黑麥草野地瓜套種對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，筆者通過盆栽試驗的方式對比了不同處理中黑麥草地上部分重金屬鎘的含量。試驗結果表明：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黑麥草對重金屬鎘的吸收。本研究為促進富集植物對重金屬的吸收提供了一種新的思路與途徑。

關鍵詞：野地瓜；黑麥草；鎘；促進

中圖分類號：X53 文獻標志碼：A 論文編號：cjas16120031

0引言

鎘是對生物尤其是人類有劇毒的污染元素，鎘會對呼吸道產生刺激，其化合物不易被腸道吸收，但可經呼吸被體內吸收，對肝或腎臟造成危害，鎘同時也是環境污染元素。土壤重金屬污染修復技術主要包括物理修復、化學修復與生物修復。其中生物修復的一項重要措施是植物修復，對于植物修復的研究，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植物吸收方面嘲，以及添加螯合劑促進植物對重金屬的吸收等方面。目前少有關于植物促進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，易于種植，生物量較大，抗病蟲害能力強。有報道顯示黑麥草對重金屬具有很強的抗性，且對重金屬有蓄集作用。

野地瓜是重要的礦區植被修復植物，其對礦區和類似礦區環境的植被修復具有無可比擬的優勢。野地瓜堅韌而繁茂的莖蔓總是縱橫交錯地生長著，這樣就會自然的“織”成一張“巨型漁網”，能將表面松土、沙土、沙石牢牢地“網住”。野地瓜的莖蔓長大于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。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。

在本研究中，筆者通過套種的方式將野地瓜與黑麥草進行結合，以期探索套種野地瓜促進黑麥草吸收重金屬鎘的可能性，為后期利用該方式進行礦區植被修復和土壤污染修復，特別是土壤鎘污染的植物修復奠定一定的理論基礎，也為促進富集植物吸收重金屬領域拓展了新的研究內容。

1材料與方法

1.1試驗材料

黑麥草，野地瓜，鎘污染栽培土壤。

1.2試驗方法

野地瓜與黑麥草套種試驗：試驗設置2個處理組：（1）野地瓜套種黑麥草；（2）單獨種黑麥草。為了防止其他植物對本試驗的影響，本試驗以盆栽試驗的方式進行（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中心進行植物中重金屬（鎘）含量的測定。測試項目：鎘；測試設備：ICP-OES；測試依據：DB53/T 288—2009食品中鉛、砷、鐵、鈣、鋅、鋁、鈉、鎂、硼、錳、銅、鋇、鈦、鍶、錫、鎘、鉻、釩含量的測定。

1.3統計分析

采用Excel 2010軟件進行數據處理與分析。

2結果與分析

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

結果表明：對處理1和處理2的黑麥草地上部分干重進行對比，處理1（野地瓜套種黑麥草）比處理2（單獨種植黑麥草）減少了0.2g/盆，降低率為15.38%；對地上部分干物質中鎘的含量進行對比，處理1（野地瓜套種黑麥草）比處理2（單獨種植黑麥草）增加了1.5797 mg/kg，增加率為44.48%。從試驗的檢測結果看，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%。從試驗的結果看，野地瓜套種黑麥草能有效的促進黑麥草對重金屬鎘的吸收。

在一定的種植環境中，野地瓜套種黑麥草，一方面存在野地瓜與黑麥草競爭營養以及空間的現象，從而導致黑麥草生長量的減少，也就是說套種可能會導致富集植物生長的減少。但套種增加了物種的多樣性，多樣性的物種使植物結構（植物修復系統）更穩定；另一方面一定的套種方式促進了富集植物對重金屬的吸收，能抵消因為生長量的減少對重金屬的吸收總量的影響，從而保證修復效果。

植物根系的分泌物能影響根際微生物的數量與結構，其也必定對土壤中重金屬的活性或者存在狀態產生一定的影響，從而也影響植物對重金屬的吸收。可見，植物與植物之間互相作用（直接和間接作用），會在一定程度上影響植物對重金屬的吸收（圖2）。在實際的修復過程中，很難實現在一個區域單一的生長一種植物，并且較豐富的植物結構有利于植物的生長與生態體系的健康發展。一定的套種方式可能會減少富集植物的生長量，但富集能力的提高能有效的抵消因生長量減少對重金屬吸收總量的影響，從而保證良好的修復效果。所以有必要研究在一個特定的植物修復場地內，植物對植物吸收重金屬的影響。

3結論

套種作物是一種常用的栽種措施，在農業生產中具有重要的作用。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重金屬（鎘）的吸收，增加率為22.26%，從研究的結果看一定的套種方式能有效的提高富集植物對重金屬的吸收。

4討論

生物修復是重要的土壤修復方式之一。近年來對于生物修復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）的相互作用促進植物對重金屬的吸收，以及添加螯合劑促進植物對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構和數量水平，其也必然地會直接或者間接地影響富集植物對重金屬的吸收，因此研究植物對富集植物吸收重金屬的影響具有重要的意義。其意義主要體現在3個方面：第一，在植物修復過程中，利用植物來促進富集植物對重金屬的吸收，保證了對土壤的修復效果；第二，在低濃度污染或者在具有一定本底的栽培環境中，可以特異性的選擇一定的植物進行套種來減少植物對重金屬的吸收，從而保證農業生產的順利進行和農產品的安全（正在進行的研究）；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）對重金屬的吸收的研究是一個較新的研究領域，其研究主要集中在證明該方法的可行性，以及對應的具有促進或者減弱作用的植物的篩選方面。現目前關于植物與植物互作對重金屬吸收的影響的報道很少，因此，本研究在植物修復以及農業安全生產領域具有積極的意義。