4种铬污染地植物的富集特征及其种子萌发对铬(Cr6+)处理的响应

张龙冲，张秋玲，赵 袁，葛楠楠，杨晓峰，朱秀红

(河南农业大学林学院，河南 郑州 450002)

4种铬污染地植物的富集特征及其种子萌发对铬(Cr6+)处理的响应

张龙冲，张秋玲，赵 袁，葛楠楠，杨晓峰，朱秀红

(河南农业大学林学院，河南 郑州 450002)

为了解重金属铬污染地植物的耐性，对铬重污染区 4 种常见植物金色狗尾草(Setariaglauca(L.) Beauv.)、狼尾草(Pennisetumalopecuroides(L.) Spreng)、虎尾草(ChlorisvirgataSw)、荆条(VitexnegundoL.)进行植株重金属检测及其不同质量浓度铬(Cr6+)处理下室内种子萌发试验。结果表明， 4 种植物对铬渣堆区的铬污染均有较高的耐受性和富集作用，其中狼尾草铬(Cr6+)积累最高且生物量较大，地上部分铬(Cr6+)积累量为1 087.25 mg·kg-1，根部铬(Cr6+)积累量为1 066.75 mg·kg-1，属于筛选出来的铬(Cr6+)超富集植物；不同铬(Cr6+)浓度处理对狼尾草、金色狗尾草、虎尾草种子萌发率无显著抑制作用，而对荆条种子萌发率有明显抑制作用，其对重金属铬(Cr6+)的耐受性高低依次为狼尾草、金色狗尾草、虎尾草、荆条；不同质量浓度铬(Cr6+)胁迫对 4 种植物种子的发芽势和萌发指数影响不同，其中对狼尾草、荆条影响不明显，金色狗尾草表现出低质量浓度(0～10 mg·L-1)促进和高质量浓度(15～30 mg·L-1)抑制种子萌发的趋势，虎尾草则表现出随铬(Cr6+)质量浓度升高而抑制种子萌发的趋势。

富集特征；金色狗尾草；狼尾草；虎尾草；荆条；种子萌发；铬(Cr6+)处理

土壤重金属污染已成为严重的环境问题之一[1]。由于重金属污染毒理机制和生物效应的复杂性，如何治理和恢复污染区生态一直是国内外研究的重点和难点[2-3]。用植物进行生态修复，既能保持水土、美化环境，又能通过收获生物量的方式提取土壤中的重金属，是目前较为理想的环境治理方法[4-8]。但可应用的重金属超富集植物仍然不多，特别是铬超富集植物更少，且目前重金属超积累植物和耐性植物的选育研究主要集中在气候适宜、物种丰富的南方矿区[9-11]，对于北方干旱贫瘠污染山区的耐性植物研究甚少。生长在重金属污染严重地区的植物，由于长期受高浓度有毒重金属的胁迫作用，会在生理生态特性上发生相应的变化以适应环境。经过大自然筛选出来的一部分野生植物能够避免其毒害的同时超量吸收有毒重金属，在所选取的物种符合当地环境条件且各物种间具有相容生态特性的前提下,优选出合适的植物是其中的关键。而种子萌发是植物生活史中对环境最敏感的时期，它直接影响幼苗存活、个体适合度和植物生活史的表达，进而影响到种群动态、植被分布和恢复等生态过程[12-15]，常作为治理植物筛选的重要参考指标[3，16]。铬在EPA优先污染物名单中排名第6位，是中国“十二五”规划中的第一类重点防控对象。随着中国铬盐行业的发展，铬渣产生及堆积量逐渐增加，铬污染事件时有发生，如河南义马和云南曲靖铬渣污染事件[17]，然而有关该重金属耐性植物选择和生态恢复的研究还较少，如果考虑对多种植物尤其重金属污染地生长的植物进行平行试验,势必可获得更加可喜的成果。本研究以河南省义马市铬污染区域生长的 4 种常见植物为研究对象，探讨其铬富集特征以及不同质量浓度铬污染对其种子萌发的影响，为筛选出有较强重金属耐受性物种和污染区生态恢复提供理论依据。

1 材料与方法

1.1采集地生境概况

义马市工业铬污染区位于义马市西北山岭上，该区域属于暖温带季风性气候，四季分明，日照充足，年平均气温12.4 ℃，历年最热月份为7月，平均气温25.5 ℃，最冷月份为1月，平均气温-2.1 ℃，无霜期118～276 d，初霜日在10月下旬。

义马市历史堆存铬渣共计32.5万t，均由原振兴化工厂生产铬盐所产生。由于当时还没有找到铬渣安全处置的有效途径，为确保安全，2002年经上级环保部门批准，原振兴化工厂在市区北部梁沟村西北山岭上建成了铬渣专用堆存场(34°47′42″N，111°52′25″E)，并对该堆存场顶部进行了防雨水渗漏密封覆盖，但由于围墙破裂，铬渣液渗出，给当地局部区域造成严重污染，目前，铬渣已低毒化处理完毕。

该污染区为山地及丘陵地带，土壤类型以黄棕壤为主，污染区内群落物种以菊科和禾本科植物为主，常见物种有艾蒿(ArtemisiaargyiH. Lév. & Vaniot)、金色狗尾草、狼尾草、虎尾草、地榆等；还有一些中生耐荫植物如矛叶荩草(Arthraxonlanceolatus(Roxb.) Hochst.)、委陵菜(PotentillaancistrifoliaBunge)、中华卷柏(Selaginellasinensis(Desv.) Spring)等；灌木主要是荆条，间有酸枣(ZiziphusjujubaMill. var.spinosa(Bunge) Hu ex H. F. Chow)出现。

1.2试验材料

对铬渣堆附近受污染地段进行植物群落调查，选取分布较广、生物量较大的3种优势草本植物金色狗尾草、狼尾草、虎尾草和常见木本植物荆条为研究对象。植物取样方法为：在铬渣堆放区附近设置3个10 m×10 m的标准大样方，为灌木样方，在每个大样方内沿对角线4角及中心共设置5个面积为1 m × 1 m的草本样方，在15个小样方内对该3种草本植物随机采样，每个物种分别采集全株 6～9棵(包括根系)，同时对每个大样方内荆条采样，共采集5个植株的样品，为非破坏性取样即只取植株的一部分。土样选择所采集样品植株根系半径20 cm范围内土壤。采集样品用聚乙烯塑料袋封装带回。 4种植物的种子为其种子成熟期内在该样区内随机收获所得。

1.3试验方法

1.3.1 样品铬含量测定方法 植物样品用自来水浸泡30分钟，去离子水冲洗3次，置于烘箱内80 ℃烘干至恒重，玛瑙钵研磨至粉碎，过100目尼龙筛，封于塑料袋中于干燥处保存备用；土壤样品剔除砾石、草叶等异物，于阴凉通风处自然风干后研碎，过100目尼龙筛，封存备用[18]。将每种植物样品及土壤样品充分混匀，精确称取1.000 0 g于三角瓶中，采用浓硝酸-高氯酸消解法消化定容后，采用火焰原子吸收分光光度计测定其铬含量，重复3次[19]。

1.3.2 种子萌发试验方法 分别选取一定数量颗粒饱满、大小均匀的金色狗尾草、狼尾草、虎尾草、荆条种子，采用纸上发芽法进行萌发试验。将种子每 50 粒一组，分别放入直径为 90 mm 培养皿中，底部平铺两张滤纸，培养液分别为含有 5、10、15、30 mg·L-1不同质量浓度铬(Cr6+)溶液，铬(Cr6+)溶液为重铬酸钾(K2Cr2O7)配制而成;同时，在一组培养皿中加蒸馏水进行种子萌发作为对照试验，每种处理3个重复。将培养皿置于人工气候箱培养，恒温15 ℃，每天光照12 h，光强度控制在1 100 lx，并保持纸床一直湿润。种子萌发以出现胚根长与种子等长为标志，每天定时记录发芽情况，至连续7 d没有种子萌发视为该物种此次萌发过程结束。

1.4测定指标

1.4.1 植物样品铬含量测定指标

富集系数(BF)=植物地上部分重金属的含量/植物生长土壤环境中重金属含量

(1)

转移系数(TF)=植物地上部分重金属含量/植物地下部分重金属含量

(2)

1.4.2 种子萌发试验测定指标 从第 2 天起，每天统计萌发数，并计算发芽势、萌发率、萌发指数和高峰萌发率，计算方法如下：

发芽势/%=(试验开始4 d内发芽种子粒数/供试种子总数)× 100%

(3)

萌发率/%=(全部萌发种子粒数 / 供试种子总数)× 100%

(4)

萌发指数GI=∑(Gt/Dt)

(5)

式中：GI为第t天内的萌发增值数；Dt为相应萌发天数

高峰萌发率/%=(种子萌发过程中最高当天萌发种子数 / 供试种子总数)× 100%，该天为萌发高峰期

(6)

1.5数据分析

用SPSS 14.0统计分析软件进行单因素方差分析和多重比较，用Excel 2007做图表。

2 结果与分析

2.14种植物铬(Cr6+)富集特征

植物对重金属的吸收和转移能力可以用富集系数BF(Bioaccumulation Coefficient)和转移系数TF(Biological Transfer Coefficient)作为评价标准[20]。综合考虑这2个参数，这4种植物对重金属铬(Cr6+)的富集能力高低依次为金色狗尾草>虎尾草>狼尾草>荆条(见表1)。对所采集植物样品重金属含量分析显示，狼尾草具有明显超富集作用，其地上部分铬(Cr6+)含量为1 087 mg·kg-1，地下部分铬(Cr6+)含量为1 067 mg·kg-1，已超过铬(Cr6+)超积累植物的临界含量(1 000 mg·kg-1)[26]；金色狗尾草也具有较强的铬富集能力，其地上部分铬含量为 850.5 mg·kg-1，根部为 691 mg·kg-1，富集系数为 0.48，转移系数为1.23。这4种植物在该铬重污染地广泛分布并能开花结果，说明它们具有较强耐重金属铬的能力和吸收富集作用，这将为高铬污染地区生态恢复中优良修复植物选择提供重要的科学依据。

2.24种植物种子的萌发动态

在对照处理中，这4种植物的种子萌发动态各不相同，金色狗尾草、狼尾草、虎尾草 3 种植物在试验开始第4天种子开始萌发，到第17天萌发结束；荆条种子萌发比较缓慢，第12天开始萌发，到第18天萌发基本结束。金色狗尾草种子和虎尾草种子萌发速度较快，尤其各处理组金色狗尾草种子在萌发开始当天即达萌发高峰期，在 0、5、10、15、30 mg·L-1铬(Cr6+)质量浓度处理下高峰期萌发率分别达 41.33%、70.67%、63.33%、36% 和 16%，之后持续萌发，第 16 天 萌发基本结束，总萌发率分别达 62%、90.67%、84.67%、65.33%和63.33%(见图1)；而虎尾草种子在 0、5 mg·L-1铬(Cr6+)质量浓度处理下亦在萌发当天达到萌发高峰，萌发率分别为 26.67%、20%，在 10、15 mg·L-1铬(Cr6+)质量浓度处理组在试验开始第 6 天达到高峰期，萌发率分别为为 18%、17.33%，30 mg·L-1铬(Cr6+)质量浓度处理组在试验开始第 9 天达到高峰期，萌发率为 16%，之后均稳定萌发，第 15 天萌发基本结束时，总萌发率分别为 52.67%、54%、58%、51.33% 、50%(见图2)。狼尾草种子整个过程萌发率稳定增长，持续时间较长，在对照处理中试验开始第7天达到高峰期，萌发率为22.67%，在 5、10、15、30 mg·L-1铬(Cr6+)质量浓度处理组均在试验开始第 12 天达到萌发高峰期，萌发率分别为 18%、24.67%、17.33%、14.67%，至第 16 天 萌发结束时，各处理组总萌发率分别达 94.67%、88%、88%、81.33%、90%(见图3)。荆条种子则属于低萌型萌发，在试验开始第 12 天才开始萌发，并且各处理下最大萌发率均不超过 6%(见图4)。

表1 重金属铬(Cr6+)在4种植物中不同部位的含量Table 1 The Cr6+ concentrations and distribution in different parts of four plant species

图1 金色狗尾草(Setaria glauca(L.) Beauv.)不同铬(Cr6+)质量浓度梯度下的种子萌发动态Fig.1 Process of seed germination of Setaria glauca(L.)Beauv. in different Cr6+ concentration

图2 狼尾草(Pennisetum alopecuroides(L.) Spreng)不同铬(Cr6+)质量浓度梯度下的种子萌发动态Fig.2 Process of seed germination of Pennisetumalopecuroides (L.) Spreng in different Cr6+ concentration

图3 虎尾草(Chloris virgata Sw)不同铬(Cr6+)质量浓度梯度下的种子萌发动态Fig.3 Process of seed germination of Chloris virgataSw in different Cr6+ concentration

图4 荆条(Vitex negundo L.)不同铬(Cr6+)质量浓度梯度下的种子萌发动态Fig.4 Process of seed germination of Vitex negundoL.Sw in different Cr6+ concentration

不同铬(Cr6+)质量浓度处理对这 4 种植物种子的萌发动态有影响，如虎尾草种子在 0～15 mg·L-1低质量浓度铬(Cr6+)处理时第 4 天开始萌发，而在高质量浓度 30 mg·L-1铬(Cr6+)处理下第 6 天才开始萌发，说明不同质量浓度铬(Cr6+)处理在一定程度上延迟了种子萌发，但每种植物种子在各质量浓度铬(Cr6+)处理下整个萌发动态没有发生剧烈变化。

2.3重金属铬(Cr6+)质量浓度处理对4种植物种子萌发率的影响

萌发率是反映种子发芽能力的主要指标，也是反映物种发展潜力的重要指标[27]。铬(Cr6+)对 4 种植物种子萌发率影响不同，不同质量浓度铬(Cr6+)处理对同一植物种子萌发率影响也不同(见表2)。对于金色狗尾草种子，5、10 mg·L-1铬(Cr6+)质量浓度处理组的种子萌发率与对照组相比有显著差异(P<0.05)，其中5 mg·L-1铬(Cr6+)质量浓度处理组与对照组间有极显著差异(P<0.01)，表现出低质量浓度铬(Cr6+)(0～10 mg·L-1)促进其种子萌发的现象；狼尾草各处理组种子萌发率较高，均在 80% 以上，在不同铬(Cr6+质量浓度处理中，15 mg·L-1铬(Cr6+)质量浓度处理组表现出显著抑制萌发的现象(P<0.05)，但在 30 mg·L-1铬(Cr6+)处理中出现“反弹”现象，也许与激发狼尾草种子内耐铬(Cr6+)机制有关，具体原因有待进一步分析；虎尾草种子亦表现出低质量浓度铬(Cr6+)处理( 0～10 mg·L-1)促进种子萌发，高质量浓度铬(Cr6+)处理(15～30 mg·L-1)抑制种子萌发的趋势，但不同质量浓度铬(Cr6+)处理间种子萌发率差异不显著；荆条各处理组种子萌发率都较低，表现出随铬(Cr6+)质量浓度提高萌发率降低的趋势，尤其在 15、30 mg·L-1处理组显著抑制种子萌发(P<0.05)。

表2 四种植物在不同质量浓度铬(Cr6+)处理下的种子萌发率Table 2 Effect of different Cr6+ concentration on the germination percentage of the four species

注：同列不同字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

Note：Different letters in the same column mean significant difference at the 0.05 level. The same as below.

2.4重金属铬(Cr6+)质量浓度处理对4种植物种子发芽势的影响

发芽势可以说明种子活力的高低,是反映种子萌发速度和整齐度的主要指标。发芽势愈高，表明种子的活力愈高，发芽愈整齐。本研究中，发芽势是指试验开始4 d内萌发种子的发芽数与试验种子总数的比值。结果显示，不同质量浓度铬(Cr6+)处理对4种植物种子发芽势的影响不同。金色狗尾草种子分别在 5、10 mg·L-1铬(Cr6+)质量浓度处理下发芽势有小幅上升，而 15、30 mg·L-1两组较高质量浓度铬(Cr6+)处理下则有明显下降趋势(P<0.05)，说明低质量浓度铬(Cr6+)(0～10 mg·L-1)能提高金色狗尾草的发芽势，高质量浓度铬(Cr6+)( 15～30 mg·L-1)则对其有抑制作用；狼尾草种子发芽势较低，对不同质量浓度铬(Cr6+)处理响应也有差别，与对照组相比，在5 mg·L-1铬(Cr6+)质量浓度处理中发芽势提高，但差异不显著，在 10、15、30 mg·L-1铬(Cr6+)质量浓度处理组下发芽势降低且差异显著(P<0.05)；虎尾草的发芽势则随铬(Cr6+)质量浓度的增加而呈递减趋势，差异显著(P<0.05)；荆条的发芽势各处理组都为0，不具有可比性(表3)。这 4 种植物的发芽势高低依次为金色狗尾草>虎尾草>狼尾草>荆条。

2.5重金属铬(Cr6+)质量浓度处理对4种植物种子萌发指数(GI)的影响

萌发指数是衡量植物萌发能力及活力的另一重要指标，可以有效反映种子萌发受胁迫情况。为进一步探讨这 4 种植物种子萌发对不同质量浓度铬(Cr6+)处理的响应程度，对其各处理下萌发指数也进行了分析。结果显示，金色狗尾草种子萌发指数在 5、10 mg·L-1铬(Cr6+)质量浓度处理中比对照组高，差异性显著(P<0.05)，15 mg·L-1铬(Cr6+)质量浓度处理组与对照组差异不显著，30 mg·L-1铬(Cr6+)质量浓度处理组比对照组萌发指数低，差异性显著(P<0.05)，这与其萌发率、发芽势表现趋势基本一致，尤其在低质量浓度铬(Cr6+)处理( 0～10 mg·L-1)促进萌发趋势上；各铬(Cr6+)质量浓度处理组狼尾草种子萌发指数比对照组的低，其中 10、15 mg·L-1两组与对照相比差异性显著(P<0.05)；虎尾草种子萌发指数表现出，低质量浓度处理组( 5、10 mg·L-1)与对照差异性不显著，15、30 mg·L-1处理组与对照组相比差异性显著(P<0.05)，表现出抑制发芽的趋势，表明其随重金属铬(Cr6+)质量浓度增加萌发指数逐渐受抑制的趋势；由于荆条的种子萌发率比较低，因此其萌发指数几乎为0，各处理间差异不显著(表4)。

表3 4种植物在不同质量浓度铬(Cr6+)处理下的种子发芽势Table 3 Effect of different Cr6+ concentration on the germination energy of the four species

表4 4种植物在不同质量浓度铬(Cr6+)处理下的种子萌发指数(GI)Table 4 Effect of different Cr6+ concentration on the germination index of the four species

3 讨论

3.14种植物在铬污染地适应能力评价

引起环境污染的主要是毒性较大、易溶于水的六价铬化合物(铬酸根离子)，它对植物具有明显的毒害作用，且通过食物链危及人体健康[2,6]。然而在重金属污染地，仍有不少植物能生存，可见其已经对此胁迫环境有所适应。本研究所选取的狼尾草、金色狗尾草和虎尾草 3 种禾本科植物和木本植物荆条在铬渣堆附近大量分布，均能开花结果，完成生活史，甚至在铬污染极其严重的土壤中仍能够正常生长。本试验结果显示，铬污染地狼尾草、金色狗尾草和虎尾草3种植物植株内铬含量依次为1 087.25、850.5、227.78 mg·kg-1，转移系数依次为1.02、1.23 、1.06，尤其狼尾草已超过铬(Cr6+)超积累植物的临界含量(1 000 mg·kg-1)[5]，而且它们种子萌发率都较高，即使在铬质量浓度处理达30 mg·L-1时，其萌发率仍然高达90%、63%、50%，可见这3种草本植物有较强的铬富集能力，对铬污染环境的适应能力较强。对于荆条，其植株内铬含量为315.93 mg·kg-1，富集系数为0.32，转移系数为0.39，其对铬有一定的耐性和富集作用，且荆条属于木本植物，生物量大，种子产量高，耐贫瘠，仍然是有潜力的富集植物[21-22]。

3.24种植物种子的萌发对策分析

植物种子萌发策略是对外界环境尤其是恶劣环境的一种适应机制，可划分为 4 种类型：一是爆发式萌发对策,具有萌发率高、萌发速度快、萌发开始时间早、萌发持续时间较短的特点；二是过渡型萌发对策，具有较高或适中的萌发率、萌发速度较慢、萌发开始较晚、萌发持续时间较长的特点；三是缓慢型萌发对策，具有萌发率适中或较低、萌发速度较慢、萌发开始时间较晚、萌发持续时间较长的特点；四是低萌型萌发对策，具有较低或极低的萌发率[23]。 结合这 4 种植物的种子萌发率、发芽势、萌发指数 3 项指标，金色狗尾草种子和虎尾草种子基本属于爆发式萌发，这与王欣等[24]、李荣平等[14]、李雪华等[15]的研究结果相一致，狼尾草种子属于过渡型萌发，与李荣平等[14]的研究结果一致。爆发式萌发能够在适宜条件下快速萌发,抢占时间生态位,从而更快占领生存空间,提高了竞争优势，但也增加了全部死亡的风险性，而过渡型萌发则不会在较短时间内全部萌发，从而降低了萌发后因环境条件突然改变而全部灭亡的风险，是一种萌发方面的风险分摊。荆条种子则属于低萌型萌发，可能与其存在后熟现象以及种皮结构和内部抑制物质有关[21]。不同铬(Cr6+)质量浓度处理对 4 种植物的种子萌发有所影响，但萌发对策基本没有大的改变，可能与植物本身的生物特性有关。这 4 种植物在该铬污染地大量存在，意味着其各自的萌发对策都是适应该胁迫环境的。

3.34种植物种子萌发对不同铬(Cr6+)质量浓度处理的响应

种子萌发率、萌发指数和萌发势是表示种子表达程度及其活力高低的主要指标,根据它们在不同铬(Cr6+)质量浓度处理下的响应状况或被抑制程度,可以判断种子萌发期间的耐铬(Cr6+)状况。重金属在不同质量浓度范围内对不同植物种子萌发影响程度是不同的，这与重金属对各植物种子的作用机理以及各种子对重金属的毒性响应程度不同有关。本试验所用植物种子均采自铬污染地广泛分布的物种，研究结果可以看出，不同铬(Cr6+)质量浓度处理对金色狗尾草、虎尾草、狼尾草这 3 种植物的种子萌发率均没有显著抑制作用，其中金色狗尾草和虎尾草的种子萌发率在铬(Cr6+)质量浓度 0～10 mg·L-1之间时，其种子萌发率整体上随着铬质量浓度的增加而上升；在铬(Cr6+)质量浓度 15～30 mg·L-1时，其萌发率随着铬质量浓度的增加而下降，即表现出低质量浓度促进萌发，高质量浓度抑制萌发的趋势，这与一些研究者对小麦种子、小香蒲种子等研究结果类似[2-3,16,25-26]，植物种子萌发所需能量和物质来源于贮存物质氧化分解，这一分解过程需要大量酶参与，可能低质量浓度重金属铬(Cr6+)与这些酶发生反应，产生物质刺激促进其萌发，对植物细胞膜透性影响也不大，这同时也说明在铬污染区这些植物种子已经对环境有了一定的适应。但在萌发指数和萌发势方面，除了金色狼尾草外，其它 3 种植物均表现随铬(Cr6+)质量浓度增加而减小的趋势，更多的研究也表明[2-3, 6,16,25-27]，重金属铬(Cr6+)，尤其高质量浓度状态下对植物种子萌发以及幼苗生长表现为显著抑制作用，可能与高质量浓度铬(Cr6+)增加了细胞膜透性，导致细胞内物质外渗有关[16,28]。虽然荆条在本试验中种子萌发率不高，最高萌发率低于10%，重金属铬(Cr6+)各质量浓度处理下萌发势、萌发指数几乎为 0，这可能与荆条种子存在后熟现象以及种皮结构有关[21]，但荆条在本铬污染区属于为数不多的生长良好的木本植物，且生物量大，种子产量高，仍不失为重要的修复重金属铬(Cr6+)污染土壤的优良物种。

4 结论

1)综合考虑转移系数和富集系数两个参数，对重金属铬(Cr6+)的富集能力高低依次为金色狗尾草>虎尾草>狼尾草>荆条。对该地区重金属铬(Cr6+)污染具有明显超富集作用的植物是狼尾草，已超过铬(Cr6+)超积累植物的临界含量(1 000 mg·kg-1)。

2)4 种植物种子的萌发类型不一样，不同铬(Cr6+)质量浓度处理对 4 种植物的种子萌发有所影响，但萌发对策基本没有大的改变。

3)狼尾草、虎尾草和金色狗尾草具有较高的种子萌发率，且不同铬(Cr6+)质量浓度处理对三者种子萌发率无显著抑制作用，这些植物对重金属Cr6+具有较强的耐性和富集能力，与其在铬污染区广泛分布的现实情况相符合，可作为铬污染地土壤修复的先锋植物。荆条作为该污染地常见的木本植物，对铬污染土壤修复有一定的作用，在其植物群落构建和生态恢复中，可以与上述 3 种草本植物搭配种植。

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(责任编辑：李 莹)

Enrichmentcharacteristicsoffournativeplantspeciesfromheavychromiumpollutionareaandtheirresponseofseedgerminationtochromium(Cr6+)treatment

ZHANG Longchong, ZHANG Qiuling, ZHAO Yuan, GE Nannan, YANG Xiaofeng, ZHU Xiuhong

(College of Forestry, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China)

To understand plant tolerance for heavy metal chromium pollution, chromium component in plants selected from four plant species(Setariaglauca(L.) Beauv.,Pennisetumalopecuroides(L.) Spreng,ChlorisvirgataSw,andVitexnegundoL.) distributed in heavy metal chromium area widely was analyzed. Meanwhile, their response of indoor seed germination to chromium(Cr6+) treatment was tested. The results showed that the four plant species bore high tolerance and enrichment for chromium(Cr6+) pollution.Pennisetumalopecuroides(L.) Spreng have higher biomass and high accumulation of chromium(Cr6+) concentration compared with the other three plant species. Chromium concentration of its ground part is 1 087.25 mg·kg-1.The chromium accumulation of its roots is 1 066.75 mg·kg-1. So it is viewed as ideal plant species of chromium hyperaccumulation. There is not obvious inhibiting effect on seed germination rate ofSetariaglauca(L.) Beauv.,Pennisetumalopecuroides(L.) Spreng andChlorisvirgataSw except ofVitexnegundoL. in different concentration of chromium(Cr6+) treatment. Tolerance of seed germination to heavy metal chromium(Cr6+) pollution from high to low is in the following oder:Pennisetumalopecuroides(L.) Spreng,Setariaglauca(L.) Beauv.,ChlorisvirgataSw andVitexnegundoL. Different concentrations of Cr6+stress on seeds germination potential and seed germination index of the four species have different effects including: it is not obvious forPennisetumalopecuroides(L.) Spreng andVitexnegundoL. ForSetariaglauca(L.) Beauv., it is the trend of higher seed germination in low concentration ( 0～10 mg·L-1) of chromium(Cr6+) treatment and lower seed germination in high concentration ( 15～30 mg·L-1) of chromium(Cr6+) treatment. ForChlorisvirgataSw, it is the trend of inhibiting seed germination along with the increase of concentration of chromium(Cr6+) treatment.

enrichment characteristics;Setariaglauca(L.) Beauv.;Pennisetumalopecuroides(L.) Spreng;ChlorisvirgataSw;VitexnegundoL.; seed germination; chromium(Cr6+) treatment

2015-12-25

国家自然科学基金项目(31400367)；河南省教育厅科学技术研究重点项目(13A180490)；河南省科技厅项目(142102310210)

张龙冲(1982-)，男，河南邓州人，讲师，博士，从事植物生态学研究。

朱秀红(1966-)，女，河南信阳人，副教授，硕士研究生导师。

1000-2340(2016)04-0550-08

S 722.1

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