7个造林树种对重金属污染的吸滞能力评价试验.pdf

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1、第 3 7卷 第 6期 2 0 1 0年 1 2月 江苏林业科技 J o u r n a l o f J i a n g s u F o r e s t r y S c i e n c e& T e c h n o l o g y Vo 1 3 7 No6 De c 2 0 1 0 文章编号 ： 1 0 0 1 7 3 8 0 ( 2 0 1 0 ) 0 6 0 0 1 3 0 5 7个造林树种对 重金属污染 的吸滞 能力评 价试 验 刘云鹏 ， 施卫东 ， 潘 林 ， 汤 国平 ， 徐福元 ( 1 常州市武进区雪堰镇农林站 ， 江苏常州2 1 3 1 6 9； 2 常州市武进 区林桑工作站

2、， 江苏常州2 1 3 0 2 6 3 江苏省林业科学研究 院 ， 江苏南 京2 1 1 1 5 3 ) 摘 要 ： 通过杞柳 、 水杨梅等 7个造林树种 的造林 试验 ， 测定 了各树种 1年生根部组织 内 Hg 、 C d 、 N i 、 C r 、 C u 、 Mn 、 Z n 、 P b 和 A s 等 9种 重金 属指标 的含量 。测定结果 显示 ： 7个树种对重金 属均有 一定 的吸滞能力 ， 其 中杞 柳对所有 测定 的 重金属均 有较强的吸滞能力 ， 其他树种对不 同重 金属指标 吸滞能力 表现不一 。通 过综合 吸滞能力评 价 ， 按 值将 7个树种的综合吸滞能力种排序： 杞

3、柳 池杉 垂柳 落羽杉 湿地松 水杨梅 杨树。 关键 词 ： 太湖滩地 ； 重金属污染 ； 吸污能力 中 图 分 类 号 ： X8 2 5； X 5 3 文 献 标 识 码 ： A Co m p a r i s o n t e s t o f s e v e n t r e e s s p e c i e s i n r e s i s t a n c e t o he a v y me t a l s po l l u t i o n LI U Yu n p e n g ， S HI W e i d o ng ， PAN Li n ， TANG Gu o p i n g ， XU F u y

4、 u a n (1 Ag r i F o r e s t Gu i d a n c e S t a t i o n o f Xu e y a n T w o n， Wu j i n Di s t r i c t ， C h a n g z h o u 21 3 1 6 9， C h i n a； 2 F o r e s t &Mu l b e r r y T e c h n i c a l G u i d a n c e S t a t i o n o f Wu j i n D i s t r i c t ， C h a n g z h o u 2 1 3 0 2 6 ， C h i n a

5、； 3 J i a n g s u A c a d e m y o f F o r e s t r y ， N a n j i n g 2 1 1 1 5 3 ， C h i n a ) Abs t r ac t： I n t h i s pa p e r ， s i l v i c ul t u r a l t e s t wi t h S al i x i n t e gr a Thu n b， Adi na r ub e l l a Ha n c e， Sa l i x b ab y l o n i c a L， Po pu l u s s p， T ax o d i u m d i s

6、 t i c h u m ， Pi nu s e l l i o t t i i a n d T a x od i um a s c e nd e n s Br o n gn wa s c o nd u c t e d i n Ta i h u a r e a， t o e x a mi n e t he c o nt e n t s o f Hg， Cd， Ni ， Cr， Cu， Mn， Zn， Pb a n d As i n a n n ua l r o o t Th e r e s u l t s s ho we d t h a t s e v e n s p e c i e s h

7、a d a c e r t a i n a b i l i t y t o a bs o r b h e a v y me t a l s Th e a b s o r pt i v e c a pa c i t y o f S a l i x i n t e g r a Thu nb wa s s t r o ng e r t o e a c h h e a v y me t a 1 Abs o rpt i v e c a p a c i t y o f o t h e r s p e c i e s t o t h e d i f f e r e nt h e a v y me t a l

8、 s wa s di f f e r e n t Thr o u g h c o mpr e he n s i v e e v a l u a t i o n o f t he a bs o rpt i o n c a p a c i t y， a c c o r di n g t o CI v a l ue o f 7 t r e e s p e c i e s s o r t e d a s f o l l o ws： Sa l i x i nt e gr a Thu n b T a x o di u m a s c e n d e n s Br o ng nSa l i x b ab y

9、l o n i c a L T a x o di um di s t i c hu m Pi nu s e l l i o t t i i Adi n a r u b e l l a Ha n c e Po pul u s s p Ke y wor d s： Ta i h u l a ke b e a c h； He a v y me t a l po l l u t i o n； Ab s o rpt i v e c a p a c i t y 太湖流域位于我国东部沿海长江三角洲平原 的 南缘 ， 是我 国 的第 3大淡 水湖 ， 面积 3 6 9万 k m 。 流域内河网密布， 湖泊众多

10、， 面积在 0 5 h m 以上 的 湖泊 5 0 0个 以上 ， 河道总长 1 2万 k m， 平原地区河道 密度达 4 8 k m k m 。水域面积6 1 3 4 k m ， 河道与湖 泊各占 5 0 。近年来 ， 随着工业 经济迅速发展 ， 太 湖水污染 E t 趋严重 ， 已对沿湖各市经济发展 、 生态文 明和人 民生 活及身体健 康造成 了严重影 响。2 0 0 6 年流 域 河 流 水 质 评 价 ， 太 湖 类 水 面 积 仅 占 6 7 5 ， 且 9 2 3 的水体 为富 营养 水平 ； 按 水功 能 区达标分析 ， 太湖流域全年期水 功能 区河流达标率 仅 为 2 3 8

11、 。人们 比较偏 向于认为太湖 流域 的污 染 主要为有机污染 ， 但据近 2 a监测结果表 明， 太湖 流域的重金属污染也很严重。主要包括 ： 汞 、 铬、 镉 、 铅 、 锌 、 镍 、 铜 、 钴 、 锰 、 钛 、 钒 、 钼 、 锑 、 铋等 ， 特别是前 几种危害更大 。 2 0世 纪 8 0年代初期 ， 重金属 污染 的植物修 开 始起步， 目前关于这方面的研究较多 ， 是一项很有发 展前景 的修复技术 。植物修复是以植物忍耐 、 分解 或超量积累某种或某些化 学元素 的生理 功能为基 收稿 日期 ： 2 0 1 0 1 0 4 3 8 基金项 目： 江苏省林业 三项 工程 项

12、目“ 环太 湖耐湿抗 污吸污树种引进与应用示范工程” ( L Y S X 2 0 0 8 1 9 ) 作者简 介 ： 刘 云鹏 ( 1 9 7 8一) ， 男 ， 安徽宿州人 ， 博士生 ， 研究方 向： 为森林病虫害 防治E m a i l ： l y p s q y a h o o e o m e l l 1 4 江苏林业科技 第 3 7卷 础， 利用植物及其共存微生物体系， 吸收 、 降解 、 挥发 和富集环境中污染物的一项环境污染治理技术 。迄 今为止 ， 世界上 已经发现近 7 0 0种超富集植物 ， 可富 集镍、 镉 、 铜、 钴 、 锰 、 铅 、 硒 、 砷 、 锌等元素， 净

13、化被这 些 金属污染 的土壤 。 本文通过引进杞柳 、 水杨梅 、 垂柳 、 杨树 、 落羽 杉 、 湿地松和池杉等 7个对重金属具有吸滞 能力的 树种在武进 区环太湖滩地进行造林试验 ， 检测、 评价 了各树种对太湖主要重金属 污染物的吸滞能力， 筛 选出适宜环太湖滩地种植的树种 ， 为开展太湖重金 属污染植物修复和生态防护林建设提供支持。 1 材料与方 法 1 1 试 验树种 及来 源 供试 品种共 7个树种分别为 ： 杞柳 ( S a l i x i n t e g l a T h u n b )高 2 0 2 4 m， 2年生 ； 水杨梅 ( A d i n a r u b e l l

14、 a H a l i c e ) 高 2 52 8 m， 5年 生 ； 垂柳 ( S a l i x b a b y t o n i c a L )高2 0 2 4 m， 2年生 ； 杨树( P o p u l u s s p ) ( 3 5杨 ) 高 3 0 3 4 m， 2年生； 落羽杉( T a x o d i u m d i s t i c h u m)高 1 51 8 I n ， 2年生 ； 湿地松 ( P i n u s e l l i o t t i i ) 高 1 51 8 m， 5年生 ； 池杉 ( T a x o d i u m a s e e n d e n s B r

15、o n g n )高 1 51 8 m， 3年生。 1 2 试 验地 点和造 林准备 试验地设在常州市武进区雪堰镇太湖滩地 ， 冬 季将滩地整平 ， 按 2 0 m X 3 0 I l l 的株行距 ， 挖好 5 0 c m 5 0 c m的正方形坑作为栽树穴 ； 每个 区重复 3 次进行造林试验 。 1 3 样品采集及检测 造林树种定植成活 2 3后 ， 分别取其根部组织 ( 定植后长 出的根系) 装入保鲜袋备用。检测方法 ： 所有样 品按 照 G B T 5 0 0 9 1 42 0 0 3 、 G B T 5 0 0 9 1 3 8 2 0 0 3、GBT 5 0 0 99 0 2 0

16、0 3、GBT 1 71 38 1 9 9 7中 的规 定 ， 进 行 预 处 理 和 含 量 测 定。采 用 A A 2 4 0 F G S G T A原子吸收分光光度计分析铅( P b ) 、 镉( C d ) 、 铜 ( C u ) 、 锌 ( Z n ) 、 锰 ( Mn ) 、 镍 ( N i ) 和铬 ( C r ) 含量 ， A F S 一 8 3 0原子荧光光度计分析砷 ( A s ) 和 汞 ( H g ) 含量 。 2 结果 与分析 2 1 7个 不 同造 林 试 验 树 种 对 H g和 C d的 吸 收 能力 环太湖滩地造林试验的 7个树种对 H g 均有一 定的吸收能

17、力 ， 其 中杞柳 的吸滞能力最强 ， 其 1 年生 根部组织内的 H g 含量达到 0 0 6 8 m g k g ， 其次是池 杉， 根部 H g含量为 0 0 6 7 Ir I 1 g k g ， 其 他 5个树种根 部 H g含量则相对较低 ( 见图 1 ) 。而不 同造林试验 树种对 c d的吸滞能力差异显著 ， 其 中以杞柳根部 组织 c d含量最高 ， 为 1 3 1 m g k g ， 其次是垂柳， c d 含量为 0 7 2 mg k g 。其他树种 c d含量较低 ， 均低 于 0 3 m g k g ， 显著低于杞柳和垂柳根部组织的 c d 含量 ， 其 中含量最低 为水

18、杨梅 ， 仅 为 0 0 4 2 m g k g 。 对各树种 H g和 c d含量进行单因素完全随机试验 统汁分析 ， 结果显示 ， 杞柳 池杉对 Hg的吸滞能力 差异不显著， 与其他树种之间差异显著 ； 杞柳对 c d 的吸滞能力显著高 于其他树种， 其他树种问差异均 达到显著水平 ( 见图 2 ) 。 菇 三 删 母 】j 缸 A B C D E F G 树种 图中 A 杞柳 ， B 一 水杨梅 ， c 一 垂柳 ， D 杨树 ， E 落羽杉 ， F 湿地 松 ， G一 池杉 ， 下同。 图 1 不 同造林试验树种根部组织 H g 含量 l 6 】 4 1 2 1 _ 0 0 8 0 6

19、 弓 0 4 O 2 O A B ( ：D E F G 树种 图 2 不 同造林 试验树种根部组织 c d含量 2 2 7个不 同造 林试验 树种 对 N i 和 c r的 吸收 能力 不同树种根部组织 N i 含量的检测结果表明 ， 对 土壤中 N i 的吸滞 能力最 强的树种是杞柳 ， N i 含量 为 2 1 6 m g k g ， 其次为杨树( N i 含量 1 1 6 m g k g ) 和 落羽杉( N i 含量 1 0 4 mg k g ) ， 其他树种含量较少。 各树种 N i 含量单 因素 随机试 验统计分析试验 ， N i 工豳 嘲 脚 一 网嘲 一 网 一 上 一 L 豳

20、圈囫 叭 盈 直 阻 囵 盛 圈网 第 6期 刘云鹏等 ： 7个造林树种对重金 属污染的吸滞能力评价试验 1 5 含量差异均达到显著( 见图 3 ) 。不同树种根部组织 c r 含量的检测结果表 明 ， 对土壤 中 c r的吸滞能 力 最强的树种 是杞柳 ， c r 含量达到 2 5 9 mg k g ， 其他 依次为落羽杉、 池杉 、 垂柳 、 水杨梅 、 湿地松和杨树 ， 其 c r 含量均明显低于杞柳。各树种 C r 含量单因素 随机试验 统计分析 试验 ， C r含量差 异均 达 到显著 ( 见 图 4 ) 。 2 3 7个不同造林试验树种对 c u和 Mn的吸收能力 7个树种根部组织

21、 C u含量检测结果表 明， 对土 壤 中 c u的吸滞能力 以落羽杉最强 ， 其根部组织 c u 含 量 达 到 1 6 6 3 m g k g ，其 次 是 杞 柳 (1 6 3 8 mg k g ) 、 池杉 ( 1 3 3 6 mg k g ) ， 其他 4个树 种 c u含 量较低( C u含量 1 0 m g k g ) ( 见 图 5) 。对 Mn含 量的分析表 明， 造林树种 中以杞柳对 Mn的吸滞能 力为最 强 ， 组织 中 Mn含量 达 到 8 9 3 5 ， 是 水 杨梅 ( 3 2 5 5 m g k g ) 、 垂 柳 ( 3 1 7 3 mg k g ) 含量 的近

22、 3 倍 ， 更 是 远 高 于 其 他 几 个 树 种 ( Mn含 量 池杉 垂柳 落 羽杉 湿地松 水杨梅 杨树 ( 见表 2 ) 。 表 1 不 同树种对重金属吸滞能力的 多重 比较 杞柳 水杨梅 垂柳 杨树 落羽杉 湿地 松 池杉 一 囵 一 鳖 一 盘 一 佃 一 匝 一 P L ， 。 r 。 。 ， L L 8 6 4 2 O 一 邑、 扭喾 6 3 7 4 5 2 3 1 8 4 l f 2 6 9 4 4 S 黜 m m m 5 2 l 8 9 2 跖 船 m 2 4 3 9 4 2 7 0 3 3 7 m 4 3 6 2 3 4 8 4 8 3 3 3 3 9 9 0 4

23、鹚 m 3 8 6 6 8 4 5 4 4 O 3 8 卜 9 5 6 6 5 2 卵 拍 勰 c ； 7 O 8 2 9 7 4 7 2 0 D m c； 0 6 8 4 7 2 0 3 6 2 5 c ； m c ； m 9 3 8 9 8 2 叭 昭 酆 勰 第 6期 刘 云鹏等 ： 7个造林树 种对重金属污染 的吸滞能力评价试验 1 7 3 结论 与讨论 环太湖滩地造林不仅可以提高土地利用率 ， 而 且也是环太湖的重金属污染植物修复的重要手段。 本文通过选择 7个适宜环太湖地区生长 ， 具有耐水 湿 、 高吸污抗污树种进行造林试验 ， 对 1 年生根系组 织进行重金属含量检测 ， 从而

24、评价各树种对不 同重 金属 离子 的吸滞 能力 。通 过检 测分 析 ， 得 出 以下 结论 ： ( 1 ) 7个树种对重金 属离子均有一定 的吸滞 能 力 ， 不同的树种对不同的重金属离子吸滞能力不同。 其中， 杞柳对 H g 、 C d 、 N i 等 9个重金属 指标 的吸滞 能力均较强 ， 根系组织重金属含量均排 在第 1或第 2位 ， 表 明杞柳作为环太 湖重金属污染 的植物修 复 树种具有明显 的吸滞优势。其他树种的吸滞能力在 各种重金属离 子指标上表现 各有不 同， 对 H g吸滞 能力较强的树种为杞柳 、 池杉 ； 对 C d吸滞能力较强 的树种为杞柳 、 垂柳 ； 对 N i

25、 吸滞能力较强的树种为 杞柳 ； 对 c r 吸滞能力较强的树种为杞柳 ； 对 c u吸滞 能力较强的树种为落羽杉 、 杞柳 ； 对 Mn吸滞能力较 强的树种为杞柳 、 水杨梅 ； 对 z n吸滞能力较强 的树 种为杞柳 、 垂柳 ； 对 P b吸滞能力较强 的树种为杞柳 ； 对 A s 吸滞能力较强的树种为杞柳 、 池杉。 ( 2 ) 对 7个造林树种的重金属吸滞能力综合评 价显示 ， 杞柳的综合吸滞能力最强 ， 值为0 9 9 6 2 ， 其次分别为池杉 、 垂柳 、 落羽杉 、 湿地松 、 水杨梅和杨 树 。杞柳生长速度快 、 耐水湿 、 适应性强 ， 是沿湖滩 地造林 的优 良树种。此

26、外 ， 杞柳还可应用于工艺品 的编制 ， 成本低效益高更增加 了杞柳的优势 ， 是环太 湖滩地造林 的首选树种 。 ( 3 ) 环太湖滩地造林 要求树种耐水湿 、 高吸污 抗污的同时 ， 还要求具有 良好的景观作用 ， 因此常绿 树种也是环太湖造林 的一个重要资源 ， 本试验 中的 湿地松具有 良好的耐水湿 、 相对较高的抗污 吸污能 力 ， 也兼具 良好 的景观改 良作用 ， 是另一个重要的备 选树 种 参考文献 ： 1 潘云芬 ， 徐庆 ， 于 英 茹 淡 水 森林 湿 地植 被 恢复 研 究进 展 J 世 界林业研究 ， 2 0 0 7 ， 2 0 ( 6 ) ： 2 9 3 5 2 孙

27、启祥 ， 彭镇华 ， 康忠铭 ， 等 滩地立地 条件造林树种选 择研究 J 安徽农业 大学学报 ， 1 9 9 8 ， 2 5( 1 ) ： 1 8 2 2 3 施卫东 ， 汤国平 ， 潘林 ， 等 湿地松等 5树种在太湖滩地 造林 耐淹水性 比较试验 J 江苏林业科技 ， 2 0 1 0， 3 7 ( 1 ) ： 6 - 1 1 4 陈杰 土壤 重金属 污染的植 物修 复技术 J 河北农业 科学 ， 2 0 0 9， 1 3( 8)： 5 8 5 9， 8 3 5 成新 太湖流域重金属污染亟待重视 J 水资源保护， 2 0 0 2 ( 4 ) ： 3 9 -4 1 6 王翠香 ， 房义福 ，

28、 吴晓星 ， 等 8种 藤本植 物的观 赏性及抗 污能 力分 析 J 山东林业科技 ， 2 0 0 8 ( 4 ) ： 2 0 2 1 7 程皓， 陈桂珠 ， 叶志鸿 ， 等 红树 林重金属污染 生态学研究 进 展 J 生态学报 2 0 0 9， 2 9 ( 7) ： 3 8 9 3 9 0 0 8 Me L e o d K W S p e c i e s s e l e c t i o n t r i a l s a n d s i l v i c u l t u r a l t e c h n i q u e s f o r t h e r e s t o r a t i o n o f

29、b o t t o ml a n d h a r d w o o d f o r e s t s J E c o l o g i c a l En g i n e e r i n g ， 2 0 0 0， 1 5： 3 5- 4 6 9 Ma r i n i M E J 。 J i m6 n e z M F S ， O s u n a F P T r a n c e me t a l s a c c u m u l a t i o n p a t t e r n s i n a n l a n g r o v e l a g o o n e c o s y s t e m ， Ma z a t

30、 l O n Ha r b o r ， s o u t h e a s t g ul f o f Ca l i f o r n i a J J o u r n a l o f En v i r o n me n t a l S c i e n c e a n d He a h h ， 2 0 0 8 ， 4 3 ( 9 ) ： 9 9 5 1 0 0 5 1 0 A g o r a mo o r t h y G， C h e n F A， Hs u M J T h r e a t o f h e a v y me t a l p o i l u t i o n i n h a l o p h

31、y t i c a n d ma n g r o v e p l a n t s of T a m i l N a d u ， I n d i a J En v i r o n me n t a l P o l l u t i o n， 2 0 0 8， 1 5： 3 2 0 - 3 2 6 ( 上接第 1 2页) 7 H o r v a t h G，D r o p p a M，O i n v e e z A， e t a 1 F o r ma t i o n o f t h e p h o t o s y n t h e t i c a p p a r a t u s d u r i n g

32、 g r e e n i n g o f c a d mi u m p o i s o n e d b a r l e y l e a v e s J P l a n t a ，1 9 9 6 ，1 9 9： 2 3 8 2 4 3 8 杨元根 ， P a t e r s o n E， C a i n p b e l l C 城市土壤 中重金属元素 的积 累 及其微 生物效 应 J 环境科学 ， 2 0 0 1 ， 2 2 ( 3 ) ： 4 4 - 4 8 9 沈伟其 测定 水稻 叶片 叶绿素 含量 的混合液体 取法 J 植物 生理通讯 ， 1 9 8 8 ， 2 4 ( 3 ) ： 6 2 6 7 1 O 黄凯丰 ， 杨凯 ， 江解增 重金属镉 、 铅胁迫对 不 同品种 茭 白生 长的影 响 J 长江蔬菜 ， 2 0 0 9 ( I 2 ) ： 2 7 3 0 1 1 龚双姣 镉胁迫下 3种 藓类植 物抗 氧化 酶活性 变化 的 比较 研 究 【 J 西北植物学报 ， 2 0 0 8， 2 8( 9 ) ： 1 7 6 5 1 7 7 1 一 吣 一 一 一 一 一 一 一 一 一 圳 一 繁