典型草坪植物对铜的积累及其耐性差异研究

湖北省大冶市是我国主要的铜矿生产基地之一。随着工业社会的迅猛发展，大量的矿产资源得到开采利用，随之而来的环境问题也日益严重，其中土壤重金属污染的问题尤为突出。作者的前期研究结果表明[1]，大冶矿区农田土壤的重金属Cu污染问题较为严重，Cu浓度为21.51～1 819.06 mg/kg；在118个采样点中，超过国家土壤二级标准(GB 15618-1995)的采样点占总数的49%，污染区域主要集中在大冶中部及东部的采石场、矿业开采及加工区周边。龚长根等[2]研究发现，古铜矿遗址铜绿山土壤中Cu含量为582～15 375 mg/kg，平均值为7 789 mg/kg[2]，Cu污染现象非常严重。由此可见，当地重金属Cu污染这一问题不容忽视。

1.1 一般资料 10例患者中，男性8例、女性2例，年龄8～75岁，平均49.4岁；上肢损伤2例，下肢损伤8例；车祸碾压伤4例，机器致伤2例，重物压伤3例，藏獒咬伤1例；大面积软组织缺损4例，涉及血管神经损伤8例。10例患者热缺血时间4～6 h，平均4.2 h；肢体损伤严重程度评分(MESS)评分6～9分；最长治疗时间2年。

土壤受Cu污染后致使周边农产品及蔬菜中的Cu含量超标[3-5]，极大地影响到人类的身体健康和安全。因此，对于土壤中Cu污染问题的研究和治理修复任务迫在眉睫。植物原位修复技术具有低能耗和环境友好的优点，被广泛应用到重金属污染土壤的修复和治理中。目前，针对大冶矿区退化生态系统的恢复重建工作，当地政府和矿区采取了绿化与复垦等防治措施，并取得了一定的成效。很多研究学者通过调查及实验分析，研究了一些草本植物对Cu的耐性程度，例如蓖麻[6]、海州香薷[7]、黑麦草[8]、鸭跖草[9]、蜈蚣草[10]等，为矿区生态系统恢复提供了一定量的植物修复载体，但目前的研究工作尚不足以满足实际需要。同时，我国倡导建立生态文明社会，矿区土壤生态修复工作需要从场地具体污染程度的角度出发，对于不适宜农田资源利用的土壤，需要重新审视修复工作。因此，可通过构建优美的景观生态系统实现修复，并达到资源化和可持续开发利用的目的。草坪植物正是此类修复过程中不可或缺的备选物种。鉴于此，为了给予大冶矿区重金属Cu污染土壤修复提供更多的备选优势植物载体，本研究通过盆栽试验探讨了不同典型草坪植物(白三叶、苜蓿、高羊茅及四季青)对Cu的耐受能力，通过解析Cu对植物生长发育的影响，明确不同植物对Cu污染的耐性程度。本研究将为草坪植物修复Cu污染土壤及重建生态系统提供理论参考依据。

1 材料与方法

1.1 供试土壤采集与处理

供试土壤为黄石市郊区的市政园林用非农耕土壤。取0～20 cm深处表层土壤，自然风干，剔除土壤中植物根系、残渣和石砾等。经磨碎后，过5目筛，放置在阴凉处平衡老化30 d后作为供试土壤。土壤理化性质测定方法参见文献[11]，Cu含量测定方法参见文献[12]，并采用原子吸收分光光度仪火焰法(Varian AA240FS，美国)检测Cu含量。供试土壤的基本理化性质见表1。

 

表1 供试土壤的基本理化性质

  

项目全氮/(g/kg)全磷/(g/kg)全钾/(g/kg)有机质/(g/kg)速效磷/(mg/kg)速效钾/(mg/kg)Cu/(mg/kg)pH指标1．0111．6213．4016．208．5276．3218．856．13

塑料盆直径为13 cm，高为15 cm。每盆中装供试土壤2.0 kg，并分别添加适量的粉状硫酸铜，设置Cu浓度依次为0，100，250，500，1 000 mg/kg，编号依次为T0，T100，T250，T500和T1 000。每组试验重复3次。同时，每组试验均施入基肥混匀，每千克风干土壤施入N，P和K分别为0.4 g，0.08 g，0.2 g。

二分法是一种相当舒服的思考方法。例如，有人画画是为了获得一个感觉空间，另外一些人是为了营造一个思考空间。几乎没有画家和幸运的画家能将两者统一起来，因为思考与感觉是同一枚硬币的两个面向。我给你们描绘一下在哪儿能遇到其中之一。

转运系数是用来评价植物将重金属元素从地下部向地上部的转移和富集能力的重要指标。转运系数越大，植物从根向茎叶转移的量也就越大[20]。不同Cu浓度下草坪植物对Cu的转运系数如图3所示。

分别将4种草坪植物种子以相同的数量播种。每种植物设5组实验(如上)，每组实验重复3次，共计60盆实验植株。播种后加入等量蒸馏水，露天栽培，培养期定苗10株。生长期植物所需水均使用蒸馏水，每次等量供给。培养第4，5，6周时测定植物的株高和茎粗，第4周测定植物的生物量，培养6周后收获植物，并测定植物及土壤样品中的Cu含量。

1.2 样品Cu浓度的测定

土壤样品采用王水回流消解法进行预处理后[12]，用超纯水(Milli-Q Academic A10，美国)定容，过滤，装入塑料瓶中待测。同时，进行空白实验。

提出分类方案的总体要求。5.2.1“立档单位应对归档文件进行科学分类，同一全宗应保持分类方案的一致性与稳定性”；

植物样品收获后，先用自来水清洗干净，再用去离子水清洗，在105 ℃下杀青30 min，于70 ℃下烘干，粉碎过筛后保存备用。植物中Cu浓度测定方法同上。

1.3 Cu超富集植物的评价方法

科学处理危机善后，合理引导网络舆情是减小旅游危机事件负面影响的重要措施。以开放、包容和坦诚的态度应对危机，主动融入舆论场，积极纠正错误、修复形象，有助于建立合理的舆情疏导机制。旅游危机事件的网络舆情传播给旅游目的地带来的影响深远，短时间内难以消除，因而旅游危机事件的善后处理应注重对网络舆情的长期正面引导。

大同市武定东西桥为钢筋混凝土实复式拱桥，净跨20 m，拱高6 m，矢跨比1/3.3，该基坑平面尺寸为40 m×35 m，基坑深度18.5 m，开挖坡比1∶0.75，基坑南侧紧靠大同市古城城墙，西东两侧为住宅楼，北侧紧靠市政交通道路，施工场地十分受限。

为反映植物对重金属的富集能力，Chamberlain[14]定义了“富集系数”，并得到了广大科学研究者认可[15-16]。

目前Cu超富集植物的筛选标准是：生物富集系数和转运系数都大于1[13]。

生物富集系数=植物中的重金属/基质中的重金属浓度。

可见，生物富集系数越高，植物对该金属元素的积累能力越强。

1.3.2 植物对Cu的转运能力评价

转运系数用来评价植物将重金属从地下部向地上部的运输和富集能力[17]。植物对该金属的转运系数越大，修复效果越好。

转运系数=植物地上部重金属含量/地下部重金属含量。

转运系数大于1，意味着被植物地上部吸收的重金属含量大于地下部吸收的重金属含量，因而可以通过收获植物将吸收的大部分重金属移走。这是用于重金属富集时，富集植物区别于普通植物的重要特征[18]。

1.4 数据统计

利用SPSS 13.0软件对试验数据进行统计分析，P<0.05表示数据在95%的置信区间内具有显著的相关性。

采用横断面调查研究方法。在查阅国内外相关文献[7-10]、反复预实验修改的基础上设计“全科医生对抗生素使用的知识-态度-行为”调查表，主要内容包括：1）基本情况，包括性别、年龄、最高学历、职称、工作年限、平均月收入以及平均每天接诊患者数；2）关于抗生素使用及耐药知识问题；包括抗生素的使用方法、适应症、细菌耐药以及抗生素知识来源等问题；3）态度问题，包括抗生素的使用时机、用药倾向、与耐药性的关系等；4）行为问题，包括对患者合理使用抗生素的宣教、自身抗生素的处方行为等。

675 Relationship of dental caries with growth and nutrition of preschool children in private kindergartens in Jiading District of Shanghai

2 结果与分析

2.1 Cu浓度对植物株高和茎粗的影响

不同Cu浓度对4种草坪植物株高和茎粗的影响如图1所示。

  

 

图1 不同Cu浓度对草坪植物株高和茎粗的影响

在不同Cu浓度下，高羊茅生长差异同样显著(P<0.05)。但与白三叶和紫花苜蓿相比，高羊茅在高浓度(1 000 mg/kg)下也可以生长，说明高羊茅受到毒害影响比其他物种要小，显示出较好的耐受性。四季青在不同Cu浓度下生长差异显著。随着Cu浓度的增大，四季青的生长受到抑制。但在高Cu污染(1 000 mg/kg)下，四季青也可以生长，表现出较好的耐受性。

由图1可知，随着Cu污染浓度的增大，4种草坪植物的生长发育均受到不同程度的影响。其中，随着Cu浓度的增大，白三叶的茎粗和株高呈梯度性减小，差异显著(P<0.05)；紫花苜蓿的生长受到抑制，茎粗和株高减小。本实验中白三叶和紫花苜蓿在播种后1周左右出苗，前期长势良好。但到第3周时T1000组(Cu浓度为1 000 mg/kg)的白三叶和紫花苜蓿出现叶片发黄萎蔫枯死现象，到第5周时T500组(Cu浓度为500 mg/kg)的白三叶出现枯死现象。这种情况可能与外界环境及受Cu毒害等因素有关，具体原因还有待进一步研究。

2.2 Cu浓度对植物生物量的影响

不同Cu浓度对草坪植物单株鲜重的影响如图2所示。由图2可知，植物种类不同，植物生长受Cu浓度影响的程度不同。随着Cu浓度的增大，植物的单株鲜重降低，表现出较明显的受毒害症状，其中四季青表现得最显著(P<0.05)。另外，四季青在Cu浓度小于250 mg/kg时的单株鲜重与其他3种草坪植物在此Cu浓度下的单株鲜重相比较高。4种草坪植物的单株鲜重的大小顺序为：四季青>高羊茅>白三叶>紫花苜蓿。

生物量是反映植物生长发育情况的重要指标[19]。植物生物量的大小会直接影响植物修复的效果，其增减变化反映了植物对重金属污染环境的适应能力[20]。因此，有较大的生物量是用于植物修复的超积累植物必需具备的前提条件。Cu浓度对植物生长的影响可以通过植物生物量的增减趋势来反映。为了更好地说明这一现象，本研究在植物生长的第3周测量了不同Cu浓度下各种植物的生物量，以单株鲜重来计。

  

 

图2 不同Cu浓度对草坪植物单株鲜重的影响

2.3 草坪植物对Cu的富集能力

生物富集系数常用来反映重金属元素在“土壤-植物”体系中的迁移程度，也是植物对重金属积累及迁移到体内能力大小的衡量指标[21]。生物富集系数越高，表明植物体内重金属的富集越多。不同Cu浓度下草坪植物地上部分和地下部分对Cu的生物富集系数分别见表2和表3。

1.3.1 植物对Cu的生物富集能力评价

 

表2 不同Cu浓度下草坪植物地上部分对Cu的生物富集系数

  

植物种类T0T100T250T500T1000白三叶1．04±0．030．75±0．030．39±0．02--紫花苜蓿0．75±0．020．51±0．050．36±0．020．26±0．03-高羊茅1．43±0．031．12±0．040．99±0．050．67±0．050．32±0．01四季青1．19±0．020．88±0．010．63±0．030．55±0．010．33±0．01

 

表3 不同Cu浓度下草坪植物地下部分对Cu的生物富集系数

  

植物种类T0T100T250T500T1000白三叶1．87±0．331．46±0．121．03±0．15--紫花苜蓿1．51±0．191．09±0．100．81±0．120．66±0．12-高羊茅2．67±0．501．81±0．231．55±0．201．19±0．060．73±0．03四季青2．14±0．091．45±0．021．07±0．130．99±0．050．69±0．03

由表2和表3可知，植物地下部分对Cu的富集系数显著大于地上部分对Cu的富集系数(P<0.05)。随着土壤中Cu含量的增加，植物对Cu的富集系数呈现下降的趋势。其中，白三叶在Cu含量小于250 mg/kg时，地下部分的富集系数均大于1，地上部分富集系数依次为1.04，0.75和0.39。紫花苜蓿在Cu含量小于100 mg/kg时，地下部分的富集系数大于1，地上部分富集系数均小于1。高羊茅在Cu含量小于500 mg/kg时，地下部分的富集系数均大于1；在Cu含量为1 000 mg/kg时，地下部分的富集系数为0.73，接近1；Cu含量小于100 mg/kg时，地上部分富集系数大于1。与高羊茅对Cu的富集情况类似，四季青在Cu含量小于500 mg/kg时，地下部分的富集系数均大于1或接近1；在不同Cu浓度下，地上部分富集系数小于1。

2.4 草坪植物对Cu的转运能力

选取4种典型草坪植物为研究载体，即白三叶(Trifolium repens Linn.)、紫花苜蓿(Medicago sativa Linn.)、高羊茅(Festuca elata Keng)、匍匐剪股颖(别名四季青)(Agrostis stolonifera Linn.)。

  

 

图3 不同Cu浓度下草坪植物对Cu的转运系数

从图3中可知，不同Cu浓度下4种草坪植物对Cu的转运系数均小于1。白三叶和紫花苜蓿的变化规律相近，随着Cu含量的增大，二者的转运系数也降低，表明其已经受到了一定程度的毒害，影响了正常的生长。另外，高羊茅和四季青的变化规律较相近，随着Cu含量的增大，其转运系数先增大后降低。其中，高羊茅转运系数的临界点为添加外源Cu 250 mg/kg时，而四季青转运系数的临界点为添加外源Cu 100 mg/kg时，转运系数达到最大值，分别为0.64和0.61。虽然没有达到超富集植物的标准(转运系数大于1)，但是高羊茅与四季青较白三叶和紫花苜蓿具有更大的潜在耐Cu能力，转运系数的临界点更高。高羊茅较四季青具有更高的耐Cu能力，在外源铜添加量小于250 mg/kg时仍能够正常的生长代谢。

3 讨论

Cu是植物生长所必需的微量元素，Cu含量较低时可以促进植物叶绿素的增加，即促进植物的生长。但是，Cu含量过高将使叶绿体酶的活性失调，加快叶绿体的分解，不利于植物的生成[22]。王文星等[23]的研究结果表明，当Cu浓度大于100 mg/kg时，紫花苜蓿的叶绿素a含量会显著降低，且生物量显著降低，表现出抑制生成现象[23]。本试验中添加外源Cu浓度大于100 mg/kg时，4种草坪植物均表现出株高、茎粗及生物量与对照组相比显著降低的现象，与王文星等的研究结论相一致。另外，本试验中，Cu含量大于500 mg/kg时，高羊茅和四季青虽表现出生长受到不同程度抑制，但株高和茎粗均显著高于白三叶和紫花苜蓿。在Cu污染浓度为1 000 mg/kg条件下，高羊茅和四季青仍能够生长，表现出了良好的耐性。

在本试验中的低Cu污染条件下(Cu含量小于100 mg/kg)，4种草坪植物对Cu的生物富集系数均大于1。在外源Cu含量小于500 mg/kg时，高羊茅和四季青地下部分的富集系数均大于1或接近1，表现出良好的富集能力。

大量的研究结果表明，在Cu污染条件下，鸭跖草[9]、白三叶[24-25]、紫花苜蓿[23]、高羊茅[25]、黄花月见草[26]等草本植物地上部分Cu含量要显著低于地下部分。本试验结果与前人的研究规律相一致，均表现为地下部分对Cu的积累大于地上部分对Cu的积累，即转运系数均小于1。另外，在本试验条件下虽未发现Cu超富集植物，但在低Cu含量时，白三叶、高羊茅和四季青表现出较好的耐性和富集能力，可作为低Cu污染时Cu富集植物的备选植物。高Cu污染时，高羊茅和四季青与白三叶和紫花苜蓿相比较生长情况好。同时，其生物量较大，对Cu污染有较强的耐受性，地上部分富集系数大于或接近1，可将其作为高Cu污染条件下富集植物的备选植物。

食欲不振加打嗝吃健胃消食片 如果是脾胃虚弱所致的食积，出现食欲不好、打嗝且有酸臭味，可选健胃消食片。在此基础上若伴有食欲不振、大便稀软，应选香砂枳术丸，常感觉烧心、便秘、口苦者不用。

4 结论

1)随着Cu浓度增大，4种草坪植物的生长受到不同程度的抑制，株高、茎粗和生物量显著下降。

2)4种草坪植物对Cu的生物富集系数存在差异。在低Cu浓度下，4种草坪植物的生物富集系数均大于或接近于1，且随着Cu含量的增大，生物富集系数呈下降趋势。4种草坪植物地上部分的生物富集系数均显著小于地下部分的生物富集系数。

3)本试验条件下，4种草坪植物对Cu的转运系数存在差异，但均小于1。 添加外源Cu 100 mg/kg时，四季青转运系数为临界点；添加外源Cu 250 mg/kg时，高羊茅转运系数为临界点。这2种草坪植物均表现出较好的Cu富集能力。

尽管我国生态文明建设已经取得一些积极的成效,但依然面临不少问题与挑战,既面临生态环境保护与治理方面的难题,也需要应对体制机制方面的障碍。

参 考 文 献

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