水生蔬菜答農民問（46-2）：蒲菜在環(huán)境改良中有什么應用價值？

劉義滿 魏玉翔

6 香蒲對重金屬吸收積累能力如何？

6.1 鉛（Pb）、鎘（Cd）

李永麗等[63]對湖南永州鉛鋅銅尾礦的調查結果顯示，東方香蒲對鉛富集作用強，以干質量計，植株地上部鉛含量為619 mg/kg，地下部鉛含量為1 233 mg/kg，生物富集系數(shù)0.10～0.26。在Pb（NO3）2濃度為300 mg/L的水培液中，以干質量計，地上部最大鉛含量12 413 mg/kg、地下部30 508.5 mg/kg，遠遠超過“超積累植物”1 000 mg/kg（干質量）的界定標準。此外，在培養(yǎng)液中加入EDTA（乙二胺四乙酸），對增加植株鉛吸收量、增大鉛在植株體內的轉運系數(shù)、緩解植株鉛毒害癥狀等均有明顯作用。徐義昆等[64]試驗結果表明，東方香蒲植株Pb積累量與營養(yǎng)液Pb2+濃度呈顯著正相關，根和葉對Pb的積累量均顯著高于對照，且根的積累量明顯高于葉。用Pb2+濃度為2.00 mmol/L的營養(yǎng)液培養(yǎng)10天，根中Pb含量為對照的332倍。

Pan等[65]研究EDTA對寬葉香蒲鉛、鎘吸收與轉運的影響，結果顯示，高濃度鉛、鎘均能抑制寬葉香蒲生長。因為鉛、鎘對香蒲有毒害作用，可使植株葉綠素濃度和葉綠素a/b比值降低。EDTA與鉛或鎘同時存在時，對植株具有協(xié)同毒害（synergetic toxicity）作用。不添加EDTA時，鉛主要積累在香蒲毛狀根（hairy root）中；添加EDTA則可減少植株對EDTA的吸收和鎘轉運，對鎘的吸收效果影響不明顯，但有利于對鉛的吸收和轉運，顯著促進鉛從毛狀根向主根（tap root）、假莖及葉片轉運。例如，不添加EDTA時鉛的轉移系數(shù)（TFs）為0.017 4，添加0.5 mmol/L EDTA時的轉移系數(shù)為1.159 5，增加65.64倍。EDTA在寬葉香蒲金屬吸收與轉移方面，具有金屬特異性，添加EDTA能促進寬葉香蒲對鉛的吸收與轉移，但對鎘卻無此效果。

喻理等[66]試驗結果表明，水力停留時間平均為1.62天時，水燭（定植密度27株/m2）表面流濕地系統(tǒng)對鎘的平均去除率為68.88%；根莖鎘含量最高可達127.39 mg/kg，為初始含量的7.79倍；地上部鎘含量最高可達14.65 mg/kg，為初始含量的23.63倍；其富集系數(shù)為6.58～41.26，轉運系數(shù)為0.037～0.107。吳曉麗等[67]試驗結果表明，水燭幼苗對鎘的吸收基本符合Michaelis-Menten動力學模型。

6.2 砷（As）

陳天等[68]試驗顯示，底泥As含量低于150 mg/kg、水中P含量為0.2 mg/L時，水燭植株修復砷污染效果好；底泥As含量為150～600 mg/kg時，水中P含量為2 mg/L時，水燭植株修復砷污染效果最優(yōu)。任偉等[69]研究結果表明，在砷污染環(huán)境中，水燭生長表現(xiàn)為低濃度促進、高濃度抑制；ω[As（V）]100～150 mg/kg處理的植株生長發(fā)育優(yōu)于其他處理；ω[As（V）]400 mg/kg處理的植株出現(xiàn)受害癥狀。水燭地下部吸收累積的砷不易被轉運至地上部；花果期植株砷的富集轉運水平高于幼苗期；砷遷移效果為花果期＞枯黃期＞幼苗期。植株去除為砷污染土壤修復的主要途徑，花果期刈割植株，可發(fā)揮最佳修復效果。

6.3 鋅（Zn）

鄭瑛等[70]用核素65Zn標記物示蹤方法研究寬葉香蒲對65Zn的吸收和分布，結果表明，寬葉香蒲對鋅的吸收力較強，主要吸收積累器官為根和根狀莖，葉的吸收積累量占2.5%～11.8%，而根狀莖與根莖吸收積累量為葉的8～35倍。寬葉香蒲對鋅的吸收積累量隨時間延長而增加；吸收率開始時呈上升趨勢，12 h后下降，此外，吸收率隨培養(yǎng)液中鋅濃度的增加而上升，但鋅濃度＞200 g/L時吸收率開始下降。

6.4 銅（Cu）

趙艷等[71]采用水培法研究認為，水燭地上部和根系累積銅的量隨銅濃度升高而增加；銅濃度相同時，根中銅累積量明顯高于地上部。銅濃度較低（1、5 mg/L）時，對植株地上部和根部的鈣、鎂吸收量及地上部錳吸收量無顯著變化；銅濃度高（80、100 mg/L）時，促進植株對鈣的吸收，但鎂、錳和鋅吸收量顯著降低；銅濃度較高（55～100 mg/L）時，根系的鈣吸收量增加，鋅吸收量降低；銅濃度為55～80 mg/L時，根系的Cl和K吸收量增加，但銅濃度100 mg/L時則顯著降低。而且，銅濃度為30～35 mg/L時，水燭植株生長及生理特性均表現(xiàn)為積極響應[72]。張道勇等[73]對水燭進行水培試驗，結果表明，100 mg/L的銅和0.5 mmol/L的EDTA均對植株生長有抑制作用。0.5 mmol/L的EDTA促進植株吸收水中的銅，并促進銅從須根向地上部轉移；莖和葉中積累的銅（以干質量計）分別為1 233.8、632.3 mg/kg，銅由須根轉移至莖部的轉移系數(shù)（TFs）由0.95上升至2.15、由須根轉移至葉部的轉移系數(shù)由0.48上升至1.10。

6.5 鉬（Mo）

練建軍等[74]試驗結果表明，香蒲鉬中毒導致莖葉發(fā)黃、蒸騰能力下降；鉬濃度為2～20 mg/L時，香蒲對鉬的耐毒性較蘆葦強。香蒲對溶液中鉬的吸收具有顯著效果，鉬濃度為2 mg/L時去除率87%。香蒲對鉬的吸收是動態(tài)平衡過程，以被動吸收為主，植株地上部的積累量大于根部。但鉬濃度增加不會提高香蒲對鉬的吸收量，反而會使去除率下降（表4為相關研究報告中有關香蒲對重金屬去除率的數(shù)據(jù)，供參考）。

表4 香蒲植物對重金屬去除率試驗檢測數(shù)據(jù) %

總體而言，香蒲植物不僅對重金屬脅迫耐受力強，而且吸收積累能力強，非常適于去除環(huán)境中的重金屬。

7 香蒲植株對石油類污染物、銅綠微囊藻有什么作用？

李英麗等[80]室內盆栽模擬試驗結果表明，蘆葦和香蒲均能較明顯降解石油類污染物，使某些油污成分被選擇性消耗；蘆葦和香蒲對正構烷烴的降解能力高于非正構烴?？傮w上，對石油類污染物的降解能力蘆葦強于香蒲，但對非正構烴的降解能力香蒲略強于蘆葦。陳國元等[81]報道，水燭可誘導銅綠微囊藻（Microcystis aeruginosa）產生氧化脅迫，導致細胞結構損傷和葉綠素分解，進而抑制其生長。

8 香蒲用于環(huán)境改良時，什么時候采割？

香蒲等水生植物可吸收水體內養(yǎng)分，被收割后，可達到減少水體污染的目的（圖2）。湯顯強等[82]試驗結果表明，收割香蒲地上部可使TN和TP去除量分別增加29.382、13.469 g/m3。熊霞等[83]調查了安徽合肥地區(qū)5～11月香蒲地上部生物量，N和P含量及積累量動態(tài)，并分析了生物量，N和P含量及N和P積累量之間的相關性，認為香蒲適宜收割期為9月（蘆葦為8月）。郭長城等[84]研究認為，綜合考慮香蒲的資源化利用及對濕地環(huán)境的氮、磷移除效果，山東省南四湖濕地香蒲收割期宜為10月下旬至11月下旬。梅金星等[85]在湖南湘潭市某廢棄采礦區(qū)積水池內建設人工濕地種植東方香蒲，研究結果表明，東方香蒲根部和莖葉鎘含量分別為0.16～0.39、0.11～0.17 mg/kg，鎘含量最大值均出現(xiàn)在10月；對底泥鎘的富集系數(shù)為0.63～0.91，最高值亦出現(xiàn)在10月。植株地上部生物量、鎘積累量均極顯著高于地下部。10月收割地上部分，可最大化去除濕地的鎘。濕地內香蒲植株收割的具體時期，可根據(jù)植株長勢和濕地運行狀況確定，如果沒有特殊要求，環(huán)境改良用香蒲可在9～11月采割。

圖2 濕地香蒲植株收割，減少濕地污染物含量

9 香蒲產品安全質量水平如何？

香蒲屬植物，不僅在我國作蔬菜食用，國外也有許多地區(qū)采集食用，其嫩葉亦可用作飼料。不論是采集人工栽培的還是自然生長的香蒲植株根狀莖、假莖及花穗梗食用，均應保障產品安全。香蒲產品化學農藥殘留安全水平較高，因為香蒲作為蔬菜栽培時極少施用化學農藥，且作為濕地植物人工種植時不施用化學農藥。或許因為香蒲屬植物對環(huán)境污染物的吸收富集能力非常強，香蒲屬植物（蒲菜）產品重金屬安全質量讓不少人擔憂。

目前，人工栽培的香蒲（蒲菜）產品，從產地環(huán)境安全質量、栽培過程到產品采收、包裝、運輸、保鮮、加工及檢驗等，都有相應的技術保障。如云南建水草芽，有關金屬元素含量（μg/g）分別為鎳1.74、鎘0.18、銅5.01、Pb 0.43、鐵188.75、鈷1.38和鋅29.08，鉻未檢測出，鐵含量較高，銅含量較低[86]。羅玉明等[87]對江蘇淮安市天妃宮蒲菜進行檢測發(fā)現(xiàn)，其重金屬含量亦低于GB 2762-2017《食品中污染物限量》的規(guī)定。

對于自然采集，只要不在工礦區(qū)、化工區(qū)及其廢物排放或凈化處理區(qū)采集，不在重金屬等污染物富集量大的地區(qū)采集，不在土壤、灌溉水重金屬等污染物本底值高的地區(qū)采集，產品安全質量都是有保障的。通常，用于凈化農田面源污染、畜禽養(yǎng)殖糞污、水產養(yǎng)殖尾水、富營養(yǎng)化水的濕地內，香蒲產品安全質量也是有保障的，可以采集作蔬菜食用。