兩種禾本科草對土壤重金屬Pb的富集能力研究

孫方 歐二綾 楊春燕 班騫 韓永芬 李亞嬌

摘要：通過盆栽試驗探討了高羊茅和多年生黑麥草對土壤重金屬Pb2+的富集能力。結(jié)果表明，高羊茅和多年生黑麥草對Pb2+具有不同程度的富集能力，且隨著Pb2+濃度的升高其富集能力越強;但是隨著Pb2+濃度的升高，高羊茅和多年生黑麥草的正常生長也會受到影響。

關(guān)鍵詞：多年生黑麥草;高羊茅;Pb2+ 富集能力;株高

采礦、廢氣排放、污水灌溉和使用重金屬制品等人為因素，導(dǎo)致環(huán)境中的重金屬含量增加，超出正常范圍，并導(dǎo)致環(huán)境質(zhì)量惡化[1]。其中鉛是重要的污染重金屬元素之一，同時也是人、動物、植物的非必需元素[2]。土壤鉛污染的研究已越來越受到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注[3]。鉛及其化合物是現(xiàn)代社會重要的工業(yè)原料，廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域[4]。目前鉛對環(huán)境的污染主要是由廢棄的含鉛蓄電池和汽油防爆劑對土壤、水源和大氣的污染所導(dǎo)致[5]。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，由化肥、農(nóng)藥、重金屬Pb等主要污染物所導(dǎo)致的農(nóng)田土壤污染日趨嚴(yán)重，已對生態(tài)環(huán)境、食品安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成威脅[6]。因此，對重金屬污染環(huán)境進行治理是人類面臨的共同任務(wù)。研究表明，所有草種對鉛均有一定富集能力，只是由于其本身生物-生理學(xué)特性不同，吸收鉛的含量差別很大[7]。高羊茅和多年生黑麥草是兩種常見的多年生冷季型草坪草，生物量較大，可以多次刈割，觀賞性強[8]。因此將其作為修復(fù)土壤鉛污染的實材，具有獨特的實用性[9]。本試驗以高羊茅和多年生黑麥草為實材，研究其對土壤重金屬Pb2+的富集能力以及不同濃度Pb2+處理對植株生長的影響，從而為探索利用兩種草修復(fù)土壤鉛離子污染提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試草種：貴州省草業(yè)研究所黔草5號高羊茅（Festuca arundinacea）和多年生黑麥草（Lolium multiflorum），由百綠公司提供。供試金屬離子：Pb（NO3）2，均為分析純試劑。

1.2 重金屬溶液配制和濃度設(shè)置

重金屬離子以溶液形式加入到花盆中，重金屬離子濃度依據(jù)中華人民共和國國家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB15618-2008）3級土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)量進行配制，結(jié)合預(yù)試驗結(jié)果設(shè)置4種重金屬離子濃度，其濃度梯度分別為Pb2+（500，1000，1500，2000mg/L）同時設(shè)置對照處理。

1.3 試驗方法

取適量高羊茅和黑麥草種子均勻播于裝有蛭石基質(zhì)的花盆中，先用霍格蘭營養(yǎng)液澆灌實驗材料，之后用不同濃度重金屬離子溶液（200ml）進行脅迫，定期給高羊茅和黑麥草澆蒸餾水并補充霍格蘭營養(yǎng)液，設(shè)置2次重復(fù)，實驗在組培實驗室中進行。日常管理每天進行，保持培養(yǎng)基質(zhì)處于原持水狀態(tài)，至各項實驗指標(biāo)測定結(jié)束為止。

1.4 測定指標(biāo)與方法

重金屬離子含量測定：將高羊茅和黑麥草從花盆中取出洗凈，瀝干表面水分后在105℃殺青，70℃條件下烘干，用濕消解法進行消煮，最后用原子吸收分光光度計測出Pb2+ 含量。

株高測定：用直尺進行隨機抽樣測量得出平均株高。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

運用Excel整理數(shù)據(jù)、制作相關(guān)圖表，用SPSS統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同Pb2+濃度處理對兩種草坪草Pb2+富集能力的影響

從圖1可以看出，在Pb2+不同濃度處理下，高羊茅和多年生黑麥草對Pb2+的富集能力均有隨著濃度的升高而不斷升高的趨勢，且均顯著高于對照;在不同濃度處理下，除了高羊茅在Pb2+濃度為500mg/L和1000mg/L處理下差異不顯著外，其余各處理間均差異顯著。

從圖2可以看出，在Pb2+不同濃度處理下，高羊茅和多年生黑麥草的株高均有隨著濃度的升高而不斷降低的趨勢，且除了Pb2+濃度為500mg/L處理與對照差異不顯著外，其余各處理均顯著低于對照;不同濃度處理間均差異顯著。

2.2 不同Pb2+濃度處理對兩種草坪草株高的影響

3 結(jié)論與討論

試驗結(jié)果表明，在以國家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB15618-2008）3級土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)量配制的Pb2+處理中，高羊茅和多年生黑麥草都能正常生長，說明這兩種草坪草對Pb2+具有較強的抗性[10，11];高羊茅和多年生黑麥草對Pb2+的富集量均有隨著處理濃度升高而不斷升高的趨勢，說明這兩種草對Pb2+具有不同程度的富集能力，并且Pb2+濃度達(dá)到2000mg/L時其富集量最高說明高羊茅和多年生黑麥草對高濃度Pb2+環(huán)境具有較強抗性，且高濃度離子環(huán)境對其富集能力沒有影響;但是從兩種草的株高可以看出，隨著Pb2+濃度的升高其株高不斷降低，說明Pb2+對高羊茅和多年生黑麥草的正常生長具有不同程度的影響，但在Pb2+濃度達(dá)到2000mg/L時依然能保持生長。

從結(jié)果可以看出，高羊茅和多年生黑麥草對Pb2+具有不同程度的富集能力，且隨著Pb2+濃度的升高其富集能力越強，因此高羊茅和多年生黑麥草對Pb2+有一定程度的富集能力，可以作為Pb2+污染土壤中植物修復(fù)的待選植株;但是隨著Pb2+濃度的升高，高羊茅和多年生黑麥草的正常生長也會受到影響[11，12]，因此，如果在被Pb2+污染的土壤中進行草坪建植時，如果土壤環(huán)境中Pb2+濃度過高會影響到坪用性狀，在利用高羊茅和多年生黑麥草進行Pb2+污染土壤修復(fù)時需要考慮這方面的因素。

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