銅礦區(qū)廢棄地超富集植物的研究綜述

江西財經(jīng)大學(xué)藝術(shù)學(xué)院 胡瀟涵

銅礦區(qū)廢棄地超富集植物的研究綜述

江西財經(jīng)大學(xué)藝術(shù)學(xué)院 胡瀟涵

本文主要綜述了超富集植物的概念以及銅超富集植物的研究進展，對超富集植物存在的問題提出建議，旨在為以后銅礦區(qū)廢棄地的植物修復(fù)研究提供參考。

超富集植物；銅礦廢棄地；植物修復(fù)

前言

我國銅礦資源相對稀缺，截至2013年底，我國現(xiàn)共有銅礦礦區(qū)2018個，已查明的資源儲量有8345.9億噸[1]，主要分布在西藏、云南、江西、內(nèi)蒙古、新疆。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，社會對銅的需求量增加。銅礦開采在帶給人們財富的同時也給環(huán)境造成損傷。由于銅礦長期無序開發(fā)，對周邊環(huán)境造成了巨大的影響，各種廢棄地形成，植被遭到破環(huán)且難以生長，土地表皮裸露進而造成水土大量流失，整個區(qū)域的生態(tài)環(huán)境嚴重失衡。礦區(qū)廢棄地的生態(tài)修復(fù)方法有很多，與其他的修復(fù)方法相比，植物修復(fù)具有低價操作成本、簡易操作、良好的生態(tài)效益等的優(yōu)點。本文對超富集植物的概念以及銅超富集植物的研究進展進行了綜述，對目前超富集植物在實際應(yīng)用中的問題進行了分析，并對其今后發(fā)展方向進行了展望。

1 超富集植物的概念

無論是植物萃取還是植物提取，又或者是植物的轉(zhuǎn)化，植物修復(fù)技術(shù)的核心還是植物本身。在運用植物修復(fù)技術(shù)對土壤修復(fù)的過程中，超富集植物起著至關(guān)重要的作用。超富集植物又被稱為超累積植物，這個概念是在1997年被Brook等[2]首次提出，超富集植物是指能夠超量吸收土壤中的重金屬，通過自身內(nèi)部的循環(huán)將重金屬轉(zhuǎn)移至地上的植物，這類植物吸收重金屬的能力是普通植物的100倍，并且不會影響其正常的生長。

現(xiàn)在普遍認為超富集植物一般具有這三個基本特征：一、植物地上部重金屬含量大于其地下部重金屬含量；二、植物地上部重金屬含量是普通植物在同一生長條件下的100倍；三、在重金屬污染土壤上不會出現(xiàn)重金屬毒害并能正常生長[3]。

2 銅超富集植物的研究進展

國外對超富集植物的研究較早，對銅超富集植物方面的報道也不少，且發(fā)現(xiàn)的絕大多數(shù)銅超富集植物主要在唇形科、石竹科、馬齒覓科、豆科、禾本科、漆樹科和馬鞭草科等。

我國在這方面的研究起步較晚，但是關(guān)于銅超富集植物的研究也取得了較大的進展。唐世榮[4]在2000年時指出鴨跖草是銅的超富集植物。2001年，束文圣等[5]在湖北銅綠山發(fā)現(xiàn)銅的超富集植物鴨跖草。李華等對海洲香薷對銅的吸收和積累進行了研究，指出海州香薷的地上部分對銅的富集達不到超富集的標準，但是其植株富集總量高且生物量大，因此也被考慮用于銅污染土壤的修復(fù)[6]。隨后，姜理英等[7]也對海洲香薷進行了相關(guān)研究，得到類似結(jié)論?？缔钡仍阢~礦區(qū)的調(diào)查和營養(yǎng)液實驗表明，蓖麻不僅能夠在野外實地以及在銅濃度為40mg/kg的營養(yǎng)液中生長，而且體內(nèi)能夠積累較多的銅，同時其植株高大、耐貧瘠、適應(yīng)性強，蓖麻是一種新的銅超積累植物[8]。目前國內(nèi)開始嘗試用超富集植物對銅污染土壤進行植物修復(fù)。

3 問題與展望

植物修復(fù)技術(shù)是目前最具潛力和市場前景的新興污染治理生態(tài)修復(fù)手段，而其發(fā)展的關(guān)鍵就是超富集植物的研究和篩選。隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)超積累植物在實際應(yīng)用中往往會出現(xiàn)以下幾個問題：

（1）大多超富集植物存在著植株矮小、生物量小、生長速度慢以及生長周期長等問題，且易受到土壤中其他因素的影響。

（2）一般污染的土壤中除了大量的銅，還存有其他大量有毒重金屬；而目前的研究表明，一種超富集植物只對一種植物或最多兩種植物具顯著的富集效果。

（3）目前的研究大多是進行室內(nèi)小規(guī)模的盆栽實驗，進行野外實地的較少，篩選出的植物實際應(yīng)用效果不理想。

因此，未來在對銅礦區(qū)廢棄地進行植物修復(fù)的時候可以從這幾個方面出發(fā)：（1）在今后的銅礦區(qū)廢棄地的植物生態(tài)修復(fù)研究中，應(yīng)該拓寬超累積植物的篩選范疇。植物篩選時可優(yōu)先考慮本土植物，結(jié)合能源植物、觀賞植物等不同角度的考慮，篩選高效、富集面廣的超富集植物，既能在礦區(qū)較好地生長，同時又創(chuàng)造經(jīng)濟價值。（2）加強對超富集植物的富集機制和耐性機制，以及相關(guān)的知識進行進一步地深入研究，為超富集植物的研究與篩選提供理論基礎(chǔ)，從而加強銅超富集植物的的實地應(yīng)用性。（3）在進行植物修復(fù)的同時，又與植物造景、園林美學(xué)等多個學(xué)科知識結(jié)合起來，在修復(fù)礦區(qū)廢棄地的同時又營造出美麗的植物景觀，帶動附近地區(qū)的經(jīng)濟效益。

[1]郝芳,董延濤,李建革.長江經(jīng)濟帶銅礦資源布局結(jié)構(gòu)優(yōu)化與產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究[J].中國礦業(yè),2015.10：72-75.

[2]Brooks R R,Lee J,Reeves R D,et a1.Detection of nickeliferous rocks by analysis of herbarium specimens of indicator plants[J].Journal of Geochemical Exploration,1997(7)：49-57.

[3]陳小慧,何威明,王睿等.3種污染土壤植物修復(fù)技術(shù)研究進展[J].中國農(nóng)技推廣,2016(2)：43-47.

[4]唐世榮.重金屬在海州香薷和鴨跖草葉片提取物中的分配[J].植物生理學(xué)通訊,2000.36(2)：128.

[5]束文圣,楊開顏,張志權(quán)等.湖北銅綠山古銅礦冶煉渣植被與優(yōu)勢植物的重金屬含量研究[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報,2001.7(1)：7-12.

[6]李華,駱永明,宋靜.不同銅水平下海洲香薷的生理特性和銅積累研究[J].土壤,2002(4)：225-228.

[7]姜理英,楊肖娥,葉正錢等.海州香薷和紫花香薷對Cu、Zn的吸收和積累[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2003.24 (5)：524-528.

[8]康薇,鄭進.蓖麻——一種新的銅超積累植物[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2011.39(3)：1449-1451,1466.

胡瀟涵，1991年11月出生，安徽省黃山市人，碩士研究生，研究方向：園林植物與觀賞園藝。

江西財經(jīng)大學(xué)第十一屆學(xué)生科研課題（XS16483）。