000、45 000 株·hm-2種植，每個(gè)品種10次平行。全年施肥2次，分別是春季施尿素150 kg·hm-2，夏季施復(fù)合肥225 kg· hm-2。在桑樹(shù)生長(zhǎng)過(guò)程中，為避免交通及其他因素的影響，在試驗(yàn)田四周設(shè)置保護(hù)行。

1.3樣品采集

2013年10月，在每個(gè)試驗(yàn)區(qū)按照不同桑樹(shù)品種隨機(jī)選取三株桑樹(shù)平行樣（共54株），桑樹(shù)樣品采集后，用自來(lái)水洗凈泥土，并分為根、莖、枝、葉等4部分置于103℃烘箱內(nèi)殺青1 h，調(diào)至65℃烘至恒重后，稱(chēng)取并記錄其各部位干重（表2），然后用植物粉碎機(jī)粉碎植物樣品后，裝入密封袋保存待用。同時(shí)分別在兩個(gè)試驗(yàn)田使用不銹鋼鏟采集桑樹(shù)相應(yīng)生長(zhǎng)土壤表層0～20 cm處的土壤，自然風(fēng)干，碾磨，過(guò)100目篩后貯存。

1.4分析測(cè)定

采用pH計(jì)（水土比為2.5∶1）［21］測(cè)定土壤pH值。土壤重金屬采用王水（HNO3∶HCl=3∶1）+高氯酸消化法消煮，同時(shí)用土壤國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)參比物質(zhì)（GSS-5）和空白樣進(jìn)行分析質(zhì)量控制。土壤重金屬元素含量采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-OES iptima 8300 Perkinelmer）測(cè)定。桑樹(shù)樣品（根、莖、枝、葉）采用HNO3消煮，用原子吸收分光光度計(jì)-石墨爐法（GTA120，美國(guó)Varian）測(cè)定植株中Cd含量。

1.5數(shù)據(jù)處理方法

本研究數(shù)據(jù)處理與差異分析采用Excel 2003和SPSS 12.0。

1.6土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

按照Hakanson［22］潛在生態(tài)危害指數(shù)法定量劃分出潛在生態(tài)危害的程度，該指數(shù)不僅反映了某一特定環(huán)境中每種污染物的影響，而且也反映了多種污染物的綜合影響。污染土壤中污染物的潛在風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)和潛在生態(tài)危害指數(shù)法按下式可表示為：

式中：Fi為污染因子；Ci為其污染物實(shí)測(cè)平均含量，mg·kg-1；Ce為某污染物參比值，mg·kg-1，本研究以國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB15618—1995，二級(jí)）為參比值，如表1所示；Ei為潛在風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)（Ei＜40為低潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，40≤Ei＜80為中潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，80≤Ei＜160為較高潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，160≤Ei＜320為高潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，Ei≥320為很高潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)［22］）；Ti為單個(gè)污染物毒性響應(yīng)參數(shù)，Cd、Cu、Zn和Pb的毒性響應(yīng)參數(shù)分別為30、5、1和5［22］。

RI為潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)：RI＜150，表示低潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；150≤RI＜300，表示中潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；300≤RI＜600，表示較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；RI≥600，表示很高潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)［22］。

1.7桑樹(shù)對(duì)Cd的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)

表2　試驗(yàn)區(qū)單株桑樹(shù)各部位平均干重Table 2 Average dry weights of mulberry

重金屬對(duì)植物的毒害是因?yàn)樗恢参镂詹⑾蛑仓甑厣喜窟\(yùn)輸［23］，研究Cd在桑樹(shù)體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)特征有助于探究Cd在桑樹(shù)體內(nèi)的分布規(guī)律，為降低桑樹(shù)體內(nèi)Cd的毒害提供科學(xué)依據(jù)。在本研究中以轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)代表植物根向地上部運(yùn)輸重金屬元素的能力［24］，本試驗(yàn)中轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)T1、T2、T3分別表示莖與根、枝與根、葉與根中Cd含量之比。公式如下：

轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)（T1、T2、T3）=桑樹(shù)地上部分（莖、枝和葉）中Cd的平均含量（mg·kg-1）/桑樹(shù)根中Cd的平均含量（mg·kg-1）

2　結(jié)果與討論

2.1土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

邵陽(yáng)洞口與岳陽(yáng)臨湘兩個(gè)試驗(yàn)區(qū)重金屬Cd、Cu、Zn、Pb含量如表1所示。兩個(gè)污染區(qū)土壤中重金屬Cu、Zn、Pb的含量都低于國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB15618—1995），但是Cd的含量明顯高于土壤標(biāo)準(zhǔn)限量值（0.3 mg·kg-1）；就兩個(gè)試驗(yàn)區(qū)相比，岳陽(yáng)臨湘試驗(yàn)區(qū)土壤中重金屬Cd、Cu、Zn、Pb含量明顯高于邵陽(yáng)洞口試驗(yàn)區(qū)。根據(jù)公式（1）、（2）和（3），兩個(gè)試驗(yàn)區(qū)土壤中Cd、Cu、Zn、Pb潛在風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。可以看出，兩個(gè)試驗(yàn)區(qū)土壤中Cd潛在風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)最高，屬于很高潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。這不僅與其土壤中含量高有關(guān)，也與其毒性響應(yīng)參數(shù)較高有關(guān)，而其他元素均屬于低潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。岳陽(yáng)臨湘試驗(yàn)區(qū)土壤中Cd的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)明顯高于邵陽(yáng)洞口試驗(yàn)區(qū)，也明顯高于雷鳴等［25］（Cd的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)為99）的報(bào)道。

2.2洞口試驗(yàn)區(qū)桑樹(shù)體內(nèi)Cd含量與分布

洞口試驗(yàn)區(qū)桑樹(shù)體內(nèi)Cd含量與分布如圖1所示。圖1（a）中，當(dāng)種植密度從15 000株·hm-2增加至45 000株·hm-2，強(qiáng)桑-1根部Cd含量減少，葉部Cd含量增加，莖部與枝部Cd含量無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。從圖1（b）中發(fā)現(xiàn)，種植密度的變化對(duì)農(nóng)桑-14根部、莖部和枝部Cd含量影響不大，三個(gè)部位Cd含量差異不顯著，而葉部Cd含量隨著種植密度的增加而升高。圖1（c）中，隨著種植密度的增加，粵桑-11根部、莖部、枝部和葉部Cd含量均有升高趨勢(shì)。研究表明，種植密度也會(huì)影響植物對(duì)重金屬污染土壤的修復(fù)效果，如劉玲等［26］在研究種植密度對(duì)Cd、Zn污染土壤伴礦景天植物修復(fù)效率的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，適宜的密度種植伴礦景天有利于增大植株地上部Cd、Zn吸取量，從而縮短修復(fù)時(shí)限，但魯雁偉等［27］認(rèn)為對(duì)于不同品種的苧麻，高密度的種植方式減少了苧麻單株地上部Pb、As的含量。對(duì)于桑樹(shù)而言，不同的種植密度會(huì)影響桑樹(shù)對(duì)重金屬的吸收能力與遷移能力，同時(shí)還會(huì)影響其桑葉產(chǎn)量以及蠶繭質(zhì)量［28］。在洞口試驗(yàn)區(qū)，高密度的種植方式增加了桑樹(shù)地上部（莖、枝、葉）Cd的含量，表明在重金屬污染區(qū)按照高密度種植模式種植桑樹(shù)有利于其吸收重金屬。

表3　試驗(yàn)區(qū)土壤重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)Table 3 Assessment of potential ecological risks of heavy metals in both contaminated soils

圖1　洞口試驗(yàn)區(qū)不同種植密度下桑樹(shù)體內(nèi)Cd含量分布Figure 1 Cadmium content in Qiangsang 1，Nongsang 14 and Yuesang 11 under different planting pattern condition in Dongkou area

2.3臨湘試驗(yàn)區(qū)桑樹(shù)體內(nèi)Cd含量與分布

臨湘試驗(yàn)區(qū)桑樹(shù)體內(nèi)Cd含量與分布如圖2所示。從圖2（a）可知，當(dāng)種植密度從15 000株·hm-2增加至45 000株·hm-2，強(qiáng)桑-1莖部與葉部Cd含量升高，根部與枝部Cd含量無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。由圖2（b）中發(fā)現(xiàn)，農(nóng)桑-14根部、莖部和枝部Cd含量在種植密度增加后無(wú)明顯變化，葉部Cd含量在種植密度為30 000株·hm-2時(shí)最高。而圖2（c）表明，隨著種植密度增加，粵桑-11根部和葉部Cd含量升高，莖部和枝部Cd含量無(wú)顯著性差異。

比較圖1和圖2可發(fā)現(xiàn)，在整個(gè)桑樹(shù)植株中，根部Cd的平均含量約占總量的40%，莖部和枝部Cd的平均含量約占總量的44%，葉片Cd的平均含量相對(duì)較少，約占總量的16%。不同品種桑樹(shù)體內(nèi)Cd的分布呈現(xiàn)不同規(guī)律，其原因可能是桑樹(shù)品種的差異以及溫度、濕度、土壤污染程度等環(huán)境因素的影響，如張興等［14］研究表明，重金屬?gòu)?fù)合污染下桑樹(shù)體內(nèi)Cd含量的分布趨勢(shì)為根＞葉＞皮＞骨，而陳朝明等［29］認(rèn)為Cd單一污染下桑樹(shù)Cd分布為須根＞主根＞主莖＞葉片＞分枝。桑樹(shù)在臨湘試驗(yàn)區(qū)（土壤Cd含量為8.88 mg· kg-1）能夠正常生長(zhǎng)，說(shuō)明桑樹(shù)對(duì)Cd有較強(qiáng)的耐性。陳朝明等［15］還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)土壤中Cd含量≤40.6 mg·kg-1時(shí)，桑樹(shù)生長(zhǎng)正?；蚧菊?，桑葉品質(zhì)受Cd影響不大，且用桑葉喂養(yǎng)的家蠶生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)出蠶繭的質(zhì)量均正常。

圖2　臨湘試驗(yàn)區(qū)不同種植密度下桑樹(shù)體內(nèi)Cd含量分布Figure 2 Cd content in Qiangsang 1，Nongsang 14 and Yuesang 11 under different planting pattern condition in Linxiang area

2.4Cd在桑樹(shù)體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)特征

圖3　洞口試驗(yàn)區(qū)和臨湘試驗(yàn)區(qū)桑樹(shù)對(duì)Cd的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)Figure 3 Translocation factor of Cd in mulberry in Dongkou area and Linxiang area

試驗(yàn)區(qū)桑樹(shù)對(duì)Cd轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)見(jiàn)圖3。桑樹(shù)在洞口試驗(yàn)區(qū)T1、T2、T3分別為0.37～0.46、0.38～0.51、0.37～0.49，臨湘試驗(yàn)區(qū)T1、T2、T3分別為0.50～0.83、0.42～0.61、0.54～0.64。從圖3可以看出：臨湘試驗(yàn)區(qū)桑樹(shù)對(duì)Cd的轉(zhuǎn)移系數(shù)均大于洞口試驗(yàn)區(qū)，說(shuō)明土壤Cd污染程度的增加提升了桑樹(shù)根向上運(yùn)輸Cd的能力；強(qiáng)桑-1的T2、T3高于農(nóng)桑-14和粵桑-11，即在洞口試驗(yàn)區(qū)強(qiáng)桑-1中Cd從根部轉(zhuǎn)移到枝、葉部能力最強(qiáng)；臨湘試驗(yàn)區(qū)三個(gè)品種的T1、T2差異顯著（P＜0.05），而T3差異不顯著，說(shuō)明在該區(qū)品種差異對(duì)桑樹(shù)從根部到葉部運(yùn)輸Cd的能力影響不大；同一品種的T1、T2、T3存在一定差異，但有的差異不明顯（如洞口試驗(yàn)區(qū)的農(nóng)桑-14）。不同地區(qū)不同品種對(duì)Cd的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)有所不同，一方面是因?yàn)楸狙芯吭诖筇镌囼?yàn)條件下進(jìn)行，不可控因素較多，以往也有研究表明植物的生長(zhǎng)情況以及對(duì)重金屬元素的吸收、積累和轉(zhuǎn)運(yùn)在大田試驗(yàn)條件和室內(nèi)模擬試驗(yàn)（盆栽或水培試驗(yàn)）條件下具有一定的差異［30-32］；另一方面供試土壤屬于礦區(qū)重金屬?gòu)?fù)合污染土壤，成分復(fù)雜，各重金屬間存在較為復(fù)雜的交互作用，有研究表明復(fù)合污染土壤中重金屬在土壤-植物系統(tǒng)中的遷移積累比單一污染要復(fù)雜得多，重金屬種類(lèi)多少以及濃度高低對(duì)其在植物體內(nèi)的積累均有一定影響［33］。

2.5桑樹(shù)對(duì)土壤Cd的吸收效果

為進(jìn)一步了解桑樹(shù)品種及種植密度對(duì)桑樹(shù)吸收Cd總質(zhì)量的影響，分別計(jì)算兩個(gè)試驗(yàn)區(qū)在不同種植密度下單株桑樹(shù)體內(nèi)Cd的積累總量（mg·株-1），其值為單株桑樹(shù)不同部位Cd平均質(zhì)量的總和。由圖4可以看出，強(qiáng)桑-1體內(nèi)Cd積累總量存在非顯著性差異，其原因可能是種植密度的增加促進(jìn)了強(qiáng)桑-1葉部對(duì)Cd的吸收但抑制了其根部對(duì)Cd的吸收，兩者均衡導(dǎo)致桑樹(shù)體內(nèi)Cd的總質(zhì)量變化不明顯；農(nóng)桑-14和粵桑-11體內(nèi)Cd積累總量隨著種植密度的增加而升高。對(duì)比圖4（a）和圖4（b）發(fā)現(xiàn)，臨湘試驗(yàn)區(qū)單株桑樹(shù)體內(nèi)Cd積累總量明顯高于洞口試驗(yàn)區(qū)，說(shuō)明土壤Cd污染程度增加促進(jìn)了桑樹(shù)對(duì)Cd的積累。陳朝明等［29］研究發(fā)現(xiàn)，土壤Cd濃度增加后桑樹(shù)吸收的Cd在根部積累的比例明顯升高。這也是桑樹(shù)體內(nèi)Cd積累總量升高的重要原因。張興等［14］研究表明，桑樹(shù)對(duì)Cd污染土壤的修復(fù)年限為1.26年，故在Cd污染區(qū)種植桑樹(shù)可較好較快地修復(fù)礦區(qū)受污染土壤，在獲得生態(tài)效應(yīng)的同時(shí)可獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益，提高人們改善生態(tài)環(huán)境的積極性。

圖4　洞口試驗(yàn)區(qū)與臨湘試驗(yàn)區(qū)單株桑樹(shù)Cd總量Figure 4 Cadmium content in mulberry in Dongkou area and Linxiang area

3　結(jié)論

（1）通過(guò)對(duì)邵陽(yáng)洞口和岳陽(yáng)臨湘兩個(gè)污染區(qū)土壤重金屬含量分析與評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)土壤中Cd的含量明顯高于土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值（0.3 mg·kg-1），且兩個(gè)污染區(qū)土壤中Cd的潛在風(fēng)險(xiǎn)程度很高。

（2）在重金屬污染區(qū)按照高密度種植模式種植桑樹(shù)有利于桑樹(shù)吸收重金屬。在整個(gè)桑樹(shù)植株中，根部Cd的平均含量約占總量的40%，莖部和枝部約占總量的44%，葉片相對(duì)較少，約占總量的16%。

（3）土壤Cd污染程度的增加提升了桑樹(shù)根向上運(yùn)輸Cd的能力，桑樹(shù)在洞口試驗(yàn)區(qū)根-莖、根-枝、根-葉的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)分別為0.37～0.46、0.38～0.51、0.37～0.49，臨湘試驗(yàn)區(qū)分別為0.50～0.83、0.42～0.61、0.54～0.64。

（4）經(jīng)濟(jì)植物桑樹(shù)能夠種植在重金屬污染土壤上，但是桑樹(shù)葉子中Cd的含量是否影響?zhàn)B蠶，還有待進(jìn)一步研究。

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Transportation and distribution of Cd in different varieties of mulberry（Moms alba L.）

PAN Yu-qi1，HUANG Ren-zhi2，LEI Ming1*，YAN Xin-pei2，GONG Xin2，JIANG Shi-meng2，JIA Chao-hua2
（1.College of Resources and Environment，Changsha 410128，China；2.The Sericultural Research Institute of Hunan Province，Changsha 410127，China）

Mulberry（Moms alba L.）has potential to be used as phytoremediating plant.In this study，three varieties of mulberry（called Yuesang 11，Nongsang 14，and Qiangsang 1）were planted at three planting densities in two heavy metal-contaminated fields named Dongkou in Shaoyang City and Linxiang in Yueyang City in Hunan Province，respectively.The transport，accumulation and distribution of cadmium in the plants were studied.Results showed that both soils were contaminated by heavy metals，especially by Cd.The potential risks of heavy metals in Linxiang soil were higher than those in Dongkou soil.The content of Cd in the aboveground（stem，branch and leaf）of mulberry increased with increasing planting density，implying that high density planting method improved the remediation efficiency of Cd contaminated soil.In the whole mulberry plant，the average Cd content in mulberry roots accounted for about 40%of the total，Cd in stems and branches contributed to about 44%，and Cd in leaves only about 16%.Increased soil Cd pollution promoted mulberry roots to transport Cd. The translocation factors of root-stem，root-branch，and root-leaf of mulberry in Dongkou soil were 0.37～0.46，0.38～0.51 and 0.37～0.49，while 0.50～0.83，0.42～0.61，0.54～0.64 in Linxiang，respectively.Therefore，mulberry can be planted for remediating heavy metals contaminated soils.

soil contamination；cadmium；mulberry；variety；planting density

X503.235

A

1672-2043（2016）08-1480-08

10.11654/jaes.2015-1725

2015-12-29

湖南省教育廳重點(diǎn)項(xiàng)目（14A068）；湖南省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2013SK5036）；湖南省環(huán)境保護(hù)廳科技計(jì)劃項(xiàng)目（湘財(cái)建指［2013］229號(hào)）

潘雨齊（1990—），女，湖南長(zhǎng)沙人，碩士研究生，從事重金屬污染修復(fù)與治理研究。E-mail：59157432@qq.com

雷鳴E-mail：leiming8297@163.com