史景允+于偉紅+梁秋生

摘要：采用營養(yǎng)液栽培試驗(yàn)研究不同品種蓖麻對(duì)鎘的積累與耐性特征的影響，分析不同有機(jī)酸對(duì)蓖麻耐鎘的影響，采用盆栽試驗(yàn)研究蓖麻對(duì)土壤鎘的積累和遷移能力。結(jié)果顯示，在淄蓖麻5個(gè)品種中淄蓖麻5號(hào)對(duì)鎘的耐性與積累最好，6號(hào)對(duì)鎘的耐性與積累性最差。在土壤鎘含量為25mg/kg時(shí)，蓖麻株高和植株干質(zhì)量最大，但隨著土壤鎘含量的增加，蓖麻生長(zhǎng)變慢、植株變小，在土壤鎘含量為200mg/kg時(shí)出現(xiàn)較明顯的葉片黃化、根系發(fā)黑等重金屬中毒癥狀。說明低濃度的鎘促進(jìn)蓖麻生長(zhǎng)，高濃度鎘抑制蓖麻的生長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞：能源植物；蓖麻；鎘；土壤；重金屬污染；植物修復(fù)；積累；遷移；有機(jī)酸

中圖分類號(hào)：X53文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1002-1302（2014）11-0386-03

土壤重金屬污染是人類面臨的重大生態(tài)環(huán)境問題，引起了國內(nèi)外的普遍關(guān)注。由于重金屬元素在土壤中一般不易隨水移動(dòng)，很難被植物、微生物降解，而在土壤中累積。甚至有可能轉(zhuǎn)化成毒性更強(qiáng)的甲基化合物，容易通過食物鏈傳遞給人類和動(dòng)物，極大地危害人體健康。植物修復(fù)技術(shù)因成本低、不破壞土壤、無二次污染而受到關(guān)注，被《國家土壤環(huán)境保護(hù)十二五規(guī)劃》列為重點(diǎn)推廣技術(shù)之一。普通植物由于不具備經(jīng)濟(jì)價(jià)值而難以推廣，且在生育期結(jié)束后難以得到有效的處理，容易造成二次污染。一些研究表明，部分能源作物對(duì)重金屬具有耐受性和吸收能力，有的能源作物甚至還是超累積植物。如果能夠利用這些能源作物來修復(fù)重金屬污染的土壤既能達(dá)到治理污染土壤的目的，還可以帶來經(jīng)濟(jì)效益、緩解能源緊張的現(xiàn)狀。因此，采用能源植物修復(fù)重金屬污染土壤兼具環(huán)保、經(jīng)濟(jì)和能源效益[1]。本研究以蓖麻為例，分析蓖麻對(duì)鎘的耐受性與積累特征，為能源植物修復(fù)重金屬污染土壤提供技術(shù)支撐。

1材料與方法

1.1供試材料

淄蓖麻3、5、6、7、8號(hào)種子購于山東淄家祥博蓖麻研究所。

1.2主要儀器

PYX-400G-B光照培養(yǎng)箱、ZSX1000GS型植物生長(zhǎng)箱、DHG-9246A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、多通量密閉微波化學(xué)工作站等。

1.3營養(yǎng)液的配制

1.3.110倍營養(yǎng)液的配制

分別稱取硝酸鉀、硫酸鎂、磷酸二氫鉀、Ca（NO3）2·4H2O6.07、4.93、1.15、9.45g，充分溶解一個(gè)藥品后再加另一個(gè)藥品進(jìn)行溶解，用蒸餾水定容至1L容量瓶中。

1.3.2鐵鹽溶液的配制

分別稱取EDTA-Na、FeSO4·7H2O3.73、2.78g，并將其溶解，然后合在一起煮沸，定容至500mL的容量瓶中。

1.3.3微量元素液的配制

分別稱取碘化鉀、硫酸錳、鉬酸鈉、氯化鈷、硼酸、硫酸鋅、硫酸銅0.0830、2.2300、0.0250、0.0025、0.6300、0.8600、0.0025g，用蒸餾水定容至1L容量瓶中獲得微量元素儲(chǔ)備液，使用時(shí)取1mL儲(chǔ)備液定容至100mL容量瓶中。

1.3.41/4營養(yǎng)液的配制

取10倍稀釋的營養(yǎng)液50mL、鐵鹽溶液1.25mL、微量元素溶液2.5mL，用蒸餾水定容至2L容量瓶中。

1.4方法

1.4.1水培試驗(yàn)

淄蓖麻3、5、6、7、8號(hào)5個(gè)品種的種子經(jīng)消毒后，在光照培養(yǎng)箱沙培育種7d，再移至植物生長(zhǎng)箱培育8～10d，挑選生長(zhǎng)一致的幼苗用1/4營養(yǎng)液培養(yǎng)，3d更換1次營養(yǎng)液。待幼苗適應(yīng)營養(yǎng)液3d后，更換營養(yǎng)液并添加0.1mmol/L鎘溶液。5個(gè)蓖麻品種添加0.1mmol/L鎘且每個(gè)品種各設(shè)1個(gè)對(duì)照（不加鎘）共有10個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，8d后收獲。

1.4.2盆栽試驗(yàn)

稱取過篩風(fēng)干土壤3kg/盆，以溶液態(tài)加入CdCl2·2.5H2O制成不同濃度的鎘污染土壤，處理濃度為10、25、50、100、200mg/kg（不包括土壤背景值），并以未加CdCl2·2.5H2O的土壤作空白對(duì)照，3盆鎘濃度為100mg/kg的溶液加入EDTA、乳酸、EDTA+乳酸，共9個(gè)處理，土樣混合均勻后，裝入塑料花盆，每天加入一定量的蒸餾水使土壤鎘濃度混合更均勻，保持5d，種入在光照培養(yǎng)箱沙培育種5d的蓖麻，每盆6株。蓖麻生長(zhǎng)10d后定苗，每盆留3株長(zhǎng)勢(shì)相同的蓖麻然后培育30d。每5d測(cè)量1次株高和葉片數(shù)。蓖麻生長(zhǎng)周期內(nèi)每天補(bǔ)水1次，30d后收獲。

1.5檢測(cè)方法

在收獲蓖麻時(shí)將植株連根拔出，盡量不破壞根系，將根系洗凈，并在蒸餾水中浸泡15min，以去除表面殘留的金屬離子，然后分離根、莖、葉部分并將其剪碎，105℃殺青30min，70℃烘干36h，分別測(cè)根、莖、葉的干質(zhì)量。準(zhǔn)確稱量一定量烘干磨碎的根、莖、葉進(jìn)行消解，最后用火焰原子吸收測(cè)定根、莖、葉中重金屬鎘的含量[2]。

2結(jié)果與分析

2.1蓖麻鎘脅迫響應(yīng)和積累特征的品種間差異

2.1.1生物量分析

由圖1可知，3號(hào)品種的生物量是5個(gè)蓖麻品種中最多的，為1.91g；其次是7號(hào)品種，為1.72g；6號(hào)品種生物量是5個(gè)品種最低的，僅為0.7g，比其他品種低了1倍多。蓖麻葉片干質(zhì)量占了植株干質(zhì)量的大部分，葉片干質(zhì)量幾乎就能反映植株的干質(zhì)量；除了6號(hào)品種以外，其余品種根和莖的干質(zhì)量相差不大；莖干質(zhì)量最多的是5號(hào)品種，為0.37g，根干質(zhì)量最多的是3號(hào)品種，為0.46g。

2.1.2植株鎘積累量分析

由圖2可知，6號(hào)品種植株鎘含量是5個(gè)品種中最高的，為2985.61mg/kg；3號(hào)品種植株鎘含量是5個(gè)品種中最低的，為1637.30mg/kg；植株鎘含量從高到低依次為6號(hào)>5號(hào)>8號(hào)>7號(hào)>3號(hào)。從蓖麻的各部分來看，植株鎘含量絕大部分來源于根系，各器官鎘含量從高到低依次為根>莖>葉。莖中鎘含量最高的是5號(hào)品種，為418.29mg/kg；葉中鎘含量最高的是8號(hào)品種，為48.33mg/kg。endprint

從圖3可知，5號(hào)品種植株鎘積累量是所有品種中最多的，為888.19μg/盆；其次是7號(hào)品種，為821.35μg/盆；植株鎘積累量最差的是6號(hào)，僅為472.87μg/盆，6號(hào)品種單位鎘含量是最高的，但是由于生物量太少，導(dǎo)致鎘積累量很少。蓖麻鎘積累量絕大部分在根系，各器官鎘積累量從多到少依次為根>莖>葉。根中鎘積累量最多的是7號(hào)品種，為769.50μg/盆；莖中鎘積累量最多的是5號(hào)品種，為154.77μg/盆；葉片中鎘積累量最多的是8號(hào)品種，為35.05μg/盆。

2.2蓖麻對(duì)土壤鎘的遷移積累能力的影響

2.2.1鎘對(duì)蓖麻生長(zhǎng)的影響

不同濃度的鎘處理對(duì)蓖麻種子的發(fā)芽以及幼苗的生長(zhǎng)都有一定的影響。在鎘處理濃度較低的污染土壤中，蓖麻種子催芽后約2d出土，而隨著土壤鎘含量的增加，催芽蓖麻種子比空白對(duì)照約晚1d破土發(fā)芽。

說明含鎘量高的土壤對(duì)蓖麻種子發(fā)芽具有抑制作用。

由圖4可知，隨著土壤鎘含量的增加，蓖麻的長(zhǎng)勢(shì)先上升后下降，在土壤鎘含量為10mg/kg時(shí)，蓖麻株高最高，為15.1cm；隨著土壤鎘含量的增加，平均株高逐漸下降，當(dāng)土壤鎘含量為200mg/kg時(shí)，蓖麻株高僅為9.7cm，說明高濃度鎘抑制蓖麻生長(zhǎng)。0、50mg/kg鎘處理的株高幾乎一樣，說明在土壤鎘含量為0～50mg/kg時(shí)會(huì)促進(jìn)蓖麻生長(zhǎng)。在低濃度鎘處理下，蓖麻生長(zhǎng)良好，植株生長(zhǎng)旺盛，葉片鮮綠、肥厚。在土壤鎘含量為0～50mg/kg，蓖麻生長(zhǎng)良好，但從土壤鎘含量為100mg/kg開始出現(xiàn)新葉有所變黃、植株相對(duì)矮小、生長(zhǎng)緩慢、重金屬中毒的癥狀，隨著土壤鎘含量的不斷地增加，蓖麻生長(zhǎng)受抑制的現(xiàn)象逐漸明顯；到土壤鎘含量為200mg/kg時(shí)，根系短小發(fā)黑，植株矮小，葉片壞死，說明蓖麻重金屬中毒嚴(yán)重。所以，嚴(yán)重毒害鎘濃度在200mg/kg以上。

由圖5可知，根部干質(zhì)量變化不明顯，只是在低濃度鎘處理時(shí)表現(xiàn)出一定的促進(jìn)作用。地上部葉和莖干質(zhì)量受土壤中不同含量鎘處理的影響較明顯，當(dāng)土壤鎘含量為25mg/kg時(shí)，植株各部分干質(zhì)量都最大，根、莖、葉分別為0.19、0.27、0.42g。隨著土壤鎘含量的增加，干質(zhì)量逐漸下降，當(dāng)土壤鎘含量為200mg/kg時(shí)，干質(zhì)量?jī)H為0.47g。

鎘是植物非必需元素，當(dāng)鎘在植物體內(nèi)積累到一定程度時(shí)，會(huì)對(duì)植物生理代謝產(chǎn)生毒害作用，通常表現(xiàn)為生長(zhǎng)緩慢、葉片發(fā)黃、植株矮小、產(chǎn)量下降等癥狀。有研究表明，土壤中鎘含量較高會(huì)降低植物的光合作用，干擾植株體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的再分配和遷移，影響植物生長(zhǎng)。當(dāng)土壤鎘含量很低時(shí)，農(nóng)作物的產(chǎn)量會(huì)增加，說明低濃度的鎘對(duì)某些植物的生長(zhǎng)發(fā)育有一定的促進(jìn)作用。本試驗(yàn)中蓖麻在含鎘量低的土壤中生長(zhǎng)旺盛，在含鎘量高的土壤中植株矮小，證實(shí)了鎘對(duì)植物的“低促高抑”現(xiàn)象[3]。

由于蓖麻在含鎘量為0～100mg/kg的土壤中能夠正常生長(zhǎng)，未表出現(xiàn)明顯的重金屬中毒癥狀，因此蓖麻對(duì)鎘土壤污染具有很好的耐性。根據(jù)我國土壤環(huán)境重金屬污染程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重級(jí)鎘污染土壤中鎘含量只大于2mg/kg，因此蓖麻對(duì)嚴(yán)重級(jí)鎘污染土壤的修復(fù)有一定的潛力。

2.2.2蓖麻對(duì)鎘的吸收和積累

從圖6可知，植株鎘含量隨著土壤鎘含量的增加而增加，在土壤鎘含量為200mg/kg時(shí)，植株鎘含量最高，為613.28mg/kg。根中的鎘含量在土壤鎘含量為0～25mg/kg時(shí)緩慢增加，在土壤鎘含量為25～100mg/kg時(shí)幾乎不增加，在土壤鎘含量為100～200mg/kg時(shí)迅速增加，當(dāng)土壤鎘含量為25、100、200mg/kg時(shí)，根中的鎘含量為203.18、219.50、521.50mg/kg。莖中的鎘含量在土壤鎘含量為0～100mg/kg時(shí)緩慢增加，在土壤鎘含量為100～200mg/kg時(shí)迅速增加，當(dāng)土壤鎘含量為100、200mg/kg時(shí)，莖中的鎘含量為20.76、73.48mg/kg。葉片中鎘含量隨著土壤鎘含量的增加而緩慢增加，但在土壤鎘含量為50mg/kg時(shí)有所降低。

圖7可知，植株鎘積累量隨著土壤鎘含量的增加表現(xiàn)為增加—減少—增加的趨勢(shì)。在土壤鎘含量為0～25mg/kg時(shí)，蓖麻對(duì)鎘的積累量隨著土壤鎘含量的增加而增加；在土壤鎘含量為25～50mg/kg時(shí)有所減少，即在土壤鎘含量為25mg/kg時(shí)鎘能促進(jìn)蓖麻生長(zhǎng)，而在土壤鎘含量為50mg/kg時(shí)鎘會(huì)抑制蓖麻生長(zhǎng)，在土壤鎘含量為25～100mg/kg時(shí)蓖麻植株鎘含量幾乎沒有增加，所以導(dǎo)致蓖麻對(duì)鎘積累量減少；在土壤鎘含量為100～200mg/kg時(shí)迅速增加。在土壤鎘含量為200mg/kg時(shí)，植株鎘積累量最高，為65.60μg/盆。

比較蓖麻根部和地上部對(duì)鎘的積累量可知，蓖麻對(duì)重金屬鎘的積累主要集中在根部，表現(xiàn)為普通植物的特征，并不滿足超積累植物的要求。但是，鎘在蓖麻莖和葉中有較高的積累，說明蓖麻具有將鎘從地下部轉(zhuǎn)運(yùn)到地上部的能力，且能夠忍耐高濃度的鎘污染?？梢姳吐槭侵亟饘冁k的富集和耐性植物，因此蓖麻對(duì)修復(fù)鎘污染土壤有很大的潛力。

從圖8可知，蓖麻轉(zhuǎn)移系數(shù)在土壤鎘含量為0～50mg/kg時(shí)緩慢變小，主要是因?yàn)樵摑舛鹊逆k能促進(jìn)植物生長(zhǎng)，根部分含鎘量較大；在土壤鎘含量為50～100mg/kg時(shí)，轉(zhuǎn)移系數(shù)迅

速變大，說明該濃度的鎘開始抑制蓖麻生長(zhǎng)，蓖麻會(huì)將多余的鎘往地上部分運(yùn)輸，所以轉(zhuǎn)移系數(shù)變大；在土壤鎘含量為100～200mg/kg時(shí)，轉(zhuǎn)移系數(shù)迅速變小，說明過高濃度的鎘會(huì)破壞植株體內(nèi)細(xì)胞，所以對(duì)鎘運(yùn)輸能力下降。富集系數(shù)隨著土壤鎘含量的增加而減少，在土壤鎘含量為0～50mg/kg時(shí)，富集系數(shù)迅速變小；在土壤鎘含量為50～200mg/kg時(shí)緩慢下降。因?yàn)榈蜐舛却龠M(jìn)植株生長(zhǎng)，高濃度抑制植株生長(zhǎng)，所以在低濃度時(shí)蓖麻主動(dòng)吸收鎘，高濃度時(shí)抑制鎘進(jìn)入體內(nèi)[4]。

3結(jié)論

本研究對(duì)淄蓖麻3、5、6、7、8號(hào)等5個(gè)品種的鎘積累與分配特征進(jìn)行比較分析，研究有機(jī)酸對(duì)蓖麻鎘脅迫的調(diào)節(jié)作用，采用盆栽試驗(yàn)研究蓖麻對(duì)鎘污染土壤的修復(fù)潛力，探索外源調(diào)節(jié)劑單施與配施對(duì)蓖麻修復(fù)鎘污染土壤的強(qiáng)化效果。結(jié)果顯示，淄蓖麻5號(hào)在5個(gè)品種中對(duì)鎘的耐性與積累性最好。在含重金屬鎘的污染土壤中，鎘對(duì)蓖麻的臨界毒害濃度約50mg/kg，嚴(yán)重毒害的臨界濃度200mg/kg，此時(shí)蓖麻仍能生長(zhǎng)，表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐性。

蓖麻的根對(duì)鎘有較強(qiáng)的吸收和積累作用，并隨著土壤鎘含量的增加而增強(qiáng)，在土壤鎘含量為200mg/kg時(shí)，葉、莖、根對(duì)鎘的累積量分別達(dá)到51.89、9.25、4.46μg/盆。說明蓖麻這種植物適合高濃度鎘污染土壤的植物修復(fù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張慧，李寧，戴友芝.重金屬污染的生物修復(fù)技術(shù)[J].化工進(jìn)展，2004，23（5）：562-565，574.

[2]韋朝陽，陳同斌.重金屬超富集植物及植物修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2001，21（7）：1196-1203.

[3]林肇信，劉天齊，劉逸農(nóng).環(huán)境保護(hù)概論[M].北京：高等教育出版社，2006.

[4]孫敬亮，武文鈞，趙瑞雪，等.重金屬土壤污染及植物修復(fù)技術(shù)[J].長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，26（4）：46-48.endprint

從圖3可知，5號(hào)品種植株鎘積累量是所有品種中最多的，為888.19μg/盆；其次是7號(hào)品種，為821.35μg/盆；植株鎘積累量最差的是6號(hào)，僅為472.87μg/盆，6號(hào)品種單位鎘含量是最高的，但是由于生物量太少，導(dǎo)致鎘積累量很少。蓖麻鎘積累量絕大部分在根系，各器官鎘積累量從多到少依次為根>莖>葉。根中鎘積累量最多的是7號(hào)品種，為769.50μg/盆；莖中鎘積累量最多的是5號(hào)品種，為154.77μg/盆；葉片中鎘積累量最多的是8號(hào)品種，為35.05μg/盆。

2.2蓖麻對(duì)土壤鎘的遷移積累能力的影響

2.2.1鎘對(duì)蓖麻生長(zhǎng)的影響

不同濃度的鎘處理對(duì)蓖麻種子的發(fā)芽以及幼苗的生長(zhǎng)都有一定的影響。在鎘處理濃度較低的污染土壤中，蓖麻種子催芽后約2d出土，而隨著土壤鎘含量的增加，催芽蓖麻種子比空白對(duì)照約晚1d破土發(fā)芽。

說明含鎘量高的土壤對(duì)蓖麻種子發(fā)芽具有抑制作用。

由圖4可知，隨著土壤鎘含量的增加，蓖麻的長(zhǎng)勢(shì)先上升后下降，在土壤鎘含量為10mg/kg時(shí)，蓖麻株高最高，為15.1cm；隨著土壤鎘含量的增加，平均株高逐漸下降，當(dāng)土壤鎘含量為200mg/kg時(shí)，蓖麻株高僅為9.7cm，說明高濃度鎘抑制蓖麻生長(zhǎng)。0、50mg/kg鎘處理的株高幾乎一樣，說明在土壤鎘含量為0～50mg/kg時(shí)會(huì)促進(jìn)蓖麻生長(zhǎng)。在低濃度鎘處理下，蓖麻生長(zhǎng)良好，植株生長(zhǎng)旺盛，葉片鮮綠、肥厚。在土壤鎘含量為0～50mg/kg，蓖麻生長(zhǎng)良好，但從土壤鎘含量為100mg/kg開始出現(xiàn)新葉有所變黃、植株相對(duì)矮小、生長(zhǎng)緩慢、重金屬中毒的癥狀，隨著土壤鎘含量的不斷地增加，蓖麻生長(zhǎng)受抑制的現(xiàn)象逐漸明顯；到土壤鎘含量為200mg/kg時(shí)，根系短小發(fā)黑，植株矮小，葉片壞死，說明蓖麻重金屬中毒嚴(yán)重。所以，嚴(yán)重毒害鎘濃度在200mg/kg以上。

由圖5可知，根部干質(zhì)量變化不明顯，只是在低濃度鎘處理時(shí)表現(xiàn)出一定的促進(jìn)作用。地上部葉和莖干質(zhì)量受土壤中不同含量鎘處理的影響較明顯，當(dāng)土壤鎘含量為25mg/kg時(shí)，植株各部分干質(zhì)量都最大，根、莖、葉分別為0.19、0.27、0.42g。隨著土壤鎘含量的增加，干質(zhì)量逐漸下降，當(dāng)土壤鎘含量為200mg/kg時(shí)，干質(zhì)量?jī)H為0.47g。

鎘是植物非必需元素，當(dāng)鎘在植物體內(nèi)積累到一定程度時(shí)，會(huì)對(duì)植物生理代謝產(chǎn)生毒害作用，通常表現(xiàn)為生長(zhǎng)緩慢、葉片發(fā)黃、植株矮小、產(chǎn)量下降等癥狀。有研究表明，土壤中鎘含量較高會(huì)降低植物的光合作用，干擾植株體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的再分配和遷移，影響植物生長(zhǎng)。當(dāng)土壤鎘含量很低時(shí)，農(nóng)作物的產(chǎn)量會(huì)增加，說明低濃度的鎘對(duì)某些植物的生長(zhǎng)發(fā)育有一定的促進(jìn)作用。本試驗(yàn)中蓖麻在含鎘量低的土壤中生長(zhǎng)旺盛，在含鎘量高的土壤中植株矮小，證實(shí)了鎘對(duì)植物的“低促高抑”現(xiàn)象[3]。

由于蓖麻在含鎘量為0～100mg/kg的土壤中能夠正常生長(zhǎng)，未表出現(xiàn)明顯的重金屬中毒癥狀，因此蓖麻對(duì)鎘土壤污染具有很好的耐性。根據(jù)我國土壤環(huán)境重金屬污染程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重級(jí)鎘污染土壤中鎘含量只大于2mg/kg，因此蓖麻對(duì)嚴(yán)重級(jí)鎘污染土壤的修復(fù)有一定的潛力。

2.2.2蓖麻對(duì)鎘的吸收和積累

從圖6可知，植株鎘含量隨著土壤鎘含量的增加而增加，在土壤鎘含量為200mg/kg時(shí)，植株鎘含量最高，為613.28mg/kg。根中的鎘含量在土壤鎘含量為0～25mg/kg時(shí)緩慢增加，在土壤鎘含量為25～100mg/kg時(shí)幾乎不增加，在土壤鎘含量為100～200mg/kg時(shí)迅速增加，當(dāng)土壤鎘含量為25、100、200mg/kg時(shí)，根中的鎘含量為203.18、219.50、521.50mg/kg。莖中的鎘含量在土壤鎘含量為0～100mg/kg時(shí)緩慢增加，在土壤鎘含量為100～200mg/kg時(shí)迅速增加，當(dāng)土壤鎘含量為100、200mg/kg時(shí)，莖中的鎘含量為20.76、73.48mg/kg。葉片中鎘含量隨著土壤鎘含量的增加而緩慢增加，但在土壤鎘含量為50mg/kg時(shí)有所降低。

圖7可知，植株鎘積累量隨著土壤鎘含量的增加表現(xiàn)為增加—減少—增加的趨勢(shì)。在土壤鎘含量為0～25mg/kg時(shí)，蓖麻對(duì)鎘的積累量隨著土壤鎘含量的增加而增加；在土壤鎘含量為25～50mg/kg時(shí)有所減少，即在土壤鎘含量為25mg/kg時(shí)鎘能促進(jìn)蓖麻生長(zhǎng)，而在土壤鎘含量為50mg/kg時(shí)鎘會(huì)抑制蓖麻生長(zhǎng)，在土壤鎘含量為25～100mg/kg時(shí)蓖麻植株鎘含量幾乎沒有增加，所以導(dǎo)致蓖麻對(duì)鎘積累量減少；在土壤鎘含量為100～200mg/kg時(shí)迅速增加。在土壤鎘含量為200mg/kg時(shí)，植株鎘積累量最高，為65.60μg/盆。

比較蓖麻根部和地上部對(duì)鎘的積累量可知，蓖麻對(duì)重金屬鎘的積累主要集中在根部，表現(xiàn)為普通植物的特征，并不滿足超積累植物的要求。但是，鎘在蓖麻莖和葉中有較高的積累，說明蓖麻具有將鎘從地下部轉(zhuǎn)運(yùn)到地上部的能力，且能夠忍耐高濃度的鎘污染。可見蓖麻是重金屬鎘的富集和耐性植物，因此蓖麻對(duì)修復(fù)鎘污染土壤有很大的潛力。

從圖8可知，蓖麻轉(zhuǎn)移系數(shù)在土壤鎘含量為0～50mg/kg時(shí)緩慢變小，主要是因?yàn)樵摑舛鹊逆k能促進(jìn)植物生長(zhǎng)，根部分含鎘量較大；在土壤鎘含量為50～100mg/kg時(shí)，轉(zhuǎn)移系數(shù)迅

速變大，說明該濃度的鎘開始抑制蓖麻生長(zhǎng)，蓖麻會(huì)將多余的鎘往地上部分運(yùn)輸，所以轉(zhuǎn)移系數(shù)變大；在土壤鎘含量為100～200mg/kg時(shí)，轉(zhuǎn)移系數(shù)迅速變小，說明過高濃度的鎘會(huì)破壞植株體內(nèi)細(xì)胞，所以對(duì)鎘運(yùn)輸能力下降。富集系數(shù)隨著土壤鎘含量的增加而減少，在土壤鎘含量為0～50mg/kg時(shí)，富集系數(shù)迅速變??；在土壤鎘含量為50～200mg/kg時(shí)緩慢下降。因?yàn)榈蜐舛却龠M(jìn)植株生長(zhǎng)，高濃度抑制植株生長(zhǎng)，所以在低濃度時(shí)蓖麻主動(dòng)吸收鎘，高濃度時(shí)抑制鎘進(jìn)入體內(nèi)[4]。

3結(jié)論

本研究對(duì)淄蓖麻3、5、6、7、8號(hào)等5個(gè)品種的鎘積累與分配特征進(jìn)行比較分析，研究有機(jī)酸對(duì)蓖麻鎘脅迫的調(diào)節(jié)作用，采用盆栽試驗(yàn)研究蓖麻對(duì)鎘污染土壤的修復(fù)潛力，探索外源調(diào)節(jié)劑單施與配施對(duì)蓖麻修復(fù)鎘污染土壤的強(qiáng)化效果。結(jié)果顯示，淄蓖麻5號(hào)在5個(gè)品種中對(duì)鎘的耐性與積累性最好。在含重金屬鎘的污染土壤中，鎘對(duì)蓖麻的臨界毒害濃度約50mg/kg，嚴(yán)重毒害的臨界濃度200mg/kg，此時(shí)蓖麻仍能生長(zhǎng)，表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐性。

蓖麻的根對(duì)鎘有較強(qiáng)的吸收和積累作用，并隨著土壤鎘含量的增加而增強(qiáng)，在土壤鎘含量為200mg/kg時(shí)，葉、莖、根對(duì)鎘的累積量分別達(dá)到51.89、9.25、4.46μg/盆。說明蓖麻這種植物適合高濃度鎘污染土壤的植物修復(fù)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]韋朝陽，陳同斌.重金屬超富集植物及植物修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2001，21（7）：1196-1203.

[3]林肇信，劉天齊，劉逸農(nóng).環(huán)境保護(hù)概論[M].北京：高等教育出版社，2006.

[4]孫敬亮，武文鈞，趙瑞雪，等.重金屬土壤污染及植物修復(fù)技術(shù)[J].長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，26（4）：46-48.endprint

從圖3可知，5號(hào)品種植株鎘積累量是所有品種中最多的，為888.19μg/盆；其次是7號(hào)品種，為821.35μg/盆；植株鎘積累量最差的是6號(hào)，僅為472.87μg/盆，6號(hào)品種單位鎘含量是最高的，但是由于生物量太少，導(dǎo)致鎘積累量很少。蓖麻鎘積累量絕大部分在根系，各器官鎘積累量從多到少依次為根>莖>葉。根中鎘積累量最多的是7號(hào)品種，為769.50μg/盆；莖中鎘積累量最多的是5號(hào)品種，為154.77μg/盆；葉片中鎘積累量最多的是8號(hào)品種，為35.05μg/盆。

2.2蓖麻對(duì)土壤鎘的遷移積累能力的影響

2.2.1鎘對(duì)蓖麻生長(zhǎng)的影響

不同濃度的鎘處理對(duì)蓖麻種子的發(fā)芽以及幼苗的生長(zhǎng)都有一定的影響。在鎘處理濃度較低的污染土壤中，蓖麻種子催芽后約2d出土，而隨著土壤鎘含量的增加，催芽蓖麻種子比空白對(duì)照約晚1d破土發(fā)芽。

說明含鎘量高的土壤對(duì)蓖麻種子發(fā)芽具有抑制作用。

由圖4可知，隨著土壤鎘含量的增加，蓖麻的長(zhǎng)勢(shì)先上升后下降，在土壤鎘含量為10mg/kg時(shí)，蓖麻株高最高，為15.1cm；隨著土壤鎘含量的增加，平均株高逐漸下降，當(dāng)土壤鎘含量為200mg/kg時(shí)，蓖麻株高僅為9.7cm，說明高濃度鎘抑制蓖麻生長(zhǎng)。0、50mg/kg鎘處理的株高幾乎一樣，說明在土壤鎘含量為0～50mg/kg時(shí)會(huì)促進(jìn)蓖麻生長(zhǎng)。在低濃度鎘處理下，蓖麻生長(zhǎng)良好，植株生長(zhǎng)旺盛，葉片鮮綠、肥厚。在土壤鎘含量為0～50mg/kg，蓖麻生長(zhǎng)良好，但從土壤鎘含量為100mg/kg開始出現(xiàn)新葉有所變黃、植株相對(duì)矮小、生長(zhǎng)緩慢、重金屬中毒的癥狀，隨著土壤鎘含量的不斷地增加，蓖麻生長(zhǎng)受抑制的現(xiàn)象逐漸明顯；到土壤鎘含量為200mg/kg時(shí)，根系短小發(fā)黑，植株矮小，葉片壞死，說明蓖麻重金屬中毒嚴(yán)重。所以，嚴(yán)重毒害鎘濃度在200mg/kg以上。

由圖5可知，根部干質(zhì)量變化不明顯，只是在低濃度鎘處理時(shí)表現(xiàn)出一定的促進(jìn)作用。地上部葉和莖干質(zhì)量受土壤中不同含量鎘處理的影響較明顯，當(dāng)土壤鎘含量為25mg/kg時(shí)，植株各部分干質(zhì)量都最大，根、莖、葉分別為0.19、0.27、0.42g。隨著土壤鎘含量的增加，干質(zhì)量逐漸下降，當(dāng)土壤鎘含量為200mg/kg時(shí)，干質(zhì)量?jī)H為0.47g。

鎘是植物非必需元素，當(dāng)鎘在植物體內(nèi)積累到一定程度時(shí)，會(huì)對(duì)植物生理代謝產(chǎn)生毒害作用，通常表現(xiàn)為生長(zhǎng)緩慢、葉片發(fā)黃、植株矮小、產(chǎn)量下降等癥狀。有研究表明，土壤中鎘含量較高會(huì)降低植物的光合作用，干擾植株體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的再分配和遷移，影響植物生長(zhǎng)。當(dāng)土壤鎘含量很低時(shí)，農(nóng)作物的產(chǎn)量會(huì)增加，說明低濃度的鎘對(duì)某些植物的生長(zhǎng)發(fā)育有一定的促進(jìn)作用。本試驗(yàn)中蓖麻在含鎘量低的土壤中生長(zhǎng)旺盛，在含鎘量高的土壤中植株矮小，證實(shí)了鎘對(duì)植物的“低促高抑”現(xiàn)象[3]。

由于蓖麻在含鎘量為0～100mg/kg的土壤中能夠正常生長(zhǎng)，未表出現(xiàn)明顯的重金屬中毒癥狀，因此蓖麻對(duì)鎘土壤污染具有很好的耐性。根據(jù)我國土壤環(huán)境重金屬污染程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重級(jí)鎘污染土壤中鎘含量只大于2mg/kg，因此蓖麻對(duì)嚴(yán)重級(jí)鎘污染土壤的修復(fù)有一定的潛力。

2.2.2蓖麻對(duì)鎘的吸收和積累

從圖6可知，植株鎘含量隨著土壤鎘含量的增加而增加，在土壤鎘含量為200mg/kg時(shí)，植株鎘含量最高，為613.28mg/kg。根中的鎘含量在土壤鎘含量為0～25mg/kg時(shí)緩慢增加，在土壤鎘含量為25～100mg/kg時(shí)幾乎不增加，在土壤鎘含量為100～200mg/kg時(shí)迅速增加，當(dāng)土壤鎘含量為25、100、200mg/kg時(shí)，根中的鎘含量為203.18、219.50、521.50mg/kg。莖中的鎘含量在土壤鎘含量為0～100mg/kg時(shí)緩慢增加，在土壤鎘含量為100～200mg/kg時(shí)迅速增加，當(dāng)土壤鎘含量為100、200mg/kg時(shí)，莖中的鎘含量為20.76、73.48mg/kg。葉片中鎘含量隨著土壤鎘含量的增加而緩慢增加，但在土壤鎘含量為50mg/kg時(shí)有所降低。

圖7可知，植株鎘積累量隨著土壤鎘含量的增加表現(xiàn)為增加—減少—增加的趨勢(shì)。在土壤鎘含量為0～25mg/kg時(shí)，蓖麻對(duì)鎘的積累量隨著土壤鎘含量的增加而增加；在土壤鎘含量為25～50mg/kg時(shí)有所減少，即在土壤鎘含量為25mg/kg時(shí)鎘能促進(jìn)蓖麻生長(zhǎng)，而在土壤鎘含量為50mg/kg時(shí)鎘會(huì)抑制蓖麻生長(zhǎng)，在土壤鎘含量為25～100mg/kg時(shí)蓖麻植株鎘含量幾乎沒有增加，所以導(dǎo)致蓖麻對(duì)鎘積累量減少；在土壤鎘含量為100～200mg/kg時(shí)迅速增加。在土壤鎘含量為200mg/kg時(shí)，植株鎘積累量最高，為65.60μg/盆。

比較蓖麻根部和地上部對(duì)鎘的積累量可知，蓖麻對(duì)重金屬鎘的積累主要集中在根部，表現(xiàn)為普通植物的特征，并不滿足超積累植物的要求。但是，鎘在蓖麻莖和葉中有較高的積累，說明蓖麻具有將鎘從地下部轉(zhuǎn)運(yùn)到地上部的能力，且能夠忍耐高濃度的鎘污染。可見蓖麻是重金屬鎘的富集和耐性植物，因此蓖麻對(duì)修復(fù)鎘污染土壤有很大的潛力。

從圖8可知，蓖麻轉(zhuǎn)移系數(shù)在土壤鎘含量為0～50mg/kg時(shí)緩慢變小，主要是因?yàn)樵摑舛鹊逆k能促進(jìn)植物生長(zhǎng)，根部分含鎘量較大；在土壤鎘含量為50～100mg/kg時(shí)，轉(zhuǎn)移系數(shù)迅

速變大，說明該濃度的鎘開始抑制蓖麻生長(zhǎng)，蓖麻會(huì)將多余的鎘往地上部分運(yùn)輸，所以轉(zhuǎn)移系數(shù)變大；在土壤鎘含量為100～200mg/kg時(shí)，轉(zhuǎn)移系數(shù)迅速變小，說明過高濃度的鎘會(huì)破壞植株體內(nèi)細(xì)胞，所以對(duì)鎘運(yùn)輸能力下降。富集系數(shù)隨著土壤鎘含量的增加而減少，在土壤鎘含量為0～50mg/kg時(shí)，富集系數(shù)迅速變??；在土壤鎘含量為50～200mg/kg時(shí)緩慢下降。因?yàn)榈蜐舛却龠M(jìn)植株生長(zhǎng)，高濃度抑制植株生長(zhǎng)，所以在低濃度時(shí)蓖麻主動(dòng)吸收鎘，高濃度時(shí)抑制鎘進(jìn)入體內(nèi)[4]。

3結(jié)論

本研究對(duì)淄蓖麻3、5、6、7、8號(hào)等5個(gè)品種的鎘積累與分配特征進(jìn)行比較分析，研究有機(jī)酸對(duì)蓖麻鎘脅迫的調(diào)節(jié)作用，采用盆栽試驗(yàn)研究蓖麻對(duì)鎘污染土壤的修復(fù)潛力，探索外源調(diào)節(jié)劑單施與配施對(duì)蓖麻修復(fù)鎘污染土壤的強(qiáng)化效果。結(jié)果顯示，淄蓖麻5號(hào)在5個(gè)品種中對(duì)鎘的耐性與積累性最好。在含重金屬鎘的污染土壤中，鎘對(duì)蓖麻的臨界毒害濃度約50mg/kg，嚴(yán)重毒害的臨界濃度200mg/kg，此時(shí)蓖麻仍能生長(zhǎng)，表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐性。

蓖麻的根對(duì)鎘有較強(qiáng)的吸收和積累作用，并隨著土壤鎘含量的增加而增強(qiáng)，在土壤鎘含量為200mg/kg時(shí)，葉、莖、根對(duì)鎘的累積量分別達(dá)到51.89、9.25、4.46μg/盆。說明蓖麻這種植物適合高濃度鎘污染土壤的植物修復(fù)。

參考文獻(xiàn)：

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