铅是土壤中常见的重金属污染元素之一，土壤中过量的铅元素对植物生长产生不利影响，同时它还可以通过植物根系在植物体内积累，并通过食物链进入人体，危害人的身体健康，因此，土壤Pb污染问题一直为环境界研究的热点^{[1, 2]}。

植物修复技术是一项高效、环保和低廉的治理措施，具有十分广阔的应用前景，发现合适的植物种类是该技术应用的前提^{[3, 4]}。Pb是植物生长的非必需元素，在体内积累到一定程度将对植物产生影响，因此，目前发现的Pb富集植物较少^{[5, 6, 7]}。百喜草（Paspalum notatum）——禾本科雀稗属植物，原产于南美洲，我国台湾自20世纪50年代引入该草种，江西省于1989年从台湾引入百喜草进行栽培，目前已推广至华南及西南地区的近10个省区，并被成功应用于三峡库区的水土保持和生态防护^[8]。百喜草具有耐贫瘠、抗干旱、覆盖性好、须根发达、固地性强等特点，是一种抗逆性较强的植物，在南方水土流失治理中有广泛的应用^[9]。近年来，百喜草在水土流失治理方面已有较多研究，但主要集中在其耐旱特性、根系固土作用等方面^{[10, 11]}。韩立立等^[12]研究表明，侵蚀地种植百喜草治理后生态系统碳库趋于合理，是一项可行有效的措施。刘华荣等^[13]研究百喜草在退耕坡地水土保持中的应用效果，结果表明：百喜草对土壤瘠薄、水肥管理水平极低的退耕坡地水土流失治理具有重要作用。但目前针对其对重金属Pb的耐性特征及富集效果方面研究还较少，限制了其在重金属污染土壤植物修复中的应用。

鉴于此，本文通过室内Pb胁迫模拟试验，通过定量测定不同胁迫浓度百喜草的苗高、叶最大伸展、分蘖、生物量、根长、根体积、根表面积、根平均直径及体内重金属含量，探讨百喜草对Pb胁迫的适应性及其富集效果，以期为百喜草在Pb污染土壤修复中的应用提供依据。 1 材料与方法 1.1 试验材料

百喜草种子购买自深圳鑫淼森园林草坪有限公司（发芽率85%，含水量0.01%，千粒重25 g），在恒温培养箱中进行发芽，待种子发芽后将幼苗小心移栽至营养袋中，继续在培养箱中培养，待幼苗长至10 cm左右时移出培养箱，供胁迫试验。 1.2 试验方法

选用直径27 cm、高30 cm的塑料桶作为培养容器，为了尽量减少其他元素对试验的影响，本试验采用养分含量较低的沙壤土（黄心土和河沙体积比4∶1混合而成）作为基质，黄心土采自福州林地自然土壤，河沙采自福州乌龙江。基质风干后过5 mm的尼龙筛备用，基质中的养分及主要重金属含量为：pH 5.49，有机质 17.51 g·kg^-1、全N 0.22 g·kg^-1、全P 0.03 g·kg^-1、全K 35.16 g·kg^-1、水解性N 0.05 mg·kg^-1、有效P 0.05 mg·kg^-1、速效K 42.64 mg·kg^-1、Pb 0.85 mg·kg^-1、Zn 3.95 mg·kg^-1、Cu 3.1 mg·kg^-1、Cr 0.4 mg·kg^-1。

基质填充高度为27 cm（共计8 kg，以干土计），3 cm无Pb的缓冲层（重1.5 kg，以干土计）。根据南方铅锌矿区土壤Pb含量及分布情况，结合中国土壤环境质量标准（GB 15618—1995），设计6个Pb胁迫浓度处理：150、250、500、1000、1500、2500 mg·kg^-1，同时设置对照（CK），每个处理5个重复。Pb的施加：用醋酸铅[（CH₃COO）₂Pb·3H₂O]配置成60 g·L^-1的Pb溶液，按照设计的胁迫浓度分别配置成不同浓度Pb溶液500 mL，然后一次性均匀浇入相应处理培养桶的基质中（预试验得出500 mL可保证溶液均匀分布在土壤中，而不出现渗漏）。

2012年6月15日选择长势一致、高10 cm的百喜草幼苗，移栽至不同Pb胁迫浓度的培养桶中，每桶移栽幼苗2株，移栽时注意保证根系自然伸展，然后移入玻璃温室中（昼/夜：温度23 ℃/29.3 ℃，湿度42.7%/67.7%）进行胁迫试验。为保证植株生长对其他养分的需求，每7 d浇一次1/4营养液100 mL，每3 d浇去离子水100 mL。营养液采用Hoagland配方：KNO₃ 0.51 g·L^-1、Ca（NO₃）2 0.82 g·L^-1、MgSO₄·7H₂O 0.49 g·L^-1、KH₂PO₄ 0.136 g·L^-1，调节营养液pH为5.5。2012年10月15日（种子成熟，完成1个生长周期）进行植株收获。 1.3 测定方法

在胁迫第30、60、90、120 d分别测定百喜草地上部分的各生长指标。苗高、叶最大伸展用直尺进行测量，苗高以植株最长叶尖计，叶最大伸展以叶伸展最宽处计，同时观测各处理植株的分蘖情况。

在胁迫试验的120 d后收获植株，百喜草根系用美国产STD1600 Epson数字化扫描仪进行图像扫描，用WinRhizo（Version 4.0B）根系分析系统软件分析根系长度、表面积、体积和平均直径等根系形态指标。

百喜草收获后，先在60 ℃的烘干箱中杀青，然后在80 ℃的烘干箱中烘干至恒重，用电子天平分别测定地上部分、地下部分重量。Pb含量采用湿灰化法进行消煮，然后用北京瑞利分析仪器公司的原子吸收分光光度计（WFX-136）测定Pb含量。 1.4 数据统计方法

试验数据采用Excel 2007和SPSS 16.0数据分析软件进行分析，采用单因素方差分析（One-way ANOVA） 和Tukey法多重比较，95%置信度进行差异显著性比较。图表中数据以平均值±标准差的形式表示。 2 结果与分析 2.1 Pb胁迫对百喜草苗高的影响

不同浓度Pb处理百喜草苗高见图 1。由图 1可知，在Pb胁迫初期（30 d），不同Pb浓度处理下百喜草苗高均显著小于对照（P＜0.05）；胁迫90 d和120 d，百喜草苗高在Pb胁迫浓度150、250、500、2500 mg·kg^-1处理均与对照无显著差异，Pb胁迫浓度1000 mg·kg^-1和1500 mg·kg^-1处理则显著小于对照（P＜0.05）；不同浓度Pb胁迫条件下，百喜草的最大苗高在38.84~54.46 cm之间，为对照的59.85%~84.19%；除Pb胁迫浓度1500 mg·kg^-1和2500 mg·kg^-1处理外，百喜草苗高均表现为胁迫初期和中期生长较快，胁迫末期较慢，与对照规律一致；Pb胁迫浓度1500 mg·kg^-1和2500 mg·kg^-1处理，在胁迫后期苗高仍具有较大生长量，表现出一定生长滞后的现象。

图中不同 Pb 胁迫浓度的柱状图上出现相同字母表示 P越0.05 水平上差异不显著。下同 For the same time,bars with the same letter are not significantly different between Pb concentrations,based on par-wise t-test at 5% level of significance. The same as bellow 图 1 不同浓度 Pb 处理百喜草的苗高 Figure 1 Seedling height of Paspalum natatu under different Pb concentrations

图选项

不同浓度Pb处理百喜草叶最大伸展见图 2。由图 2可知，百喜草叶最大伸展随Pb胁迫浓度的增大呈先逐渐减小，在Pb胁迫浓度2500 mg·kg^-1时又增大的变化规律。在胁迫90 d和120 d时百喜草叶最大伸展在Pb胁迫浓度2500 mg·kg^-1时最大，但不同浓度Pb处理百喜草叶最大伸展均显著小于对照（P＜0.05）；Pb胁迫对百喜草叶最大伸展有较大抑制作用，在胁迫30 d、60 d、90 d、120 d，百喜草叶最大伸展分别为对照的31.58%~48.22%、29.07%~46.01%、34.65%~50.68%和37.45%~52.63%。

图 2 不同浓度 Pb 处理百喜草的叶最大伸展 Figure 2 Maximum leaf elongation of Paspalum natatu under different Pb concentrations

图选项

不同浓度Pb处理百喜草分蘖数见图 3。由图 3可知，随Pb胁迫浓度的增加，百喜草的分蘖数逐渐减少，且不同浓度Pb处理均显著小于对照（P＜0.05），为对照的15.38%~46.15%,说明Pb胁迫对植物分蘖有较强的抑制作用。

图 3 不同浓度 Pb 处理百喜草的分蘖数 Figure 3 Tillering number of Paspalum natatu under different Pb concentrations

图选项

不同浓度Pb处理百喜草分蘖数见图 4。由图 4可得，随Pb胁迫浓度的增加，百喜草总根长、根表面积、根体积和根平均直径均呈先增大后减小，在Pb浓度2500 mg·kg^-1处理又增大的变化趋势；不同Pb浓度处理下，百喜草总根长、根体积、根平均直径均显著小于对照（P＜0.05）；百喜草根表面积在轻度（150、250 mg·kg^-1）和重度（1500、2500 mg·kg^-1）Pb胁迫处理显著小于对照（P＜0.05），但中度Pb胁迫条件下与对照无显著差异（P＜0.05）；Pb胁迫条件下，百喜草总根长、根表面积、根体积、根平均直径分别为对照的43.18%~76.74%、72.37%~90.75%、4.28%~14.66%和58.00%~61.30%。说明Pb胁迫对百喜草根系生长具有一定抑制作用，但随Pb胁迫浓度的增加，百喜草根系可通过根系的拓展适应逆境环境。

图 4 不同浓度 Pb 处理百喜草的根系生长 Figure 4 Root growth of Paspalum natatu under different Pb concentrations

图选项

不同浓度Pb处理百喜草的生物量分配情况见表 1。由表 1可得，随Pb胁迫浓度的增加，百喜草地上部分和根系生物量均呈先增大后减小的趋势，在Pb胁迫浓度2500 mg·kg^-1处理又增加；在Pb胁迫浓度2500 mg·kg^-1处理时百喜草地上部分和根系生物量大于其他Pb胁迫浓度处理，分别为其他处理的1.28~3.32倍和1.34~2.06倍，但显著小于对照（P＜0.05），分别为对照的22.93%和14.84%，说明Pb胁迫对百喜草生物量具有较大抑制作用；百喜草根冠比随Pb胁迫浓度的增大呈逐渐减小的趋势，但2500 mg·kg^-1处理又增加，说明轻度Pb胁迫条件下百喜草根系生物量分配较多，随Pb胁迫浓度的增大，生物量分配倾向于地上部分。

表 1 不同浓度 Pb 胁迫对百喜草生物量的影响 Table 1 Biomass of Paspalum natatu under different Pb concentrations

表选项

不同浓度Pb处理百喜草体内Pb含量见表 2。由表 2可得，随Pb胁迫浓度的增大，百喜草根系Pb含量呈逐渐增大的趋势，且均显著大于无Pb胁迫对照（P＜0.05），在Pb胁迫浓度2500 mg·kg^-1处理最大，为3 384.56 mg·kg^-1；地上部分Pb含量则呈先增大后减小的趋势，但不同浓度Pb处理均显著大于无Pb胁迫对照（P＜0.05），最高仅为200.70 mg·kg^-1；百喜草对Pb的转移系数随Pb浓度的增大逐渐降低，范围在0.02～0.44之间。以上结果说明百喜草对Pb的转移能力较弱，但可将大量Pb积累在根系中。

表 2 不同浓度 Pb 处理百喜草体内 Pb 含量的变化 Table 2 Content of total Pb in Paspalum natatu under different Pb concentrations

表选项

在重金属胁迫条件下植物的生长会受到一定抑制，为适应逆境环境，植物会产生一系列形态学响应。马敏等^[14]研究重金属对8种园林植物幼苗生长的影响结果表明：不同重金属对植物幼苗和根系抑制作用存在差异，Pb胁迫对植物幼苗生长有一定促进作用，但对植物根系均有强烈抑制作用。本研究发现百喜草对Pb具有一定耐性，在Pb浓度2500 mg·kg^-1条件下仍可生长，但Pb胁迫对百喜草苗高、叶最大伸展、分蘖能力及根系生长均有一定抑制作用，地上部分表现为：分蘖数＞叶最大伸展＞苗高，根系表现为根体积＞根平均直径＞总根长＞根表面积，根系生长呈先增大后减小，在高Pb浓度处理下又增大的变化趋势。Pb胁迫条件下百喜草地上和根系生物量均受到明显抑制，但随Pb浓度增大呈现先减小后增大的趋势，表现出对Pb胁迫的耐性特征。钟珍梅等^[3]研究同样发现Pb胁迫对百喜草苗高、生物量具有一定抑制作用，与本研究结果一致。

植物对重金属的抗性主要通过“避让”和“解毒”来实现，不同耐性植物则表现出不同特性^[15]，水生植物槐叶萍对Pb的富集作用研究表明，随着胁迫浓度的增大，槐叶萍根和叶中Pb和植物络合素含量都有增大趋势，而且植物络合素的含量和活性与根和叶中Pb的富集量呈明显的正相关，说明植物络合素对槐叶萍富集Pb有一定的促进作用^[16]。Blaylock等^[17]和Wu等^[18]分别证明了柠檬酸可以增加印度芥菜、玉米、豌豆等植物对重金属的吸收，促进Pb向地上部分传输。本研究发现百喜草对Pb具有一定的耐性和富集能力，在土壤Pb浓度2500 mg·kg^-1条件下仍可生长。随Pb浓度的提高，百喜草根系中Pb含量逐渐增加，但对Pb的转移能力较弱，转移系数在0.02～0.44之间，说明百喜草主要通过将Pb固定在根系中，阻止其向地上部分转移，从而减轻对其毒害作用，这可能是百喜草耐Pb的主要特性之一。钟珍梅等^[3]研究同样得出百喜草对铅转移能力较弱的结论。夏汉平等^[19]研究百喜草对铅锌尾矿的抗性结果表明，当Pb含量为1723 mg·kg^-1时，百喜草茎叶生物量显著下降，而根系生物量在Pb含量为3251 mg·kg^-1时才显著下降，说明百喜草茎叶对Pb胁迫比根系更敏感。与对贫瘠地、有机物、污水等都表现出较强抗性的香根草（Vetiveria zizanioides）相比，百喜草在重金属的抗性方面很可能强于香根草^[19]。虽然目前在百喜草对干旱的耐性机制方面已有部分研究^{[11, 20]}，但针对Pb耐性的生理机制尚不清楚，特别是根系积累Pb而地上部不积累Pb的生理机制有待进一步研究。综上所述，Pb胁迫对百喜草各生长指标均有一定抑制作用，但百喜草可耐高浓度Pb胁迫环境，虽然其未达到Pb超富集植物的标准，但地下部Pb含量超过了临界标准含量，且百喜草对地表的覆盖速度快，因此，笔者认为其可在铅锌矿废弃地污染土壤的植被恢复过程中应用。 4 结论

（1）百喜草对土壤Pb胁迫有一定耐性，在土壤Pb浓度2500 mg·kg^-1条件下仍可生长。Pb胁迫对百喜草苗高、叶最大伸展、分蘖能力和根系生长均有一定抑制作用。地上部分表现为分蘖能力>叶最大伸展>苗高；根系则表现为根体积＞根平均直径＞总根长＞根表面积。

（2）轻度Pb胁迫条件下百喜草根系生物量分配较多，随Pb胁迫浓度的增大，生物量分配倾向于地上部分。

（3）百喜草对Pb具有一定富集能力，但对Pb的转移能力较弱。其主要通过将Pb固定在根系中，阻止其向地上部分转移，从而减轻对其地上部分的毒害作用。百喜草具有修复铅污染土壤的潜力，可在铅锌矿废弃地污染土壤的植被恢复过程中应用。