红麻耐土壤重金属污染品种筛选

李文略，陈常理，骆霞红，安 霞，朱关林，金关荣

(浙江省农业科学院 萧山棉麻研究所, 浙江 杭州 311202)

土壤重金属污染的修复是当今科学研究的一个热门课题，植物修复技术是目前应用最多、最有发展前景的修复技术。目前，世界上已发现的超富集植物有500多种[1]，其中一些重金属耐性强、生长快、生物量大、经济价值高并有一定的重金属富集能力的植物被逐步应用到重金属修复当中[2-3]。

红麻(Hibiscuscannabinus)具有生物量高、适应性广、抗逆性强和易栽培等特性，其生物量为针叶木材的3～4倍，干物质产量最高可达 20.3 t·hm-2[4-5]，用途涉及麻纺、造纸、建材、麻塑、活性炭、饲料、食用等诸多领域，被视为21世纪潜在的优势作物[6]。

红麻具备一定的重金属土壤修复能力[5，7]。本研究以7个不同类型红麻品种为试验材料，在Cd、Zn为主的重金属污染农田上种植，进行比较试验，筛选出对重金属耐性强的品种，为进一步研究利用红麻修复土壤重金属污染提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2016年在杭州市某地进行，为重金属污染土壤。参试的红麻品种共7个：常规晚熟品种福红991、晚熟航天诱变品种福红航992(福建农林大学)，晚熟杂交组合H368、晚熟常规品种湘红1号(中国麻类研究所)，中熟航天诱变品种航优1号、晚熟常规品种浙8310(浙江省农业科学院)，晚熟杂交组合红优2号(广西大学)。

1.2 处理设计

试验以品种为处理，随机区组设计，小区面积7.7 m2(5.5 m×1.4 m)，重复3次。2016年6月6日播种，10月10日收获，全生育期126 d。栽培管理按当地常规进行。

1.3 检测项目

土壤重金属检测，采用五分法采集0～20 cm表层土壤样品，剔除植物残体和石块，混匀后自然风干，研磨后过80目筛，委托浙江省农业科学院农产品质量标准研究所对土壤样品中Zn、Cr、Cd、Cu、Ni 5种重金属全量进行检测。具体方法和指标参照总Zn(GB/T 17138—1997)、Cr(HJ 491—2009)、Cd(GB/T 17141—1997)、Cu(GB/T 17138—1997)、Ni(GB/T 17139—1997)的方法。

植株收获期考查各小区有效茎数，每个小区选取有代表性20株考查株高、茎粗、鲜皮厚、鲜叶重、鲜麻骨重、鲜麻皮重等。

1.4 数据处理

采用Excel 2010和SAS 9.2软件进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 土壤重金属含量

由表1可知，试验地土壤为弱碱性，5种重金属检测值均超过全国土壤元素背景值，其中土壤重金属Cd和Zn严重超标。重金属Cd含量达到11.1 mg·kg-1，高出土壤环境质量Ⅲ级标准[8]10.1倍，是全国土壤元素背景值[9]的114.4倍；重金属Zn含量则超过土壤环境Ⅱ级标准约46.1%，是全国土壤元素背景值的5.9倍；重金属Cr含量接近土壤环境质量Ⅰ级标准；其他2种重金属Ni和Cu含量均未超过土壤环境Ⅰ级标准，分别是中国土壤元素背景值的1.3倍和2.1倍。

表1 试验地土壤重金属含量情况

2.2 红麻生物量及农艺性状

由表2可知，不同红麻品种对重金属污染土壤的适应性不同，适应性最好的是H368，生物量达到 76.22 t·hm-2；其次是福红航992，为62.90 t·hm-2；以下依次是福红991、航优1号、浙8310和红优2号，分别为60.12、57.68、56.70和56.35 t·hm-2；湘红1号最差，仅为49.21 t·hm-2。H368生物量比其他品种增产21.2%～54.9%，鲜麻叶、鲜麻骨和鲜麻皮产量比其他品种分别增产14.8%～87.5%、12.9%～39.5%和25.1%～61.1%。

表2 7个红麻品种生物量表现

注：同列数据后无相同字母表示经Duncan法统计检验差异达显著水平(P<0.05)。表3同。

表3表明，各品种经济性状表现不一，有效株数、株高均存在显著差异。生物量最佳品种H368株高356.3 cm，比其他品种高6.5%～13.0%，达显著水平；茎粗14.4 mm，皮厚89.7 μm，也优于其他品种。红优2号有效株数最多，达到24.782万株·hm-2，但株高最低，仅为315.4 cm，较H368低40.9 cm。湘红1号生物量最低，主要原因在于有效株数最少。

表3 7个红麻品种经济性状表现

3 小结与讨论

红麻因其适应性广、抗逆性强、生物产量高、用途广，且产品不进入食物链，被认为是一种理想的重金属污染农田修复材料。王玉富[5]发现种植红麻的Cd污染土壤，Cd含量以每年347 g·hm-2的速度下降，且植株叶片中Cd含量高达52.3 mg·kg-1；当土壤中Pb浓度为100～400 mg·kg-1时，红麻对重金属Pb的富集系数可达1～3，85%重金属积累在根部；Arbaoui等[10]研究发现，红麻茎部重金属的富集系数高于玉米，可达0.704。本试验中，在重金属Cd和Zn严重污染的土壤上，红麻的生物量集中在49.21～76.22 t·hm-2，也充分验证了红麻对重金属污染土壤适应性强的特点。

目前关于红麻修复污染土壤的报道，多以单一品种为主，而不同品种红麻耐土壤重金属污染的能力不同，鲜有红麻品种间耐土壤重金属污染的报道。本试验以7个红麻品种为试验材料，种植在Cd(11.1 mg·kg-1)、Zn(438 mg·kg-1)污染土壤上，结果表明，杂交组合H368在生物量、株高等方面显著优于其他品种，鲜生物量可达76.22 t·hm-2，各经济性状分别为：株高356.3 cm，茎粗

14.4 mm，为高耐土壤重金属污染品种；福红航992、福红991、航优1号、浙8310和红优2号，鲜生物量在56.35～62.90 t·hm-2，为中耐土壤重金属污染品种；湘红1号鲜生物量为49.21 t·hm-2，为低耐土壤重金属污染品种。

[1] 范占煌, 董国云. 重金属污染土壤植物修复治理与农业利用研究进展[J]. 资源节约与环保, 2015 (2): 167-169.

[2] 王激清, 张宝悦, 苏德纯. 修复镉污染土壤的油菜品种的筛选及吸收累积特征研究:高积累镉油菜品种的筛选[J]. 河北北方学院学报, 2005 (1): 58-61.

[3] 佘玮, 揭雨成, 邢虎成, 等. 湖南石门、冷水江、浏阳3个矿区的苎麻重金属含量及累积特征[J]. 生态学报, 2011, 31(3): 874-881.

[4] 陶爱芬, 张晓琛, 祁建民. 红麻综合利用研究进展与产业化前景[J]. 中国麻业科学, 2007, 29(1): 1-5.

[5] 王玉富. 黄麻、红麻在重金属污染耕地修复中的应用研究进展[J]. 湖南农业科学, 2015 (8): 49-52.

[6] 熊和平. 麻类作物育种学[M]. 北京：中国农业出版社, 2008:208.

[7] 王国庆, 李敏, 骆永明, 等. 红麻对Cu和Cu-EDDS的吸收和富集[J]. 土壤, 2006, 38(5): 626-631.

[8] 国家环境保护局科技标准司. 土壤环境质量标准:GB 15618—1995[S]．北京: 科学出版社，1995．

[9] 国家环境保护局．中国土壤元素背景值[M]. 北京: 中国环境科学出版社，1990．

[10] ARBAOUI S, EVLARD A, MHAMDI M W, et al. Potential of kenaf(HibiscuscannabinusL.)and corn(ZeamaysL.)for phytoremediation of dredging sludge contaminated by trace metals[J]. Biodegradation, 2013, 24(4)：563-567.