貴州湘江錳礦區(qū)優(yōu)勢(shì)植物重金屬富集特征研究

程俊偉，蔡深文，黃明琴

遵義師范學(xué)院，貴州 遵義 563006

礦業(yè)開采、冶煉和堆砌過(guò)程中重金屬隨環(huán)境介質(zhì)進(jìn)行遷移釋放，對(duì)周邊土壤、水域及生物存在巨大的安全風(fēng)險(xiǎn)隱患（Duruibe et al.，2007；Kuang et al.，2013；Esmaeili et al.，2014），同時(shí)，礦業(yè)廢棄地對(duì)自然定居植物而言是一種極端的生境，物種的緩慢改良和耐性演變往往需要幾十年，甚至數(shù)百年時(shí)間，但其在不同的生物體或生物群落中的毒性作用和特征變化各異（Wilson et al.，2011；Liu et al.，2012）。因此，依據(jù)自然生優(yōu)勢(shì)植被對(duì)重金屬的耐性和吸收機(jī)制篩選新的耐性物種或超富集植物，對(duì)礦業(yè)廢棄地修復(fù)重建、土壤基質(zhì)改良和群落配置等實(shí)踐研究具有重要意義。

貴州地處錳炭巖地質(zhì)帶，擁有豐富的錳礦資源，尤以遵義和松桃-銅仁成為兩大主要錳礦礦集區(qū)，儲(chǔ)量巨大（馬馳等，2018）。植物修復(fù)作為一種綠色原位土壤修復(fù)技術(shù)，其成本低、無(wú)二次污染，兼顧美觀與實(shí)用意義，成為該類型錳礦區(qū)重金屬污染土壤修復(fù)普遍采用的技術(shù)之一（Bacchetta et al.，2015；薛生國(guó)等，2003）。近年來(lái)，不斷有學(xué)者對(duì)錳礦區(qū)的重金屬污染及生態(tài)恢復(fù)進(jìn)行調(diào)查研究，篩選適用于污染修復(fù)的環(huán)境友好型、耐性高、富集量大且易于推廣的先鋒植物成為研究的熱點(diǎn)（祝滔等，2012）。李禮等（2017）對(duì)重慶秀山錳礦廢棄地生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀進(jìn)行了研究分析，發(fā)現(xiàn)巴天酸模（Rumex patientia）、鐵桿蒿（Artemisia sacrorum）和商陸（Phytolacca acinosa）3種植物對(duì)Mn的生物轉(zhuǎn)移和富集系數(shù)強(qiáng)，適宜作為錳礦區(qū)廢棄地生態(tài)修復(fù)先鋒植物；李鳳梅等（2017）對(duì)湘西花桓錳渣庫(kù)優(yōu)勢(shì)植物種類及特征進(jìn)行了耐性分析，結(jié)果表明商陸（Phytolacca acinosa）、鴨拓草（Commelina communis）、馬唐（Digitaria sanguinalis）中重金屬Cd、Mn、Pb的轉(zhuǎn)移系數(shù)大于1，可用于輕度污染土壤的修復(fù)；李藝等（2008）對(duì)廣西思榮錳礦區(qū)重金屬的污染影響與生態(tài)恢復(fù)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域的主要毒害元素為Mn、Cd、Pb及Cr，并提出劍麻（Agave sisalana）可以作為耐性植被用于生態(tài)拓展；林楊等（2014）研究了湘錳礦區(qū)公園優(yōu)勢(shì)植物群落的耐性和生態(tài)恢復(fù)情況，結(jié)果表明紫葉美人蕉（Canna warscewiezii）、再力花（Thalia dealbata）、苧麻（Boehmeria nivea）均為Mn富集能力較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)植物，可用于區(qū)域環(huán)境修復(fù)。綜上可見(jiàn)，針對(duì)錳礦區(qū)耐錳、富錳植物的研究雖有一定的地域成效，但該類植物種數(shù)較稀少，同時(shí)，由于不同錳礦區(qū)主要重金屬元素種類和含量不同，重金屬對(duì)植物的混合協(xié)同毒害作用存在差異，導(dǎo)致已有地域型富錳植物在其他錳礦環(huán)境修復(fù)中存在適應(yīng)和推廣限制，需要進(jìn)一步完善不同地域類型錳礦區(qū)內(nèi)富集型植物的篩選和研究成果。

本研究以黔北遵義湘江錳礦區(qū)土壤和主要優(yōu)勢(shì)植物作為研究對(duì)象，分析評(píng)價(jià)該地區(qū)土壤重金屬污染狀況，考察植物對(duì)重金屬的富集能力和耐性，旨在篩選出對(duì)該類錳礦區(qū)主要重金屬伴生復(fù)合型污染土壤有較高耐性和修復(fù)能力的優(yōu)勢(shì)先鋒植物，以期為完善錳礦區(qū)富集植物修復(fù)提供理論支撐和科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于貴州省遵義市東南南關(guān)鎮(zhèn)湘江錳礦區(qū)，地處 106°56′08″—106°56′27″E、27°38′06″—27°38′40″N，現(xiàn)有老式礦井 2座，技改擴(kuò)增后大型礦井1座，緊鄰長(zhǎng)溝、銅鑼井等錳礦，整個(gè)礦區(qū)為丘陵連體礦場(chǎng)區(qū)，地層為粘土頁(yè)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖，表層主要為氧化錳層，深部為碳酸錳礦層，屬于黔北錳礦典型集中群區(qū)。采場(chǎng)和堆場(chǎng)產(chǎn)生大面積的裸露廢棄地，并伴有選礦渣堆滑坡、渣場(chǎng)積水漫流現(xiàn)象。該區(qū)域以黃壤土和石灰土夾雜為主，樣方內(nèi)主要植被包括草本植物如小蓬草（Conyza canadensis）、天名精（Carpesium abrotanoides）、野艾蒿（Artemisia lavandulaefolia）、蒼耳（Xanthium sibiricum）、鱧腸（Eclipta prostrata）、絞股藍(lán)（Gynostemma pentaphyllum）、節(jié)節(jié)草（Equisetum ramosissimum）、芒草（Miscanthus sinensis）、刺莧（Amaranthus spinosus）、苧麻（Boehmeria nivea）、酸模葉蓼（Polygonum lapathifolium）、姬蕨（Hypolepis unctata）、垂序商陸（Phytolacca americana）等，灌木植物如荊條（Vitex Negundo）、小葉黃楊（Buxus inica）等和一些喬木植物如馬尾松（Pinus massoniana）、柏木（Cupressus funebris）等。

.2 樣品采集

于2020年6月采用樣方法調(diào)查了湘江錳礦區(qū)內(nèi)的植被群落狀況，確定出長(zhǎng)勢(shì)旺盛、分布較多等最具有優(yōu)勢(shì)的13種植物作為研究對(duì)象采樣及標(biāo)記，科屬如表1所示，分別取其根、莖、葉、花、果等部位，每種植物隨機(jī)采集3株，并進(jìn)行標(biāo)記；同時(shí)，采用梅花形布點(diǎn)法，采集0—20 cm深度的尾礦區(qū)土壤樣品，混合土樣，用四分法取1—2 kg樣品裝入塑封袋中。

表1 研究區(qū)優(yōu)勢(shì)植物種類Table 1 Dominant plant species in study area

1.3 樣品處理與測(cè)定

土壤樣品去除枯葉、根和礫石等雜質(zhì)，室內(nèi)自然陰干，研磨，過(guò)200目篩。植物樣品各部位分別用自來(lái)水沖洗掉表面的灰塵、泥土等，再用蒸餾水沖洗3次，最后用去離子水沖洗3次，105 ℃殺青30 min后，置于65 ℃烘至恒重，然后碎成粉狀。土壤和植物樣品分別采用過(guò)氧化氫-硝酸-氫氟酸-高氯酸、過(guò)氧化氫-硝酸消解法進(jìn)行消解，金屬Pb、Cd、Cu、Cr、Mn和 Zn采用原子吸收分光光度法測(cè)定（島津 AA-6880），Hg采用原子熒光分光光度法測(cè)定（海光AFS-9530），同時(shí)設(shè)置空白和質(zhì)控樣參比，各樣品平行測(cè)定3次。

1.4 重金屬評(píng)價(jià)方法

土壤重金屬污染評(píng)價(jià)采用單因子污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法（陳巖等，2012），計(jì)算方法及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如下：

式中：

Si——i污染物單項(xiàng)污染指數(shù)；

Xi——i污染物的實(shí)測(cè)值（mg·kg?1）；

Bi——i污染物的標(biāo)準(zhǔn)背景值，本文采用貴州土壤背景值（中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，1990）。

式中：

PI——監(jiān)測(cè)點(diǎn)內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)；

Sj,max——j監(jiān)測(cè)點(diǎn)所有污染物單項(xiàng)污染指數(shù)中最大值；

Sj,ave——j監(jiān)測(cè)點(diǎn)所有污染物單項(xiàng)污染指數(shù)平均值，評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及污染程度如表2所示（何緒文等，2016）。

表2 評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及污染程度Table 2 Evaluation criteria and pollution degree of soils

植物重金屬累積能力采用生物富集系數(shù)（BCF）（谷雨等，2019）和轉(zhuǎn)移系數(shù)（BTF）（劉亞峰等，2018）進(jìn)行評(píng)價(jià)，其分別反映植物從土壤中吸收重金屬的能力和植物吸收重金屬后從根部轉(zhuǎn)移到地上部的能力，計(jì)算公式如下：

式中：

wp——植物體內(nèi)的重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)（mg·kg?1）；

ws——根際土壤中重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)（mg·kg?1）。

式中：wa——植物地上部的重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)（mg·kg?1）；wr——植物根部的重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)（mg·kg?1）。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤重金屬污染分析

分析了深溪錳礦區(qū)土壤重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)及污染指數(shù)特征（如表3所示），結(jié)果表明，錳礦區(qū)土壤中Mn、Cd、Cu、Zn、Cr和Hg的含量均超過(guò)貴州省土壤重金屬背景值，超標(biāo)倍數(shù)分別為 0.57、4.18、1.31、1.40、2.38、263.9倍。其中，Hg和Cd的單因子指數(shù)均大于5，達(dá)重度污染水平；Cr的單因子污染指數(shù)大于 3，為中度污染水平；Mn、Cu和Zn的單因子污染指數(shù)在1—2之間，表現(xiàn)為輕微、輕度污染水平，Mn、Hg含量已超過(guò)類似貴州銅仁錳礦區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)遷移指數(shù)（蔣宗宏等，2020），存在安全隱患；Pb的單因子污染指數(shù)小于1，未表現(xiàn)出污染水平。研究區(qū)內(nèi)梅羅污染指數(shù)高達(dá) 188.4，遠(yuǎn)超過(guò)重度污染水平限值，形成了以Hg、Cd為主導(dǎo)，Mn-Cr-Cu-Zn伴生的復(fù)合污染區(qū)域特征，相比同類型錳礦污染區(qū)，重金屬污染超過(guò)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)警戒線（熊云武等，2016）。

表3 礦區(qū)土壤重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)及污染指數(shù)Table 3 Heavy metal concentrations in soils and the pollution index

2.2 優(yōu)勢(shì)植物重金屬吸收能力分析

2.2.1 植物重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)分析

13種優(yōu)勢(shì)植物中重金屬富集質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布如圖1所示。植物體內(nèi)各重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)總體分布趨勢(shì)為 Mn>Zn>Cr>Cu>Pb>Cd>Hg，但不同植物、同種植物的不同部位對(duì)重金屬的吸收特征差異較大，原因取決于礦區(qū)土壤的pH值、有機(jī)質(zhì)含量及金屬有效形態(tài)等因素（陳牧霞等，2007）。刺莧、芒草、絞股藍(lán)和蒼耳對(duì)Mn、Cd、Pb、Zn、Cr的富集均發(fā)生在地上部，對(duì)Cu、Hg主要富集于根部，小蓬草、酸模葉蓼和鱧腸對(duì)Mn的富集也主要在地上部，節(jié)節(jié)草對(duì)Cd、Cu的富集主要在根部，且地上、根部富集區(qū)分度最為明顯。Mn和Pb僅在菊科植物中表現(xiàn)為根部高于地上部，相較其他重金屬可能存在植被選擇性（李俊凱等，2018）。另外，根據(jù)與不同重金屬在植物體內(nèi)的正常含量及超富集累積量（Mn、Cd、Pb、Cu、Zn、Cr和Hg在一般植物體內(nèi)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍分別為20—400、0.2—3、0.1—41.7、0.4—45.8、1—160、0.2—8.4、0.01—0.47 mg·kg?1，超富集植物臨界值分別為 10000、100、1000、1000、10000、1000、10 mg·kg?1）（Baker et al.，1989；何東等，2013）對(duì)比結(jié)果顯示，13種優(yōu)勢(shì)植物對(duì)Cr、Hg的富集量均超出正常含量上限，垂序商陸和野艾蒿的總汞富集含量已超過(guò)超富集植物臨界值，表現(xiàn)出較強(qiáng)Hg富集性和耐性，未出現(xiàn)Cr的超富集臨界植物。Cd、Cu、Zn在小蓬草、野艾蒿和苧麻中的富集含量遠(yuǎn)超正常含量限值，且表現(xiàn)出較好的生長(zhǎng)特征，表明此3種優(yōu)勢(shì)植物在該類礦區(qū)環(huán)境中已具有強(qiáng)耐性與富集特征，具有研究潛力（徐華偉等，2009；黃小娟等，2014）。Mn在垂序商陸、小蓬草和酸模葉蓼中的富集量遠(yuǎn)超正常范圍上限，在高濃度的錳環(huán)境中長(zhǎng)勢(shì)良好，具有穩(wěn)定修復(fù)錳污染功能，尤以垂序商陸富集優(yōu)勢(shì)明顯，已被鑒定為錳超富集植物（羅為桂等，2012；楊賢均等，2016）。Pb的生物有效性較低，且研究區(qū)土壤背景中Pb的含量較低，均未超過(guò)植物正常含量范圍。

圖1 優(yōu)勢(shì)植物體內(nèi)重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)Fig. 1 Heavy metal concentrations in dominant plants

2.2.2 優(yōu)勢(shì)植物對(duì)重金屬的富集和轉(zhuǎn)移能力

圖2和圖3以不同優(yōu)勢(shì)植物的BCF、BTF系數(shù)差異來(lái)反映優(yōu)勢(shì)植物對(duì)重金屬的吸收及轉(zhuǎn)運(yùn)能力大小。由圖可知，13種優(yōu)勢(shì)植物地上部位對(duì)重金屬的BCF趨勢(shì)為：Cd>Zn>Pb>Mn>Cr>Cu>Hg，根部對(duì)重金屬的BCF趨勢(shì)為：Cd>Cu>Zn>Mn>Pb>Cr>Hg，植被BTF趨勢(shì)為：Pb>Zn>Cr>Cd>Mn>Cu>Hg。姬蕨、垂序商陸、刺莧的地上部和根部對(duì)Cd的BCF值均遠(yuǎn)大于1，對(duì)Cd的BTF也大于1，表明在多污染脅迫作用下，上述植被對(duì)Cd仍具有較強(qiáng)的富集、轉(zhuǎn)運(yùn)及適應(yīng)能力，能將根部Cd大量轉(zhuǎn)移至地上部，形成Cd在地上部的累積效應(yīng)，已經(jīng)具備超富集植物的潛在特性（王學(xué)鋒等，2013；甘龍等，2018）。垂序商陸地上部對(duì)Mn和Zn的BCF值分別達(dá)1.30和1.83，且垂序商陸和蒼耳對(duì)Mn、Cr、Hg和Cd的BTF也均大于1，表明在上述四類重金屬?gòu)?fù)合污染環(huán)境區(qū)域，垂序商陸和蒼耳聯(lián)種具有一定的修復(fù)功效；節(jié)節(jié)草、蒼耳、苧麻根部對(duì)Cu的BCF值分別達(dá)1.61、2.49和1.26，均超過(guò)基準(zhǔn)值1，體現(xiàn)出對(duì)應(yīng)的部位富集效應(yīng)。優(yōu)勢(shì)植物各部位對(duì)Pb、Cr和Hg的BCF值均小于1，說(shuō)明錳渣庫(kù)自然生長(zhǎng)的植物在污染適應(yīng)過(guò)程中某些生物機(jī)制能減少對(duì)部分重金屬的吸收（Baker，1981）。除垂序商陸和芒草外，其余11種優(yōu)勢(shì)植物對(duì)Cr、Zn的BTF均大于1，且BCF值均小于1，說(shuō)明11種優(yōu)勢(shì)植物對(duì) Cr和 Zn雖然有由根部向地上轉(zhuǎn)運(yùn)的趨勢(shì)和能力，但對(duì)重金屬的吸收還受重金屬元素價(jià)態(tài)、離子濃度和溶解度等綜合因素影響（Tang et al.，2009；陸金等，2019；宋清海等，2019）。

圖2 優(yōu)勢(shì)植物不同部位對(duì)重金屬的BCFFig. 2 BCF of heavy metals in different parts of dominant plants

圖3 優(yōu)勢(shì)植物對(duì)重金屬的BTFFig. 3 BTF of dominant plants for heavy metals

另外，根據(jù)植被體內(nèi)重金屬含量、BCF和BTF值的分類要求（陳勤等，2014），本研究區(qū)優(yōu)勢(shì)植物可分為富集型、根部囤積型和規(guī)避型三類。其中，垂序商陸對(duì)Mn、Cd、Zn的BCF和BTF均大于1，且體內(nèi)含量較高，屬M(fèi)n、Cd、Zn的富集型植物；酸模葉蓼屬對(duì)Mn的富集型植物；野艾蒿屬對(duì)Cd、Cu、Zn的富集型植物，蒼耳和苧麻屬對(duì)Pb的富集型植物，該類型植物體現(xiàn)為對(duì)重金屬由土壤至地上部的主動(dòng)吸收性和累積性，可將重金屬通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸至植物木質(zhì)部存儲(chǔ)起來(lái)，便于收割和清除（Vaculik et al.，2012；高陳璽等，2013）。姬蕨對(duì)Mn的吸收含量較高，BCF大于1，但BTF遠(yuǎn)小于1，屬囤積型植物；小蓬草、節(jié)節(jié)草和蒼耳對(duì)Cu屬根部囤積型；天名精對(duì)Pb屬根部囤積型，該類型植被過(guò)自身機(jī)制阻止重金屬向地上部遷移，減少光合、呼吸等毒性效應(yīng)（Vaculik et al.，2012），應(yīng)用價(jià)值體現(xiàn)于耐性機(jī)理研究。絞股藍(lán)對(duì)除Zn外的其余金屬的BCF均小于1，屬規(guī)避型；鱧腸對(duì)除Mn外的其余金屬也屬規(guī)避型植物，此類型植物能在重金屬污染環(huán)境中生長(zhǎng)良好，對(duì)于增加污染礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)多樣性、保持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性具有重要意義（Shu et al.，2005）。

2.3 土壤與植被相關(guān)性分析

13種優(yōu)勢(shì)植物根部與地上部、礦區(qū)土壤中重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)的相關(guān)性分析結(jié)果如表4所示。土壤中Mn、Cr質(zhì)量分?jǐn)?shù)與根部中Zn、Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.05），土壤中Cd、Cu質(zhì)量分?jǐn)?shù)與植被根部 Hg質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.01），說(shuō)明錳礦區(qū)土壤中高濃度的Mn、Cr、Cd、Cu質(zhì)量分?jǐn)?shù)有助于促進(jìn)優(yōu)勢(shì)植物對(duì)Zn、Pb和Hg的吸收，存在協(xié)同促進(jìn)關(guān)系；礦區(qū)土壤中Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)與植物根部Hg質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P<0.01），二者將產(chǎn)生脅迫抑制；植物根部的Pb、Cr質(zhì)量分?jǐn)?shù)與地上部的Cu質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.05），既說(shuō)明優(yōu)勢(shì)植物根部Pb、Cr的吸收會(huì)促進(jìn)地上部Cu的累積，也表明該錳礦區(qū)優(yōu)勢(shì)植物對(duì)Cd、Cu、Zn、Cr和Hg由根部向地上部遷移的方式為主動(dòng)吸收過(guò)程，但受pH值及N、P等營(yíng)養(yǎng)元素含影響，不同類型礦區(qū)植被存在遷移吸收差異（李思亮等，2016；陳昌東等，2019）。

表4 植物根部與地上部、礦區(qū)土壤中重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)的相關(guān)系數(shù)Table 4 Correlation coefficients of heavy metal contents in different parts of plants and soils

3 討論

對(duì)貴州省遵義市湘江錳礦區(qū)土壤及 13種優(yōu)勢(shì)植物地上部和根部中 Mn、Cb、Pb、Cu、Zn、Cr和Hg含量進(jìn)行了測(cè)定分析，結(jié)果表明，土壤中Mn、Cd、Cu、Zn、Cr和Hg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均超過(guò)貴州省土壤重金屬背景值（中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，1990），錳礦區(qū)采場(chǎng)和堆場(chǎng)產(chǎn)生大面積的裸露廢棄地，并伴有選礦渣堆滑坡、渣場(chǎng)積水漫流現(xiàn)象。土壤中Hg和Cd的單因子指數(shù)均大于 5，達(dá)重度污染水平，Mn含量也超過(guò)了貴州銅仁類似錳礦區(qū)風(fēng)險(xiǎn)遷移指數(shù)（蔣宗宏等，2020），存在 Mn-Cr-Cu-Zn伴生的復(fù)合污染。

一般認(rèn)為土壤中某種重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，其相應(yīng)植物體內(nèi)該類重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高（李俊凱等，2018）。本研究土壤中Mn、Cu、Cd、Zn、Cr質(zhì)量分?jǐn)?shù)與植物體內(nèi)對(duì)應(yīng)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)特征基本一致，土壤中Hg質(zhì)量分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)大于Cd，而植物體內(nèi)Hg質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)，表明植物對(duì)重金屬元素的吸收除受土壤重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響外，礦區(qū)土壤的pH值、有機(jī)質(zhì)含量及金屬有效形態(tài)等因素也在一定程度上影響吸收過(guò)程（宋清海等，2019）。本研究中 13種優(yōu)勢(shì)植物對(duì)不同重金屬元素的吸收特征存在較大差異，研究區(qū)野艾蒿和苧麻中 Cd、Cu、Zn含量均遠(yuǎn)超正常質(zhì)量分?jǐn)?shù)限值，但邢丹等（2012）研究結(jié)果顯示野艾蒿在鉛鋅礦區(qū)對(duì)Cu、Zn、Cd、Pb的富集系數(shù)小于1，茍?bào)w忠等（2021）研究苧麻在汞（金）礦區(qū)反而屬于對(duì)Cd、Cu、Zn的規(guī)避型植物，說(shuō)明在不同氣候帶下土壤理化性質(zhì)和重金屬元素的組合影響著植物對(duì)重金屬的吸收能力（何東等，2013）。研究區(qū)垂序商陸、小蓬草和酸模葉蓼中Mn含量遠(yuǎn)超一般植物質(zhì)量分?jǐn)?shù)限值，垂序商陸富集優(yōu)勢(shì)顯著，已被鑒定為錳超富集植物（羅為桂等，2012；楊賢均等，2016）；酸模葉蓼體內(nèi)吸收Mn后會(huì)刺激葉片中可溶性蛋白分泌，提升氮素代謝酶活性，增加了對(duì)Mn的解毒作用，從而進(jìn)一步提升Mn的富集量（楊賢均等，2017），本研究區(qū)內(nèi)酸模葉蓼地上部和根部Mn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別高達(dá) 805.33 mg·kg?1和 912.44 mg·kg?1；陽(yáng)雨平等（2019）研究了小蓬草在鎢礦區(qū)土壤中對(duì)高濃度Cd、As、Zn有較高的富集系數(shù)和轉(zhuǎn)移系數(shù)，而對(duì)低濃度的Mn吸收效果不顯著，與本研究的結(jié)果存在差異，說(shuō)明植物對(duì)重金屬的吸收富集也具有一定的濃度選擇性，小蓬草可用于高濃度Mn污染區(qū)域的修復(fù)并具有優(yōu)勢(shì)。

以植物體內(nèi)重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)、BCF和BTF值作為分類衡量標(biāo)準(zhǔn)（高陳璽等，2013），垂序商陸、刺莧的地上部和根部對(duì)Cd的BCF和BTF值均大于1，垂序商陸地上部對(duì)Mn和Zn的BCF值分別達(dá)1.30和1.83，屬M(fèi)n、Cd、Zn的富集型植物；姬蕨對(duì)Mn的吸收含量較高，BCF大于1，但BTF遠(yuǎn)小于1，屬囤積型植物；蒼耳對(duì)Cd的BCF和BTF值均大于1，屬對(duì)Cd的富集型植物，這與張棟棟等（2019）研究結(jié)果一致。絞股藍(lán)和鱧腸對(duì)除 Zn、Mn外的其余元素的BCF值均小于1，屬規(guī)避型植物；除垂序商陸和芒草外，其余11種優(yōu)勢(shì)植物對(duì)Cr、Zn的BTF均大于1，且BCF值均小于1，說(shuō)明植物對(duì)重金屬元素形態(tài)的吸收和遷移過(guò)程并不直接決定其富集含量，需要綜合考慮元素價(jià)態(tài)、離子濃度和溶解度等因素（陸金等，2019；宋清海等，2019）。

研究區(qū)土壤中Mn、Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與根部中Zn、Cd的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈顯著正相關(guān)關(guān)系，土壤中Cd、Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與植被根部Hg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明錳礦區(qū)土壤中高濃度的 Mn、Cr、Cd、Cu質(zhì)量分?jǐn)?shù)有助于促進(jìn)優(yōu)勢(shì)植物對(duì) Zn、Cd和Hg的吸收，存在協(xié)同促進(jìn)關(guān)系；礦區(qū)土壤中Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)與植物根部Hg質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，Zn會(huì)間接抑制植物蛋白酶對(duì)Hg的解毒效果（袁宇飛等，2012），從而產(chǎn)生上述脅迫現(xiàn)象；植物根部的Pb、Cr質(zhì)量分?jǐn)?shù)與地上部的Cu質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈顯著正相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明植物根部 Pb、Cr的吸收會(huì)促進(jìn)地上部 Cu的累積，嚴(yán)蓮英等（2017）對(duì)黔北輕污染耕地 12種優(yōu)勢(shì)雜草重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)及富集特征研究結(jié)果同樣發(fā)現(xiàn)，植物根部對(duì)Cr和Cu的吸收顯著促進(jìn)植物地上部分對(duì)Cr和Pb的積累，進(jìn)一步驗(yàn)證了四類元素的協(xié)同作用過(guò)程。

4 結(jié)論

（1）貴州深溪錳礦區(qū)土壤Hg和Cd達(dá)重度污染水平；Cr為中度污染水平；Mn、Cu和Zn表現(xiàn)為輕微、輕度污染水平；內(nèi)梅羅污染指數(shù)達(dá)188.40，遠(yuǎn)超過(guò)重度污染水平限值，形成了以Hg、Cd為主導(dǎo)，Mn-Cr-Cu-Zn伴生的復(fù)合污染區(qū)域特征。

（2）姬蕨、垂序商陸、刺莧、蒼耳對(duì) Cd的富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)值均超過(guò)1；Mn在垂序商陸、小蓬草和酸模葉蓼中的富集量遠(yuǎn)超正常植物限值，3種植物在高濃度Mn環(huán)境中均具有良好的耐性和富集特征。垂序商陸、野艾蒿、蒼耳、苧麻等分屬M(fèi)n、Cd、Cu、Pb、Zn的富集型植物，姬蕨、小蓬草、節(jié)節(jié)草和天名精等分屬對(duì)Mn、Cu、Pb的根部囤積型植物；刺莧、芒草、絞股藍(lán)和鱧腸等分屬對(duì)Mn、Cu、Cr、Hg和Zn的規(guī)避型植物。

（3）土壤中Mn、Cr、Cd、Cu四類高濃度金屬元素有助于促進(jìn)植物對(duì)Zn、Cd和Hg的富集，土壤中Zn與植物根部Hg存在脅迫抑制。垂序商陸、小蓬草、酸模葉蓼、蒼耳具有較強(qiáng)的重金屬綜合富集能力，可作為治理該地區(qū)環(huán)境污染的先鋒植物。