黄/红麻资源对重金属铅吸收效果评价

姚运法，林碧珍，练冬梅，赖正锋，洪建基

(福建省农科院亚热带农业研究所， 福建 漳州 363005)

近几十年来，随着工农业生产活动的显著增加，人类赖以生存耕地资源遭受重金属污染越来越严重[1]。造成土壤重金属污染的原因较多，其中人类工农业生产是主要因素，重金属以离子状态进入土壤后，被农作物、蔬菜等吸收进入食物链，最终损害人体健康[2-3]。植物修复是指将某种特定的植物种植在重金属污染土壤上，利用植物及其根系微生物对污染土壤、沉积物、地下水和地表水中的污染物进行清除的一种有效的生物技术[4-5]。

黄/红麻是我国重要天然纤维作物之一，近年来又作为一种新能源、新材料植物，用于乙醇生产和造纸等[6-7]。黄/红麻作为重金属污染修复作物前人已经开展研究，国外黄/红麻在重金属污染修复研究较早，而且内容与范围较广。国内也开始开展了黄/红麻的相关研究，陈军等[8]开展黄/红麻品种植株各器官对部分重金属积累和分布的研究，黄/红麻各器官中铅的积累特性为根>茎秆>叶(籽粒)，并筛选出耐受性好的黄/红麻品种；李文略等[9]开展当地红麻品种对Cd、Zn污染土壤适应性评价。结果表明,杂交组合H368表现最佳。另外，黄/红麻在抗逆境(耐旱、耐盐碱)、生物学产量等方面具有重要优势，适宜作为重金属污染土壤的修复作物。本试验利用福建地区黄/红麻主栽品种，筛选可用于福建地区铅污染植物修复的麻类品种，为在生产中推广应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选用福建地区主要黄/红麻栽培品种，具体见表1。

表1 参试黄/红麻品种及来源

1.2 试验设计

在福建省农业科学院亚热带农业研究所试验农场进行本试验。种植方式：种子直播；试验因素：铅浓度300 mg·kg-1，以不添加铅为对照，每个重复种植3盆。

黄/红麻工艺成熟期(11月10日)将植株从种植盆中取出，用自来水和蒸馏水先后洗净，测定株高、茎粗、鲜根重、鲜茎重、嫩茎叶和生物学产量等性状，然后将嫩茎叶、主茎、根部分开，蒸馏水清洗后晾干，在100℃下烘30 min、70℃下烘干至恒重，测定各部位干重，并磨碎备用；土壤经自然风干后，过100目尼龙筛，用HCl-HNO3-HClO4湿法消化和用原子吸收分光光度计AAS测定土壤和黄/红麻各部位铅含量。参照黄闺等[10]苎麻重金属耐受评价标准，制定黄/红麻植株对重金属铅的吸收能力评价标准：

黄/红麻铅吸收量=地上部铅含量×地上部生物量

富集系数=全株铅含量/土壤中铅含量

转运系数=地上部铅含量/根部铅含量

2 结果与分析

2.1 铅胁迫条件下黄/红麻产量表现

对黄/红麻铅胁迫试验进行测产(表2)表明：在铅浓度300 mg·kg-1条件下，光钝感红麻、闽红964、福黄麻1号、闽黄1号均表现为增产效应，增产幅度1.4%～9.6%；埃及黄麻、黄麻179表现为减产效应，减产幅度4.8%～6.5%，初步筛选出光钝感红麻、闽红964、福黄麻1号、闽黄1号等4个铅耐受黄/红麻品种。

表2 黄/红麻铅胁迫试验产量表现

注：黄/红麻产量指单株鲜重。

2.2 不同黄/红麻品种各部位铅含量

表3表明黄/红麻植株各部位重金属含量与品种有密切相关性，全株铅含量则以黄麻179和闽红964最高，分别为48.137 mg·kg-1和45.139 mg·kg-1，依次为闽黄1号、光顿感红麻、埃及黄麻和福黄麻1号。黄/红麻铅累积：根>茎>嫩茎叶，具体表现为：根部以黄麻179和闽红964分别较高，分别为27.070 mg·kg-1和26.630 mg·kg-1；茎部以黄麻179和闽红964较高，分别为16.120 mg·kg-1和13.310 mg·kg-1；嫩茎叶以闽红964和闽黄1号较高，分别为5.199 mg·kg-1和5.070 mg·kg-1。综合分析认为，黄/红麻品种黄麻179和闽红964具有较显著铅富集优势。

表3 黄/红麻各部位铅含量

2.3 黄/红麻对铅污染修复潜力

重金属吸收量是反映其污染土壤修复效率的一个关键指标，吸收量越高，认为该植物富集吸收力越强[12]。由表4可知，黄/红麻全株铅吸收量随品种变化而变化，但品种间差异较小；黄/红麻全株铅吸收量红麻以福红964富集能力最强，为1 028.75μg·株-1，黄麻以黄麻179最强，为1 192.77 μg·株-1，整体表现为黄/红麻全株铅吸收能力基本相当。黄/红麻各部位吸收能力表现较一致，分别是根部>嫩茎叶>茎部。黄/红麻根部与全株铅吸收量变化趋势相同，茎和嫩茎叶铅吸收量与全株表现则不完全一致。

表4 黄/红麻对铅吸收量比较

富集系数是评价植物体累积重金属能力强弱的一个重要指标，富集系数越大，该植物富集效率越高[13]。由图1可知，红麻富集能力具体表现为闽红964>光钝感红麻，黄麻富集能力闽黄1号>黄麻179>埃及黄麻>闽黄麻1号。转运系数是指植物通过根部将土壤重金属运输到地上部的能力，是评价某种植物修复重金属污染的一项重要指标，系数越高，该植物修复效率越高[14]。如图1所示，以闽黄1号和光钝感红麻运到转运系数分别达到0.76和0.82。

图1 不同黄/红麻品种铅富集系数和转运系数

3 讨论

重金属铅低浓度(300 mg·kg-1)胁迫处理对不同黄/红麻品种生长及生物产量有明显影响，光钝感红麻、闽红964、福黄麻1号、闽黄1号均表现为增产效应；埃及黄麻、黄麻179表现为减产效应。初步筛选出光钝感红麻、闽红964、福黄麻1号、闽黄1号4个铅耐受黄/红麻品种。黄/红麻不同部位铅含量分布：根部>茎部>嫩茎叶。茎主要用于生产纤维，非人和动物食物来源，嫩茎叶铅含量较低，可以作为饲用。

本试验选用福建地区主要生产品种进行铅胁迫试验，黄/红麻对重金属铅的富集能力和转运能力表现具有差异性，黄/红麻铅累积部位表现为根部>茎部>嫩茎叶。说明重金属铅被植株吸收后，大部分固定于根部，少量固定于茎部，还有部分铅通过茎的运输作用传导到嫩茎叶重，此种分布规律最大化保证黄/红麻植株继续生长。黄/红麻品种富集铅能力强弱表现为：闽红964>闽黄1号>黄麻179>光钝感红麻>埃及黄麻>福黄麻1号，鉴于黄/红麻地上部生物学产量较高，重金属铅主要富集根部的特性，黄/红麻适宜在铅中度污染土地种植。