青葙對(duì)鎘的超富集特征及累積動(dòng)態(tài)研究

姚詩音，劉杰，*，王怡璇，朱園芳，豐順

（1.桂林理工大學(xué)環(huán)境污染控制理論與技術(shù)廣西重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西桂林 541004；2.桂林理工大學(xué)巖溶地區(qū)水污染控制與用水安全保障協(xié)同創(chuàng)新中心，廣西桂林 541004）

青葙對(duì)鎘的超富集特征及累積動(dòng)態(tài)研究

姚詩音1，劉杰1，2*，王怡璇1，朱園芳2，豐順1

（1.桂林理工大學(xué)環(huán)境污染控制理論與技術(shù)廣西重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西桂林 541004；2.桂林理工大學(xué)巖溶地區(qū)水污染控制與用水安全保障協(xié)同創(chuàng)新中心，廣西桂林 541004）

通過盆栽試驗(yàn)，研究了青葙（Celosia argentea Linn.）在0（對(duì)照）、1、5、10、15、20、25 mg·kg-1七個(gè)濃度下對(duì)土壤Cd的耐受和富集特征，評(píng)價(jià)了青葙對(duì)CdCl2、CdSO4、CdCO3、Cd（OH）2、CdS、CdO和Cd（NO3）2等形態(tài)Cd的富集能力，并在Cd污染的水稻田土壤中測(cè)試了青葙體內(nèi)Cd的動(dòng)態(tài)累積過程。結(jié)果表明，青葙對(duì)Cd具有極強(qiáng)的耐受和富集能力，在土壤Cd處理濃度≤15 mg·kg-1時(shí)，其生物量未出現(xiàn)顯著下降（P＞0.05）。除對(duì)照外，青葙葉片Cd含量均高于100 mg·kg-1，并且轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)和富集系數(shù)均大于1，符合Cd超富集植物的基本特征。實(shí)驗(yàn)同時(shí)發(fā)現(xiàn)，青葙不僅能大量富集水溶性Cd，對(duì)難溶性Cd也表現(xiàn)出很強(qiáng)的超富集能力，在外源添加Cd（OH）2、CdS和CdO等難溶性Cd的土壤中，青葙葉片Cd含量分別達(dá)到134、102、90.20 mg·kg-1，表明青葙具有修復(fù)不同形態(tài)Cd污染土壤的性能?？傮w而言，青葙對(duì)Cd的累積量隨時(shí)間增加而增大，但在第8～12周時(shí)，其地上部植株Cd的富集量增加不顯著（P＞0.05），由此判斷第8周是青葙收獲的適宜時(shí)期。青葙收獲期短這一特性，對(duì)于縮短修復(fù)周期，提高修復(fù)效率有重要的意義。由于青葙生長(zhǎng)快速，具有較大的生物量，對(duì)Cd耐受和富集能力強(qiáng)，可以認(rèn)為青葙是一種具有潛在應(yīng)用價(jià)值的Cd超富集植物資源。

青葙；超富集植物；鎘；植物修復(fù)

Cd（鎘）是土壤中最普遍的污染物之一。全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)顯示，我國(guó)土壤Cd的點(diǎn)位超標(biāo)率為7.0%，是所有無機(jī)污染物中最高的[1]。因?yàn)镃d與其他重金屬元素相比，具有較高的移動(dòng)性和生物有效性，易于通過食物鏈威脅人體健康[2]，所以該元素也被認(rèn)為是土壤中危害性最大的污染物之一[3]。攝入過量的Cd會(huì)損傷腎臟和神經(jīng)系統(tǒng)，并導(dǎo)致骨質(zhì)疏松和免疫力下降[4]。因此，土壤Cd污染的治理已成為關(guān)系公眾健康的重要環(huán)境問題。

植物提取技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上能夠大面積實(shí)施、不會(huì)給修復(fù)地區(qū)造成二次污染等優(yōu)點(diǎn)，在清除土壤Cd及其他重金屬污染方面有著廣闊的應(yīng)用前景[5]。該技術(shù)主要依靠超富集植物的超量富集作用去除污染土壤中的重金屬污染物，超富集植物作為植物提取技術(shù)的核心載體成為研究的熱點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)外已發(fā)現(xiàn)約17種Cd超富集植物[6]，但許多植物受地區(qū)環(huán)境條件限制且生物量小，如遏藍(lán)菜（Thlaspi caerulescens）不易直接用于重金屬污染的土壤植物修復(fù)，僅能作為一種模式植物進(jìn)行重金屬富集機(jī)制研究[7]。因此，篩選具有潛在應(yīng)用價(jià)值的Cd超富集植物仍然是植物提取技術(shù)的重要基礎(chǔ)性工作[8]。

青葙（Celosia argentea Linn.）是莧科青葙屬一年生草本植物，分布于我國(guó)大部分地區(qū)。在前期研究中，我們發(fā)現(xiàn)青葙能在錳礦渣堆積區(qū)域大量生長(zhǎng)且生物量較大（株高最大可達(dá)170 cm左右），并經(jīng)過試驗(yàn)證明具有錳超富集特征[9]，同時(shí)發(fā)現(xiàn)青葙對(duì)Cd也有較高的耐受和富集能力，可能是一種潛在的具有應(yīng)用價(jià)值的Cd超富集植物[10]。本文通過盆栽實(shí)驗(yàn)研究了青葙對(duì)不同濃度、不同形態(tài)土壤Cd的富集能力，以及外源添加有機(jī)酸強(qiáng)化青葙修復(fù)實(shí)際Cd污染土壤的效果，從耐受特征、富集特征、生物量和富集動(dòng)態(tài)等方面評(píng)價(jià)了青葙對(duì)土壤Cd污染的修復(fù)性能，以期為開發(fā)該植物用于土壤Cd污染的修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試植物和土壤

青葙種子采集于廣西桂林市平樂縣錳礦區(qū)。選取顆粒飽滿的青葙種子播種于苗床中，置于溫室培養(yǎng)，溫室溫度恒定在20～35℃。種子萌發(fā)后，每周用Hoagland’s營(yíng)養(yǎng)液澆灌一次[11]，平日使土壤含水量保持在田間持水量的80%左右。待幼苗長(zhǎng)出4～6片真葉，高度為3～4 cm時(shí)，移栽進(jìn)行盆栽實(shí)驗(yàn)。

供試土壤分別采自桂林理工大學(xué)雁山校區(qū)樹林中0～30 cm的表層（S0）和廣西某礦區(qū)尾砂污染水稻田10～30 cm的耕作層（S1）。將采集的土樣置陰涼處風(fēng)干，壓碎后過2 mm篩，利用土壤檢測(cè)儀（SL-3A）測(cè)定pH、有機(jī)質(zhì)、有效氮、速效磷和速效鉀等基本理化性質(zhì)（表1）。土壤總Cd采用HNO3-HClO4-HF消煮，可提取態(tài)Cd采用0.005 mol·L-1DTPA+0.01 mol·L-1CaCl2+0.1 mol·L-1TEA浸提，25℃振蕩2 h[12]，原子吸收光譜儀（PE-AA700型）測(cè)定。

表1 供試土壤的化學(xué)性狀Table 1 Some chemical properties of soil used in pot experiments

1.2 盆栽實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)1：準(zhǔn)確稱取1 kg的土壤S0裝于規(guī)格為2 L （14.5 cm×19 cm）的塑料盆內(nèi)，按照0（對(duì)照）、1、5、10、15、20、25 mg·kg-1的Cd濃度梯度加入CdCl2粉末，充分混勻后加水并曬干，如此反復(fù)3次，平衡2周后備用。選取生長(zhǎng)一致的青葙幼苗移栽到污染土壤中，每盆3棵，每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)。培養(yǎng)期間，使土壤含水量保持在田間持水量的80%左右，生長(zhǎng)期為50 d。

實(shí)驗(yàn)2：準(zhǔn)確稱取質(zhì)量為1 kg的土壤S0裝于2 L塑料盆內(nèi)，分別以粉末形式將CdCl2、CdSO4、CdCO3、Cd（OH）2、CdS、CdO、Cd（NO3）2加入盆中與土壤混合均勻，制成含Cd濃度為5 mg·kg-1的污染土壤，加水后曬干并如此反復(fù)3次，平衡2周后備用。同時(shí)采用土壤S0作為對(duì)照。稱取質(zhì)量為1 kg的土壤S1裝于2 L塑料盆內(nèi)，根據(jù)前人的研究，選取5 mmol·kg-1的小分子量有機(jī)酸——檸檬酸和蘋果酸作為土壤重金屬Cd活化劑分別向盆內(nèi)添加（S1+檸檬酸，S1+蘋果酸）[13]。加水后曬干并反復(fù)3次，平衡2周后備用。同時(shí)采用未添加有機(jī)酸的土壤S1作為對(duì)照。每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)。選取生長(zhǎng)一致的青葙幼苗移栽到試驗(yàn)土壤中，每盆3棵，生長(zhǎng)期為50 d。

實(shí)驗(yàn)3：準(zhǔn)確稱取質(zhì)量為1 kg過篩后土壤S1，裝入容量為2 L的塑料盆中，選取生長(zhǎng)一致的青葙幼苗移栽到盆中，每盆3棵，共36盆。植物在移栽后，每周收獲3盆植物，分析生物量和Cd含量。持續(xù)收獲12周，并以移栽前的植物作為對(duì)照（第0周）。

1.3 樣品處理和分析

收獲的植物分成根、莖、葉三部分。根部先用5 mmol·L-1Ca（NO3）2溶液浸泡15 min，交換掉表面吸附的Cd離子[14]，超聲波清洗儀清洗10 min，再用去離子水沖洗3次。莖和葉直接用去離子水清洗3次。將洗凈的樣品于105℃殺青30 min，60℃烘干至恒重，測(cè)定干重，粉碎后過5 mm篩。粉碎的樣品用HNO3+ HClO4（9∶1）濕消化法消解后[15]，采用原子吸收光譜儀（PE-AA700）測(cè)定Cd含量。采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)參比物質(zhì)GBW10015（GSB-6）和平行全空白樣進(jìn)行植物樣品消解及質(zhì)量控制，為保證結(jié)果的準(zhǔn)確，加標(biāo)回收率控制在95%～105%。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用3個(gè)重復(fù)樣的算術(shù)平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差（SD）表示。統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS 19.0中的單因素方差（ANOVA），并用最小顯著差數(shù)法（LSD）進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)（P＜0.05）。用Origin 8.5作圖。富集系數(shù)（BCF）和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)（TF）的計(jì)算公式如下：

富集系數(shù)=植物葉Cd含量（mg·kg-1）/土壤Cd含量（mg·kg-1）

轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)=植物葉Cd含量（mg·kg-1）/植物根Cd含量（mg·kg-1）

2 結(jié)果與討論

2.1 青葙對(duì)不同濃度Cd的耐受和富集特征

整個(gè)實(shí)驗(yàn)周期中，所有處理組的青葙均能正常生長(zhǎng)，植株未出現(xiàn)肉眼可見的中毒癥狀，表明青葙對(duì)Cd具有較強(qiáng)的耐受能力。如圖1所示，當(dāng)土壤Cd處理濃度≤15 mg·kg-1時(shí)，根、莖和葉的生物量較對(duì)照組均沒有出現(xiàn)顯著下降（P＜0.05）；在1 mg·kg-1Cd處理組中，青葙的總生物量較對(duì)照顯著增加（P＜0.05），并達(dá)到最大值。這一結(jié)果與超富集植物遏藍(lán)菜對(duì)Cd的生理響應(yīng)相似[16]，即較低濃度的Cd能促進(jìn)植物的生長(zhǎng)。Cd并非植物生長(zhǎng)的必需元素，但低劑量的Cd顯著增加了植物的生物量，表明青葙對(duì)Cd可能存在Hormesis效應(yīng)[17]。當(dāng)土壤Cd處理濃度為20 mg·kg-1時(shí)，植株生物量出現(xiàn)顯著下降，較對(duì)照減少了32.9%（圖1），即20 mg·kg-1為青葙耐受Cd脅迫的臨界濃度，與已報(bào)道的Cd超富集植物龍葵（Solanum nigrum L.）耐受Cd脅迫的臨界濃度（25 mg·kg-1）[5]相似，但低于鬼針草（Bidens pilosaL.）耐受Cd脅迫的臨界濃度（32mg·kg-1）[18]。由于我國(guó)90%以上Cd污染土壤為中輕度污染（≤1.5 mg·kg-1）[1]，青葙對(duì)Cd的耐受能力完全可以滿足土壤修復(fù)的需要。

普遍認(rèn)為Cd超富集植物必須符合兩個(gè)基本特征：植物莖或葉中的Cd大于100 mg·kg-1的臨界濃度；轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)大于1[19]。由表2可知，除對(duì)照外青葙葉片中的Cd含量均大于100 mg·kg-1，最高含量高達(dá)388 mg·kg-1，并且在Cd污染土壤中，青葙對(duì)Cd的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)在1.40～4.45之間，大于1。這表明，青葙符合Cd超富集植物的基本特征。此外，要有效去除土壤中的Cd，修復(fù)植物對(duì)土壤Cd的富集系數(shù)必須大于1[20]。本實(shí)驗(yàn)中，青葙對(duì)土壤Cd的富集系數(shù)在9.78～135之間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1。本研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)，青葙對(duì)土壤Cd的富集系數(shù)隨土壤Cd的處理濃度增加而減少，在1 mg·kg-1土壤Cd處理水平時(shí)，其富集系數(shù)最大。這一特征表明，青葙對(duì)中低濃度Cd污染的土壤有較強(qiáng)的提取能力。在相同的土壤Cd濃度下（15 mg·kg-1），青葙對(duì)Cd的富集系數(shù)為21.2，約是超富集植物少花龍葵（Solanum photeinocarpum）的3倍[21]。青葙對(duì)Cd的超富集能力可能與Cd轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)上調(diào)有關(guān)。前人的研究表明，Cd超富集植物中與Cd轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)的ZIP和Nramp家族蛋白的表達(dá)水平顯著高于普通植物[6]。另外，重金屬在超富集植物的葉片中都存在區(qū)隔化分布，青葙的解毒機(jī)制很可能是通過使Cd有效地分布在液泡中，而使液泡成為Cd向地上部運(yùn)輸?shù)馁A存庫(kù)[22-23]。吳秉奇等[14]的研究顯示，青葙對(duì)Cd耐受濃度達(dá)40 mg·kg-1以上，但莖或葉中的Cd濃度未達(dá)到Cd超富集植物的臨界標(biāo)準(zhǔn)（100 mg·kg-1），且轉(zhuǎn)移系數(shù)＜1。這可能是由于同種青葙因趨異適應(yīng)而形成了生態(tài)型差異，導(dǎo)致異于本實(shí)驗(yàn)結(jié)果，故對(duì)青葙的生態(tài)型差異還有待進(jìn)一步的研究。

2.2 青葙對(duì)不同形態(tài)Cd的富集能力

圖1 不同Cd處理濃度下青葙的生物量Figure 1 Biomass of C.argentea grown in soils with different Cd concentrations

表2 青葙對(duì)不同濃度土壤Cd的富集特征Table 2 Cd accumulation in roots，stems and leaves of C.argentea grown in soils with different Cd concentrations

土壤中的Cd通常以不同的形態(tài)存在，在旱地土壤中多以CdCO3、Cd3（PO4）2、Cd（OH）2形態(tài)存在，在水田土壤中，Cd多以CdS的形態(tài)存在[24]。這些不同形態(tài)的Cd生物有效性差異較大，可能造成植物修復(fù)效率的差異。為全面了解青葙對(duì)土壤Cd的修復(fù)性能，實(shí)驗(yàn)2測(cè)試了青葙對(duì)7種形態(tài)Cd的富集能力。結(jié)果顯示，青葙對(duì)不同形態(tài)的Cd富集能力存在顯著差異，對(duì)CdSO4和CdCl2富集能力顯著高于其他形態(tài)（表3）。這與CdSO4和CdCl2的水溶性好、生物有效性較高有關(guān)。值得關(guān)注的是，青葙對(duì)難溶性的CdS、CdCO3和CdO也有較高富集性能，富集系數(shù)分別達(dá)到20.4、19.9和18.0。這一結(jié)果表明青葙對(duì)不同形態(tài)的Cd均有較強(qiáng)的富集能力，因而適用于不同形態(tài)Cd污染的土壤修復(fù)。Hammer等[25]認(rèn)為，超富集植物的根分泌物能直接改變重金屬的形態(tài)，或者通過改變根際土壤pH值促進(jìn)對(duì)重金屬的吸收利用。Li等[26]的研究也發(fā)現(xiàn)，土壤中Cd的溶解度在東南景天（Sedum alfredii）超富集生態(tài)型根分泌物存在的情況下比原土壤提高了89.1%，非富集生態(tài)型提高了82.8%，因此東南景天超富集生態(tài)型根分泌物對(duì)土壤Cd的活化作用顯著高于非富集生態(tài)型。青葙能富集難溶性的Cd可能也與其根分泌物的活化作用有關(guān)。

表3 不同Cd化合物處理下青葙葉、莖、根Cd含量Table 3 Effects of different Cd species on Cd concentrations in roots，stems and leaves of C.argentea

稻田土S1中的Cd污染是由洪水帶入大量含Cd尾砂造成的，而尾砂中的Cd主要以植物幾乎不能利用的殘?jiān)鼞B(tài)存在[27]，其生物有效性遠(yuǎn)低于任何一種人為添加的Cd化合物。因此，青葙對(duì)土壤S1中的Cd富集能力顯著低于其他外源Cd處理的土壤（表3）。此外，土壤S1中有機(jī)質(zhì)的含量高于土壤S0（表1），而有機(jī)質(zhì)中的腐植酸能夠與Cd絡(luò)合生成腐植酸結(jié)合態(tài)Cd，降低Cd的生物有效性[28]。盡管如此，青葙對(duì)稻田土S1中Cd的富集系數(shù)仍然能達(dá)到10.5。在相同的土壤（S1）中，青葙、少花龍葵（Solanum photeinocarpum）和商陸（Phytolacca acinosa Roxb）的葉Cd含量分別為50.3、51.6、40.6 mg·kg-1，由此可以看出青葙對(duì)Cd的富集能力與這兩種超富集植物相當(dāng)[29]。加入檸檬酸和蘋果酸后，青葙對(duì)土壤S1中的Cd富集能力提高了1倍以上（表3），表明低分子量有機(jī)酸能夠有效地促進(jìn)青葙對(duì)Cd的富集。低分子量有機(jī)酸能夠與Cd2+強(qiáng)烈結(jié)合形成有機(jī)復(fù)合態(tài)Cd，而有機(jī)復(fù)合態(tài)的Cd比離子態(tài)Cd更易于在植物體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)和積累[30]。在土壤Cd生物有效性極低的情況下，青葙配合重金屬活化劑的使用能有效提高Cd的修復(fù)效率。在今后的研究中，有必要對(duì)活化劑的種類和劑量進(jìn)行優(yōu)化。

2.3 青葙對(duì)土壤Cd積累的動(dòng)態(tài)特征

青葙對(duì)土壤Cd積累量隨時(shí)間的變化，可以幫助判斷修復(fù)實(shí)踐中的收獲時(shí)間。由圖2可知，青葙生長(zhǎng)到第10周時(shí)葉Cd富集量達(dá)到最大值62.3 μg·株-1，隨后由于老葉片的脫落導(dǎo)致葉片生物量下降，葉中Cd的積累量在第11、12周時(shí)有所下降。青葙莖和根的Cd積累量均隨時(shí)間增長(zhǎng)而升高，但在第5～7周時(shí)，積累量增加最快（斜率最大），第12周時(shí)達(dá)到最大，分別為38.0、15.7 μg·株-1。一般而言，在植物修復(fù)的工程實(shí)踐中，可收獲的是植物的地上部。因此，地上部Cd的積累量是評(píng)價(jià)植物修復(fù)性能的重要指標(biāo)。青葙地上部Cd的積累量在生長(zhǎng)的前8周顯著增加，但在第8～12周無顯著增加（圖2）。結(jié)合以前的研究結(jié)果，青葙在前8周時(shí)相對(duì)生長(zhǎng)率較高[9]。因此可以認(rèn)為，第8周是青葙最佳的收獲時(shí)間。根據(jù)我國(guó)南方的氣候條件，青葙一年可收獲2～3季。以往的研究表明，適當(dāng)?shù)脑黾邮斋@次數(shù)可以提高植物對(duì)Cd的修復(fù)效率[31]。青葙具有較短收獲周期，有利于通過增加收獲次數(shù)提高修復(fù)效率。以第8周收獲的地上部Cd積累量為依據(jù)，每株青葙可去除土壤中的Cd約為80 μg。按照盆栽實(shí)驗(yàn)的種植密度和土壤容重計(jì)算，單次收獲青葙對(duì)土壤Cd的提取率約為4.2%。但這是在沒有添加活化劑并且土壤S1中Cd生物有效性極低的情況下，計(jì)算獲得的數(shù)據(jù)。如果修復(fù)Cd生物有效性較高的土壤，或者加入檸檬酸等活化劑，青葙對(duì)Cd的提取率會(huì)顯著提高。由于盆栽實(shí)驗(yàn)的條件與土壤修復(fù)工程的實(shí)際條件有較大差異，有待開展田間實(shí)驗(yàn)以便對(duì)青葙Cd修復(fù)效率進(jìn)行更準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。

3 結(jié)論

在實(shí)驗(yàn)的土壤Cd濃度范圍內(nèi)（0～25 mg·kg-1），青葙對(duì)土壤Cd具有極強(qiáng)的耐受能力。除對(duì)照外，所有處理組均符合Cd超富集植物的基本特征。因此，可以認(rèn)為青葙是一種Cd超富集植物。

圖2 青葙葉、莖、根及地上部Cd富集量隨時(shí)間的變化Figure 2 The time-dependent accumulation of Cd in leaves，stems，roots and aboveground parts of C.argentea

青葙不僅能大量富集可溶性的土壤Cd，對(duì)CdS、CdCO3、Cd（OH）2和CdO等難溶性的Cd也有很高的富集和轉(zhuǎn)運(yùn)能力，表明該植物可適用于修復(fù)不同形態(tài)Cd污染的土壤。添加檸檬酸等低分子量有機(jī)酸能顯著提高青葙對(duì)Cd的富集能力。因此，在土壤Cd生物有效性較低的情況下，適當(dāng)添加活化劑以提高青葙對(duì)土壤Cd的修復(fù)效率是必要的。

青葙根和地上部的Cd含量隨著生長(zhǎng)時(shí)間呈逐漸增加趨勢(shì)，第8周以后地上部Cd富集量無顯著增加。因此，可以確定第8周是青葙在Cd污染土壤修復(fù)中適合的收獲時(shí)間。盆栽實(shí)驗(yàn)單次收獲青葙對(duì)土壤Cd的提取率為4.2%。從提取率和收獲周期看，青葙是一種具有較高應(yīng)用潛力的Cd超富集植物。

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Cd hyperaccumulation and accumulative kinetics of Celosia argentea Linn.for phytoremediation of Cd-contaminated soil

YAO Shi-yin1,LIU Jie1,2*,WANG Yi-xuan1,ZHU Yuan-fang2,FENG Shun1

（1.Guangxi Key Laboratory of Environmental Pollution Control Theory and Technology,Guilin University of Technology,Guilin 541004,China;2.Guangxi Collaborative Innovation Center for Water Pollution Control and Water Safety in Karst Area,Guilin University of Technology, Guilin 541004,China）

In the present work,Cd tolerance and accumulation in Celosia argentea were evaluated using pot experiments with soils spiked with different levels（0,1,5,10,15,20,and 25 mg·kg-1）of Cd or different Cd compounds[CdCl2,CdSO4,CdCO3,Cd（OH）2,CdS,CdO,and Cd（NO3）2]at 5 mg·kg-1.Kinetics of Cd uptake and accumulation in the plants were also studied in natural Cd-contaminated soil.The results showed that C.argentea has a high ability to accumulate and tolerate Cd.The biomass of C.argentea did not decrease significantly when the soil Cd was≤15 mg·kg-1.The Cd accumulation in leaves was above 100 mg·kg-1,and the transfer factor and bioconcentration factor were both higher than 1 in all plants except for control.Therefore,C.argentea could be identified as a Cd-hyperaccumulator.In addition,C.argentea can hyperaccumulate not only soluble Cd but also insoluble Cd.Cd concentrations were 134,102,and 90.2 mg·kg-1in the leaves of C.argentea grown in the soils with exogenous Cd（OH）2,CdS,and CdO,respectively.This finding indicated that C.argentea has a potential to remediate soils contaminated by different Cd species.In general,the concentrations of Cd in tissues increased progressively with time.However,the uptake of Cd in shoots increased insignificantly from the 8th to the 12th week（P＞0.05）,indicating that the 8th week is the best harvest time for C.argentea.A short harvest time is favorable to improve the efficiency of phytoremediation.In conclusion,C.argentea has a great potential for Cd phytoextraction because of its rapid growth,considerable biomass,and high Cd tolerance and accumulation.

Celosia argentea Linn;hyperaccumulator;cadmium;phytoremediation

X506

A

1672-2043（2017）08-1470-07

10.11654/jaes.2016-1677

2016-12-30

姚詩音（1990—），女，河北石家莊人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)槭軗p土壤環(huán)境的生態(tài)修復(fù)。E-mail：1194720576@qq.com

*通信作者：劉杰E-mail：liujie@glut.edu.cn

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41471270）；廣西自然科學(xué)基金杰出青年基金項(xiàng)目（2014GXNSFGA118009）；國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃子課題（2016YFD080080402）

Project supported：The National Natural Science Foundation of China（41471270）；Distinguished Young Scholars of the National Natural Science Foundation of Guangxi Province,China（2014GXNSFGA118009）；The Sub Project of National Development Program of China（2016YFD080080402）

姚詩音，劉杰，王怡璇，等.青葙對(duì)鎘的超富集特征及累積動(dòng)態(tài)研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2017,36（8）：1470-1476.

YAO Shi-yin,LIU Jie,WANG Yi-xuan,et al.Cd hyperaccumulation and accumulative kinetics of CelosiaargenteaLinn.for phytoremediation of Cd-contaminated soil[J].Journal of Agro-Environment Science,2017,36（8）：1470-1476.