随着工矿业、冶炼业及电镀业的快速发展，含有重金属的废弃物不断地输入到环境中，严重污染了土壤、水质和大气，给社会、经济和人类造成了不可估量的危害。近年来，对环境扰动少、成本低且能大面积推广应用的植物修复技术应运而生，为治理土壤重金属污染提供了新途径(韦朝阳等，2001)，已成为当前土壤重金属污染修复研究领域的热点之一(旷远文等，2004；常青山等，2005；Brown et al., 1995；Lasat et al., 1998)，且已在国内外Pb，Zn和Cd等重金属污染土壤修复中得到成功应用(Brown et al., 1995；Lasat et al., 1998；Salt et al., 1995)。目前，对重金属具有超富集能力的超富集植物的研究与应用已有许多报道(Chen et al., 2002；Cunningham，1996；Robinson et al., 1997；苏德刚等，2002)，但大多集中于草本植物或水生植物，而对生长迅速、生物量大、根系发达、较强吸收和积累能力的木本植物的研究相对匮乏，且多集中于单一重金属，对复合污染的研究鲜有报道。银杏(Ginkgo biloba)是一种抗性强的多用途经济树种，也是重要的城市园林绿化树种。本研究采用温室盆栽控制试验法，研究Cd，Pb及其复合污染下银杏幼苗对Pb，Cd的富集特性及土壤修复，为银杏的遗传选育、栽培、转基因等生物工程研究及重金属植物修复工程研究提供理论参考。

1 试验材料与设计

选用未受环境污染、生长均匀的2年生银杏品种“大佛指”(G. biloba cv. ‘Dafozhi’)实生苗，苗木平均地径1.03 cm(变异系数4.20%)，平均苗高43.09 cm(变异系数4.05%)，于2005年在南京林业大学树木园温室进行试验。选用砂壤土作为盆栽基质，土样风干过筛后，取土样进行土壤理化性质测定，土壤速效N含量为8.6 mg·kg^-1，速效P含量为4.5 mg·kg^-1，速效K含量为11.3 mg·kg^-1，有机质含量为3.5%，pH值为6.2，全Cd²⁺含量为0.04 mg·kg^-1，全Pb²⁺含量为0.57 mg·kg^-1(表 1)。装盆前每千克干土施入尿素0.5 mg，过磷酸钙0.4 mg，硫酸钾0.5 mg，充分混匀，每盆(直径25 cm，高30 cm)装土10 kg(干质量)，2005年3月末每盆栽植2株银杏苗，4月1日完成苗木移植。4月25日移入温室培养，5月28日采用完全交叉分组析因试验设计方法对盆栽土壤进行处理，总共16个组合(表 1)。Cd和Pb分别以CdCl₂·2.5H₂O和Pb(NO₃)₂盐溶液的形式加入，按纯Cd²⁺和Pb²⁺计算，分别配成10和60 g·L^-1的母液，然后根据以干土质量计算的纯Cd²⁺，Pb²⁺含量加入各盆。对照处理加不含Cd²⁺或Pb²⁺的清水；Cd²⁺处理纯Cd²⁺浓度分别为50，100和150 mg·kg^-1，分别标记为Cd50，Cd100和Cd150；Pb²⁺处理纯Pb²⁺浓度分别为300，600和1 000 mg·kg^-1，分别标记为Pb300，Pb600和Pb1 000；复合处理分别标记为300-50，300-100，300-150，600-50，600-100，600-150，1 000-50，1 000-100和1 000-150。每个处理7个重复(表 1)。处理后，根据每盆土壤水分状况，每隔3~5天浇清水1次，使土壤的田间持水量保持在80%。

于5月27日每个处理取3盆(即3个重复)，每盆取2株，将单株根茎叶分离后，清水洗净擦干，烘干至恒质量，分别称量每个处理单株银杏苗根、茎、叶生物量，然后粉碎过80目筛备用。同时采集相应盆中土壤，采用环形刀在正方形对角线上5点取样，深度0~20 cm，混合风干粉碎过100目筛备用。10月28日试验结束，根茎叶和土壤取样处理及生物量测定方法均同上。生物量增量(根、茎、叶)为处理后与处理前生物量之差。称取上述土样和植物样品，经浓H₂SO₄-HClO₄消化后，采用原子吸收光谱法测定样品中的Cd²⁺和Pb²⁺质量分数(中国科学院南京土壤研究所，1978)。富集系数为植物中元素质量分数与土壤中元素质量分数的比值，转运系数为植物地上部元素质量分数与植物地下部元素质量分数的比值。

试验数据采用SPSS 14.0数据统计分析软件进行方差分析、多重比较。

2 结果与分析 2.1 银杏幼苗根、茎、叶生物量增量

Cd²⁺，Pb²⁺及其复合污染下，随着处理浓度增加，银杏幼苗单株及各器官生物量增量显著或极显著降低(P＜0.05或P＜0.01)(表 2)，Pb²⁺对银杏幼苗生物量增量积累的抑制作用较Cd²⁺的大，与Cd²⁺，Pb²⁺单一污染相比，Cd²⁺-Pb²⁺复合污染进一步降低了银杏幼苗单株及各器官生物量增量。

2.2 银杏幼苗根茎叶中Cd²⁺和Pb²⁺的质量分数

Cd²⁺，Pb²⁺单一污染下银杏幼苗各部位Cd²⁺和Pb²⁺的质量分数见表 3。表 3表明银杏幼苗对Cd²⁺，Pb²⁺具有很强的富集能力。重金属处理组的Cd²⁺，Pb²⁺质量分数均显著或极显著高于对照组(P＜0.05或P＜0.01)，随着重金属处理浓度增大，幼苗不同器官中Cd²⁺，Pb²⁺的质量分数逐渐增大。其中银杏幼苗各器官中2种重金属的质量分数均表现为根＞茎＞叶，根中Cd²⁺，Pb²⁺质量分数显著高于茎、叶(P＜0.05)，表明重金属进入银杏幼苗体内后首先积累在根部，然后向茎、叶部迁移。

Cd²⁺-Pb²⁺复合污染后，银杏幼苗体内不同器官中2种重金属质量分数随着复合处理浓度的增加而增加。与单一污染相比，Cd²⁺-Pb²⁺复合污染促进了植株对Cd²⁺和Pb²⁺的吸收，表现出明显的剂量效应关系。例如，与Cd100组相比，100-600处理组中的茎和根中Cd²⁺质量分数分别增加72.8%和15.1%；与Pb600组相比，100-600处理组中的茎和根中Pb²⁺分别增加了50.6%和43.2%。与Cd150组相比，150-1 000处理组中的叶、茎和根中Cd²⁺质量分数分别增加34.9%，86.4%和84.9%；与Pb1 000组相比，150-1 000处理组中的叶、茎和根中Pb²⁺分别增加了4.0%，360.3%和430.5%。各个处理的幼苗各器官中Cd²⁺，Pb²⁺的富集能力均表现为根＞茎＞叶。从2种重金属在银杏幼苗不同器官的富集能力看，Cd²⁺-Pb²⁺复合处理后不同器官中的重金属质量分数表现为Pb²⁺＞Cd²⁺，表明苗期银杏对Pb²⁺的吸收能力大于Cd²⁺。结果表明：复合污染促进了重金属在幼苗体内的吸收，2种重金属的积累具有协同作用，其作用机理目前尚不清楚，有待于进一步研究。

2.3 银杏幼苗对重金属的富集系数和转运系数

富集系数和转运系数是用来反映植物对重金属吸收和富集的重要指标。如表 4所示：各个处理的植株对Cd²⁺，Pb²⁺的富集系数均表现为根＞茎＞叶，其根对Cd²⁺的富集系数接近1，甚至超过1，说明银杏幼苗根系对Cd²⁺具有较高的富集能力。转运系数能反映植物向地上部迁移重金属的能力(Zhao et al., 2003)。处理100-300对Cd²⁺的转运系数最大，达到0.95，高于Cd100处理下的转运系数(0.66)；处理100-1 000对Pb²⁺的转运系数最大，达到1.81，高于Pb1 000处理下的转运系数(0.85)。上述结果表明，银杏幼苗对这2种元素不仅有较强的富集能力，而且能够把重金属元素从地下部转移到地上部。

2.4 银杏幼苗根茎叶中Cd²⁺和Pb²⁺的累积及分配规律

重金属被植株的根吸收后，首先在根中积累，然后有一部分被转运到植株的其他部位。在Cd²⁺，Pb²⁺及其复合污染后，幼苗体内Pb，Cd的分布和积累情况如表 5所示。Cd²⁺，Pb²⁺单一污染下，银杏幼苗对Cd²⁺，Pb²⁺具有较大的积累量。重金属处理组植株Cd²⁺，Pb²⁺的积累量均极显著高于对照组(P＜0.01)，随着重金属处理浓度增大，幼苗不同器官中Cd²⁺，Pb²⁺的积累量逐渐增大。其中银杏幼苗各器官中2种重金属的累积量均表现为根＞茎＞叶。不同器官对重金属的积累量不同，通常植株的地下部大大高于地上部(潘静娴等，2006；任伟等，2010)。

与单一污染相比，Cd²⁺-Pb²⁺复合污染对植株体内Cd²⁺累积量的影响远小于对Pb的影响，表明银杏幼苗对Pb²⁺具有较强的吸收、运输和积累能力。与单一Cd²⁺污染相比，50-300、100-300机150-300的复合污染降低了根茎叶中Cd的积累，50-600、100-600和1 150-600的复合污染促进了茎中Cd的积累, 50-1 000、100-1 000和150-1 000的复合污染促进了Cd在叶中的积累，说明随着土壤中复合污染Cd和Pb浓度增加，促进了Cd²⁺逐渐向地上部分积累。与单一Pb²⁺污染相比，50-300、50-600和50-1 000的复合污染促进了地上部分，尤其是茎中Pb的积累，100-300、100-600和100-1 000的复合污染促进了根和茎中Pb的积累，150-300、150-600和150-1 000的复合污染促进了全株中Pb的积累。

2.5 重金属修复效果

由表 6可知，在种植银杏前土壤Cd²⁺，Pb²⁺质量分数均明显超过了国家规定的土壤环境质量Ⅲ级标准，但种植银杏后，土壤中Cd²⁺，Pb²⁺的质量分数有所降低。单一重金属离子污染的处理中，Cd150处理的银杏幼苗对Cd²⁺的修复率最高为6.29%，Pb1 000处理的银杏幼苗对对Pb²⁺修复率最高，但仅为2.56%。在复合污染处理中，以Cd150-Pb1 000处理对土壤中Cd²⁺，Pb²⁺的修复率最高，其中对Cd²⁺的修复率为8.52%，对Pb²⁺的修复率为10.50%，表明银杏幼苗对土壤中上述2种重金属离子具有较强的修复潜力，并表现出一定的协同作用。

3 结论与讨论

Cd²⁺，Pb²⁺及其复合污染显著或极显著降低银杏幼苗竟单株及各器官生物量增量(表 2)，Cd²⁺对银杏幼苗生物量增量积累的抑制作用较Pb²⁺的小，Cd²⁺-Pb²⁺复合污染进一步降低了银杏幼苗生物量增量。上述研究结果与徐学华等(2009)的研究结论一致。

银杏幼苗体内Pb²⁺，Cd²⁺的质量分数和富集系数均表现为根＞茎＞叶，这与大多数植物(李凡，2010；莫争等，2002；刘爱中，2006)对重金属的累积特性相似，可能是银杏幼苗适应重金属Pb²⁺，Cd²⁺的一种忍耐机制。Cd²⁺，Pb²⁺进入银杏幼苗体内后首先积累在根部，然后向茎、叶部迁移。Cd²⁺-Pb²⁺复合污染促进了植株对Cd²⁺和Pb²⁺的吸收，其中对Pb²⁺的吸收能力大于Cd²⁺，表现出明显的剂量效应关系和协同作用。

银杏幼苗对Cd²⁺，Pb²⁺具有较大的积累量，且根中Cd²⁺，Pb²⁺累积量高于或显著高于茎、叶。Cd²⁺-Pb²⁺复合污染降低了Cd²⁺在植株体内的累积，其主要原因是复合污染严重降低了银杏植株的生长和生物量的积累(王利宝等，2010；向言词等，2010)。复合污染对Pb²⁺在植株体内的积累有不同程度的增加，表明银杏幼苗对Pb²⁺具有较强的吸收、运输和积累能力。苗期银杏对Pb²⁺的积累能力大于Cd²⁺。

种植银杏后土壤中Cd²⁺，Pb²⁺的质量分数有所降低，银杏幼苗对土壤中Cd²⁺，Pb²⁺具有较强的修复潜力，并表现出一定的协同作用。

值得一提的是，本研究所用的银杏苗为实生苗，根系为直根，同时种植时大量修根，造成细根、须根少，加上土壤中高质量分数的重金属Cd²⁺，Pb²⁺的胁迫作用，造成根系再生困难，限制了植株生物量的增加，限制了银杏幼苗对土壤中Cd²⁺，Pb²⁺的修复能力。今后的进一步研究可以采用容器苗代替裸根苗进行银杏对重金属污染土壤重金属离子的富集特性及土壤修复的研究。在重金属污染区，采用银杏容器苗进行绿化造林，更有利于银杏对重金属污染土壤的修复作用。

对重金属的吸收和积累在种间和品种间均存在显著差异，可利用银杏丰富的种质资源筛选不同重金属的超积累和低富集品种。