黃瑞芳，王紅玲，施士爭

(江蘇省林業(yè)科學(xué)研究院 江蘇省農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源保護(hù)與利用平臺(tái)柳樹資源圃，江蘇 南京 211153)

重金屬污染日益嚴(yán)重，其在土壤-植物系統(tǒng)中的行為越來越引起了人們的高度重視。我國及世界各地普遍存在土壤鉛污染情況，尤其在礦山、冶煉廠和公路周圍，鉛污染情況更為嚴(yán)重[1]。鉛在作物的可食部位過量積累后，通過食物鏈進(jìn)入人體或動(dòng)物體，從而造成嚴(yán)重危害[2]。依據(jù)我國現(xiàn)行的國家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB15618-1995[3]，環(huán)境保護(hù)部曾公告征求修行意見，2008年征求意見稿認(rèn)為，水田、旱地的鉛含量需小于80 mg/kg。因此，治理鉛污染土壤是一項(xiàng)迫在眉睫的研究課題。而傳統(tǒng)治理土壤重金屬污染的物理和化學(xué)方法，如淋洗法、固化法、客土法等，代價(jià)昂貴，且可能造成地下水或其他介質(zhì)的潛在污染。植物修復(fù)技術(shù)是近10 a來發(fā)展起來的一種經(jīng)濟(jì)有效，且具有廣泛應(yīng)用前景的綠色生物技術(shù)，具有成本低，不破壞土壤生態(tài)環(huán)境，不引起2次污染，保護(hù)人類健康和易為大眾接受等優(yōu)點(diǎn)，已逐步發(fā)展成為當(dāng)今環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)[4]。

柳樹是我國重要的樹種，種類豐富，分布廣泛，能護(hù)堤防浪，治水保土，防風(fēng)固沙，綠化沙荒，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，我國已在柳樹造林、經(jīng)營和育種方面取得顯著進(jìn)展。柳樹易繁殖，生長快，萌發(fā)能力強(qiáng)，具有較強(qiáng)的重金屬固著、吸收能力，適應(yīng)于不同的土壤類型，是最適宜進(jìn)行植物修復(fù)的木本植物[5]，可通過超短輪伐期栽培和周期性收獲地上生物量逐步降低土壤中重金屬含量，達(dá)到修復(fù)和凈化土壤的目的[6-7]。歐美等地區(qū)廣泛用于修復(fù)Zn，Cd，Pb等重金屬污染[6，8-10]的柳樹，涉及許多種及無性系，但這些種有的在我國無分布，有的栽培不廣，因此有必要挖掘、開發(fā)與利用我國豐富的柳樹種質(zhì)資源。本研究比較了不同灌木柳樹在鉛污染土壤的生長情況，為今后利用柳樹進(jìn)行鉛污染立地的生態(tài)修復(fù)提供材料。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于張家港市某電池廠舊址，該地區(qū)屬北亞熱帶南部濕潤性氣候區(qū)，氣候溫和，四季分明，雨水充沛，經(jīng)測定，試驗(yàn)地鉛含量為270 mg/kg。

1.2 供試材料

試驗(yàn)參試材料共有杞柳(Salix integra)，蒿柳(S.viminalis)，以及黃花柳(S.caprea)、毛枝柳(S.dasyclados)、二色柳(S.alberti)、耳柳(S.aurita)、歐洲紅皮柳(S.sinopurpurea)、簸箕柳(S.suchowensis)等之間的雜交無性系(見表1)，所有灌木型柳樹于2013年春季從江蘇省林業(yè)科學(xué)研究院柳樹種質(zhì)資源圃采穗，扦插于張家港市某電池廠舊址。

表1 試驗(yàn)參試灌木型柳樹

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，試驗(yàn)區(qū)總面積為400 m2，3個(gè)重復(fù)，每個(gè)小區(qū)面積為115 m2。2013年3月初扦插，床寬2.5 m，扦插密度為25 cm×50 cm，每個(gè)材料5 m2。2014年春季平茬收獲中間2行，測量苗高、鮮質(zhì)量，并統(tǒng)計(jì)存活率和萌枝數(shù)。取枝干鮮樣200 g，烘干稱重，計(jì)算含水率，推算出干物質(zhì)量。測得的數(shù)據(jù)利用IBM SPSS Statistics 19.0進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同灌木柳樹存活率差異

不同灌木柳在鉛污染試驗(yàn)地的存活率見圖1。存活率在42%～97%之間，平均值為77%，其中最高的系號(hào)2343約為最低的系號(hào)2818的2.3倍。根據(jù)差異顯著性檢驗(yàn)，參試材料存活率差異達(dá)到極顯著水平(P＜0.01)。

2.2 不同灌木柳樹苗高差異

不同灌木柳在鉛污染試驗(yàn)地的苗高見圖2。通過測定，23個(gè)參試材料的苗高在1.16～2.47 m之間，平均值在1.63 m，其中最高的系號(hào)35-16約為最低的系號(hào)2337的2.1倍。方差分析結(jié)果表明，各參試材料株高差異達(dá)到極顯著水平(P＜0.01)。

圖1 不同灌木柳樹存活率

圖2 不同灌木柳樹苗高

2.3 不同灌木柳樹萌枝數(shù)差異

不同灌木柳在鉛污染試驗(yàn)地的萌枝數(shù)見圖3。萌枝數(shù)(2 m2內(nèi))在16～41之間，平均值為26.29，其中最高的系號(hào)2343約為最低的系號(hào)2187的2.6倍。根據(jù)差異顯著性檢驗(yàn)，各參試材料萌枝數(shù)差異達(dá)到顯著水平(P＜0.01)。

2.4 不同灌木柳樹干物質(zhì)量差異

不同灌木柳在鉛污染試驗(yàn)地的干物質(zhì)量見圖4。干質(zhì)量(2 m2內(nèi))在0.15～1.08 kg間，平均值為0.61 kg，其中最高的系號(hào)2358約為最低的系號(hào)2377的7.2倍。經(jīng)過顯著性檢驗(yàn)，各參試材料枝干干物質(zhì)量差異達(dá)到極顯著水平(P＜0.01)。

圖3 不同灌木柳樹萌枝數(shù)

圖4 不同灌木柳樹干物質(zhì)量

2.5 相關(guān)性分析

對(duì)干物質(zhì)量、苗高、存活率及萌枝數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析結(jié)果顯示(見表2)，干質(zhì)量與存活率(r= 0.595，P=0.003＜0.01)、株高(r=0.581，P＜0.01)及萌枝數(shù)(r=0.556，P＜0.01)呈極顯著正相關(guān);存活率與萌枝數(shù)呈極顯著正相關(guān)(r=0.724，P＜0.01)。

2.6 主成分分析

為了對(duì)參試灌木型柳樹在鉛污染土地上的生長表現(xiàn)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，將干物質(zhì)量、苗高、存活率和萌枝數(shù)4個(gè)因素進(jìn)行主成分分析。根據(jù)提取的2個(gè)主成分進(jìn)行綜合模型分析，得到的主成分方程:主成分1=0.56×存活率+0.28×苗高+0.53×萌枝數(shù)+ 0.58×干物質(zhì)量，主成分2=-0.30×存活率 + 0.80×苗高+0.43×萌枝數(shù)+0.29×干物質(zhì)量，綜合主成分=0.66×主成分1+0.34主成分2，即綜合主成分=0.27×存活率+0.46×苗高+0.20×萌枝數(shù)+0.48×干物質(zhì)量，綜合主成分排名見表3。

表2 各因素間相關(guān)性分析

3 結(jié)論與討論

灌木柳樹可以通過收割地上部分來去除土壤重金屬污染，在修復(fù)重金屬污染土地上有很好的利用價(jià)值，因此篩選出在鉛污染土地生長表現(xiàn)優(yōu)良的灌木型柳樹在生產(chǎn)應(yīng)用上具有重要的意義。據(jù)汪友良等的試驗(yàn)結(jié)果[11]，枝條是灌木柳樹積累重金屬的主要器官，在選育重金屬高修復(fù)能力的品種時(shí)應(yīng)以無性系的枝條鉛含量和生物量高低為主要選擇指標(biāo)。

作者對(duì)參試材料也曾進(jìn)行過鉛含量測定，發(fā)現(xiàn)參試材料間鉛含量的差異并不顯著，這可能是因?yàn)槲廴镜耐寥楞U濃度較低，選擇壓力較小。這與王小鴿等的研究報(bào)告相符[12]。因此本試驗(yàn)主要以枝干的生長性狀作為選擇指標(biāo)，通過大田試驗(yàn)，研究了不同灌木柳樹枝干在鉛污染土地上的生長表現(xiàn)，初步篩選出雜交無性系2343，35-9，55-2，2358和2413等為鉛污染立地上生長表現(xiàn)較好的灌木柳。

比較生長表現(xiàn)較好的灌木柳，發(fā)現(xiàn)無性系2358，35-9和55-2都是以二色柳為母本的雜交后代，這可能和它們的基因型有關(guān)，這也為下一步研究提供了很好的思路。

本試驗(yàn)是田間試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果顯示不同的灌木柳樹在鉛污染土地的生長表現(xiàn)存在顯著差異，因此可以篩選出生長表現(xiàn)較優(yōu)的灌木柳樹。但是由于本試驗(yàn)地土壤鉛含量較低，選擇壓力較小，因此篩選的灌木柳樹不一定適合鉛含量較高的土壤立地;且試驗(yàn)地單一，也沒有成片造林，測試面積偏小，測得的數(shù)據(jù)與純林可能有偏差。在后續(xù)的研究中，可以進(jìn)行不同鉛含量土壤立地條件下的灌木柳樹鉛富集能力的篩選，考慮不同植物品種或不同基因型之間以及種源之間的抗性差異，研究重金屬對(duì)植物的毒害機(jī)理和耐性機(jī)理，建立柳樹收割后的配套鉛處理技術(shù)，形成以植物修復(fù)技術(shù)為主，以物理化學(xué)方法和農(nóng)業(yè)工程為輔的鉛污染土壤的綜合治理體系。

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