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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(guó)湖南省瀏陽(yáng)市東部，距瀏陽(yáng)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(guò)程中對(duì)“三廢”沒(méi)有采取足夠措施，從而產(chǎn)生了較嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題［6］。長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)這“七寶”的無(wú)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?gòu)?fù)合污染和生態(tài)破壞退化環(huán)境問(wèn)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?gòu)?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(shì)在必行。

2供試材料

苧麻選用“湘苧三號(hào)”(湘三)和“中苧一號(hào)”(中一)2個(gè)品種。

3試驗(yàn)設(shè)計(jì)與樣品采集

試驗(yàn)田拋荒多年，同時(shí)由于長(zhǎng)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(zhǎng)。設(shè)置試驗(yàn)田A(533．6m2)和試驗(yàn)田B(800.0m2)2個(gè)試驗(yàn)田，共分3個(gè)試驗(yàn)區(qū)。試驗(yàn)田A為1區(qū)，種植中苧一號(hào)2400株。試驗(yàn)田B分為2個(gè)區(qū)域，一個(gè)面積733．3m2，種植中苧一號(hào)3300株;一個(gè)面積66．7m2，種植湘苧三號(hào)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(gè)試驗(yàn)田的Cu、Pb、Cd、Zn平均含量均超過(guò)了中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)土壤環(huán)境質(zhì)量三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其中Cd污染平均超過(guò)三級(jí)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(hào)的2個(gè)試驗(yàn)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(guò)磷酸鈣150kg/hm2、氯化鉀225kg/hm2。種植時(shí)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(gè)試驗(yàn)區(qū)隨機(jī)取樣調(diào)查。采用五點(diǎn)取樣法分別在3個(gè)試驗(yàn)區(qū)用不銹鋼鏟子采集苧麻相應(yīng)生長(zhǎng)土壤表層10～20cm處的土樣。

4測(cè)定與分析方法

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

（2）樣品處理和分析測(cè)定。土壤樣品自然風(fēng)干后碾碎、過(guò)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(guò)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(cè)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(yùn)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(hào)長(zhǎng)勢(shì)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(shì)，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(duì)越低區(qū)域生長(zhǎng)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(zhǎng)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(shì)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(yàn)田中的中一植株除骨外，其他部位所含Cu超過(guò)種植在A中的中一。中一苧麻各部位Pb含量的總體趨勢(shì)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(guò)種植在A中的中一。中一苧麻各部位Cd含量的總體趨勢(shì)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(yàn)田中的中一除骨和葉外，其他部位所含Cd超過(guò)種植在A中的中一。中一苧麻各部位Zn含量的總體趨勢(shì)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(yàn)田中的中一除骨和葉外，其他部位所含Zn超過(guò)種植在A中的中一。

3苧麻對(duì)重金屬的轉(zhuǎn)移和富集特征

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

4苧麻對(duì)重金屬遷移總量和預(yù)計(jì)修復(fù)年限

根據(jù)苧麻對(duì)重金屬遷移總量的計(jì)算，可預(yù)測(cè)礦區(qū)受污染土壤恢復(fù)到符合中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)土壤環(huán)境質(zhì)量三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)水平的年限，遷移總量越大，原位去除效應(yīng)越強(qiáng)。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(hào)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(zhǎng)的的中苧一號(hào)長(zhǎng)勢(shì)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(shì)。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(duì)重金屬污染比湘三具有更強(qiáng)抗性，且在重金屬含量相對(duì)較低區(qū)域生長(zhǎng)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(shì)為:根＞皮＞葉＞骨，中一中Pb含量的總體趨勢(shì)為:根＞葉＞皮＞骨，湘三中Pb含量的趨勢(shì)為:葉＞骨(29．39mg/kg)＞根＞皮，中一中Cd含量的總體趨勢(shì)為:根＞皮＞骨＞葉，湘三中Cd含量的趨勢(shì)為:皮＞根＞骨＞葉，中一中Zn含量的總體趨勢(shì)為:根＞葉＞皮＞骨，湘三中Zn含量的趨勢(shì)為:皮＞根＞骨＞葉。(2)重金屬含量相對(duì)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(duì)Cu的遷移總量為3404．44mg，將土壤修復(fù)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)土壤環(huán)境質(zhì)量三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)水平年限為8．59年;對(duì)Pb的遷移總量為3638．5mg，修復(fù)年限為13．52年;對(duì)Cd的遷移總量為720．48mg;修復(fù)年限為1．49年;對(duì)Zn的遷移總量為37324．8mg，修復(fù)年限為0．67年。

佘瑋等對(duì)湖南冷水江銻礦區(qū)苧麻對(duì)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(duì)重金屬遷移能力較強(qiáng)，這說(shuō)明苧麻對(duì)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(yáng)七寶山礦區(qū)也受到以Cd為主的多種重金屬?gòu)?fù)合污染，該試驗(yàn)中同一重金屬污染水平土壤上生長(zhǎng)的中一比湘三具有更大生物產(chǎn)量，故中一比湘三對(duì)重金屬污染具有更強(qiáng)抗性，且在重金屬含量較低的土壤中生長(zhǎng)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(guò)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(hào)與湘三相比對(duì)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(hào)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(shí)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(duì)4種重金屬的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)較大，可以更加有效地將重金屬?gòu)牡叵罗D(zhuǎn)運(yùn)出來(lái)，但其可能對(duì)重金屬污染抗性較差，生物產(chǎn)量較少。若加強(qiáng)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］。