随着工农业的快速发展以及城市化进程的加剧，大量矿产资源被开发利用，各种化工产品的广泛使用以及生活污染物的排放，使得含有重金属的废弃物质源源不断地输入环境，严重污染了土壤、水质和大气，导致环境不断恶化，给人类、社会和经济造成了巨大的危害(唐咏等，2006)，因此对重金属污染的治理迫在眉睫。植物修复技术具有成本低、绿色环保等优点，已成为当前土壤重金属污染修复研究领域的热点之一(常青山等，2005； Lasat et al., 1998)。目前关于植物对重金属富集的研究工作大部分限于农作物、经济作物等生长期短的草本植物或水生植物(Chen et al., 2002； Cunningham et al., 1996； Robinson et al., 1997)，而对生长迅速、生物量大、根系发达、吸收和积累能力较强的木本植物研究较少，且多集中于单一重金属，采用人工模拟土壤培养或溶液培养方法，而较少采用田间试验的方法研究复合重金属污染。

麻栎(Quercus acutissima)是一种抗性较强的深根系树种，分布广，用途多，近年被确定为我国重要的生物质液体燃料树种，生物产量高。本研究采用田间试验法，研究Cd²⁺-Pb²⁺复合污染下不同种源麻栎幼苗对土壤中Cd²⁺，Pb²⁺的吸收累积特性，为麻栎的良种选育、栽培及应用提供理论参考。

供试的麻栎种子于2011年分别采集于重庆及河南省麻栎自然分布区，种源地的地理位置及气候条件见表 1。

表 1 3 个种源麻栎种源地概况 Tab.1 Geographical conditions of Q． acutissima of three provenances

表 1 3 个种源麻栎种源地概况 Tab.1 Geographical conditions of Q． acutissima of three provenances 种源 Provenance 纬度 Latitude 经度 Longitude 海拔 Elevation/m 年降雨量 Annual rainfall/mm 无霜期 Frost-free period/d 年日照数 Annual sunshine duration/h 年均温 Mean annual temperature/℃ 重庆巫山县 Wushan， Chongqing 31°14′ N 110°3′ E 1 441.81 1 049 305 1 542 18.4 重庆武隆县 Wulong， Chongqing 29°15′N 107°33′ E 1 403.54 1 082 296 1 100 11.2 河南灵宝市 Lingbao， Henan 34°71′ N 111°11′ E 1 400 642 215 2 279 13.8

供试试剂： CdCl₂·2.5H₂O，Pb(CHCOO₂)₂· 3H₂O均为分析纯。

供试场地： 西南大学竹园农场基地，土壤为紫色土，中-重壤，pH 6.4、有机质1.46%、全氮0.725 g·kg^-1、速效氮72.5 mg·kg^-1、速效磷68.9 mg·kg^-1、速效钾254.5 mg·kg^-1、总Cd 0.15 mg·kg^-1、总Pb 17.61 mg·kg^-1。

2012年2月，将采集的种子用沙床催芽法催芽。3月初将经催芽的不同种源麻栎种子播种在西南大学竹园农场基地。播种株行距为10 cm×10 cm。每个种源各设9个小区，每个小区长60 cm、宽40 cm，各试验区土壤用双层塑料薄膜相互分隔，且在各小区交接处留出一些空地。2012年5月15日对各小区进行间苗并松土，留取9株生长势基本一致的麻栎幼苗，每3株幼苗为1个重复，共3次重复。

用CdCl₂·2.5H₂O和Pb(CHCOO₂)₂·3H₂O分别配置不同浓度的Cd²⁺-Pb²⁺处理液。Cd²⁺-Pb²⁺复合污染浓度设计见表 2。

2012年5月25日将Cd²⁺-Pb²⁺处理液按表 2复合方式以1∶1的比例混合，从麻栎幼苗根部均匀地浇灌到小区0～15 cm表层土壤中。每小区每隔1天浇灌2 L混合处理液，共处理5次，对照区浇灌蒸馏水。将混合处理液与土壤进行多次搅拌，充分混匀(曹晓玲等，2012)。

表 2 Cd^{2 +} -Pb^{2 +} 复合污染浓度设计 Tab.2 Concentration design of Cd^{2 +} -Pb^{2 +} combined pollution

表 1Cd2 + -Pb2 + 复合污染浓度设计 Tab.1Concentration design of Cd2 + -Pb2 + combined pollution mg·L － 1 处理 Treatment CK T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 Cd2+ 0 0.5 0.5 1.0 1.0 10.0 10.0 50.0 50.0 Pb2+ 0 250 500 1 000 2 000 250 500 1 000 2 000

在Cd²⁺ -Pb²⁺复合污染处理前和处理30天后分别在正方形对角线上5点取土壤样品，风干，碾磨，过0.149 mm筛，经HCl-HClO₄-HF混合消化(杨剑虹等，2008)，用岛津AA-7000原子吸收分光光度计测定土壤本底总Cd、总Pb含量和复合处理后各小区土壤中Cd²⁺，Pb²⁺含量。

麻栎幼苗处理100天后收获植株，先用自来水冲洗表面的泥土和污物，再用去离子水冲洗3遍。根部放入20 mmol·L^-1的EDTA-Na₂溶液中交换15 min，以除去表面的重金属离子，再用去离子水冲洗2遍。将各种源麻栎幼苗根、茎、叶分开，于105 ℃下杀青30 min，然后将温度调至80 ℃下烘至恒质量。粉碎，过1 mm筛，经HNO₃-HClO₄混合消化(杨剑虹等，2008)，用岛津AA-7000原子吸收分光光度计测定各器官中Cd²⁺，Pb²⁺含量。

土壤单项污染指数计算公式(卢德亮等，2012； 徐学华等，2010)为：

富集系数计算公式(Song et al., 2010； 卢德亮等，2012)为：

转移系数计算公式(魏树和等，2008)为：

数据采用Microsoft Excel 2003和SPSS 17.0软件进行处理分析。

试验地土壤中总Cd、总Pb的实测含量见表 3。添加不同浓度重金属Cd²⁺-Pb²⁺复合处理液后，试验地土壤中的Cd²⁺，Pb²⁺含量逐渐上升，从轻度污染上升到重度污染状态(表 3)。

表 3 土壤中Cd^{2 +} ，Pb^{2 +} 含量及土壤污染指数^① Tab.3 Contents of Cd^{2 +} and Pb^{2 +} in soil and pollution index

表 3 土壤中Cd2 + ，Pb2 + 含量及土壤污染指数① Tab.3 Contents of Cd2 + and Pb2 + in soil and pollution index 种源 Provenance 处理 Treatment 含量 Content/(mg·kg-1) 污染指数 Pollution index 处理 Treatment 含量 Content/(mg·kg-1) 污染指数 Pollution index Cd2+ Pb2+ Cd2+ Pb2+ Cd2+ Pb2+ Cd2+ Pb2+ 重庆武隆 Wulong, Chongqing CK 0.145±0.007Ii 16.575±0.007Ii 0.483 0.066 T1 0.275±0.018Hh 79.175±0.007Hh 0.917 0.317 T5 2.655±0.021Dd 80.415±0.007Gg 8.850 0.322 T2 0.340±0.014Gg 141.890±0.014Ff 1.133 0.568 T6 2.700±0.014Cc 143.880±0.014Ee 9.000 0.576 T3 0.500±0.024Ff 266.905±0.007Cc 1.667 1.068 T7 12.650±0.431Bb 261.540±0.014Dd 42.167 1.046 T4 0.595±0.035Ee 525.320±0.014Bb 1.983 2.101 T8 12.840±0.653Aa 534.475±0.021Aa 42.800 2.138 重庆巫山 Wushan, Chongqing CK 0.200±0.014Hh 17.525±0.007Ii 0.667 0.070 T1 0.265±0.021Gg 78.025±0.007Hh 0.883 0.312 T5 2.880±0.069Dd 79.075±0.007Gg 9.600 0.316 T2 0.345±0.034Ff 142.070±0.014Ee 1.150 0.568 T6 3.021±0.031Cc 138.730±0.07Ff 10.070 0.555 T3 0.600±0.074Ee 275.435±0.021Cc 2.000 1.102 T7 12.330±0.028Aa 266.615±0.233Dd 41.100 1.066 T4 0.590±0.083Ee 567.360±0.028Aa 1.967 2.269 T8 11.970±0.124Bb 520.880±0.014Bb 39.900 2.084 河南灵宝 Lingbao, Henan CK 0.175±0.007Gh 18.765±0.014Hi 0.583 0.075 T1 0.305±0.031Fg 80.265±0.007Gh 1.017 0.321 T5 2.785±0.075Cc 83.080±0.007Gg 9.283 0.332 T2 0.355±0.025Ff 138.775±0.198Ff 1.183 0.555 T6 2.795±0.049Cc 144.875±0.028Ee 9.317 0.580 T3 0.545±0.021Ee 272.925±0.233Cc 1.817 1.092 T7 11.475±0.117Bb 258.520±0.014Dd 38.250 1.034 T4 0.665±0.045Dd 532.170±0.573Aa 2.217 2.129 T8 11.865±0.213Aa 526.755±0.141Bb 39.550 2.107 ①表中数据为平均值±标准差，大写字母表示差异极显著(P< 0.01)，小写字母表示差异显著(P< 0.05)。下同。Date in the table is mean value ± standard deviation, capital letters indicate extremely significant differences between treatments at 0.01 level, small letters indicate significant differences between treatments at 0.05 level. The same below.

在Cd²⁺ -Pb²⁺处理100天后，3个种源麻栎幼苗各器官中Cd²⁺与Pb²⁺的含量见图 1。研究结果揭示： 同一种源麻栎幼苗在不同浓度Cd²⁺ -Pb²⁺处理下，各器官中Cd²⁺与Pb²⁺的含量差异均极显著(P<0.01)，且同一处理各器官中Cd²⁺与Pb²⁺的含量顺序均表现为： 根>茎>叶，表明重金属从土壤进入麻栎体内首先积累在根部，然后向茎、叶迁移。

	图 1 不同种源不同处理麻栎幼苗各器官中Cd2 + 与Pb2 + 含量 Fig.1 Contents of Cd2 + and Pb2 + in different organs of Q． acutissima seedlings by different provenances and treatments

在T8处理组中，各种源麻栎幼苗根部Cd²⁺与Pb²⁺含量均达到最大值。重庆武隆种源麻栎幼苗根部Cd²⁺与Pb²⁺的含量分别为14.825和354.220 mg·kg^-1，为对照的44.25和46.42倍； 重庆巫山种源麻栎幼苗根部Cd²⁺与Pb²⁺的含量分别为9.875和378.095 mg·kg^-1，为对照的56.43和53.37倍； 河南灵宝种源麻栎幼苗根部Cd²⁺与Pb²⁺的含量分别为12.680和378.490 mg·kg^-1，为对照的65.03和50倍。同一处理不同种源以及同一种源不同处理的麻栎幼苗各器官中Cd²⁺，Pb²⁺含量有所差异，其原因可能是由于麻栎幼苗种源、土壤重金属含量及其土壤理化性质等不同造成的(刘声传等，2011)。

3个种源麻栎幼苗根部Cd²⁺的平均含量为0.235～12.460 mg·kg^-1，Pb²⁺的平均含量为7.428～370.268 mg·kg^-1； 茎中Cd²⁺的平均含量为0.115～7.588 mg·kg^-1，Pb²⁺的平均含量为4.757～142.960 mg·kg^-1； 叶中Cd²⁺的平均含量为0.072～4.772 mg·kg^-1，Pb²⁺的平均含量分别为2.873～61.923 mg·kg^-1。

为揭示土壤Cd²⁺-Pb²⁺复合污染对不同种源麻栎幼苗器官吸收Cd²⁺与Pb²⁺的影响规律，以土壤中Cd²⁺，Pb²⁺含量为自变量X₁和X₂，各种源麻栎幼苗不同器官中相应元素含量为因变量Y，进行二元线性回归分析(表 4)。由表 4可知，各种源麻栎幼苗不同器官中Cd²⁺与Pb²⁺含量与土壤中Cd²⁺与Pb²⁺含量大部分达到了显著(P< 0.05)或极显著(P< 0.01)的正相关或负相关。回归分析揭示，在Cd²⁺-Pb²⁺复合污染条件下，麻栎幼苗对Cd²⁺的吸收累积主要受土壤Cd²⁺含量的影响，对Pb²⁺的吸收累积主要受土壤Pb²⁺含量的影响。另外，回归分析还显示土壤中Cd²⁺ -Pb²⁺共存对麻栎幼苗吸收累积Cd²⁺与Pb²⁺似有明显的交互作用。3个种源麻栎幼苗根、茎、叶中的Cd²⁺含量均随着土壤中Pb²⁺含量的增加而增加，表明在Cd²⁺ -Pb²⁺复合污染下，Pb²⁺促进麻栎幼苗各器官对Cd²⁺的吸收累积，二者起协同作用。麻栎幼苗根中Pb²⁺含量随着土壤Cd²⁺含量的增加而增加，而茎、叶中Pb²⁺含量随土壤中Cd²⁺含量的增加表现出降低趋势。表明在Cd²⁺-Pb²⁺复合污染下，Cd²⁺促进麻栎幼苗根系吸收Pb²⁺，而抑制地上部吸收Pb²⁺。

表 4 不同种源麻栎幼苗各器官重金属含量与土壤重金属含量的二元线性回归分析^① Tab.4 Binary linear regression between contents of heavy metals in Q． acutissima seedling organs of different provenances and soil

表 4 不同种源麻栎幼苗各器官重金属含量与土壤重金属含量的二元线性回归分析① Tab.4 Binary linear regression between contents of heavy metals in Q． acutissima seedling organs of different provenances and soil 种源 Provenance 元素 Element 二元线性回归方程 Binary linear regression equation R2 元素 Element 二元线性回归方程 Binary linear regression equation R2 重庆武隆 Wulong，Chongqing Cd2 + YR=-0.598+0.910X1**+0.128X2 0. 956＊＊ Pb2 + YR=-8.815+0.139X1*+0.904X2** 0. 957＊＊ YS=-0.228+0.839X1**+0.198X2* 0. 902＊＊ YS=7.680-0.172X1*+1.049X2** 0. 956＊＊ YL= 0.070+0.904X1**+0.131X2 0. 948＊＊ YL=7.462-0.151X1+0.980X2** 0. 841＊＊ 重庆巫山 Wushan,Chongqing Cd2+ YR=-0.265+0.946X1**+0.108X2** 0. 991＊＊ Pb2 + YR=-12.126+0.275X1*+0.789X2** 0. 880＊＊ YS=-0.222+0.940X1**+0.119X2** 0. 991＊＊ YS=6.617-0.101X1**+1.033X2** 0. 989＊＊ YL=-0.122+0.933X1**+0.126X2** 0. 985＊＊ YL=3.974-0.110X1**+1.038X2** 0. 993＊＊ 河南灵宝 Lingbao,Henan Cd2+ YR=-0.540+0.945X1**+0.099X2** 0. 989＊＊ Pb2 + YR=-16.122+0.133X1+0.884X2** 0. 908＊＊ YS=-0.361+0.935X1**+0.115X2** 0. 987＊＊ YS=12.807-0.166X1*+1.031X2** 0. 931＊＊ YL=-0.365+0.922X1**+0.132X2** 0. 981＊＊ YL=6.123-0.178X1*+1.034X2** 0. 930＊＊ ①方程中的系数均为标准化偏回归系数，**表示相关性极显著(P<0.01)，*表示相关性显著(P<0.05)。Equation coefficients are standardized partial regression coefficient. ** indicate extremely significant correlation at 0.01 level, *indicate significant correlation at 0.05 level.

富集系数是用来反映植物对重金属吸收和富集的重要指标。富集系数越大，表明植物对重金属的吸收累积能力越强，越有利于植物修复污染土壤(Salt et al., 1995)。由图 2可知，不同浓度Cd²⁺-Pb²⁺复合处理下，所有种源麻栎幼苗的不同器官对Cd²⁺和Pb²⁺的富集能力均表现为： 根>茎>叶，且Cd²⁺的富集系数>Pb²⁺的富集系数，说明麻栎幼苗各器官对Cd²⁺的富集能力均大于对Pb²⁺的富集能力。

	图 2 不同种源麻栎幼苗Cd2 + 与Pb2 + 的富集系数 Fig.2 Bioconcentration coefficient of Cd2 + and Pb2 + in Q． acutissima seedlings in different provenances

将富集系数分为>1和<1两类，在9个处理中，重庆武隆种源幼苗根部Cd²⁺富集系数>1的处理有6个，地上部Cd²⁺富集系数>1的处理有4个； 巫山种源幼苗根部Cd²⁺富集系数>1的处理有4个，地上部Cd²⁺富集系数>1的处理有4个； 河南灵宝种源幼苗根部Cd²⁺富集系数>1的处理有5个，地上部Cd²⁺富集系数>1的处理有7个。重庆2个种源Cd²⁺富集系数>1的点大多出现在土壤Cd²⁺含量较小的处理中，即Cd²⁺轻污染的土壤中，而河南灵宝种源出现在T8处理组中，根部和地上部Cd²⁺富集系数均大于1，说明河南灵宝源麻栎幼苗在Cd²⁺重污染条件下，对土壤中Cd²⁺仍具有较强的吸收富集能力。3个种源麻栎幼苗根部和地上部Pb²⁺的富集系数均小于1，表明麻栎幼苗对土壤中Pb²⁺的富集吸收能力较小，但总量还是不可小觑。

从各种源麻栎幼苗地上部Cd²⁺与Pb²⁺的平均富集系数来看，麻栎幼苗对Cd²⁺的富集能力表现为： 河南灵宝种源(1.467)>重庆武隆种源(1.067)>重庆巫山种源(1.052)，Pb²⁺的富集能力表现为： 重庆巫山种源(0.449)>重庆武隆种源(0.446)>河南灵宝种源(0.358)。

转移系数可反映植物将重金属从地下部转移到地上部的能力。转移系数越高，植物地上部转移重金属的能力就越强(Mattina et al., 2003)。由图 3可知，不同复合浓度处理下，重庆武隆种源麻栎幼苗Cd²⁺与Pb²⁺的转移系数范围分别为0.507～1.327，0.460～1.058； 重庆巫山种源麻栎幼苗Cd²⁺与Pb²⁺的转移系数范围分别为0.825～1.347，0.501～1.234； 河南灵宝种源麻栎幼苗Cd²⁺与Pb²⁺的转移系数范围分别为1.054～1.602，0.329～1.154。

从图 3中还可以看出，麻栎幼苗Cd²⁺转移系数>1的处理，重庆武隆种源有4个，重庆巫山种源有8个，河南灵宝种源有9个。表明在Cd²⁺较重和重污染土壤中，重庆巫山和河南灵宝种源麻栎幼苗地上部对Cd²⁺仍具有较强的转移能力。Pb²⁺转移系数>1的处理，重庆武隆种源有2个，重庆巫山种源有3个，河南灵宝种源有1个，且多位于土壤中Pb²⁺含量较少的处理中，即土壤中Pb²⁺含量未达到污染状态时，麻栎幼苗地上部转移Pb²⁺的能力较强。

	图 3 不同种源麻栎幼苗Cd2 + 和Pb2 + 的转移系数 Fig.3 Transfer coefficient of Cd2 + and Pb2 + in Q． acutissima seedlings to different provenances

从各种源麻栎幼苗Cd²⁺和Pb²⁺的平均转移系数来看，麻栎幼苗对Cd²⁺的转移能力表现为： 河南灵宝种源(1.359)>重庆巫山种源(1.098)>重庆武隆种源(0.899)，Pb²⁺的转移能力表现为： 重庆巫山种源(0.960)>重庆武隆种源(0.873)>河南灵宝种源(0.735)。

与大多数植物对重金属的积累特性相同(曹福亮等，2012； 莫争等，2002)，3个种源麻栎幼苗对Cd²⁺和Pb²⁺的吸收累积均表现为： 根>茎>叶，可能是因为Cd²⁺和Pb²⁺从土壤中进入根细胞后，与根内的蛋白质、核酸类、多糖类等结合形成稳定的大分子或不溶性的有机分子而沉积(林晓倩等，2013)，这在一定程度上可减轻Cd²⁺和Pb²⁺对麻栎幼苗地上部组织的伤害，从而提高麻栎幼苗对重金属的耐性。麻栎属于落叶乔木，其幼苗叶片中吸收累积的Cd²⁺和Pb²⁺小于茎和根，在一定程度上可减轻落叶对土壤造成的2次污染(刘希华等，2011)。

重金属复合污染时，共存元素的相互关系可影响植物对重金属的吸收富集(张永超等，2011； 王飞等，2012)。Cd²⁺-Pb²⁺复合处理时，Pb²⁺促进麻栎幼苗各器官累积更多的Cd²⁺。这可能是因为Pb²⁺的存在会夺取Cd²⁺在土壤中吸附位而提高土壤中Cd²⁺的生物有效性，或者取代根中吸附的Cd²⁺，促进根中滞留的Cd²⁺活性，从而促进麻栎幼苗对Cd²⁺的吸收和转移。Cd²⁺的存在有利于Pb²⁺在根部积累，阻碍Pb²⁺向地上部转移，从而抑制了麻栎幼苗茎、叶对Pb²⁺的吸收累积，这与李嫦玲(2006)、于静波(2012)的研究结果相似。

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积累的10倍以上，Cd，Pb含量一般要达到100，10 000 μg·g^-1； 2)富集系数大于1； 3)转移系数大于1。本研究中，虽然各种源麻栎幼苗地上部Cd²⁺和Pb²⁺的含量未达到超富集植物的临界量，但3个种源麻栎Cd²⁺的最大富集系数和2个种源麻栎Cd²⁺的转移系数均大于1，说明麻栎对土壤中的Cd²⁺具有超富集潜力，这与罗亚平等(2005)对板栗(Castanea mollissima)的研究结果相近。

本研究采用田间试验，优点是苗木的生长和生理特性不会因为设施内的弱光、高湿等条件而受到影响，处于正常的生长状态，可以真实反映出幼苗对重金属等的吸收转移特性；缺点是田间试验环境的不可控制因素较多，同时麻栎幼苗对重金属的吸收累积可能还受土壤理化性质、根际环境、气候条件等影响，这也有待进一步深入研究。

研究所使用的材料是麻栎1年生幼苗，复合污染处理时间较短，土壤中Cd²⁺，Pb²⁺最大含量分别为12.840，567.360 mg·kg^-1，分别处于Cd²⁺重污染、Pb²⁺中污染状态，因此研究结果有一定的局限性，下一步需增加土壤重金属胁迫浓度、延长处理时间、采用多年生麻栎幼苗进行研究。

麻栎为长寿命大乔木，适应性强，分布广，虽然体内重金属Cd²⁺，Pb²⁺含量未达到超富集指标，但由于生物量大，对重金属积累转移的总量还是很可观的，修复作用不容忽视。

1)同一浓度Cd²⁺-Pb²⁺复合污染处理下，所有种源麻栎幼苗对Cd²⁺和Pb²⁺的吸收累积均表现为： 根>茎>叶。3个种源幼苗根部Cd²⁺，Pb²⁺的平均含量分别为0.235～12.460，7.428～370.268 mg·kg^-1； 茎中Cd²⁺，Pb²⁺的平均含量分别为0.115～7.588，4.757～142.960 mg·kg^-1； 叶中Cd²⁺，Pb²⁺的平均含量分别为0.072～4.772，2.873～61.923 mg·kg^-1。

2)Cd²⁺-Pb²⁺复合污染处理对麻栎幼苗吸收累积Cd²⁺，Pb²⁺具有明显的交互作用。Pb²⁺促进麻栎幼苗各器官对Cd²⁺的吸收累积，二者表现协同作用； Cd²⁺促进麻栎幼苗根对Pb²⁺的吸收累积，抑制地上部对Pb²⁺的吸收累积。

3)Cd²⁺-Pb²⁺复合污染处理下，3个种源麻栎幼苗对Cd²⁺和Pb²⁺的富集系数均表现为： 根> 茎>叶。从富集系数和转移系数来看，麻栎对Cd²⁺的富集和转移能力大于Pb²⁺。3个种源麻栎幼苗中，河南灵宝种源地上部对Cd²⁺的富集和转移能力最强，可尝试用于修复土壤重度Cd²⁺污染； 重庆巫山种源地上部对Pb²⁺的富集和转移能力最强，可尝试用于土壤中度Pb²⁺污染的修复。