黑麥草野地瓜套種對(duì)重金屬鎘吸收的研究

余游　肖偉　謝陽東

摘要：為了研究野地瓜促進(jìn)富集植物黑麥草吸收重金屬鎘的可能性，筆者通過盆栽試驗(yàn)的方式對(duì)比了不同處理中黑麥草地上部分重金屬鎘的含量。試驗(yàn)結(jié)果表明：套種野地瓜處理的黑麥草地上部分總鎘含量為每盆5.6439×10^-3mg，而單獨(dú)種植黑麥草處理組的黑麥草地上部分總鎘含量為4.6164×10^-3mg，相比之下，增加了1.0275×10^-3mg，增加率為22.26%。野地瓜套種黑麥草能有效的促進(jìn)黑麥草對(duì)重金屬鎘的吸收。本研究為促進(jìn)富集植物對(duì)重金屬的吸收提供了一種新的思路與途徑。

關(guān)鍵詞：野地瓜；黑麥草；鎘；促進(jìn)

中圖分類號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 論文編號(hào)：cjas16120031

0引言

鎘是對(duì)生物尤其是人類有劇毒的污染元素，鎘會(huì)對(duì)呼吸道產(chǎn)生刺激，其化合物不易被腸道吸收，但可經(jīng)呼吸被體內(nèi)吸收，對(duì)肝或腎臟造成危害，鎘同時(shí)也是環(huán)境污染元素。土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)主要包括物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)與生物修復(fù)。其中生物修復(fù)的一項(xiàng)重要措施是植物修復(fù)，對(duì)于植物修復(fù)的研究，一般集中在超富集（富集）植物的篩選方面，和研究微生物與植物的相互作用促進(jìn)植物吸收方面嘲，以及添加螯合劑促進(jìn)植物對(duì)重金屬的吸收等方面。目前少有關(guān)于植物促進(jìn)或者減弱植物吸收重金屬方面的研究。

黑麥草為一年生禾本科單子葉植物，其再生能力強(qiáng)，易于種植，生物量較大，抗病蟲害能力強(qiáng)。有報(bào)道顯示黑麥草對(duì)重金屬具有很強(qiáng)的抗性，且對(duì)重金屬有蓄集作用。

野地瓜是重要的礦區(qū)植被修復(fù)植物，其對(duì)礦區(qū)和類似礦區(qū)環(huán)境的植被修復(fù)具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。野地瓜堅(jiān)韌而繁茂的莖蔓總是縱橫交錯(cuò)地生長(zhǎng)著，這樣就會(huì)自然的“織”成一張“巨型漁網(wǎng)”，能將表面松土、沙土、沙石牢牢地“網(wǎng)住”。野地瓜的莖蔓長(zhǎng)大于10 m，匐地而生，觸地易生須狀不定根，使其能在各種惡劣的條件下生長(zhǎng)。加之，其無攀附其他植物的特性，有利于后期次生植物的生長(zhǎng)。

在本研究中，筆者通過套種的方式將野地瓜與黑麥草進(jìn)行結(jié)合，以期探索套種野地瓜促進(jìn)黑麥草吸收重金屬鎘的可能性，為后期利用該方式進(jìn)行礦區(qū)植被修復(fù)和土壤污染修復(fù)，特別是土壤鎘污染的植物修復(fù)奠定一定的理論基礎(chǔ)，也為促進(jìn)富集植物吸收重金屬領(lǐng)域拓展了新的研究?jī)?nèi)容。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

黑麥草，野地瓜，鎘污染栽培土壤。

1.2試驗(yàn)方法

野地瓜與黑麥草套種試驗(yàn)：試驗(yàn)設(shè)置2個(gè)處理組：（1）野地瓜套種黑麥草；（2）單獨(dú)種黑麥草。為了防止其他植物對(duì)本試驗(yàn)的影響，本試驗(yàn)以盆栽試驗(yàn)的方式進(jìn)行（圖1）。栽培土為鎘污染栽培土壤。種植30天后，分別收割不同處理組黑麥草的地上部分，將收割后的黑麥草用牛皮紙包好，放在105℃的干燥箱中進(jìn)行30 min的殺青處理，待殺青處理后將生黑麥草再放置在75℃的干燥箱處理24 h。

將樣本寄送到第三方檢測(cè)中心進(jìn)行植物中重金屬（鎘）含量的測(cè)定。測(cè)試項(xiàng)目：鎘；測(cè)試設(shè)備：ICP-OES；測(cè)試依據(jù)：DB53/T 288—2009食品中鉛、砷、鐵、鈣、鋅、鋁、鈉、鎂、硼、錳、銅、鋇、鈦、鍶、錫、鎘、鉻、釩含量的測(cè)定。

1.3統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。

2結(jié)果與分析

在野地瓜與黑麥草的套種試驗(yàn)中，不同處理組黑麥草地上部分的干重和鎘含量如表1所示。

結(jié)果表明：對(duì)處理1和處理2的黑麥草地上部分干重進(jìn)行對(duì)比，處理1（野地瓜套種黑麥草）比處理2（單獨(dú)種植黑麥草）減少了0.2g/盆，降低率為15.38%；對(duì)地上部分干物質(zhì)中鎘的含量進(jìn)行對(duì)比，處理1（野地瓜套種黑麥草）比處理2（單獨(dú)種植黑麥草）增加了1.5797 mg/kg，增加率為44.48%。從試驗(yàn)的檢測(cè)結(jié)果看，處理1中黑麥草地上部分中的鎘含量的總量為每盆5.6439×10^-3mg，處理2中黑麥草地上部分中的鎘含量的總量為每盆4.6164×10^-3mg，處理1比處理2每盆增加了1.0275×10^-3mg，增加率為22.26%。從試驗(yàn)的結(jié)果看，野地瓜套種黑麥草能有效的促進(jìn)黑麥草對(duì)重金屬鎘的吸收。

在一定的種植環(huán)境中，野地瓜套種黑麥草，一方面存在野地瓜與黑麥草競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)以及空間的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致黑麥草生長(zhǎng)量的減少，也就是說套種可能會(huì)導(dǎo)致富集植物生長(zhǎng)的減少。但套種增加了物種的多樣性，多樣性的物種使植物結(jié)構(gòu)（植物修復(fù)系統(tǒng)）更穩(wěn)定；另一方面一定的套種方式促進(jìn)了富集植物對(duì)重金屬的吸收，能抵消因?yàn)樯L(zhǎng)量的減少對(duì)重金屬的吸收總量的影響，從而保證修復(fù)效果。

植物根系的分泌物能影響根際微生物的數(shù)量與結(jié)構(gòu)，其也必定對(duì)土壤中重金屬的活性或者存在狀態(tài)產(chǎn)生一定的影響，從而也影響植物對(duì)重金屬的吸收?？梢?，植物與植物之間互相作用（直接和間接作用），會(huì)在一定程度上影響植物對(duì)重金屬的吸收（圖2）。在實(shí)際的修復(fù)過程中，很難實(shí)現(xiàn)在一個(gè)區(qū)域單一的生長(zhǎng)一種植物，并且較豐富的植物結(jié)構(gòu)有利于植物的生長(zhǎng)與生態(tài)體系的健康發(fā)展。一定的套種方式可能會(huì)減少富集植物的生長(zhǎng)量，但富集能力的提高能有效的抵消因生長(zhǎng)量減少對(duì)重金屬吸收總量的影響，從而保證良好的修復(fù)效果。所以有必要研究在一個(gè)特定的植物修復(fù)場(chǎng)地內(nèi)，植物對(duì)植物吸收重金屬的影響。

3結(jié)論

套種作物是一種常用的栽種措施，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要的作用。在本研究中，野地瓜套種富集植物黑麥草能有效地提高黑麥草對(duì)重金屬（鎘）的吸收，增加率為22.26%，從研究的結(jié)果看一定的套種方式能有效的提高富集植物對(duì)重金屬的吸收。

4討論

生物修復(fù)是重要的土壤修復(fù)方式之一。近年來對(duì)于生物修復(fù)的研究主要集中在超富集（富集）植物的篩選、微生物與植物（包括重金屬）的相互作用促進(jìn)植物對(duì)重金屬的吸收，以及添加螯合劑促進(jìn)植物對(duì)重金屬的吸收等方面，而忽略了植物之間的相互影響。正如在本研究中所指出的，植物根系分泌物能在一定程度上影響根系微生物的結(jié)構(gòu)和數(shù)量水平，其也必然地會(huì)直接或者間接地影響富集植物對(duì)重金屬的吸收，因此研究植物對(duì)富集植物吸收重金屬的影響具有重要的意義。其意義主要體現(xiàn)在3個(gè)方面：第一，在植物修復(fù)過程中，利用植物來促進(jìn)富集植物對(duì)重金屬的吸收，保證了對(duì)土壤的修復(fù)效果；第二，在低濃度污染或者在具有一定本底的栽培環(huán)境中，可以特異性的選擇一定的植物進(jìn)行套種來減少植物對(duì)重金屬的吸收，從而保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的順利進(jìn)行和農(nóng)產(chǎn)品的安全（正在進(jìn)行的研究）；第三，避免向土壤中施用螯合劑（以及鈍化劑）可能造成的土壤污染。

利用植物增加或者減弱富集植物（以及普通作物）對(duì)重金屬的吸收的研究是一個(gè)較新的研究領(lǐng)域，其研究主要集中在證明該方法的可行性，以及對(duì)應(yīng)的具有促進(jìn)或者減弱作用的植物的篩選方面?，F(xiàn)目前關(guān)于植物與植物互作對(duì)重金屬吸收的影響的報(bào)道很少，因此，本研究在植物修復(fù)以及農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)領(lǐng)域具有積極的意義。