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本文作者：王冶張興揭雨成佘瑋邢虎成朱守晶作者單位：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)苧麻研究所

材料與方法

1研究地概況

七寶山鄉(xiāng)位于我國湖南省瀏陽市東部，距瀏陽城區(qū)42km，因歷史上盛產(chǎn)鉛、鐵、硼砂、青礬、膽礬、土黃、堿石“七寶”而得名。資料顯示，在以往的開產(chǎn)過程中對“三廢”沒有采取足夠措施，從而產(chǎn)生了較嚴(yán)重的環(huán)境問題［6］。長期以來對這“七寶”的無序、掠奪式開采，使得七寶山鄉(xiāng)村民們的飲用水水源、良田遭受了嚴(yán)重的有毒重金屬污染。2008年11月，七寶山鄉(xiāng)開展的污染普查數(shù)據(jù)表明，七寶山鄉(xiāng)存在嚴(yán)重的重金屬復(fù)合污染和生態(tài)破壞退化環(huán)境問題，寶山河水域、稻田及土壤等普遍受到以鋁、鎘等為主的多種重金屬復(fù)合污染，危害水域、農(nóng)田土壤以及居民生活生產(chǎn)環(huán)境，因而開展該地環(huán)境污染綜合治理勢在必行。

2供試材料

苧麻選用“湘苧三號”(湘三)和“中苧一號”(中一)2個品種。

3試驗設(shè)計與樣品采集

試驗田拋荒多年，同時由于長期開礦，局部發(fā)生沉降，導(dǎo)致種麻地土壤保水能力很差，雜草較難生長。設(shè)置試驗田A(533．6m2)和試驗田B(800.0m2)2個試驗田，共分3個試驗區(qū)。試驗田A為1區(qū)，種植中苧一號2400株。試驗田B分為2個區(qū)域，一個面積733．3m2，種植中苧一號3300株;一個面積66．7m2，種植湘苧三號300株。苧麻地廂寬3m，溝寬33cm，每廂栽5行，行距67cm，穴距33cm，種植密度45000株/hm2。A、B2個試驗田的Cu、Pb、Cd、Zn平均含量均超過了中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)土壤環(huán)境質(zhì)量三級標(biāo)準(zhǔn)，其中Cd污染平均超過三級標(biāo)準(zhǔn)(1．0mg/kg)8．1倍，污染嚴(yán)重，伴有輕度Cu(1．48倍)、Pb(1．65倍)、Zn(1．4倍)污染(表1)。在都種植中苧一號的2個試驗區(qū)中，B田的4種重金屬含量都顯著大于A田。栽植前:春季整地，松土滅草。深耕深度0．3～0．5m。按苧麻種植需求給苧麻施統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)底肥(復(fù)合肥450kg/hm2、磷肥450kg/hm2)。在此基礎(chǔ)上，看苗追肥，再追施尿素450kg/hm2、復(fù)合肥300kg/hm2。冬培施復(fù)合肥450kg/hm2的基礎(chǔ)上，頭麻和二、三麻追肥比例為2∶1∶1，頭麻追施復(fù)合肥300kg/hm2、尿素225kg/hm2、過磷酸鈣150kg/hm2、氯化鉀225kg/hm2。種植時間2009年5月3日，分別于2010年6月6日、8月15日、10月15日從3個試驗區(qū)隨機取樣調(diào)查。采用五點取樣法分別在3個試驗區(qū)用不銹鋼鏟子采集苧麻相應(yīng)生長土壤表層10～20cm處的土樣。

4測定與分析方法

（1）生物產(chǎn)量的測定方法。使用皮尺測量苧麻株高，使用游標(biāo)卡尺測量皮厚和莖粗，用電子天平稱量干重。

（2）樣品處理和分析測定。土壤樣品自然風(fēng)干后碾碎、過篩。植物樣品洗凈后，地上部(葉、皮、骨、麻)和地下部(根)分開處理，先經(jīng)105℃殺青30min，后65℃烘干至恒重，研磨，過篩。土壤樣品用王水-高氯酸法消化，植物樣品用硝酸-高氯酸法消化［7］。使用SOLAARM6型原子吸收光譜儀分別測定樣品重金屬Cu、Pb、Cd、Zn含量。富集系數(shù)=植株中重金屬含量/土壤中重金屬含量;轉(zhuǎn)運系數(shù)=地上部重金屬含量/地下部重金屬含量;重金屬遷移總量=植株地上部重金屬含量×植株地上部生物量，修復(fù)年限t=－(lnM/M初始)/K［2］。

結(jié)果與分析

1苧麻的生物產(chǎn)量

從表2可以看出，中苧一號長勢要好于湘三，株高、莖粗、皮厚、干物質(zhì)量各指標(biāo)都表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢，就種植在A田和B田的中一而言，A田中一生物產(chǎn)量大于B田。由此可見，在重金屬含量相對越低區(qū)域生長的中一受重金屬污染影響越小，生物產(chǎn)量越大。從表3可以看出，就3季材料總體而言，各處理間差異顯著，干物質(zhì)總重量表現(xiàn)為中一A＞中一B＞湘三B;就單種處理不同收獲期而言，總體生長情況為第3季＞第2季＞第1季。

2苧麻體內(nèi)重金屬含量

3季苧麻材料體內(nèi)重金屬含量數(shù)據(jù)經(jīng)分析綜合，可得苧麻體內(nèi)重金屬含量。如表4所示，2品種苧麻各部位Cu含量的趨勢均為:根＞皮＞葉＞骨;苧麻品種間Cu含量比較而言，湘三的骨、皮、葉中所含Cu大于中一，但中一的根中所含Cu大于湘三;種植在B試驗田中的中一植株除骨外，其他部位所含Cu超過種植在A中的中一。中一苧麻各部位Pb含量的總體趨勢為:根＞葉＞皮＞骨，湘三則為:葉＞骨＞根＞皮;苧麻品種間比較而言，湘三的骨和葉中所含Pb大于中一，但中一的皮和根中所含Pb大于湘三;種植在B中的中一除皮和根外，其他部位所含Pb超過種植在A中的中一。中一苧麻各部位Cd含量的總體趨勢為:根＞皮＞骨＞葉，湘三則為:皮＞根＞骨＞葉;苧麻品種間比較而言，湘三的骨、皮中所含Cd大于中一，但中一的葉、根中所含Cd大于湘三;種植在B試驗田中的中一除骨和葉外，其他部位所含Cd超過種植在A中的中一。中一苧麻各部位Zn含量的總體趨勢為:根＞葉＞皮＞骨，湘三則為:皮＞根＞骨＞葉;苧麻品種間比較而言，湘三的骨、皮中所含Zn大于中一，但中一的葉、根中所含Zn大于湘三;種植在B試驗田中的中一除骨和葉外，其他部位所含Zn超過種植在A中的中一。

3苧麻對重金屬的轉(zhuǎn)移和富集特征

為進(jìn)一步反映苧麻對重金屬的富集能力和轉(zhuǎn)運能力，分別計算了苧麻對不同重金屬的富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運系數(shù)，系數(shù)越高則說明對該種重金屬的富集能力和轉(zhuǎn)運能力越強。從表5可以看出，苧麻對Cu的轉(zhuǎn)移系數(shù)表現(xiàn)為湘三B＞中一B＞中一A，對Pb的轉(zhuǎn)移系數(shù)表現(xiàn)為湘三B＞中一B＞中一A，對Cd的轉(zhuǎn)移系數(shù)表現(xiàn)為湘三B＞中一A＞中一B，對Zn的轉(zhuǎn)移系數(shù)表現(xiàn)為湘三B＞中一A＞中一B;苧麻對Cu的富集系數(shù)表現(xiàn)為湘三B＞中一B＞中一A，對Pb的富集系數(shù)表現(xiàn)為湘三B＞中一A=中一B，對Cd的富集系數(shù)表現(xiàn)為湘三B＞中一A＞中一B，對Zn的富集系數(shù)表現(xiàn)為湘三B＞中一B＞中一A。

4苧麻對重金屬遷移總量和預(yù)計修復(fù)年限

根據(jù)苧麻對重金屬遷移總量的計算，可預(yù)測礦區(qū)受污染土壤恢復(fù)到符合中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)土壤環(huán)境質(zhì)量三級標(biāo)準(zhǔn)水平的年限，遷移總量越大，原位去除效應(yīng)越強。表6和圖1～2顯示每平方米耕作層土壤上植物地上部Cu的遷移總量表現(xiàn)為中一A＞中一B＞湘三B;Pb的遷移總量表現(xiàn)為中一A＞中一B＞湘三B;Cd的遷移總量表現(xiàn)為中一A＞中一B＞湘三B。Zn的遷移總量表現(xiàn)為中一A＞中一B＞湘三B。由此可知，中苧一號修復(fù)礦區(qū)土壤效果較好。

結(jié)論與討論

(1)在同一重金屬污染水平土壤上生長的的中苧一號長勢要好于湘三，株高、莖粗、皮厚、干物質(zhì)量各指標(biāo)都表現(xiàn)明顯優(yōu)勢。同一品種不同污染水平土壤上A田中一生物產(chǎn)量大于B田。故中一對重金屬污染比湘三具有更強抗性，且在重金屬含量相對較低區(qū)域生長的中一受重金屬污染影響較小，生物產(chǎn)量較大。苧麻各部位單位重量中Cu含量的趨勢為:根＞皮＞葉＞骨，中一中Pb含量的總體趨勢為:根＞葉＞皮＞骨，湘三中Pb含量的趨勢為:葉＞骨(29．39mg/kg)＞根＞皮，中一中Cd含量的總體趨勢為:根＞皮＞骨＞葉，湘三中Cd含量的趨勢為:皮＞根＞骨＞葉，中一中Zn含量的總體趨勢為:根＞葉＞皮＞骨，湘三中Zn含量的趨勢為:皮＞根＞骨＞葉。(2)重金屬含量相對較低的A田種植的中一為苧麻中遷移總量最大的，每平方米耕作層土壤上中一對Cu的遷移總量為3404．44mg，將土壤修復(fù)到國家標(biāo)準(zhǔn)土壤環(huán)境質(zhì)量三級標(biāo)準(zhǔn)水平年限為8．59年;對Pb的遷移總量為3638．5mg，修復(fù)年限為13．52年;對Cd的遷移總量為720．48mg;修復(fù)年限為1．49年;對Zn的遷移總量為37324．8mg，修復(fù)年限為0．67年。

佘瑋等對湖南冷水江銻礦區(qū)苧麻對Sb、Cd、As和Pb4種重金屬的吸收與富集能力及其富集特征的研究表明，冷水江礦區(qū)土壤受Cd污染，苧麻體內(nèi)的Cd含量均高于一般植物2～10倍，苧麻地上部對重金屬遷移能力較強，這說明苧麻對復(fù)合重金屬具有一定的耐性，為復(fù)合污染植物修復(fù)提供了一種新的種質(zhì)資源［9］。瀏陽七寶山礦區(qū)也受到以Cd為主的多種重金屬復(fù)合污染，該試驗中同一重金屬污染水平土壤上生長的中一比湘三具有更大生物產(chǎn)量，故中一比湘三對重金屬污染具有更強抗性，且在重金屬含量較低的土壤中生長的中一受重金屬污染影響較小，而重金屬含量越小，生物產(chǎn)量越大，遷移總量也越大。苧麻地上部能有效轉(zhuǎn)移重金屬，具有很大的重金屬污染修復(fù)潛力。最后需將苧麻［10］地上部通過刈割后加以回收利用防止留在原處造成二次污染。因中苧一號與湘三相比對重金屬污染具有更短修復(fù)年限，故在污染礦區(qū)種植中苧一號可較好較快修復(fù)礦區(qū)受污染土壤，在獲得生態(tài)效應(yīng)的同時可獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益，提高人們改善生態(tài)環(huán)境的積極性。而湘三品種對4種重金屬的轉(zhuǎn)運系數(shù)較大，可以更加有效地將重金屬從地下轉(zhuǎn)運出來，但其可能對重金屬污染抗性較差，生物產(chǎn)量較少。若加強田間管理，提高生物產(chǎn)量，可將湘三作為修復(fù)植物使用，也具有很大的重金屬污染修復(fù)潛力［11］。