目前土壤重金属污染修复方法很多，植物修复技术以其成本低、处理设施简单、对环境扰动小、利于土壤生态系统保持、适合大规模应用、有美学价值等而成为一项具有广阔前途的修复技术。过去的植物修复技术通常采用超富集植物富集污染土壤中的重金属，但普遍存在生物量低、生长缓慢、易受杂草竞争威胁等缺点(Baker et al.，1989)，因此寻求大生物量的非超富集植物成为植物修复研究的热点。木本植物特别是速生树种生物量大且有较长的生长周期，可以充分、大量地聚吸土壤中的铅(Wu et al.，2009;Capuana，2011)。有研究(李永杰等，2009;施翔等，2011)表明，木本植物大叶黄杨(Euonymus japonicus)、紫穗槐(Amorpha fruticosa)等对铅胁迫具有较强的适应性，可以用于铅污染土壤的修复;但由于植物种类、土壤理化性质以及土壤中铅浓度和分配形式的不同均会影响大生物量植物的铅富集特性，因此植物修复铅污染土壤的研究还亟待深入。

酸性紫色土和钙质紫色土是长江上游四川盆地的2种典型土壤类型。冲积土是由于江河(溪)流域范围内流水的侵蚀，由高处冲往低处而形成的。四川的地理环境以多河川分布为特点，所以本文围绕这3种土壤进行研究。由于近年来工农业生产活动的干扰，土壤铅污染问题非常严峻，给当地人的生活和环境带来了严重威胁(简毅等，2009)。桉树(Eucalyptus spp．)具有速生性且对恶劣环境有较强的适应性，在四川地区被广泛种植。已有研究表明桉树能够在重金属污染地区生长并具有一定的富集重金属作用，若能够在重金属污染修复中加以利用，必将带来巨大的生态效益和经济效益(李东海等，2007;2008;蓝佩玲等，2007)。本研究分析长江上游3种土壤类型上生长的巨桉(Eucalyptus grandis)幼苗在不同铅胁迫浓度下的生长和铅富集特性，以期为铅污染土壤的生态修复提供依据。

试验地点为四川农业大学农场实验基地(103°01'46″E，29°54'02″N)，该地区属中纬度内陆亚热带湿润气候区，冬无严寒、夏无酷暑、气候温和、昼夜温差小。多年平均降水量1 732 mm，多年平均蒸发量838.8 mm，多年平均气温16.1 ℃，城区多年平均日照时数为1 019 h，多年日照率为23%，多年年均无霜期298天。巨桉幼苗购自同一苗木基地，酸性紫色土壤和钙质紫色土壤采自雅安市四川农业大学读书公园;冲积土采自雅安市水中坝。3种土壤的基本理化性质见表 1。

表 1 3种土壤的基本理化性质 Tab.1 Basic physical and chemical properties in three kinds of soil

表 1 3种土壤的基本理化性质 Tab.1 Basic physical and chemical properties in three kinds of soil 土壤类型 Soil types ph 有机质含量 Organic matter content / ( g.kg -1 ) 全钾含量 Total potassium content/ ( g.kg -1 ) 全氮含量 Total nitrogen content / ( g.kg -1 ) 全磷含量 Total phosphorous content / ( g.kg -1 ) 酸性紫色土 Acid purple soil 5. 77 16.01 1. 321 1.11 0. 298 钙质紫色土 Calcium purple soil 8. 33 21. 54 1.751 1.60 0.635 冲积土 Alluvial soil 5. 13 35. 51 0. 832 1.67 2. 487

2010年2月，土壤样品采回后经自然风干、磨碎、过筛、混匀。土壤堆积50天后上盆(上口径为37 cm，下口径25 cm，高27 cm，试验前用0.1% KMnO₄溶液对盆进行消毒灭菌处理，后用清水洗净)，每盆装干土10 kg，再施入7 g混合肥(N: P: K=3 : 1 : 1)做基肥保证土壤养分供应，同时放上盆垫。共36个盆。巨桉幼苗移栽之后(2010年4月)，对所有供试植株进行统一灌溉、除草、防虫和防病等管理。

每种土壤设置4个水平的处理:对照(CK)铅浓度0 mg·kg^{- 1};处理1(T1)铅浓度200 mg·kg ^{- 1};处理2(T2)铅浓度450 mg·kg ^-;处理3(T3)铅浓度2 000 mg·kg ^{- 1}。均为风干土，每个处理3个重复。

2010年7月初，将Pb(NO₃)₂(优级纯)与去离子水配制成约250 mL母液，然后稀释成相应的处理浓度分别缓慢均匀施入盆内。

桉树幼苗生长过程中及时收集凋落叶，用自来水清洗干净，去离子水漂洗2遍，烘干称干质量，保存在干燥器中。

2010年11月中旬，测量各个处理桉树的株高和地径(距地面10 cm处的直径)，之后将巨桉幼苗全株收获，采集各个处理的桉树细根(直径＜ 2 mm)、粗根(直径＞ 2 mm)、茎和叶，每株随机选取鲜叶4片测量叶长(用直尺测量)和叶面积(YMJ-C叶面积测定仪测定)，取平均值，其余各器官于65 ℃烘箱中烘干至恒质量，计算单株桉树细根、粗根、茎、叶及单株生物量。将细根、粗根、茎和叶样品粉碎研磨后过1 mm筛，以备铅元素测定。

采用高压消解罐法测定铅元素含量，即用HNO₃ -HCIO₄混合酸消解后用ICP原子吸收分光光度计(Thermo Electron Company，USA)测定。

采用Excel进行统计分析和绘图，根据试验处理前巨桉各器官生物量和试验结束时巨桉相应各器官生物量计算不同铅处理条件下巨桉各器官生物量增长量。双因素方差检验比较不同铅处理条件下巨桉的生长特征。应用SPSS11.5统计软件测试指标的差异显著性。

富集系数为植株体内重金属含量与土壤中重金属含量的比值(Liu et al.，2009;Tanhan et al.，2007);转移系数为植物地上部分重金属含量与地下部分重金属含量的比值(Mattina et al.，2003);耐性系数为重金属胁迫下植物生物量与对照处理中植物生物量的比值(Zacchini et al.，2009;Wilkins，1978)。

由图 1可知: 3种土壤中，随着铅处理浓度增大，叶长、叶面积、株高和地径均先增大后减小，T1处理最大，T3处理最小，T1和T3与对照相比差异显著(P ＜ 0.05)，可见，较低浓度的铅胁迫在一定程度上促进了巨桉幼苗的生长，而在高浓度铅胁迫下，巨桉生长受到了严重抑制;同一处理下，3种土壤上的巨桉幼苗生长特性有所差异，在T1时，叶长、叶面积和株高均表现为钙质紫色土＞酸性紫色土＞冲积土，地径则表现为钙质紫色土＞冲积土＞酸性紫色土，总体来说钙质紫色土中的巨桉幼苗生长得要好一些。

	图 1 3种土壤不同处理下的巨桉生长特性 Fig. 1 Growth characteristics of Eucalyptus grandis under different treatments in three kinds of soil

由图 2可知:随铅处理水平提高，3种土壤上生长的巨桉幼苗各器官的生物量均表现出先增大后减小的趋势。与对照相比，低浓度(T1)下各器官的生物量有所增加，除细根外，其他均达到了显著水平(P ＜ 0.05)，高浓度(T3)下，各器官生物量显著降低。3种土壤中巨桉幼苗的总生物量也表现出类似的趋势:低浓度(T1)下的总生物量有所增加，高浓度(T3)下的总生物量显著(P ＜ 0.05)降低，在低浓度(T1)时总生物量表现为冲积土＞钙质紫色土＞酸性紫色土。不同浓度铅处理下，3种土壤中生长的巨桉幼苗根冠比与对照相比有一定的起伏，在高浓度(T3)时显著(P ＜ 0.05)高于对照(冲积土除外)。

	图 2 3种土壤中不同处理下巨桉幼苗的生物量分配 Fig. 2 Biomass allocation of Eucaplytus grandis seedling under different treatments in three kinds of soil

由图 3可知: 3种土壤中巨桉各器官铅含量均随着处理浓度的增大而显著增加，但不同器官中的铅含量有所差异，细根铅含量最大，粗根次之，茎和叶含量较低。总的来说地下部铅含量远大于地上部，这表明巨桉地下部对铅的吸收能力较强;相同浓度铅处理下，钙质紫色土与其他2种土壤相比，各器官的铅含量均较低，在T3处理时，各器官的铅含量均表现为酸性紫色土＞冲积土＞钙质紫色土。

	图 3 3种土壤中不同处理下巨桉各器官铅含量 Fig. 3 3 Pb content of various components of Eucalyptus grandis under different treatments in three kinds of soil

由图 4可知: 3种土壤类型下，随着铅浓度增加，巨桉幼苗的富集系数均显著增大(P ＜ 0.05)，且在T3时最大;3种土壤中转移系数均随处理浓度的增大而减小，各处理间除钙质紫色土不显著外，其他均达到了显著(P ＜ 0.05)水平，所有处理的转移系数均远大于1;随着处理浓度升高，3种土壤中巨桉耐性指数均先增大后降低，在T1时最大，T3时最小，T1和T3与对照相比，差异均显著(P ＜ 0.05)，各处理间的差异也达到了显著(P ＜ 0.05)水平。

	图 4 3种土壤中不同处理下巨桉地上部的富集系数、转移系数和耐性系数 Fig. 4 Aboveground enrichment coefficient，transfer coefficient，and tolerance index of Eucalyptus grandis under different treatments in three kinds of soil

在本研究设置的铅浓度范围内，低浓度铅(T1: 200 mg·kg ^{- 1})处理在一定程度上促进了巨桉幼苗的生长，而高浓度铅处理(T3: 2 000 mg·kg ^{- 1})则严重抑制了巨桉的生长，表现为植株矮化、叶面积减小和生物量降低等，这与以往的研究结果(徐学华等，2009;孙健等，2007;夏建国等，2010)类似。有人认为(李珊等，2008)，在低浓度的铅胁迫下，植物的叶绿素含量、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)等均有所增加，增加了植物对逆境的适应能力。本研究中，尽管随着铅处理浓度升高3种土壤中巨桉幼苗的生长均表现出下降的趋势，但是酸性土壤中巨桉的生长受到的抑制作用最大，钙质土中受到的抑制最小，这表明巨桉在钙质土壤中对铅的耐性较高。酸性土和钙质土最大的不同就是pH值不同，有研究(Yanai et al.，2006)表明，与碱性条件相比，酸性条件下的重金属具有较高的活性和生物有效性。因此，酸性条件下铅的毒性要大于碱性条件下(Xian et al.，1989)，这可能就是钙质土(pH8.33)中巨桉幼苗的生长指标(叶面积、叶长、株高、地径和生物量等)高于酸性土(pH5.77)中的原因。

Baker(1987)认为，在重金属胁迫下，植物有2种适应策略，即排斥和积累。在本研究中，3种土壤中生长的巨桉地上部重金属含量均低于地下部，表明巨桉在Pb胁迫下选择了排斥策略。植物的不同器官对重金属的吸收、累积能力往往存在较大的差异(徐劼等，2011)，巨桉通过根系大量吸收土壤中的有效态铅并积累于根部，阻止铅进一步向地上部运输，从而减少对地上部组织的伤害。大量研究(Wozny，1995;Eun et al.，2000;Rauser，1995)表明植物根系的一些特殊组织对重金属具有很强的沉积作用，另有研究(吴福忠等，2008)表明环境胁迫引起的资源限制时，植物常通过改变资源分配与利用方式等生长适应机制来更好地适应环境。

富集系数、转运系数和耐性指数可以用来定义超富集植物(Baker，1981;Zhou et al.，2004)。目前认定超富集植物的标准有3个(沈振国等，1998;Zu et al.，2004): 1)地上部积累的重金属质量分数应超过正常植物地上部分积累的10倍以上，一般要到达1 000 mg·kg ^{- 1};2)富集系数大于1;3)转移系数大于1。在本研究中，随着处理浓度增大，3种土壤中生长的巨桉的富集系数均显著增大，而转移系数则逐渐减小。高浓度铅胁迫下，虽然巨桉的富集系数和转移系数均大于1，但是地上部铅含量低于1 000 mg·kg ^{- 1}，所以还不能将巨桉看做超富集植物。酸性紫色土中生长的巨桉在高浓度铅处理时表现出较强的富集特性和耐性，具有相对较高的修复铅污染土壤的能力。