李希銘，李金波，宋桂龍，李詩剛，濮陽雪華

(1.北京林業(yè)大學(xué)草坪研究所，北京 100083； 2.深圳市鐵漢生態(tài)環(huán)境股份有限公司，廣東 深圳 518040)

伴隨我國社會(huì)和工業(yè)化的發(fā)展，加之前期環(huán)保意識(shí)薄弱及技術(shù)限制，我國土地受到重金屬污染的問題日益突出，土壤鎘(Cd)污染狀況尤為嚴(yán)峻。2014年4月發(fā)布的全國土壤污染狀況調(diào)查公告顯示，全國土壤總超標(biāo)率為16.1%，污染類型主要為無機(jī)污染，超標(biāo)點(diǎn)位數(shù)占全部超標(biāo)點(diǎn)位的82.8%。其中Cd污染為首要污染物，點(diǎn)位超標(biāo)率7.0%，平均含量為0.082 mg·kg-1[1]。鎘生物毒性高且移動(dòng)性強(qiáng)，易導(dǎo)致土壤肥力降低，并經(jīng)土壤被植物吸收后通過食物鏈影響人體健康，已對(duì)當(dāng)下人們的生產(chǎn)生活造成一定危害。

國內(nèi)外對(duì)于重金屬污染土壤的治理已多有研究和實(shí)踐，主要技術(shù)包括物理化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)。生物修復(fù)中應(yīng)用最多的是利用植物的生長代謝活動(dòng)降低存在于土壤中的重金屬濃度，使受污染土壤能夠盡可能恢復(fù)到原初狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境凈化、生態(tài)效應(yīng)恢復(fù)[2]，該技術(shù)因具有適用范圍廣、環(huán)境友好、經(jīng)濟(jì)可行、效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)受到了人們的廣泛關(guān)注和應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)植物修復(fù)的規(guī)?；瘧?yīng)用與推廣，重難點(diǎn)是種質(zhì)資源的篩選。早期有關(guān)植物修復(fù)研究主要集中于超富集植物，目前發(fā)現(xiàn)的Cd超富集植物有印度芥菜(Brassicajuncea)、天藍(lán)遏藍(lán)菜(Thlaspicaerulescens)、龍葵(Solanumnigrum)等10多種[3]。隨著研究深入，發(fā)現(xiàn)以超富集植物為主的植物修復(fù)模式有較大的局限，主要包括：部分重金屬發(fā)現(xiàn)的合乎標(biāo)準(zhǔn)的超富集植物較少，且適應(yīng)性較差，難于推廣；已發(fā)現(xiàn)大部分超富集植物存在地上部生物量低、生長緩慢等問題，修復(fù)效率較差[4]。工程試驗(yàn)顯示,天藍(lán)遏藍(lán)菜修復(fù)污染濃度444 mg·kg-1的Zn污染土地到330 mg·kg-1需要13.4年[5]。

基于上述問題，Whankaew等[6]提出利用作物可觀的地上部生物量彌補(bǔ)其地上部重金屬含量不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)或較低的問題，并認(rèn)為植物修復(fù)不應(yīng)局限于超富集植物；Conesa等[7]提出應(yīng)樹立綜合修復(fù)的概念，即在重金屬污染修復(fù)的同時(shí)，考慮經(jīng)濟(jì)、生態(tài)等綜合效益。也多有將生物量較大植物用于植物修復(fù)的試驗(yàn)，取得較好的效果。周杰良等[8]盆栽試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)土壤中投加25 mg·kg-1的Cd時(shí)，蔓長春花(Vincamajor)葉片中Cd含量均達(dá)到Cd超富集植物的標(biāo)準(zhǔn)；Citterio等[9]發(fā)現(xiàn)大麻(Cannabissativa)生物量可達(dá)10 t·hm-2，對(duì)Cd的修復(fù)潛力也優(yōu)于部分超富集植物。此外，在黑藻(Hydrillaverticillata)、煙草(Nicotianatabacum)、雜草、花卉等研究中同樣發(fā)現(xiàn)了具有較好應(yīng)用價(jià)值的潛力植物[10-13]。栽培草本植物是目前生態(tài)修復(fù)中的常用植物材料，其具有種子容易獲得、出苗快、生物量大、可多次修剪等優(yōu)點(diǎn)，是植物修復(fù)工程的較理想材料。但目前關(guān)于常見栽培草本植物Cd耐性、吸收和富集特征研究不夠系統(tǒng)，對(duì)其修復(fù)潛力缺乏量化評(píng)估。本研究通過單一Cd脅迫研究常見栽培草本植物Cd耐性、Cd吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)以及富集特征，并以此對(duì)草本植物進(jìn)行應(yīng)用方向分類，與現(xiàn)有超富集植物形成互補(bǔ)，為植物修復(fù)規(guī)模化工程應(yīng)用提供一些Cd耐性強(qiáng)、生物量大、生長迅速的植物資源，并為深入研究植物修復(fù)機(jī)理提供資源和借鑒。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土壤取自北京林業(yè)大學(xué)草坪研究所昌平試驗(yàn)站，質(zhì)地中壤，全氮0.806 g·kg-1, 有效磷30.7 mg·kg-1, 速效鉀105.3 mg·kg-1, 有機(jī)質(zhì)16.7 g·kg-1，pH 7.47，Cd含量1.609 mg·kg-1。

選取了35份草本植物為試驗(yàn)材料，包括7種豆科、2種菊科和20種禾本科(部分植物選擇了多個(gè)品種)，其中8、9、12、13、19、23、25、27、34號(hào)植物來源于北京正道種業(yè)有限公司，其余植物材料均來自北京綠冠草業(yè)股份有限公司，具體情況如表1所列。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取所有35份草本植物材料為研究對(duì)象，參考國標(biāo)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB15618-1995[14]土壤污染等級(jí)限定Cd含量及相關(guān)已有研究[2]，設(shè)置單一Cd處理和對(duì)照(CK)，處理濃度為10 mg·kg-1(裝填混合土重，以純Cd計(jì)算，下同)，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3個(gè)區(qū)組，每個(gè)區(qū)組70個(gè)處理(盆)。

試驗(yàn)處理于2016年5-10月在北京林業(yè)大學(xué)八家試驗(yàn)站進(jìn)行。采用盆栽試驗(yàn)，選用無孔錐形塑料花盆(高28 cm，底徑10 cm，口徑20 cm)，每盆取過篩(4 mm)風(fēng)干土2.5 kg，草炭0.5 kg，混合均勻裝填。Cd施加采用CdCl2·2.5H2O配成0.5 mmol·L-1的溶液施入，澆自來水(無Cd元素檢出)至田間持水量的60%左右，靜置14 d。

培養(yǎng)土靜置同時(shí)進(jìn)行供試材料育苗，使用草炭∶蛭石=1∶1的基質(zhì)育苗盤溫室育苗，出苗10 d后選取長勢(shì)一致的幼苗洗去根際培養(yǎng)基質(zhì)移栽至培養(yǎng)花盆，每盆5株，溫室恢復(fù)14 d后選擇長勢(shì)良好一致的植株，定株每盆3株。然后移至室外遮雨培養(yǎng)60 d，期間定期定量澆水，保持水分為田間持水量的60%左右。

表1 選用草本植物列表Table 1 Different species of herbaceous plants used in the present study

1.3 指標(biāo)與方法

1.3.1植株取樣及干重測(cè)定 35份植物室外培養(yǎng)結(jié)束后，參考Green等[15]的方法將植株連帶栽培土壤整體取出浸入水中，清洗干凈根部泥土，獲得完整根系。然后將植株分為地上部和根系兩部分，先后分別用自來水和蒸餾水清洗干凈，編號(hào)裝入牛皮紙袋。105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干至恒重，分別測(cè)定根系和地上部的干重。使用粉碎機(jī)粉碎過0.3 mm篩后保存待用。

1.3.2鎘含量測(cè)定 稱取粉碎后的烘干樣0.500 g(部分樣品以實(shí)際測(cè)得數(shù)值為準(zhǔn))，采取HNO3-HClO4(4+1)混合酸濕法消化，使用儀器為Hanon220s石墨消解儀，消化完全后定容于25 mL容量瓶，采用原子吸收分光光度計(jì)(Varian spectrum AA220)火焰吸收法測(cè)定Cd含量。

耐受系數(shù)=Cd處理植株地上部生物量/對(duì)照植株地上生物量×100%；

差異率=(處理值-對(duì)照值)/對(duì)照值×100%；

根冠比=植株根系生物量/植株地上部生物量×100%;

Cd積累量=植株地上部或根系生物量×植株地上部或根系Cd積累濃度；

富集系數(shù)=植物某部位Cd含量/土壤中Cd含量；

轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)=地上部Cd含量/根系Cd含量；

分配系數(shù)=地上部Cd積累量/植物Cd總積累量。

1.4 數(shù)據(jù)處理及分析

原始數(shù)據(jù)經(jīng)Excel 2010軟件整理，運(yùn)用SPSS for Windows 21.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因素方差分析和聚類分析，Origin制作相關(guān)圖表。

2 結(jié)果

2.1 Cd耐性特征

Cd處理下，35份草本植物地上生物量、地下生物量和根冠比表現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)及程度(表2)。地上生物量方面，生物量降低的有17種，與對(duì)照達(dá)到顯著差異(P<0.05)的有9種，降低最大的15號(hào)多年生黑麥草，達(dá)46.10%，生物量增加的18種，與對(duì)照達(dá)到顯著差異的也為9種，增加最大的為25號(hào)小黑麥，達(dá)156.94%。地下生物量方面，降低的有12種，與對(duì)照達(dá)到顯著差異的有3種，占全部植物的8.6%，最大降幅為4號(hào)紅三葉，達(dá)49.23%；增加的23種，與對(duì)照達(dá)到顯著差異的有11種，占全部植物的31.4%，最大增幅為28號(hào)狗牙根，增幅為165.36%。根冠比方面，降低的12種，與對(duì)照達(dá)到顯著差異的有2種，最大降幅的為9號(hào)菊苣，達(dá)30.27%；增加的23種，與對(duì)照達(dá)到顯著差異的9種，最大增幅為15號(hào)多年生黑麥草，達(dá)146.05%。

地上生物量、地下生物量的差異率變化分別在46.10%～156.94%、49.23%～165.36%，說明草本植物間對(duì)Cd的耐性差異變化較大。

同一種植物的不同品種也表現(xiàn)出不同的變化程度甚至不同趨勢(shì)。紫花苜蓿、草地早熟禾、高羊茅、一年生黑麥草、匍匐剪股穎的不同品種均表現(xiàn)出有的耐性較好，而有的受到顯著影響。多年生黑麥草品種間表現(xiàn)出顯著的促進(jìn)和抑制，說明同種植物不同的基因型對(duì)Cd也呈現(xiàn)不同的反應(yīng)類型。

地上和地下生長對(duì)Cd脅迫表現(xiàn)出明顯的不同。地上部、地下部最大降幅和最大增幅的非同一植物，同一植物的地上部與根系變化幅度甚至變化趨勢(shì)不同。地下部受刺激的植物種多于地上部，受抑制的植物變化幅度也低于地上部，體現(xiàn)在根冠比上則表現(xiàn)為根冠比的增加，即Cd可提高部分植物的根冠比，表現(xiàn)較為明顯的是冷季型草坪草種，表現(xiàn)出地上部抑制而地下部促進(jìn)。

2.2 Cd含量特征

Cd雖對(duì)植物有毒性作用，但植物對(duì)Cd有一定的吸收積累，并由于植物種、品種的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)能力不同表現(xiàn)出一定的差異性(圖1)。地上部Cd含量最高的為6號(hào)百脈根，可達(dá)9.395 mg·kg-1，最小的為30號(hào)畫眉草，僅為2.803 mg·kg-1，百脈根是畫眉草的3.3倍，所選植物Cd含量平均值為5.484 mg·kg-1，變異系數(shù)30.0%。地下部含量最高的為10號(hào)草地早熟禾，達(dá)39.57 mg·kg-1，最小的為9號(hào)菊苣，僅為2.946 mg·kg-1，草地早熟禾是菊苣的13.4倍，平均值為17.099 mg·kg-1，變異系數(shù)61.0%。可以看出，地上部Cd含量的變異程度要小于地下部Cd含量。

紫花苜蓿、高羊茅和多年生黑麥草不同品種間的地上部Cd含量、草地早熟禾地下部Cd含量和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)表現(xiàn)出顯著的差異性，顯示出同種植物不同基因型在Cd吸收上同樣存在較大的差異。

2.3 Cd轉(zhuǎn)運(yùn)特征

轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)是植物地上部Cd含量與地下部Cd含量的比值，可以用來表征植物經(jīng)木質(zhì)部對(duì)Cd的運(yùn)輸分配能力。35份草本植物的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)最高的22號(hào)披堿草，為1.340，最小的21號(hào)匍匐剪股穎，為0.105，平均值0.483，變異系數(shù)71.3%，顯示出不同植物轉(zhuǎn)運(yùn)Cd能力有較大差異(圖2)。

7號(hào)沙打旺、9號(hào)菊苣、22號(hào)披堿草轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)超過1，即地上部的Cd含量比地下部要高。所選12種雙子葉植物除8號(hào)波斯菊外，轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均大于0.5，其中7種豆科植物的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均大于0.5。而剩下的26種單子葉(品種)植物則表現(xiàn)較大差異，12種冷季型草坪草均低于0.3；6種冷季型牧草中22號(hào)披堿草、冰草屬(26號(hào)、27號(hào))較高，而24號(hào)鴨茅、25號(hào)小黑麥較低；暖季型草中28號(hào)狗牙根和高粱屬(33號(hào)、34號(hào)、35號(hào))植物較低，其他坪用草種表現(xiàn)出較高的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)。

2.4 Cd積累特征

Cd積累量指的是草本植物體內(nèi)積累Cd的總量。Cd總積累量即植物地上部與地下部積累量之和，可反映出植物對(duì)Cd的吸收能力。所選植物Cd單盆總積累量最大值為311.097 μg，出現(xiàn)在19號(hào)一年生黑麥草，最低22號(hào)披堿草僅24.050 μg，最大值是最低值的12.9倍，均值86.741 μg，變異系數(shù)74.1%。

表2 35份草本植物生長指標(biāo)的差異率Table 2 Difference rate of parameters measured in 35 herbaceous plants

“*”和“**”分別表示同一品種處理與對(duì)照間差異顯著(P<0.05)和極顯著(P<0.01)。

“*” and “**” indicates significant differences between treatments and controls of the same species at 0.05 and 0.01 levels, respectively.

圖1 草本植物體內(nèi)Cd含量Fig. 1 Cd contents of 35 herbaceous plants

圖2 草本植物的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)Fig. 2 Translocation factor of 35 herbaceous plants

地上部Cd單盆積累量是植物富集的可清除污染物的總量，可以反映植物凈化土壤污染的潛力，最大值為18號(hào)一年生黑麥草，達(dá)83.227 μg，比19號(hào)品種多了0.508 μg，地上部積累最小的是16號(hào)多年生黑麥草，僅11.747 μg，一年生黑麥草可達(dá)多年生黑麥草的7.1倍，均值31.909 μg，變異系數(shù)61.0%。

35份草本植物Cd積累量的分配系數(shù)(即地上部Cd積累量占植株Cd總積累量的比例)顯示(圖4)，35份草本植物中Cd單盆總積累量高于100 μg的包括17號(hào)多年生黑麥草、一年生黑麥草(18號(hào)、19號(hào))、匍匐剪股穎(20號(hào)、21號(hào))、24號(hào)鴨茅和25號(hào)小黑麥，其地上部Cd積累量占植物Cd總積累量的比例分別為35%、48.3%、26.6%、27%、21.9%、27.4%、39.9%，分配系數(shù)處于相對(duì)較低的水平。一年生黑麥草、多年生黑麥草、匍匐剪股穎、鴨茅地下部固定的Cd也居于所有植物的前6位，最高的一年生黑麥草品種藍(lán)天堂可達(dá)228.377 μg，可應(yīng)用于土壤Cd污染的固定，防止污染擴(kuò)散。35份植物的分配系數(shù)變化范圍為17.9%～70.1%，最高的為22號(hào)披堿草，最小的為10號(hào)草地早熟禾，均值41.7%，變異系數(shù)35.0%?？茖偬攸c(diǎn)方面，表現(xiàn)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)類似，大體上呈現(xiàn)出雙子葉植物、暖季型草種好于冷季型草種。

2.5 地上部積累量聚類分析

聚類分析結(jié)果(圖5)顯示，在類間距離等于10時(shí)，35份草本植物可以分為4類，第1類包括18號(hào)、19號(hào)的一年生黑麥草，每盆積累量大于80 μg；第2類包括17號(hào)多年生黑麥草、20號(hào)匍匐剪股穎、28號(hào)狗牙根、25號(hào)小黑麥，每盆積累量在50.636～67.185 μg；第3類包括3號(hào)白三葉、8號(hào)波斯菊、24號(hào)鴨茅、21號(hào)匍匐剪股穎、11號(hào)草地早熟禾、1號(hào)紫花苜蓿、23號(hào)無芒雀麥，每盆積累量在34.450～46.515 μg；其余的則為第4類，每盆積累量在11.747～30.960 μg。

圖3 草本植物地上部Cd積累量和總積累量Fig. 3 Shoot Cd accumulation and total Cd accumulation of 35 herbaceous plants

圖4 草本植物的分配系數(shù)Fig. 4 Translocation factor of 35 herbaceous plants

3 討論與結(jié)論

3.1 草本植物的Cd耐性分析

生物量一定程度上可以反映植物對(duì)逆境的響應(yīng)情況，通常植物對(duì)土壤中的重金屬濃度有一定的耐受閥值，超過耐受的臨界濃度則表現(xiàn)為生長量降低，生長受抑[16-17]。植物只有對(duì)重金屬有良好的耐性，才能在重金屬含量較高的情況下保持良好的生長狀態(tài)，植物地上部分才能較多的吸收富集土壤中的重金屬，以便更好的應(yīng)用于植物修復(fù)工程中。本研究中35份草本植物17種植物生物量下降，達(dá)顯著水平的9種，受抑最嚴(yán)重的是多年生黑麥草的2個(gè)品種，降低40%以上；18種植物生物量提高，9種達(dá)顯著水平，最高提高150%以上。說明部分植物對(duì)低濃度Cd有一定的耐性機(jī)制和適應(yīng)能力，甚至低濃度Cd對(duì)部分植物的生長起到一定的刺激作用，這也為篩選耐Cd植物提供了很好的資源。雜草、花卉、蔬菜的相關(guān)研究中同樣發(fā)現(xiàn)了類似的現(xiàn)象[12-13,18]。地上生長與根系生長并非完全協(xié)同一致，多數(shù)植物表現(xiàn)出明顯的地上部受抑程度大于地下部、根冠比增加的現(xiàn)象，這與前人草坪草上所做的研究一致[19]。

由于地上生物量較地下生物量對(duì)Cd更為敏感，且地上生物量與最后清除Cd污染效果密切相關(guān)，故對(duì)草本植物地上部生物量變化情況的種間差異進(jìn)行重點(diǎn)分析。9種雙子葉植物僅有5號(hào)小冠花、6號(hào)百脈根、10號(hào)菊苣表現(xiàn)為生物量增加(P>0.05)，其他均表現(xiàn)為抑制降低，且差異系數(shù)均大于10%。其他26種單子葉植物中11種受到抑制(其中7種差異系數(shù)大于10%)，表現(xiàn)出更大的多樣性，但總體耐性相對(duì)好于雙子葉植物。Shahandeh和Hossner[20]在鉻(Cr)的富集植物篩選中也發(fā)現(xiàn)同樣的現(xiàn)象。魏樹和等[12]選取65種野生雜草中禾本科植物的耐性表現(xiàn)也居于前列。

圖5 地上部積累量聚類樹狀圖Fig. 5 Dendrogram of shoot Cd accumulation

本研究中6個(gè)多品種植物種內(nèi)品種間變化程度有較大差異，特別是多年生黑麥草中牧用品種(前進(jìn))與草坪用草種(夜影、蒙特利3號(hào))差異巨大，說明同種植物不同基因型間耐性的較大差異，這在多種植物的品種間篩選已得到證實(shí)，這可能是人工選育過程中不同的環(huán)境造成的，這也說明同一種植物可以篩選出較耐Cd的品種，這也與王寶媛等[21]在20種高羊茅上的研究結(jié)果相類似。

3.2 草本植物的Cd吸收能力分析

本研究中所選草本植物地上部Cd含量和根系Cd含量的均值分別為5.453和16.532 mg·kg-1，變異系數(shù)分別為30.0%和61.0%，除7號(hào)沙打旺、9號(hào)菊苣、22號(hào)披堿草外，其余草種均表現(xiàn)出地上部鎘含量小于地下部鎘含量。袁敏等[22]研究了高羊茅、早熟禾、黑麥草以及紫花苜蓿對(duì)鉛鋅尾礦土壤重金屬的抗性及吸收特征，同樣發(fā)現(xiàn)4種植物鎘含量都呈現(xiàn)為根系大于莖葉，本研究結(jié)果與其相一致。本研究中紫花苜蓿及草地早熟禾等幾種植物的不同品種間地上部及地下部Cd含量也呈現(xiàn)出一定差異，有的達(dá)到顯著水平，說明同種植物不同基因型對(duì)Cd的吸收存在較大差異，這也與楊洋等[23]在不同品種油菜(Brassicanapus)上的研究結(jié)果相類似。

轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)反應(yīng)植物在根系吸收重金屬后對(duì)重金屬離子的運(yùn)輸分配能力，魏樹和等[24]認(rèn)為超富集植物至少應(yīng)滿足地上部重金屬含量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)且富集系數(shù)大于1、轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)大于1、生長未受到明顯傷害等條件。本研究中35份草本植物轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)的變異系數(shù)達(dá)到68.3%，總體表現(xiàn)出雙子葉植物、暖季型草轉(zhuǎn)運(yùn)能力高于冷季型草的現(xiàn)象，且只有沙打旺、波斯菊和披堿草轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)大于1，但所有植物都沒有達(dá)到超富集植物標(biāo)準(zhǔn)，這在陳偉[25]的研究結(jié)果中也有體現(xiàn)。在部分草種[20]中也發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象。轉(zhuǎn)運(yùn)能力究竟是否與特定科屬或是生理結(jié)構(gòu)有關(guān)系，還需更深入的研究。

3.3 草本植物的Cd污染修復(fù)潛力分析

植物修復(fù)技術(shù)狹義上即為植物提取技術(shù)，其關(guān)鍵則包含根系吸收能力強(qiáng)、抗逆性強(qiáng)以及生物量大能儲(chǔ)存較多重金屬等幾個(gè)方面[26-27]。從提取清除土壤中Cd的角度來看，地上部Cd含量和轉(zhuǎn)運(yùn)能力并非植物修復(fù)潛力的唯一標(biāo)準(zhǔn)，植物生物量對(duì)土壤污染的清除效果亦有重要影響[7]，而地上部Cd積累量可直觀反映植物對(duì)土壤中Cd的清除效果。對(duì)比前人在超富集植物上的研究結(jié)果，Cd超富集植物寶山堇菜(Violobaoshanensis)同屬植物早開堇菜(V.prionantha)在10 mg·kg-1Cd脅迫下，生長60 d后地上、地下分別能富集約249.39和546.39 μg[28]，分別是本研究中地上、地下富集量最大的一年生黑麥草的3.00和2.40倍。本研究雖沒有篩選出具有超富集植物特點(diǎn)的草本植物，但所選35份草本植物中74%的植物在10 mg·kg-1濃度下未顯著降低，表現(xiàn)出較好的耐Cd性，且和已知超富集植物相比具有生物量較大的特點(diǎn)，因此部分常見草本植物可以從土壤中吸收較多的重金屬離子，顯示出草本植物較高的修復(fù)潛力，且種子易于收集，可以為植物修復(fù)工程材料選擇提供參考。35份常見草本植物按土壤中Cd含量為10 mg·kg-1時(shí)的地上部積累量進(jìn)行聚類分析，第1類包括了兩種一年生黑麥草，積累量高且耐性較好，因此一年生黑麥草是適用于植物提取技術(shù)的草本植物。第2類包括了多年生黑麥草前進(jìn)等4種植物，此類植物也具有比較理想的積累量并且耐性較好，也屬于工程中值得選用的植物種。另外，考慮到植物對(duì)重金屬的積累有隨著土壤中重金屬濃度增加而升高的特點(diǎn)[29]，故十分有必要在多梯度Cd脅迫下繼續(xù)研究其Cd積累特征。

通過植物巨大的根系吸附、沉淀等方式降低土壤中重金屬的可移動(dòng)性和有效性，也是防止污染物流失和擴(kuò)大的重要方式。試驗(yàn)結(jié)果顯示，所選草本植物的根系耐性好于地上部，由于部分植物存在耐Cd機(jī)制，大部分吸收的Cd被貯存在根系中，導(dǎo)致較大的根系Cd積累量，類似結(jié)果在豆科植物的研究[30]中也有體現(xiàn)。本研究中根系Cd含量大于10 mg·kg-1即富集系數(shù)大于1的植物種有23種，占到35份植物的65.7%，最高的草地早熟禾達(dá)39.571 mg·kg-1；根系Cd積累量最高的為一年生黑麥草藍(lán)天堂，達(dá)228.377 μg，多年生黑麥草前進(jìn)、匍匐剪股穎和鴨茅都有著較高的根系Cd積累量。因此，此類植物雖沒有較好的提取重金屬到地上部的能力，但其根系耐性較好且能積累較多的重金屬，能很好地把土壤中重金屬固定在植物根系當(dāng)中，也有較強(qiáng)的修復(fù)潛力和應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)，禾本科與豆科植物由于抗逆性強(qiáng)、生長迅速、對(duì)土壤能起到一定改良效果常被用于礦山修復(fù)和水土保持,對(duì)比發(fā)現(xiàn)紫花苜蓿、鴨茅等植物具有較好的固土能力[31-33]，這也為Cd污染土壤的污染控制提供了植物選擇參考。綜上，常見草本植物具有耐性強(qiáng)、生長快、對(duì)重金屬有較好的吸收富集能力、耐粗放管理、種子易收集、價(jià)格低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)，能夠彌補(bǔ)現(xiàn)有超富集植物在工程上應(yīng)用的不足，具有極大的應(yīng)用于植物修復(fù)工程的潛力。

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