不同富集植物與小麥間作對鎘吸收轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

游 夢，鄒 茸，王 麗，王 楷，范洪黎*

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/耕地保護(hù)國家工程研究中心/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物營養(yǎng)與肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081；2.貴州大學(xué)林學(xué)院，貴州 貴陽 550025；3.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，貴州 貴陽 550006）

2014年環(huán)境保護(hù)部和國土資源部聯(lián)合發(fā)布的《全國土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》顯示，全國土壤污染物總的超標(biāo)率為16.1%，其中鎘（Cd）的點(diǎn)位超標(biāo)率為7.0%，是占比第一的污染物。與其他重金屬相比，Cd在土壤中具有較強(qiáng)的化學(xué)活性和生物可利用性，不僅會(huì)引起土壤微生物與酶活性的改變，使土壤肥力發(fā)生變化，還易被生物富集，且主要存留在植物的可食用部分，導(dǎo)致人體90%的Cd來源于日常飲食。但是Cd并不是植物生長所必需的營養(yǎng)元素，且少量的Cd就會(huì)對人體產(chǎn)生危害，通常被認(rèn)為是毒性最強(qiáng)的重金屬元素，它一般會(huì)通過食物鏈在人體中累積并長期保持活性產(chǎn)生慢性毒性，半衰期長達(dá)20年左右，一旦在人體積累就會(huì)引發(fā)痛痛病、癌癥、腎小管壞死等多種疾病，從而危害人體健康［1-2］。近年來土壤Cd污染問題日趨嚴(yán)重，對Cd污染土壤的治理是一個(gè)亟待解決的問題。

利用重金屬超富集/富集植物來減輕土壤重金屬污染一直被認(rèn)為是修復(fù)被污染耕作土壤的有效方法之一，但是富集植物普遍存在植株矮小、生長期過長、生物量小、環(huán)境適應(yīng)能力弱、占據(jù)土地資源等劣勢，使植物修復(fù)方法面臨著經(jīng)濟(jì)效益低、修復(fù)效率低等諸多技術(shù)瓶頸。近年來，國內(nèi)外對提高超富集/富集植物修復(fù)效率的技術(shù)進(jìn)行了許多的探究，嘗試采取微生物、基因工程改良、螯合劑及農(nóng)藝管理等措施來達(dá)到增強(qiáng)植物修復(fù)的效果。從技術(shù)操作和環(huán)境保護(hù)來看，農(nóng)藝管理技術(shù)是適合大力推廣的一項(xiàng)強(qiáng)化措施，其中間作是農(nóng)業(yè)管理技術(shù)中的一種典型植物修復(fù)措施［3］。合理的重金屬超富集/富集植物與經(jīng)濟(jì)作物間作模式具有密植效應(yīng)、時(shí)空效應(yīng)、補(bǔ)償效應(yīng)、邊際效應(yīng)、異質(zhì)效應(yīng)，提高了作物對土壤、光能、礦質(zhì)營養(yǎng)、熱能的利用效率，增強(qiáng)植物修復(fù)土壤污染效果，有的甚至還減少農(nóng)作物中的重金屬含量，做到經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益并舉。季李偉等［4］通過玉米和續(xù)斷菊間作的研究發(fā)現(xiàn)，間作玉米根際土壤有效態(tài)鉛（Pb）含量比單作降低了13.1%，間作玉米地上部Pb含量比單作降低了21.6%，玉米Pb含量間作比單作降低了27.4%，續(xù)斷菊 Pb累積量間作高出單作170%，Cd累積量間作也顯著高于單作，增幅達(dá)到146%。劉晨等［3］對毛竹幼苗與伴礦景天進(jìn)行間作種植時(shí)發(fā)現(xiàn)，間作增加了伴礦景天對重金屬元素的積累能力和向上運(yùn)輸?shù)哪芰?，減少了毛竹根部對重金屬的轉(zhuǎn)運(yùn)能力。閆秀秀等［5］用油菜和孔雀草間作研究其對植物生長和Cd累積的影響，發(fā)現(xiàn)在間作處理中孔雀草可能通過根際互作顯著抑制油菜對Cd的吸收累積。這些研究表明間作可提高富集植物對重金屬的累積，抑制重金屬在農(nóng)作物中的含量。周飛等［6］通過小區(qū)試驗(yàn)研究單間作處理下砷（As）累積量的變化，結(jié)果表現(xiàn)為水稻各部分As含量大小均表現(xiàn)為水稻與圓葉白莧菜間作＞水稻與籽粒莧間作＞水稻與紅莧菜間作＞水稻單作，說明水稻與莧菜間作能在一定程度上提高水稻各部位對As的吸收。綜上可知，在間作模式中，不同的作物與不同超富集/富集植物組合對二者累積重金屬有不同的影響，要想在提高植物修復(fù)效率的同時(shí)減少作物對重金屬的累積，選擇合適的富集/超富集植物與農(nóng)作物組合尤為重要。

龍葵（Solanum nigrumL.）屬于茄科茄屬，一年生草本植物，有生長快、繁殖能力強(qiáng)、抗逆性強(qiáng)等特點(diǎn)，對重金屬Cd具有較強(qiáng)的富集作用，已成為開發(fā)應(yīng)用的一種重Cd污染土壤修復(fù)植物材料［7-8］。莧菜（Amaranthus mangostanusL.）是一種分布很廣的喜熱耐旱農(nóng)作物，因其品種資源豐富，生長快且生物量大，已被證明是土壤修復(fù)的植物資源。范洪黎等［9］研究發(fā)現(xiàn)，莧菜（天星米）在土壤Cd投入濃度為25 mg·kg-1條件下，其地上部Cd含量最大達(dá)到212 mg·kg-1。黑麥草（Lolium perenneL.）為一年生禾本科單子葉植物，易種植且再生能力強(qiáng)，對重金屬有富集作用，也可以作為富集植物用于土壤Cd污染修復(fù)［10-11］。本研究在Cd污染土壤上利用3種不同的富集植物（龍葵、莧菜、黑麥草）分別與小麥進(jìn)行單間作處理，比較不同種植模式下植物對Cd的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)差異，以及不同富集植物與小麥間作對Cd的吸收累積特征，為Cd污染土壤的修復(fù)與安全利用提供植物材料選擇依據(jù)，探究間作不同植物對小麥Cd吸收累積的影響，以期豐富種間關(guān)系的理論體系，為間作富集植物修復(fù)技術(shù)用于Cd污染農(nóng)田中作物的安全生產(chǎn)奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

供試土壤采自河南省新鄉(xiāng)市（26°5′9.60″ N，119°14′3.60″ E），該地區(qū)屬暖溫帶大陸性氣候，年平均氣溫14℃，年平均降水量573 mm。利用多點(diǎn)采樣法采集0～20 cm的污染農(nóng)田土樣，去除表層腐殖質(zhì)和雜物后，經(jīng)自然風(fēng)干、混勻、磨碎并過5 mm篩備用。測定供試土壤的重金屬Cd含量及基本理化性質(zhì)（表1）。

表1 土壤的基本理化性質(zhì)

1.2 供試植物

供試植物為Cd富集的植物龍葵（Solanum nigrumL.）、莧 菜（Amaranthus mangostanusL.）、黑麥草（Lolium perenneL.）和河南省新鄉(xiāng)市主栽小麥（Triticum aestivumL.，百農(nóng)矮抗58），種子分別由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測研究所和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所提供。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)置小麥單作（MW）、龍葵單作（MS）、莧菜單作（MA）、黑麥單作（ML）、龍葵-小麥間作（ISW）、莧菜-小麥間作（IAW）、黑麥草-小麥間作（ILW）共7個(gè)處理，4次重復(fù)。小麥、龍葵、莧菜單作每盆等距定植4株，間距為9 cm，黑麥草單作每盆等距定植4列（6株為一列，共24株），間距為9 cm。龍葵-小麥間作每盆等距（9 cm）定植龍葵2株、小麥2株，莧菜-小麥間作每盆等距（9 cm）定植莧菜2株、小麥2株，黑麥草-小麥間作每盆等距（9 cm）定植黑麥草2列（6株一列，共12株）、小麥2株（圖1）。

圖1 單間作處理的小麥和不同富集植物的種植模式

育苗方法：將大小均勻的完整種子經(jīng)5%NaClO（體積比）表面消毒15 min后，用去離子水洗滌數(shù)次并浸入25℃去離子水中12 h，在營養(yǎng)基質(zhì)中培養(yǎng)至龍葵5葉和小麥一葉一芯時(shí)移栽。

培養(yǎng)條件：每個(gè)深色PVC方盆（規(guī)格為長44 cm、寬20 cm、高11 cm）裝入5 kg處理好的供試土壤，尿素（含氮量46%）、磷酸二氫鉀（分析純）及硫酸鉀（分析純）作為基肥混勻施用，一周后開始培養(yǎng)植物，基肥用量分別為N 200 mg/kg、P2O5150 mg/kg、K2O 150 mg/kg。植株統(tǒng)一于2018年9至11月，在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院溫室自然光條件下培養(yǎng)，溫度為25/20℃（晝/夜），相對濕度為65%～75%，植物培養(yǎng)期間每1～2 d進(jìn)行澆水，保持在田間持水量的60%～70%。

1.4 樣品采集及測定

植物樣品采集與處理：在移栽后的60 d采集植株樣品，植物地上部和根部分開，將根浸入20 mmol·L-1Na2-EDTA中交換15 min以除去附著在根表面的Cd2+，然后用自來水和去離子水沖洗。植物樣品在105℃下殺青30 min后，在80℃下干燥至恒重，然后用球磨儀磨碎并過0.25 mm篩，備用。

植物樣品Cd含量測定：取植株樣品，置于50 mL消煮管中，加入4 mL HNO3-HClO4混合酸（優(yōu)級純，體積比4∶1），冷消化過夜［12］。將消煮管置于消煮爐上，120℃加熱60 min，在180℃下消化至溶液變?yōu)闊o色透明，稍冷卻后，用超純水轉(zhuǎn)移并定容至50 mL，同時(shí)做試劑空白，Cd含量用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀［ICP-MS（7700 x，Agilent，US）］測定。測定過程中質(zhì)量控制樣品標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW10020（GSB-11），質(zhì)控樣品測定結(jié)果在標(biāo)準(zhǔn)值范圍［（0.17±0.02）mg·kg-1］內(nèi)。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2010對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和統(tǒng)計(jì)，利用SAS 9.4 Duncan法進(jìn)行單向方差分析，比較基于方差分析得出的最小顯著差異值的結(jié)果，P＜0.05被認(rèn)為具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，用GraphPad Prism 6進(jìn)行作圖。轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)（TF）通常為地上部Cd含量與根部Cd含量之比［13］。生物富集量系數(shù)（BCF）表示植株對土壤Cd的富集能力。通常用TF、BCF來反映植株對Cd的吸收和累積能力。Cd累積量為Cd含量乘以相應(yīng)部分的生物量所得，它可以在一定程度上反映植物對Cd的吸收情況。

其中［Cd］是特定植物部位中的Cd含量，以mg·kg-1表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 間作對富集植物及小麥生物量的影響

由表2可知，相對于單作龍葵、莧菜和黑麥草，與小麥間作的龍葵、莧菜、黑麥草地上部和根部生物量均顯著增加（P＜0.05），分別增加33.6%、71.2%、62.5%和26.3%、94.1%、38.9%。結(jié)果表明，相對于單作龍葵、莧菜和黑麥草，與小麥間作促進(jìn)了龍葵、莧菜、黑麥草地上部和根部的生長。

表2 不同種植模式下富集植物的生物量變化

由圖2可知，不同種植模式下小麥地上部生物量為0.511～1.01 g·株-1，各處理的生物量大小為MW＞ISW＞IAW＞ILW。相對于單作小麥，與龍葵、莧菜、黑麥草間作的小麥地上部生物量分別降 低 了16.2%、30.8%、49.4%（P＜0.05）（圖2a）。不同種植模式的小麥根部生物量為0.081～0.145 g·株-1，各處理的生物量大小為MW＞ISW＞IAW≈ILW（圖2b），與3種不同富集植物間作的小麥根系生物量相對單作小麥顯著下降，間作龍葵、莧菜、黑麥草的小麥根部生物量分別降低了29.4%、43.9%、47.0%（P＜0.05）。結(jié)果表明，間作3種不同富集植物均抑制了小麥地上部和根部的生長。

圖2 不同種植模式下小麥生物量的變化

2.2 間作對不同富集植物及小麥Cd含量的影響

由表3可知，3種富集植物對土壤Cd的吸收能力不同，3種富集植物單作時(shí)地上部和根部Cd含量大小為龍葵＞黑麥草＞莧菜，與小麥間作時(shí)地上部Cd含量大小為龍葵＞黑麥草＞莧菜，3種間作植物根部Cd含量大小為黑麥草＞龍葵＞莧菜。單、間作龍葵地上部Cd含量分別高達(dá)18.6、18.8 mg·kg-1，遠(yuǎn)大于單間作莧菜和黑麥草，單作龍葵地上部Cd含量分別是單作莧菜和黑麥草的15.4和12.3倍，間作龍葵地上部Cd含量分別是間作莧菜和黑麥草的16.1和13.8倍。與其他兩種富集植物相比，龍葵具有較強(qiáng)的Cd吸收轉(zhuǎn)運(yùn)能力。

表3 不同種植模式下富集植物Cd含量變化 （mg·kg-1）

由表3可知，在單、間作模式下，3種富集植物地上部Cd含量均無顯著差異，莧菜根部的Cd含量也無顯著差異，而間作龍葵根部Cd含量比單作下降了16.4%（P＜0.05），間作黑麥草根部Cd含量比單作升高了34.6%（P＜0.05）。結(jié)果表明，與小麥間作對3種富集植物地上部Cd含量無顯著影響，龍葵根部Cd含量下降、莧菜根部Cd含量變化不大、黑麥草根部Cd含量增加。

由圖3可知，相對于小麥單作，與3種富集植物間作小麥地上部Cd含量皆增加，與龍葵、莧菜、黑麥草間作的小麥地上部Cd含量分別是單作 小 麥 的1.35、1.34、1.30倍（P＜0.05）。相 對于小麥單作，與3種富集植物間作對小麥根部Cd含量的影響存在差異，與龍葵間作的小麥根部Cd含量比小麥單作高出46.3%，且達(dá)到顯著差異（P＜0.05），與莧菜間作的小麥根部Cd含量顯著增加了25.9%（P＜0.05），與黑麥草間作的小麥根部Cd含量則無顯著差異。結(jié)果表明，與3種富集植物間作促進(jìn)了小麥地上部對Cd的吸收，與龍葵和莧菜間作也促進(jìn)了小麥根部對Cd的吸收，與黑麥草間作的小麥根部Cd含量不變，其中與龍葵間作的小麥各部分的Cd含量增加幅度最大。

圖3 不同種植模式下小麥Cd含量變化

2.3 間作對不同富集植物及小麥Cd累積量的影響

由表4可知，與龍葵單作相比，間作龍葵地上部Cd累積量顯著增加了41.1%（P＜0.05），根部Cd累積量無明顯變化；與單作莧菜、黑麥草相比，莧菜、黑麥草地上部Cd累積量分別增加了69.9%、23.4%，但都未達(dá)到顯著水平；而與小麥間作的黑麥草、莧菜根部的Cd累積量則分別顯著增加了79.1%、89.4%（P＜0.05）。結(jié)果表明，間作小麥提高了3種富集植物對土壤Cd的累積量。

由表4可知，單、間作模式下龍葵TF、BCF皆高于單、間作莧菜和黑麥草的TF、BCF。與小麥間作的龍葵TF和BCF相對單作龍葵皆增加，TF顯著增加了29.6%（P＜0.05），但BCF未達(dá)到顯著水平。與單作相比，間作莧菜TF和BCF無明顯變化，間作黑麥草TF、BCF分別減少了29.5%、23.9%。結(jié)果表明，龍葵對土壤Cd的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)能力顯著強(qiáng)于莧菜和黑麥草。與小麥間作提高了龍葵根部Cd向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)能力，對莧菜的Cd富集、轉(zhuǎn)運(yùn)能力無顯著影響，抑制了黑麥草對Cd的富集和轉(zhuǎn)運(yùn)。

表4 不同種植模式下富集植物的Cd轉(zhuǎn)運(yùn)累積特征

由圖4可知，與龍葵間作導(dǎo)致小麥地上部的Cd累積量增加，與龍葵間作的小麥地上部Cd累積量高達(dá)1.31μg·株-1，是單作小麥的1.13（P＜0.05）倍。與莧菜間作導(dǎo)致小麥地上部和根部的Cd累積量顯著減少，其中，小麥根部Cd累積量比單作小麥降低了30.2%（P＜0.05）。與黑麥草間作的小麥地上部和根部Cd累積量相對單作小麥分別顯著降低了34.4%和47.9%（P＜0.05）。結(jié)果表明，與龍葵間作的小麥地上部Cd累積量顯著增加，與莧菜、黑麥草間作的小麥各部分Cd累積量顯著降低。

圖4 間作富集植物對小麥Cd累積量的影響

3 討論

在間作系統(tǒng)中，促進(jìn)和競爭是種間相互作用的兩種常見關(guān)系。間作模式中兩種作用同時(shí)存在，倘若競爭作用強(qiáng)于促進(jìn)作用，則表現(xiàn)為間作劣勢，若促進(jìn)作用強(qiáng)于競爭作用，則表現(xiàn)為間作優(yōu)勢［14］。研究表明，間作模式下小麥地上部和根部的生物量都小于單作模式，并且都達(dá)到顯著差異，與龍葵、莧菜、黑麥草間作的小麥地上部生物量分別降低了16.2%、30.8%、49.4%（圖2a），小麥根部生物量分別降低了29.4%、43.9%、47.0%（圖2b），這說明在間作模式下小麥與3種富集植物可能對礦物營養(yǎng)、光照、熱量等多個(gè)方面產(chǎn)生競爭作用，龍葵、莧菜和黑麥草對生長元素的強(qiáng)力競爭抑制了小麥的生長發(fā)育，不利于小麥的生長。與小麥間作龍葵、莧菜和黑麥草根部和地上部分的生物量都比單作高，并達(dá)到顯著水平。這表明小麥-富集植物間作系統(tǒng)中，富集植物生長迅速，在光照、水肥獲取等多個(gè)方面具有競爭優(yōu)勢，與小麥間作緩解了富集植物種內(nèi)競爭壓力，從而促進(jìn)了富集植物各部分的生長。不同植物混種后可能會(huì)改善土壤的理化性質(zhì)，分泌某種物質(zhì)，提高土壤環(huán)境中的元素有效態(tài)含量，使植物光照利用率增大，光合作用增強(qiáng)，促進(jìn)植物生長，改善植物生長發(fā)育狀況［15］，因此處于競爭優(yōu)勢的富集植物生物量高于單作。該研究結(jié)果與閆秀秀［16］的結(jié)果相似，孔雀草與油菜間作后，油菜地上部和根部生物量顯著減少，降低幅度分別高達(dá)68.5%、66.1%，孔雀草地上部和根部的生物量反而高于單作，通過對凈光合速率、光合導(dǎo)度、蒸騰速率等研究發(fā)現(xiàn)，孔雀草通過抑制油菜的光合作用來影響其生長。也有研究發(fā)現(xiàn)間作系統(tǒng)中玉米和豆科作物對生長資源（如土壤水分和植物養(yǎng)分）的競爭也導(dǎo)致了玉米產(chǎn)量的下降［17］。孟楠等［18］的結(jié)果也表明，間作在一定程度上影響了植物根系分泌物的種類與數(shù)量，改善了作物的根際環(huán)境和空間結(jié)構(gòu)，從而對植物生長產(chǎn)生促進(jìn)作用。總之，本研究結(jié)果表明，間作能提高植物生長因素的利用效率，而由于競爭作用，小麥與龍葵、莧菜、黑麥草間作會(huì)抑制小麥的生長，促進(jìn)富集植物的生長。

研究結(jié)果表明，在兩種種植模式下，龍葵地上部的Cd含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于莧菜和黑麥草。單間作模式下龍葵地上部分Cd含量分別是莧菜和黑麥草的15～16和12～14倍，其TF和BCF也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于莧菜和黑麥草，在單作模式下TF為26.5、BCF為9.72，間作模式下TF為34.3、BCF為10.3，同時(shí)間作地上部Cd含量大于單作，并達(dá)到顯著差異，說明龍葵對Cd有很強(qiáng)的富集能力、轉(zhuǎn)移能力以及耐Cd脅迫能力，是修復(fù)Cd污染的優(yōu)良品種，同時(shí)間作模式促進(jìn)了龍葵對Cd的吸收和向上的轉(zhuǎn)移。間作模式下莧菜地上部和根部的Cd含量都比單作高，地上部分沒有達(dá)到顯著水平，根部呈顯著差異；莧菜的TF為5左右，BCF則小于1，表明莧菜對Cd富集能力一般，但有一定的向上轉(zhuǎn)移能力，間作一定程度上促進(jìn)了莧菜對Cd的吸收轉(zhuǎn)移。兩種種植模式下黑麥草根系Cd元素含量與龍葵根系相近，為莧菜根系含量的2倍多，但是地上部Cd含量遠(yuǎn)小于龍葵地上部，與莧菜相近，其TF為三者中最小，只有2左右，BCF與莧菜差不多，這說明黑麥草根系對Cd有一定的吸收能力，但是其向上轉(zhuǎn)運(yùn)的能力很小，未體現(xiàn)出對Cd的富集能力，其根部比地上部積累了更多的Cd，這可能是由于土壤中Cd過量引發(fā)的應(yīng)激防御機(jī)制在一定程度上抑制了Cd從地下向地上部的運(yùn)輸［19］。間作模式下黑麥草地上部和根系的Cd累積量都大于單作，地上部未達(dá)顯著水平，根系有顯著差異，這說明間作在一定程度上促進(jìn)了黑麥草對Cd的吸收。本研究結(jié)果與霍文敏等［20］對龍葵Cd富集能力研究的結(jié)果一致，與其他兩種富集植物相比，龍葵具有較強(qiáng)的Cd吸收轉(zhuǎn)運(yùn)能力，在Cd脅迫下，龍葵能夠產(chǎn)生多種限制Cd吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)的生理生化機(jī)制，與龍葵體內(nèi)多種配體如果膠酸鹽、磷酸鹽和草酸鹽等結(jié)合，使其以多種金屬螯合物結(jié)合形態(tài)存在，既有利于Cd在細(xì)胞壁上的固持，又有利于Cd在細(xì)胞內(nèi)的區(qū)隔化，因而龍葵具有較強(qiáng)的耐性［21］，是一種修復(fù)中輕度Cd污染土壤的理想植物材料。

本研究發(fā)現(xiàn)，間作不同的富集植物增加了小麥地上部的Cd含量，間作龍葵、莧菜促進(jìn)了小麥根部對Cd的吸收，與黑麥草間作的小麥根部Cd含量沒有明顯變化。但是間作模式下，與莧菜和黑麥草間作的小麥地上部分和根部的隔累積量都顯著小于單作，與龍葵間作小麥的地上部Cd累積量顯著大于單作，根部Cd累積量與單作相近。間作會(huì)改變根系分泌帶有羧基官能團(tuán)的有機(jī)酸、氨基酸的數(shù)量和種類，改變根際環(huán)境中絡(luò)合或螯合化合物的量、土壤pH和氧化還原電位［22-23］，螯合劑能使被土壤固相結(jié)合的Cd重新釋放并進(jìn)入土壤溶液，增加土壤中Cd的有效態(tài)，pH降低將Cd從膠體或沉積物解吸，氧化條件下難溶性的CdS會(huì)被氧化成可溶性的CdSO4，從而增加土壤中Cd的含量，使植物根系接觸或吸收更多的Cd，影響根表面對Cd的吸收［24］。左元梅等［25］研究發(fā)現(xiàn)，間作作物通過向土壤中釋放根系分泌物是兩植物相互影響的關(guān)鍵因素；王吉秀等［26］研究發(fā)現(xiàn)，間作改變了植物根系分泌有機(jī)酸的種類和數(shù)量，改變了超累積植物小花南芥和玉米體內(nèi)Pb的含量，促進(jìn)超累積植物小花南芥累積Pb。本研究中間作模式在不同程度上促進(jìn)了3種富集植物對Cd的吸收，也提高了小麥對Cd的吸收含量，原因可能是間作模式使小麥或者3種富集植物釋放了某種分泌物或者刺激分泌物分泌增多，活化了土壤Cd。另外不同植物在生長過程中的分泌物可能會(huì)對土壤酶活性、微生物種群結(jié)構(gòu)等方面產(chǎn)生影響，繼而影響Cd的存在狀態(tài)或調(diào)控與其混種植物體內(nèi)的相關(guān)生化反應(yīng)過程，從而影響植物根系的Cd吸收能力和向上轉(zhuǎn)移能力［15，27］。間作對小麥生物量產(chǎn)生的抑制作用可能與其生化反應(yīng)受到分泌物的影響所致，而與龍葵間作的小麥地上部Cd累積量增加，根部Cd累積量不變，這可能是因?yàn)榭山粨Q態(tài)Cd含量增多導(dǎo)致，相對來說，間作也應(yīng)該在一定程度上抑制了小麥的Cd累積量；與莧菜、黑麥草間作的小麥各部分Cd累積量減少，應(yīng)該是競爭抑制作用和可交換態(tài)Cd含量相對龍葵明顯較少共同導(dǎo)致的；而間作對龍葵、莧菜和黑麥草的生物量產(chǎn)生促進(jìn)作用可能也是其Cd累積量提高的重要原因之一。

4 結(jié)論

與小麥間作促進(jìn)了富集植物龍葵、莧菜、黑麥草對Cd的吸收，但增加了主栽作物小麥地上部Cd含量，說明與龍葵、莧菜、黑麥草間作會(huì)增加小麥Cd含量超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。為兼顧土壤Cd污染修復(fù)效率且降低小麥對Cd的累積，還需要進(jìn)一步探索與小麥間作的優(yōu)勢富集植物。