孔雀草—农作物间作体系对镉污染土壤的修复研究.doc

孔雀草—农作物间作体系对镉污染土壤的修复研究随着工农业发展,土壤重金属污染越来越严重,农田土壤镉污染不仅影响植物生长而且容易被农作物累积,通过食物链进入人体,危害人体健康。在我国耕地面积日益减少,污染耕地持续耕种的形势下,选择合适的修复植物,与栽培作物形成有效的间套作修复模式,在达到修复污染土壤目的的同时,又能收获符合标准的农产品,已经成为Cd低污染农田土壤修复的新研究方向。本研究首先通过盆栽实验研究七个孔雀草品种(橘黄色小英雄,红色英雄,黄色迪阿哥,亮黄色杰妮,黄色沙发瑞,红色鸿运,黄色孔黄)镉累积量、根际土壤镉形态差异等,筛选出最适品种,然后通过与四种农作物(番茄,玉米,空心菜,大豆)间作实验,研究孔雀草对农作物生长及Cd吸收的影响,探讨间作体系根际环境对根际Cd生物有效性的影响机制。主要研究结果包括:(1)孔雀草对重金属Cd有很强的耐性及累积性。低浓度Cd处理(≤Cd10)能促进孔雀草生长。小英雄的Cd耐性最高,Cd50时生长不受影响。在Cd2处理下,小英雄地上部Cd含量即可高达33.36mgkg-1。对大多数孔雀草品种而言,Cd处理显著影响根际pH,对根际DOC含量影响较小。七个孔雀草品种中,小英雄地上部Cd累积量最高,根际土可交换态Cd比例最高,同时根际土pH亦下降最多,表明pH与土壤Cd有效性及植物Cd吸收有关。小英雄,迪阿哥和孔黄三个品种的根际土pH与可交换态Cd比例和植物Cd含量呈负相关。除孔黄外,其他孔雀草品种根际土DOC含量与可交换态Cd比例和植物Cd累积量均无显著相关性,表明与DOC相比,pH可能是影响根际Cd有效性及植物Cd累积的更为重要的因素。(2)在Cd0,Cd0.6和Cd1.2三个处理下,孔雀草植株Cd含量均显著高于四种农作物,在Cd1.2时,孔雀草单作地上部Cd含量达13.026mgkg-1。玉米对Cd的累积主要集中在根部,籽粒Cd含量最低。Cd0.6处理下,玉米与孔雀草间作时,玉米粒Cd含量为0.09mgkg-1,低于玉米单作,符合食品安全国家标准,表明孔雀草-玉米间作可以降低玉米籽粒Cd含量。番茄对Cd的累积主要集中在根部,在Cd0.6,Cd1.2处理下,番茄单作、间作模式下其可食用部分Cd含量均超过食品安全国家标准。与单作相比,间作可促进番茄对Cd的积累,相反,孔雀草地上部Cd含量略有下降。大豆对Cd的累积亦主要集中在根部,在Cd0.6,Cd1.2处理下,大豆单作、间作模式下其可食用部分Cd含量均超过食品安全国家标准。Cd1.2处理下,间作可降低大豆籽粒对Cd的积累,相反,可增加孔雀草植株Cd含量。空心菜Cd含量二茬显著高于一茬,且两茬地上部Cd含量均超过食品安全国家标准,Cd1.2处理下,间作可降低空心菜和孔雀草对Cd的吸收。(3)Cd1.2处理下,间作可显著提高玉米、番茄、大豆和空心菜的根际土DTPA提取态Cd含量。四个农作物品种根际pH多为间作低于单作,但两种植模式间差异不显著。孔雀草、玉米、番茄和空心菜的根际土DOC含量均是间作显著高于单作。和pH相比,间作模式下其DOC可能对植物根际Cd有效性起更重要的作用。本研究为低Cd污染农田土壤修复和提高农产品安全提供了依据,具有环境和健康双重意义。