水生蔬菜答农民问（46-2）：蒲菜在环境改良中有什么应用价值？

刘义满 魏玉翔

6 香蒲对重金属吸收积累能力如何？

6.1 铅（Pb）、镉（Cd）

李永丽等[63]对湖南永州铅锌铜尾矿的调查结果显示，东方香蒲对铅富集作用强，以干质量计，植株地上部铅含量为619 mg/kg，地下部铅含量为1 233 mg/kg，生物富集系数0.10～0.26。在Pb（NO3）2浓度为300 mg/L的水培液中，以干质量计，地上部最大铅含量12 413 mg/kg、地下部30 508.5 mg/kg，远远超过“超积累植物”1 000 mg/kg（干质量）的界定标准。此外，在培养液中加入EDTA（乙二胺四乙酸），对增加植株铅吸收量、增大铅在植株体内的转运系数、缓解植株铅毒害症状等均有明显作用。徐义昆等[64]试验结果表明，东方香蒲植株Pb积累量与营养液Pb2+浓度呈显著正相关，根和叶对Pb的积累量均显著高于对照，且根的积累量明显高于叶。用Pb2+浓度为2.00 mmol/L的营养液培养10天，根中Pb含量为对照的332倍。

Pan等[65]研究EDTA对宽叶香蒲铅、镉吸收与转运的影响，结果显示，高浓度铅、镉均能抑制宽叶香蒲生长。因为铅、镉对香蒲有毒害作用，可使植株叶绿素浓度和叶绿素a/b比值降低。EDTA与铅或镉同时存在时，对植株具有协同毒害（synergetic toxicity）作用。不添加EDTA时，铅主要积累在香蒲毛状根（hairy root）中；添加EDTA则可减少植株对EDTA的吸收和镉转运，对镉的吸收效果影响不明显，但有利于对铅的吸收和转运，显著促进铅从毛状根向主根（tap root）、假茎及叶片转运。例如，不添加EDTA时铅的转移系数（TFs）为0.017 4，添加0.5 mmol/L EDTA时的转移系数为1.159 5，增加65.64倍。EDTA在宽叶香蒲金属吸收与转移方面，具有金属特异性，添加EDTA能促进宽叶香蒲对铅的吸收与转移，但对镉却无此效果。

喻理等[66]试验结果表明，水力停留时间平均为1.62天时，水烛（定植密度27株/m2）表面流湿地系统对镉的平均去除率为68.88%；根茎镉含量最高可达127.39 mg/kg，为初始含量的7.79倍；地上部镉含量最高可达14.65 mg/kg，为初始含量的23.63倍；其富集系数为6.58～41.26，转运系数为0.037～0.107。吴晓丽等[67]试验结果表明，水烛幼苗对镉的吸收基本符合Michaelis-Menten动力学模型。

6.2 砷（As）

陈天等[68]试验显示，底泥As含量低于150 mg/kg、水中P含量为0.2 mg/L时，水烛植株修复砷污染效果好；底泥As含量为150～600 mg/kg时，水中P含量为2 mg/L时，水烛植株修复砷污染效果最优。任伟等[69]研究结果表明，在砷污染环境中，水烛生长表现为低浓度促进、高浓度抑制；ω[As（V）]100～150 mg/kg处理的植株生长发育优于其他处理；ω[As（V）]400 mg/kg处理的植株出现受害症状。水烛地下部吸收累积的砷不易被转运至地上部；花果期植株砷的富集转运水平高于幼苗期；砷迁移效果为花果期＞枯黄期＞幼苗期。植株去除为砷污染土壤修复的主要途径，花果期刈割植株，可发挥最佳修复效果。

6.3 锌（Zn）

郑瑛等[70]用核素65Zn标记物示踪方法研究宽叶香蒲对65Zn的吸收和分布，结果表明，宽叶香蒲对锌的吸收力较强，主要吸收积累器官为根和根状茎，叶的吸收积累量占2.5%～11.8%，而根状茎与根茎吸收积累量为叶的8～35倍。宽叶香蒲对锌的吸收积累量随时间延长而增加；吸收率开始时呈上升趋势，12 h后下降，此外，吸收率随培养液中锌浓度的增加而上升，但锌浓度＞200 g/L时吸收率开始下降。

6.4 铜（Cu）

赵艳等[71]采用水培法研究认为，水烛地上部和根系累积铜的量随铜浓度升高而增加；铜浓度相同时，根中铜累积量明显高于地上部。铜浓度较低（1、5 mg/L）时，对植株地上部和根部的钙、镁吸收量及地上部锰吸收量无显著变化；铜浓度高（80、100 mg/L）时，促进植株对钙的吸收，但镁、锰和锌吸收量显著降低；铜浓度较高（55～100 mg/L）时，根系的钙吸收量增加，锌吸收量降低；铜浓度为55～80 mg/L时，根系的Cl和K吸收量增加，但铜浓度100 mg/L时则显著降低。而且，铜浓度为30～35 mg/L时，水烛植株生长及生理特性均表现为积极响应[72]。张道勇等[73]对水烛进行水培试验，结果表明，100 mg/L的铜和0.5 mmol/L的EDTA均对植株生长有抑制作用。0.5 mmol/L的EDTA促进植株吸收水中的铜，并促进铜从须根向地上部转移；茎和叶中积累的铜（以干质量计）分别为1 233.8、632.3 mg/kg，铜由须根转移至茎部的转移系数（TFs）由0.95上升至2.15、由须根转移至叶部的转移系数由0.48上升至1.10。

6.5 钼（Mo）

练建军等[74]试验结果表明，香蒲钼中毒导致茎叶发黄、蒸腾能力下降；钼浓度为2～20 mg/L时，香蒲对钼的耐毒性较芦苇强。香蒲对溶液中钼的吸收具有显著效果，钼浓度为2 mg/L时去除率87%。香蒲对钼的吸收是动态平衡过程，以被动吸收为主，植株地上部的积累量大于根部。但钼浓度增加不会提高香蒲对钼的吸收量，反而会使去除率下降（表4为相关研究报告中有关香蒲对重金属去除率的数据，供参考）。

表4 香蒲植物对重金属去除率试验检测数据 %

总体而言，香蒲植物不仅对重金属胁迫耐受力强，而且吸收积累能力强，非常适于去除环境中的重金属。

7 香蒲植株对石油类污染物、铜绿微囊藻有什么作用？

李英丽等[80]室内盆栽模拟试验结果表明，芦苇和香蒲均能较明显降解石油类污染物，使某些油污成分被选择性消耗；芦苇和香蒲对正构烷烃的降解能力高于非正构烃。总体上，对石油类污染物的降解能力芦苇强于香蒲，但对非正构烃的降解能力香蒲略强于芦苇。陈国元等[81]报道，水烛可诱导铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）产生氧化胁迫，导致细胞结构损伤和叶绿素分解，进而抑制其生长。

8 香蒲用于环境改良时，什么时候采割？

香蒲等水生植物可吸收水体内养分，被收割后，可达到减少水体污染的目的（图2）。汤显强等[82]试验结果表明，收割香蒲地上部可使TN和TP去除量分别增加29.382、13.469 g/m3。熊霞等[83]调查了安徽合肥地区5～11月香蒲地上部生物量，N和P含量及积累量动态，并分析了生物量，N和P含量及N和P积累量之间的相关性，认为香蒲适宜收割期为9月（芦苇为8月）。郭长城等[84]研究认为，综合考虑香蒲的资源化利用及对湿地环境的氮、磷移除效果，山东省南四湖湿地香蒲收割期宜为10月下旬至11月下旬。梅金星等[85]在湖南湘潭市某废弃采矿区积水池内建设人工湿地种植东方香蒲，研究结果表明，东方香蒲根部和茎叶镉含量分别为0.16～0.39、0.11～0.17 mg/kg，镉含量最大值均出现在10月；对底泥镉的富集系数为0.63～0.91，最高值亦出现在10月。植株地上部生物量、镉积累量均极显著高于地下部。10月收割地上部分，可最大化去除湿地的镉。湿地内香蒲植株收割的具体时期，可根据植株长势和湿地运行状况确定，如果没有特殊要求，环境改良用香蒲可在9～11月采割。

图2 湿地香蒲植株收割，减少湿地污染物含量

9 香蒲产品安全质量水平如何？

香蒲属植物，不仅在我国作蔬菜食用，国外也有许多地区采集食用，其嫩叶亦可用作饲料。不论是采集人工栽培的还是自然生长的香蒲植株根状茎、假茎及花穗梗食用，均应保障产品安全。香蒲产品化学农药残留安全水平较高，因为香蒲作为蔬菜栽培时极少施用化学农药，且作为湿地植物人工种植时不施用化学农药。或许因为香蒲属植物对环境污染物的吸收富集能力非常强，香蒲属植物（蒲菜）产品重金属安全质量让不少人担忧。

目前，人工栽培的香蒲（蒲菜）产品，从产地环境安全质量、栽培过程到产品采收、包装、运输、保鲜、加工及检验等，都有相应的技术保障。如云南建水草芽，有关金属元素含量（μg/g）分别为镍1.74、镉0.18、铜5.01、Pb 0.43、铁188.75、钴1.38和锌29.08，铬未检测出，铁含量较高，铜含量较低[86]。罗玉明等[87]对江苏淮安市天妃宫蒲菜进行检测发现，其重金属含量亦低于GB 2762-2017《食品中污染物限量》的规定。

对于自然采集，只要不在工矿区、化工区及其废物排放或净化处理区采集，不在重金属等污染物富集量大的地区采集，不在土壤、灌溉水重金属等污染物本底值高的地区采集，产品安全质量都是有保障的。通常，用于净化农田面源污染、畜禽养殖粪污、水产养殖尾水、富营养化水的湿地内，香蒲产品安全质量也是有保障的，可以采集作蔬菜食用。