土壤緊實(shí)度對(duì)伴礦景天生長(zhǎng)及鎘鋅吸收性的影響研究①

王麗麗，周 通，李 柱，周嘉文，吳勝春，吳龍華*

(1 浙江農(nóng)林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，浙江臨安 311300；2 中國(guó)科學(xué)院土壤環(huán)境與污染修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(南京土壤研究所)，南京 210008)

土壤緊實(shí)度對(duì)伴礦景天生長(zhǎng)及鎘鋅吸收性的影響研究①

王麗麗1,2，周 通2，李 柱2，周嘉文2，吳勝春1，吳龍華2*

(1 浙江農(nóng)林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，浙江臨安 311300；2 中國(guó)科學(xué)院土壤環(huán)境與污染修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(南京土壤研究所)，南京 210008)

采集黏土、壤黏土和砂質(zhì)壤土，分別設(shè)置無(wú)壓實(shí)、低緊實(shí)度及高緊實(shí)度3種處理，通過(guò)盆栽試驗(yàn)研究了土壤緊實(shí)度對(duì)Cd、Zn超積累植物伴礦景天生長(zhǎng)和Cd、Zn吸收性的影響。結(jié)果表明，與無(wú)壓實(shí)處理比較，砂質(zhì)壤土、壤黏土和黏土中伴礦景天地上部生物量在低緊實(shí)度下顯著下降66.8% ～ 83.5%、59.9% ～ 60.4% 和57.9% ～ 71.4%；高緊實(shí)度處理卻顯著提高了伴礦景天的根系活力（142% ～ 241%）。高緊實(shí)度處理顯著降低了壤黏土上伴礦景天地上部Cd和Zn含量，但低緊實(shí)度對(duì)砂質(zhì)壤土和黏土上伴礦景天地上部Cd和Zn含量無(wú)顯著影響。與無(wú)壓實(shí)處理比較，低緊實(shí)度顯著降低了砂質(zhì)壤土、壤黏土和黏土上伴礦景天的Cd吸取量，分別下降50.4% ～73.8%、61.4% ～ 74.9% 和43.4% ～ 63.3%，Zn吸取量下降48.7% ～ 79.5%、73.6% ～ 79.0% 和46.1% ～ 63.5%；土壤緊實(shí)度對(duì)壤黏土上伴礦景天的鎘鋅吸取效率影響最明顯。

植物吸取修復(fù)；重金屬污染；緊實(shí)度；水稻土；土壤質(zhì)地

隨著工業(yè)和城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，三廢排放、城市污泥和垃圾的不合理處置以及有機(jī)肥料與磷肥等大量施用，造成土壤重金屬污染日益嚴(yán)重，已大大超過(guò)土壤的環(huán)境承載能力。土壤重金屬污染一方面可通過(guò)食物鏈富集和傳遞危害人體健康，引發(fā)癌癥和慢性疾病等[1-2]，另一方面則可導(dǎo)致農(nóng)作物的減產(chǎn)或絕收[3]。2016年5月31日，國(guó)務(wù)院發(fā)布《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(即《土十條》)，要求到2020年，全國(guó)土壤污染加重趨勢(shì)得到初步遏制，土壤環(huán)境質(zhì)量總體保持穩(wěn)定，農(nóng)用地和建設(shè)用地土壤環(huán)境安全得到基本保障，土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)得到基本管控。由此看來(lái)，農(nóng)田土壤的重金屬污染修復(fù)關(guān)乎到我國(guó)糧食的安全生產(chǎn)和基本供給，如何減少土壤重金屬的含量，降低食物鏈重金屬的富集是我們急切需要解決的問(wèn)題。而植物吸取修復(fù)是利用重金屬超積累植物從污染土壤中快速吸取污染金屬進(jìn)而達(dá)到凈化土壤的目的，是一種環(huán)境友好、經(jīng)濟(jì)、高效的農(nóng)田土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)[4-6]；確保超積累植物能在污染土壤上健康生長(zhǎng)是這項(xiàng)技術(shù)成功應(yīng)用的重要前提條件。

近年來(lái)，農(nóng)業(yè)機(jī)械化的大面積推廣確實(shí)提高了工作效率，但重型機(jī)械在田間的行駛和作業(yè)也會(huì)對(duì)土壤產(chǎn)生碾壓作用，導(dǎo)致土壤的機(jī)械壓實(shí)。土壤壓實(shí)是當(dāng)今農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中普遍存在的逆境脅迫因子之一。植物正常生長(zhǎng)除了需要適宜的水肥條件，還必須有合適的土壤容重、緊實(shí)度和結(jié)構(gòu)性，土壤容重或緊實(shí)度過(guò)高會(huì)造成植株生長(zhǎng)發(fā)育不良，嚴(yán)重時(shí)可降低產(chǎn)量[7]。土壤緊實(shí)度是土壤最重要的物理性質(zhì)之一，通常與土壤質(zhì)地緊密相關(guān)，而土壤容重則是反映土壤緊實(shí)度最直接的指標(biāo)[8]。已有研究表明，重型農(nóng)業(yè)機(jī)械和其他耕作措施等人為因素的影響會(huì)導(dǎo)致土壤緊實(shí)度的變化，進(jìn)而對(duì)植物賴(lài)以生存的土壤水、肥、氣和熱狀況產(chǎn)生影響[9-10]。土壤緊實(shí)度變化對(duì)植物生長(zhǎng)的影響已成為備受關(guān)注的問(wèn)題之一[11]。目前有關(guān)土壤緊實(shí)度對(duì)植物生長(zhǎng)影響的研究，多集中在農(nóng)作物、蔬菜、藥材、果樹(shù)上，如小麥[12]、棉花[13]、蔬菜[14]、黃芩[15]和楸子[16]等；楊勇等[17]曾研究了土壤結(jié)構(gòu)改良劑對(duì)重金屬污染土壤容重和Cd、Zn超累積植物遏藍(lán)菜根系特征及吸收Cd的影響。但有關(guān)土壤緊實(shí)度對(duì)重金屬超積累植物生長(zhǎng)及重金屬污染土壤修復(fù)效果的影響研究尚鮮有報(bào)道。伴礦景天 (Sedum plumbizincicola) 是在浙江省發(fā)現(xiàn)的一景天科新種，并鑒定為Cd、Zn超積累植物[18]，本文選擇超積累植物伴礦景天為供試植物，研究不同質(zhì)地土壤上伴礦景天生物量，根系活力及Cd、Zn吸收性對(duì)緊實(shí)度的響應(yīng)，以期為伴礦景天的種植和污染農(nóng)田土壤植物修復(fù)技術(shù)的規(guī)?；茝V提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土壤為受重金屬污染的耕層水稻土，分別為浙江臺(tái)州市黏土(28°32′13.37′N(xiāo)，121°23′01.63′E)、江西上饒市壤黏土(28°13′31.49′N(xiāo)，117°45′28.37′E)及福建龍巖市砂質(zhì)壤土(25°25′48.25′N(xiāo)，116°24′24.28′E)，土壤基本性質(zhì)見(jiàn)表1。供試植物為伴礦景天，每盆選種4株植株大小一致的伴礦景天。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

盆栽試驗(yàn)于2016年3月12日至5月20日在中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所溫室進(jìn)行，共約70 d。每種質(zhì)地類(lèi)型土壤分別設(shè)置無(wú)壓實(shí)、低緊實(shí)度和高緊實(shí)度3個(gè)處理，每處理4次重復(fù)，共36盆。風(fēng)干的土壤過(guò)2 mm尼龍篩后裝入定制塑料盆(圓柱形，盆口內(nèi)徑16 cm，盆高18 cm)中，每盆裝土1.5 kg (烘干基)，加去離子水調(diào)節(jié)土壤含水量至最大田間持水量的70%。土壤緊實(shí)度處理參照Barzegar等[19]的方法進(jìn)行，簡(jiǎn)要步驟如下：①處理1：無(wú)壓實(shí)，不施加任何壓力；②處理2：低緊實(shí)度，2 kg重物體從20 cm高處自由落下，重復(fù)4次；③處理3：高緊實(shí)度，2 kg重物體從20 cm高處自由落下，重復(fù)12次。

表1 供試土壤基本理化性質(zhì)Table 1 Basic physical and chemical properties of tested soil

采用環(huán)刀法[20]測(cè)定土壤容重，經(jīng)測(cè)定，不同土壤類(lèi)型所設(shè)置的無(wú)壓實(shí)、低緊實(shí)度和高緊實(shí)度的土壤容重如表2所示。

表2 不同緊實(shí)處理后的土壤容重(g/cm3)Table 2 Soil bulk densities under different compact treatments

伴礦景天移栽時(shí)采用“鉆孔扦插”的方法。先用直徑1 cm的鑷子把盆中的土壤鉆一個(gè)直徑約為1 cm、深約4 cm的孔洞，然后將伴礦景天枝條輕輕放入孔洞，而后灌入細(xì)土填充空隙，每盆種植4株。在伴礦景天的整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)，各試驗(yàn)處理下的盆栽管理措施相同，澆水根據(jù)天氣情況，每次澆水均以剛剛澆透盆中土壤作為衡量標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 樣品采集與測(cè)定

1.3.1 生物量的測(cè)定 2016年5月20日進(jìn)行伴礦景天的收獲，用不銹鋼剪刀對(duì)伴礦景天進(jìn)行采集，地上部和根部分別采集。收獲后，將洗凈的植株地上部105oC殺青后，80oC烘干至恒重后進(jìn)行稱(chēng)重計(jì)算生物量，樣品用不銹鋼粉碎機(jī)粉碎，混勻備用。地上部收獲后，倒出盆土，用水沖洗掉根系上的土后迅速帶到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行根系活力的測(cè)定。

1.3.2 根系活力的測(cè)定 用TTC法測(cè)定[21]。稱(chēng)取根系0.5 g左右于刻度試管中，加入0.4% TTC和磷酸緩沖液(pH 7.0)的等量混合液10 ml后，37°C恒溫放置4 h，最后加入2 ml的1 mol/L H2SO4終止反應(yīng)。然后取出根系吸干后，加入10 ml 95% 的乙醇提取紅色物質(zhì)24 ～ 36 h，以空白(先加H2SO4，再加樣品，其他操作同上)作對(duì)照，485 nm下進(jìn)行比色測(cè)定。

1.3.3 伴礦景天地上部和修復(fù)后土壤鎘鋅含量的測(cè)定 伴礦景天地上部的全量Cd、Zn含量采用HNO3∶H2O2(3∶1)消煮，稱(chēng)取混勻后樣品0.5 g左右，修復(fù)后的土壤全量Cd、Zn含量則采用HNO3∶HCl(1∶1)消煮，稱(chēng)取混勻后過(guò)100目盆土樣品0.2 g左右。消煮后的溶液用原子吸收火焰法(Varian 220FS)和石墨爐原子吸收法測(cè)定(Varian 220Z)Cd、Zn含量。并采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)參比物質(zhì)(土壤：GBW07406；植物：GBW07603)進(jìn)行分析質(zhì)量控制，所用試劑均為優(yōu)級(jí)純，實(shí)驗(yàn)所用水為超純水，標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)定結(jié)果均在允許范圍內(nèi)。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)處理所得的數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS軟件進(jìn)行分析，不同處理間數(shù)據(jù)的差異性采用方差分析(LSD)，顯著性水平為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤緊實(shí)度對(duì)伴礦景天生物量和根系活力的影響

不同土壤類(lèi)型中，與無(wú)壓實(shí)處理比較，低緊實(shí)度和高緊實(shí)度處理對(duì)伴礦景天地上部生物量均產(chǎn)生顯著性降低作用(圖1A)。低緊實(shí)度和高緊實(shí)度條件下，伴礦景天地上部生物量在砂質(zhì)壤土分別下降66.8%和83.5%(P＜0.05)，壤黏土中分別下降60.4% 和59.9 %(P＜0.05)，黏土中分別下降57.9%和71.4% (P＜0.05)。與壤黏土和黏土比較，砂質(zhì)壤土中伴礦景天地上部生物量在緊實(shí)度條件下的降低量較大。但與低緊實(shí)處理比較，不同土壤類(lèi)型中高緊實(shí)度條件下的地上部生物量無(wú)顯著性差異。與無(wú)壓實(shí)處理比較，伴礦景天的根系活力在高緊實(shí)度處理下最大(圖1B)。在不同土壤類(lèi)型中，根系活力在高緊實(shí)度處理?xiàng)l件下均呈現(xiàn)顯著增強(qiáng)，在砂質(zhì)壤土、壤黏土、黏土中分別增加了217%、241%和142%(P＜0.05)。顯然，高緊實(shí)度對(duì)壤黏土中植物根系活力的增加作用高于砂質(zhì)壤土和黏土。3種土壤中，低緊實(shí)度處理僅顯著提高了砂質(zhì)壤土中的根系活力，增加率為135%。

圖1 不同土壤緊實(shí)度下伴礦景天地上部生物量(A)和根系活力(B)Fig.1 Shoot biomass (A) and the root activities (B) of Sedum plumbizincicola under different compact treatments

2.2 土壤緊實(shí)度對(duì)伴礦景天地上部鎘鋅吸收性的影響

砂質(zhì)壤土和黏土中，不同緊實(shí)度處理對(duì)伴礦景天地上部Cd(圖2A)和Zn(圖2B)含量無(wú)顯著性影響。與無(wú)壓實(shí)處理比較，黏壤土上高緊實(shí)度處理顯著降低伴礦景天地上部Cd和Zn含量，分別下降35.6% 和45.2%(P＜0.05)。通過(guò)伴礦景天地上部生物量和重金屬含量值計(jì)算出每盆植物的Cd和Zn吸取量。與無(wú)壓實(shí)處理比較，砂質(zhì)壤土、壤黏土和黏土上伴礦景天地上部Cd吸收量在低緊實(shí)度處理下顯著下降50.4%、61.4% 和43.4%(P＜0.05)，高緊實(shí)度處理下顯著下降73.8%、74.9% 和63.3%(P＜0.05)(圖2C)；砂質(zhì)壤土、壤黏土和黏土上伴礦景天地上部Zn吸收量則在低緊實(shí)度處理下顯著下降48.7%、73.6% 和46.1%(P＜0.05)，高緊實(shí)度處理下顯著下降79.5%、79.0% 和63.5%(P＜0.05)(圖2D)。不同土壤類(lèi)型中，高緊實(shí)度和低緊實(shí)度處理間的伴礦景天地上部的Cd和Zn吸取量差異較小。

綜上，較高的土壤緊實(shí)度可顯著降低伴礦景天地上部的Cd和Zn吸取量，并且在壤黏土中的降低效果更為明顯。

2.3 不同緊實(shí)度對(duì)修復(fù)后土壤中鎘和鋅含量的影響

低緊實(shí)度和高緊實(shí)度處理?xiàng)l件下植物吸取修復(fù)后土壤全量Cd含量顯著高于無(wú)壓實(shí)處理(圖3A)。砂質(zhì)壤土、壤黏土和黏土中，低緊實(shí)度和高緊實(shí)度處理下土壤全量Cd含量較無(wú)壓實(shí)處理分別高40.9% ～56.2%、23.4% ～ 29.3% 和42.1% ～ 60.0%(P＜0.05)。砂質(zhì)壤土和壤黏土中，低緊實(shí)度和高緊實(shí)度處理下修復(fù)后的土壤全量Zn含量也顯著高于無(wú)壓實(shí)處理，分別高12.1% ～ 15.1% 和6.49% ～ 10.2%(P＜0.05)(圖3B)。土壤緊實(shí)度增大影響了修復(fù)植物生長(zhǎng)，顯著降低其地上部生物量，因而植物修復(fù)能力顯著降低，是低緊實(shí)度和高緊實(shí)度處理下土壤Cd、Zn含量高于無(wú)壓實(shí)處理的主要原因。

3 討論

3.1 土壤緊實(shí)度對(duì)伴礦景天生長(zhǎng)的影響

圖2 不同土壤緊實(shí)度下伴礦景天地上部鎘鋅含量和吸收量的影響Fig.2 Shoot cadmium and zinc contents of Sedum plumbizincicola and uptake amounts under different compact treatments

圖3 不同緊實(shí)度處理下伴礦景天吸取修復(fù)后的土壤全量Cd (A)和Zn (B)含量Fig. 3 Soil cadmium (A) and zinc (B) contents after phytoextraction using Sedum plumbizincicola under different compact treatments

土壤緊實(shí)度變化可從兩個(gè)方面影響植物根系對(duì)養(yǎng)分元素和水分的吸收，進(jìn)而影響植物地上部的生長(zhǎng)。一方面，土壤緊實(shí)度增加可使根系和土壤的接觸更加緊密，讓更多的養(yǎng)分元素和水分進(jìn)入到根生長(zhǎng)區(qū)，提高單根的吸收能力[10,26]。多數(shù)研究表明[15-16,27-28]在土壤容重大于1.2 g/cm3時(shí)，相關(guān)植物根系活力會(huì)隨著土壤緊實(shí)度的增強(qiáng)而下降。本研究中，伴礦景天的根系活力在高緊實(shí)度處理下顯著高于無(wú)壓實(shí)處理，這可能主要與盆栽試驗(yàn)中所采用的為過(guò)篩后的土壤，無(wú)壓實(shí)處理的土壤容重僅為0.9 ～ 1.1 g/cm3(表1)。此外，在脅迫環(huán)境下植物也會(huì)發(fā)生一系列變化以適應(yīng)環(huán)境、提高其在逆境條件下的生存力[29]。另一方面，土壤緊實(shí)度的增加也可導(dǎo)致土壤大孔隙度的降低，提高根系生長(zhǎng)環(huán)境的機(jī)械阻力，減少氧的供應(yīng)和持水量[22]，從而導(dǎo)致植物光合速率下降[23]、豆科植物根瘤數(shù)目和固氮量減少[24]、植物氮素利用率降低[25]等，絕大多數(shù)植物出現(xiàn)生物量下降的現(xiàn)象[7,12-13]。由于伴礦景天的根系較細(xì)，從土壤中完全分離出所有的根系存在著較大的困難，因此本文未列出伴礦景天的根系生物量數(shù)據(jù)，但伴礦景天的地上部生物量在土壤低緊實(shí)度和高緊實(shí)度處理?xiàng)l件下顯著降低。張興義和隋躍宇[27]通過(guò)對(duì)已有的研究分析后發(fā)現(xiàn)，土壤緊實(shí)脅迫限制了作物根系的生長(zhǎng)，使得農(nóng)作物對(duì)N、P、K等養(yǎng)分元素以及水分的利用率下降，同時(shí)也導(dǎo)致了土壤微生物學(xué)性狀的惡化。土壤微生物學(xué)性狀的惡化則可進(jìn)一步引起土壤有機(jī)碳礦化和氮硝化作用的降低，反硝化作用增強(qiáng)，使得根區(qū)土壤的N、P、K等養(yǎng)分的供應(yīng)能力下降[30-31]，從而影響了植物地上部的養(yǎng)分累積和生物量增加[32-34]。孫艷等[34]的研究表明，在一定的緊實(shí)度范圍內(nèi)土壤緊實(shí)度的變化與黃瓜的養(yǎng)分累積和生物量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。雖然低緊實(shí)度和高緊實(shí)度處理下伴礦景天的根系活力出現(xiàn)升高的趨勢(shì)，但土壤緊實(shí)度通過(guò)抑制伴礦景天根系的總生物量和養(yǎng)分的總吸收量，降低了其地上部生物量。在重金屬污染農(nóng)田土壤中添加土壤結(jié)構(gòu)改良劑(商品名EB.a)后，楊勇等[17]也發(fā)現(xiàn)土壤容重的降低顯著促進(jìn)了Cd、Zn超累積植物遏藍(lán)菜根系生長(zhǎng)和地上部生物量的增加。

王群等[35]的研究表明，不同緊實(shí)度條件下不同類(lèi)型土壤上玉米的根重、根長(zhǎng)、養(yǎng)分累積量及產(chǎn)量均呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)，下降幅度為黃褐土＞砂姜黑土＞潮土，且生育后期P素累積受緊實(shí)度影響更大。本研究中，砂質(zhì)壤土上伴礦景天地上部生物量受緊實(shí)度作用引起的下降幅度明顯高于壤黏質(zhì)和黏土質(zhì)地的土壤。因此，不同質(zhì)地類(lèi)型土壤對(duì)不同緊實(shí)度的響應(yīng)以及伴礦景天地上部生物量變化的影響存在明顯的差異。在砂質(zhì)壤土中進(jìn)行伴礦景天的種植，更應(yīng)考慮土壤緊實(shí)度對(duì)生物量所帶來(lái)的負(fù)面影響。

3.2 不同土壤緊實(shí)度對(duì)伴礦景天吸取修復(fù)鎘鋅效率的影響

與無(wú)壓實(shí)處理比較，土壤低緊實(shí)度和高緊實(shí)度處理?xiàng)l件下伴礦景天地上部Cd、Zn含量未出現(xiàn)顯著變化，在壤黏土中Cd、Zn含量甚至出現(xiàn)了顯著下降的現(xiàn)象。土壤重金屬的生物有效性和根系吸收能力是影響植物體中重金屬含量的重要因素。緊實(shí)脅迫環(huán)境下土壤水分滲透能力下降[36]，可能會(huì)影響土壤中的養(yǎng)分元素以及金屬離子從非根際向根際的遷移能力；另一方面，主要可能與緊實(shí)脅迫條件下伴礦景天根系總生物量的降低或土壤緊實(shí)度使土壤碳礦化和氮硝化作用被抑制，降低了養(yǎng)分的有效性[36]，使伴礦景天吸收受到限制有關(guān)，進(jìn)而影響Cd、Zn的總吸收量和轉(zhuǎn)移量。雖然本研究的結(jié)果表明，高緊實(shí)度條件下伴礦景天的根系活力與無(wú)壓實(shí)處理比較顯著升高，但緊實(shí)脅迫下根系重金屬吸收性以及重金屬有效性的這種變化，可能會(huì)抵消伴礦景天根系對(duì)Cd、Zn吸收量的增加，進(jìn)而使伴礦景天地上部Cd、Zn含量在緊實(shí)脅迫條件下未出現(xiàn)增加、甚至下降的現(xiàn)象。此外，較高的土壤緊實(shí)度顯著降低了伴礦景天地上部生物量，因此較高的土壤緊實(shí)度也顯著降低了伴礦景天地上部的Cd和Zn的吸收量。對(duì)重金屬污染土壤進(jìn)行結(jié)構(gòu)改良后，楊勇等[17]也發(fā)現(xiàn)土壤容重從1.27 g/cm3下降至1.09 g/cm3后，遏藍(lán)菜地上部的Cd含量也從65.1 mg/kg上升至76.4 mg/kg，Cd的提取率也從15%上升到19%，但遏藍(lán)菜地上部Zn含量和提取總量并沒(méi)有顯著變化。上述研究結(jié)果表明，較高土壤緊實(shí)度可降低伴礦景天對(duì)污染土壤中Cd和Zn的吸取修復(fù)能力，但主要體現(xiàn)在對(duì)植物生長(zhǎng)的抑制作用，而對(duì)于植物體內(nèi)重金屬含量并無(wú)顯著影響。不同土壤類(lèi)型中，較高緊實(shí)度對(duì)壤黏土中伴礦景天Cd和Zn吸取量的降低效果明顯要高于砂質(zhì)壤土和黏土，其機(jī)理有待深入研究。

4 結(jié)論

3種類(lèi)型土壤對(duì)緊實(shí)度的響應(yīng)顯著不同，砂質(zhì)壤土中伴礦景天地上部生物量受緊實(shí)脅迫作用影響最大，與無(wú)壓實(shí)相比，下降66.8% ～ 83.5%。高緊實(shí)度對(duì)伴礦景天地上部Cd、Zn吸收抑制作用顯著，在壤黏土中表現(xiàn)尤其明顯；與無(wú)壓實(shí)相比，緊實(shí)脅迫處理Cd吸取量下降了61.4% ～ 74.9%，Zn吸取量下降了73.6% ～ 79.0%。

土壤緊實(shí)度影響超積累植物伴礦景天對(duì)污染土壤的Cd、Zn修復(fù)效果。土壤緊實(shí)脅迫顯著降低了伴礦景天地上部生物量及其Cd、Zn吸收量。與砂質(zhì)壤土和黏土比較，緊實(shí)脅迫在壤黏土中對(duì)伴礦景天吸取修復(fù)效率的降低效果更加明顯。因此，進(jìn)行伴礦景天田間大面積推廣種植的同時(shí)，建議控制機(jī)械作業(yè)次數(shù)或采取保護(hù)性耕作措施以減輕對(duì)土壤的壓實(shí)作用。

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Effects of Soil Compaction on Phytoextraction of Cadmium and Zinc Polluted Soils by Sedum plumbizincicola

WANG Lili1,2, ZHOU Tong2, LI Zhu2, ZHOU Jiawen2, WU Shengchun1, WU Longhua2*
(1 School of Environmental and Resources Sciences, Zhejiang A&F University, Lin’an, Zhejiang 311300, China;2 Key Laboratory of Soil Environment and Pollution Remediation, Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China)

A pot experiment was conducted to study the effects of soil compaction on the growth of Sedum plumbizincicola and its uptake of cadmium (Cd) and zinc (Zn). Soils of different textures (clay, loamy clay and sandy loam) were treated respectively with no compaction, low-level compaction and high-level compaction. In comparison to no compaction, soil compaction resulted in significant decreases in shoot biomass of Sedum plumbizincicola by 66.8%-83.5%, 59. 9%-60.4% and 57.9%-71.4% in sandy loam, loamy clay and clay soils, respectively. However, the root activity was significantly improved by 142%-241% under high compaction treatment. In clay loam soil, high compaction resulted in significant decreases in Cd and Zn contents of shoot biomass. However, in sandy loam and clay soils, soil compaction had no significant effects on Cd and Zn contents of shoot biomass. In the respective sandy loam, loam clay and clay soils, soil compaction significant decreased Cd uptakes by 50.4%-73.8%, 61.4%-74.9% and 43.4%-63.3%, Zn uptakes by 48.7%-79.5%, 73.6%-79.0% and 46.1%-63.5%,respectively. Overall, soil compaction has the largest impacts on inhibiting the efficiencies of Cd and Zn uptakes by Sedum plumbizincicola in loam clay soil in the presenting study.

Phytoextraction; Heavy metal pollution; Soil compaction; Paddy soil; Soil texture

X53

A

10.13758/j.cnki.tr.2017.05.014

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41325003)資助。

* 通訊作者(lhwu@issas.ac.cn)

王麗麗(1989—)，女，河南駐馬店人，碩士研究生，主要從事土壤污染與修復(fù)研究。E-mail： 1216610651@qq.com.