锰超积累植物--水蓼

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1、王华等：锰超积累植物——水蓼834锰超积累植物——水蓼王华1，唐树梅1*，廖香俊2，曹启民3，杨安富1，王汀忠11.华南热带农业大学农学院，海南儋州571737；2.海南省地质勘查局，海南海口570100；3.中山大学环境科学与工程学院，广东广州510275摘要：超积累植物筛选是重金属污染土壤植物修复的基础和核心问题，同时也是重金属污染环境植物修复的难点及前沿。本文通过野外调查与营养液模拟试验相结合的方法，初次发现并证实水蓼(PolygonumhydropiperL)是一种锰超积累植物。野外调查结果表明，生长在土壤锰含量为2

2、000mg·kg-1的水蓼，叶部锰的富集量可达3675.89mg·kg-1，且转移系数为1.37。营养液模拟培养试验证实，当营养液中锰的浓度为5000µmol·L-1时，水蓼植株生长正常，但叶中锰含量超过了10000mg·kg-1，达到了锰超积累植物应达到的临界含量标准，水蓼地上部富集系数高达19.41(大于1)，转移系数为1.05(也大于1)。当营养液中锰的浓度为15000µmol·L-1时，水蓼叶、根和茎三部分的锰含量均达到最大值，分别为24447.17mg·kg-1、11574.47mg·kg-1和10343.52mg

3、·kg-1。这一发现为锰污染土壤和水体的植物修复提供了一种新的可能的种质资源。关键词：锰；水蓼；超积累植物；植物修复中图分类号：Q948.1；X171文献标识码：A文章编号：1672-2175（2007）03-0830-05王华等：锰超积累植物——水蓼834锰是生物机体必需的微量元素之一，作为某些代谢酶的组成部分或酶的激动剂，参与许多生物化学反应。但摄入过量的锰，则会对机体产生不良作用，并对神经、免疫、生殖等系统产生不同程度的损害[1]。慢性锰中毒将影响人的脑中枢神经系统，而重度中毒者，则表现为帕金森氏综合症和中毒性精神病[

4、2]。我国锰矿生产集中度差，技术水平较弱，缺乏相应的环保措施，电解锰废水和矿渣的乱排乱放，造成了严重的环境污染问题，已引起广泛关注[3]。锰作为一种有毒重金属，进入土壤的污染过程具有隐蔽性、长期性和不可逆性等特点。如何廉价、高效、安全地修复锰污染土壤，是一项迫切需要解决的新课题。近年来，超积累植物（Hyperaccumulator）在金属污染土壤的修复过程中发挥着重要作用，已成为学术界研究的热点。国际上报道的超积累植物已有480多种，但是具有我国自主知识产权的超积累植物数量极少，如As超积累植物蜈蚣草[4]和大叶井口边草[5

5、]；Zn超积累植物东南景天[6]；Cd超积累植物油菜[7]、宝山堇菜[8]、龙葵[9]和东南景天[10]；Pb超积累植物土荆芥[11]；Mn超积累植物商陆[12]；Cr超积累植物李氏禾[13]，其中东南景天是Cd和Zn两种重金属的超积累植物。超积累植物的筛选仍是目前植物修复技术的具有重大现实意义的基础工作。为了获得一种新的超积累植物，本文拟对海南昌江铁矿废弃地上的优势植物进行调查、取样和实验室分析，并结合营养液培养的研究方法，筛选出理想的锰超积累植物，以期为锰污染土壤和水体的植物修复提供新的种质资源。1材料与方法1.1采样区

6、概况昌江石碌铁矿位于海南省昌江黎族自治县石碌镇南约3km的金牛岭北麓，已有三四百年的历史。矿区总面积60km2，铁矿储量约为3亿吨，为全国重点大矿之一。该地区属典型的热带季风气候，年平均气温24.3℃，年平均降雨量1676mm。该矿是一露天铁矿，土壤中铁锰含量高，成为该地区植物生存的限制因素。本文对该矿区废弃地上的优势植物进行了调查取样分析。1.2矿区土壤理化性质及植物样品锰含量分析土壤全锰采用HF-HNO3-HClO4消煮-原子吸收分光光度法(AAS)[14]208-209。土壤交换性锰采用乙酸铵浸提-原子吸收分光光度法；

7、土壤易还原性锰采用乙酸铵-对苯二酚浸提-原子吸收分光光度法[14]209-211。土壤交换性锰与易还原性锰之和为土壤有效锰。植物样品采用H2SO4-H2O2消煮，原子吸收分光光度法[14]331-332测定锰元素含量。1.3营养液浓度梯度培养供试植物水蓼（PolygonumhydropiperL）采自于海南昌江铁矿废弃堆积地，采用Hoagland营养液培养。将植物材料用去离子水冲洗干净，剪成大小一致枝条，进行预培养，每4d更换一次营养液，每天用0.1mol·L-1NaOH或0.1mol·L-1王华等：锰超积累植物——水蓼83

8、4HCl调节营养液pH至5.8，保持24h通气。为充分消除植株内锰的本底，待植株长到20cm高时，截取上端5cm长的带叶枝条进行第2次预培养，在枝条长出比较旺盛的根系之后，取生长一致的植株称取鲜质量并开始锰处理。设定10个处理，锰的浓度分别为9.1(CK)、500、1000、2000、50