黃/紅麻資源對重金屬鉛吸收效果評價(jià)

姚運(yùn)法，林碧珍，練冬梅，賴正鋒，洪建基

(福建省農(nóng)科院亞熱帶農(nóng)業(yè)研究所， 福建 漳州 363005)

近幾十年來，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的顯著增加，人類賴以生存耕地資源遭受重金屬污染越來越嚴(yán)重[1]。造成土壤重金屬污染的原因較多，其中人類工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是主要因素，重金屬以離子狀態(tài)進(jìn)入土壤后，被農(nóng)作物、蔬菜等吸收進(jìn)入食物鏈，最終損害人體健康[2-3]。植物修復(fù)是指將某種特定的植物種植在重金屬污染土壤上，利用植物及其根系微生物對污染土壤、沉積物、地下水和地表水中的污染物進(jìn)行清除的一種有效的生物技術(shù)[4-5]。

黃/紅麻是我國重要天然纖維作物之一，近年來又作為一種新能源、新材料植物，用于乙醇生產(chǎn)和造紙等[6-7]。黃/紅麻作為重金屬污染修復(fù)作物前人已經(jīng)開展研究，國外黃/紅麻在重金屬污染修復(fù)研究較早，而且內(nèi)容與范圍較廣。國內(nèi)也開始開展了黃/紅麻的相關(guān)研究，陳軍等[8]開展黃/紅麻品種植株各器官對部分重金屬積累和分布的研究，黃/紅麻各器官中鉛的積累特性為根>莖稈>葉(籽粒)，并篩選出耐受性好的黃/紅麻品種；李文略等[9]開展當(dāng)?shù)丶t麻品種對Cd、Zn污染土壤適應(yīng)性評價(jià)。結(jié)果表明,雜交組合H368表現(xiàn)最佳。另外，黃/紅麻在抗逆境(耐旱、耐鹽堿)、生物學(xué)產(chǎn)量等方面具有重要優(yōu)勢，適宜作為重金屬污染土壤的修復(fù)作物。本試驗(yàn)利用福建地區(qū)黃/紅麻主栽品種，篩選可用于福建地區(qū)鉛污染植物修復(fù)的麻類品種，為在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選用福建地區(qū)主要黃/紅麻栽培品種，具體見表1。

表1 參試黃/紅麻品種及來源

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)研究所試驗(yàn)農(nóng)場進(jìn)行本試驗(yàn)。種植方式：種子直播；試驗(yàn)因素：鉛濃度300 mg·kg-1，以不添加鉛為對照，每個(gè)重復(fù)種植3盆。

黃/紅麻工藝成熟期(11月10日)將植株從種植盆中取出，用自來水和蒸餾水先后洗凈，測定株高、莖粗、鮮根重、鮮莖重、嫩莖葉和生物學(xué)產(chǎn)量等性狀，然后將嫩莖葉、主莖、根部分開，蒸餾水清洗后晾干，在100℃下烘30 min、70℃下烘干至恒重，測定各部位干重，并磨碎備用；土壤經(jīng)自然風(fēng)干后，過100目尼龍篩，用HCl-HNO3-HClO4濕法消化和用原子吸收分光光度計(jì)AAS測定土壤和黃/紅麻各部位鉛含量。參照黃閨等[10]苧麻重金屬耐受評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，制定黃/紅麻植株對重金屬鉛的吸收能力評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：

黃/紅麻鉛吸收量=地上部鉛含量×地上部生物量

富集系數(shù)=全株鉛含量/土壤中鉛含量

轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)=地上部鉛含量/根部鉛含量

2 結(jié)果與分析

2.1 鉛脅迫條件下黃/紅麻產(chǎn)量表現(xiàn)

對黃/紅麻鉛脅迫試驗(yàn)進(jìn)行測產(chǎn)(表2)表明：在鉛濃度300 mg·kg-1條件下，光鈍感紅麻、閩紅964、福黃麻1號(hào)、閩黃1號(hào)均表現(xiàn)為增產(chǎn)效應(yīng)，增產(chǎn)幅度1.4%～9.6%；埃及黃麻、黃麻179表現(xiàn)為減產(chǎn)效應(yīng)，減產(chǎn)幅度4.8%～6.5%，初步篩選出光鈍感紅麻、閩紅964、福黃麻1號(hào)、閩黃1號(hào)等4個(gè)鉛耐受黃/紅麻品種。

表2 黃/紅麻鉛脅迫試驗(yàn)產(chǎn)量表現(xiàn)

注：黃/紅麻產(chǎn)量指單株鮮重。

2.2 不同黃/紅麻品種各部位鉛含量

表3表明黃/紅麻植株各部位重金屬含量與品種有密切相關(guān)性，全株鉛含量則以黃麻179和閩紅964最高，分別為48.137 mg·kg-1和45.139 mg·kg-1，依次為閩黃1號(hào)、光頓感紅麻、埃及黃麻和福黃麻1號(hào)。黃/紅麻鉛累積：根>莖>嫩莖葉，具體表現(xiàn)為：根部以黃麻179和閩紅964分別較高，分別為27.070 mg·kg-1和26.630 mg·kg-1；莖部以黃麻179和閩紅964較高，分別為16.120 mg·kg-1和13.310 mg·kg-1；嫩莖葉以閩紅964和閩黃1號(hào)較高，分別為5.199 mg·kg-1和5.070 mg·kg-1。綜合分析認(rèn)為，黃/紅麻品種黃麻179和閩紅964具有較顯著鉛富集優(yōu)勢。

表3 黃/紅麻各部位鉛含量

2.3 黃/紅麻對鉛污染修復(fù)潛力

重金屬吸收量是反映其污染土壤修復(fù)效率的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，吸收量越高，認(rèn)為該植物富集吸收力越強(qiáng)[12]。由表4可知，黃/紅麻全株鉛吸收量隨品種變化而變化，但品種間差異較??；黃/紅麻全株鉛吸收量紅麻以福紅964富集能力最強(qiáng)，為1 028.75μg·株-1，黃麻以黃麻179最強(qiáng)，為1 192.77 μg·株-1，整體表現(xiàn)為黃/紅麻全株鉛吸收能力基本相當(dāng)。黃/紅麻各部位吸收能力表現(xiàn)較一致，分別是根部>嫩莖葉>莖部。黃/紅麻根部與全株鉛吸收量變化趨勢相同，莖和嫩莖葉鉛吸收量與全株表現(xiàn)則不完全一致。

表4 黃/紅麻對鉛吸收量比較

富集系數(shù)是評價(jià)植物體累積重金屬能力強(qiáng)弱的一個(gè)重要指標(biāo)，富集系數(shù)越大，該植物富集效率越高[13]。由圖1可知，紅麻富集能力具體表現(xiàn)為閩紅964>光鈍感紅麻，黃麻富集能力閩黃1號(hào)>黃麻179>埃及黃麻>閩黃麻1號(hào)。轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)是指植物通過根部將土壤重金屬運(yùn)輸?shù)降厣喜康哪芰Γ窃u價(jià)某種植物修復(fù)重金屬污染的一項(xiàng)重要指標(biāo)，系數(shù)越高，該植物修復(fù)效率越高[14]。如圖1所示，以閩黃1號(hào)和光鈍感紅麻運(yùn)到轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)分別達(dá)到0.76和0.82。

圖1 不同黃/紅麻品種鉛富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)

3 討論

重金屬鉛低濃度(300 mg·kg-1)脅迫處理對不同黃/紅麻品種生長及生物產(chǎn)量有明顯影響，光鈍感紅麻、閩紅964、福黃麻1號(hào)、閩黃1號(hào)均表現(xiàn)為增產(chǎn)效應(yīng)；埃及黃麻、黃麻179表現(xiàn)為減產(chǎn)效應(yīng)。初步篩選出光鈍感紅麻、閩紅964、福黃麻1號(hào)、閩黃1號(hào)4個(gè)鉛耐受黃/紅麻品種。黃/紅麻不同部位鉛含量分布：根部>莖部>嫩莖葉。莖主要用于生產(chǎn)纖維，非人和動(dòng)物食物來源，嫩莖葉鉛含量較低，可以作為飼用。

本試驗(yàn)選用福建地區(qū)主要生產(chǎn)品種進(jìn)行鉛脅迫試驗(yàn)，黃/紅麻對重金屬鉛的富集能力和轉(zhuǎn)運(yùn)能力表現(xiàn)具有差異性，黃/紅麻鉛累積部位表現(xiàn)為根部>莖部>嫩莖葉。說明重金屬鉛被植株吸收后，大部分固定于根部，少量固定于莖部，還有部分鉛通過莖的運(yùn)輸作用傳導(dǎo)到嫩莖葉重，此種分布規(guī)律最大化保證黃/紅麻植株繼續(xù)生長。黃/紅麻品種富集鉛能力強(qiáng)弱表現(xiàn)為：閩紅964>閩黃1號(hào)>黃麻179>光鈍感紅麻>埃及黃麻>福黃麻1號(hào)，鑒于黃/紅麻地上部生物學(xué)產(chǎn)量較高，重金屬鉛主要富集根部的特性，黃/紅麻適宜在鉛中度污染土地種植。