全 文 ：农业环境科学学报 2012,31(7):1281-1288
Journal of Agro-Environment Science
摘 要：采用土壤盆栽试验，研究砷（As）超积累植物大叶井口边草（Pteris cretica L.）与玉米品种云瑞 6号（Zea mays L. Yunrui6）、云
瑞 8号（Zea mays L. Yunrui8）、云瑞 88号（Zea mays L. Yunrui88）间作对其吸收积累重金属的影响。结果表明，不同玉米品种对大叶
井口边草的生物量都有一定的抑制作用，均不同程度地降低了其生物量。与玉米间作显著提高了大叶井口边草地上部和根部对
As、Cd的吸收，同时显著降低了地上部对 Pb的吸收，而地下部对 Pb的吸收却有明显增加，尤其以云瑞 8号的间作效应最显著。与
单作相比，间作能显著提高玉米各器官重金属含量，只有云瑞 88号的茎中 As含量明显降低，由单作的 310.89 mg·kg-1降低至间作
的 145.86 mg·kg-1。研究初步表明，大叶井口边草与云瑞 8号间作可提高修复 As、Cd、Pb污染土壤的效率。
关键词：玉米；大叶井口边草；间作；重金属
中图分类号：S181 文献标志码：A 文章编号：1672- 2043(2012)07- 1281- 08
间作对不同品种玉米和大叶井口边草
吸收积累重金属的影响
秦 欢，何忠俊，熊俊芬 *，陈丽娟，毕 云
（云南农业大学资源与环境学院，昆明 650201）
Effects of Intercropping on the Contents and Accumulation of Heavy Metals in Maize varieties and Pteris
cretica L.
QIN Huan, HE Zhong-jun, XIONG Jun-fen*, CHEN Li-juan, BI Yun
（Faculty of Resources and Environment, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China）
Abstract：Intercropping as an effective approach has been proposed to improve soil contaminated by heavy metals. A soil pot-culture exper－
iment was carried out to study the effects of intercropping on the heavy metals uptake by Maize varieties（Zea mays L. Yunrui6，Zea mays
L. Yunrui8，Zea mays L. Yunrui88）with Pteris cretica L.（an arsenic-accumulating plant）. The results showed that all tested maize vari－
eties could reduce the biomass of Pteris cretica L. , but there was no significant difference. Intercropping treatments significantly increased As
and Cd concentration of the shoots and roots of Pteris cretica L. as well as Pb concentration in roots but significantly decreased Pb uptake in
shoots. Intercropping Pteris cretica L. significantly increased the heavy metal content in different organs of maize, only the As uptake in the
stem of Zea mays L. Yunrui88 was reduced from 310.89 mg·kg-1 for mono-crop to 145.86 mg·kg-1. Compared with monocropping method, in－
tercropping of Pteris cretica L. and Zea mays L. Yunrui88 could significantly enhance the improvement efficiency of the soil contaminated by
As, Cd, Pb in intercropping system．
Keywords：maize; Pteris cretica L.; intercropping; heavy metal
收稿日期：2011－12－29
基金项目：云南省科技厅应用基础研究基金资助项目（2008CD127）
作者简介：秦 欢（1987—），女，河南焦作人，硕士研究生，主要从事污
染土壤修复改良研究工作。E-mail：qinghuangxiang@163.com
*通讯作者：熊俊芬 E-mail：xjunfen@hotmail.com
随着矿产资源的开发，矿区周围土壤重金属污染
问题越来越受到国内外关注，而矿区周围农田土壤重
金属污染问题，也随着经济发展越来越严重。位于广
西壮族自治区境内的刁江流域，由于长期不合理的矿
产资源开发而导致该流域土壤重金属污染比较严重。
该流域重金属污染最严重的金洞村，其农田土壤污染
主要集中在 0～30 cm土层内，尤其是 0～15 cm土层，
Cd分别为国家土壤环境质量三级标准的 60多倍和
100多倍，Pb分别为 1．72倍和 2．72倍[1]。云南省个旧
市是我国著名的锡都，因盛产锡而闻名中外。郑国强
等[2]对个旧废弃矿及矿区农田土壤研究表明，个旧矿
区废弃地重金属含量从高到低依次为 Cd >Pb>As，其
中 Cd的地质累积指数最高，平均达到 4.55以上，污
2012年 7月
染等级为 5级，属于极强度污染；Pb的地质累积指数
平均达到 3.08以上，污染等级为 4级，属于强度污
染；As 的平均地质累积指数为 2.37，污染等级为 3
级，达到了中度污染以上。矿区周围农田土壤含有较
高的重金属，而这些重金属可以被植物吸收，经过食
物链进入人体，最终威胁人类健康[3-4]。因此，矿区周围
农田土壤的修复问题成为当今热点。
植物修复具有可在污染现场进行、成本相对低
廉、并可改善土质等优点[5-7]，而间套作体系应用于污
染土壤的修复，是一条有效的新途径[8]。吴启堂等[9]将
重金属超富集植物与低累积作物玉米套种，超富集植
物提取重金属的效率比单种超富集植物明显提高，同
时玉米能够生产出符合卫生标准的食品或动物饲料
或生物能源，是一条不需要间断农业生产、较为经济
合理的治理方法。蒋成爱等[10]研究表明，间作体系条
件能促进超富集植物对相应重金属的吸收，蒋成爱等
将东南景天与不同根系植物间作，发现与玉米和大豆
间作，可以显著提高东南景天地上部对 Zn、Pb、Cd 3
种重金属的吸收。刘海军等[11]研究发现，马唐与玉米
间作可以相互促进对镉的吸收。关于超积累植物与农
作物间作[12-13]修复重金属污染土壤的研究，以及不同
作物间套作[14]对重金属的吸收有不少报道；不同玉米
品种对重金属 Cd、Pb、Zn和 Cu累积与转运的品种差
异也有研究报道[15]。而关于超积累植物与同一作物玉
米不同品种间作修复重金属污染土壤的研究，却报道
不多。本试验通过 As超积累植物大叶井口边草与不
同的玉米品种间作，比较不同玉米品种对大叶井口边
草吸收积累 As及 Pb、Cd的影响，以及大叶井口边草
对玉米自身吸收重金属特征的影响，筛选修复效果较
好的植物组合种植方式，以期为矿区 As、Cd和 Pb复
合污染土壤的修复和治理提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 供试材料
供试土壤选自云南省个旧市某污染农田。土壤类
型为黄棕壤，取 0～20 cm表层土壤，室内风干、磨碎、
混匀、过 3 mm筛，其基本理化性状见表 1。由表 1可
见，土壤总砷含量 177.06 mg·kg-1，是国家土壤污染标
准值[16]的 4倍多；镉达到三级污染标准，铅接近三级
标准。
自中科院昆明植物园采集大叶井口边草孢子，在
温室大棚培育成幼苗，待其长出约 5片真叶时进行试
验处理。玉米种子由云南省农科院粮作所玉米研究中
心提供，品种分别为云瑞 6号（Zea mays L. Yunrui6）、
云瑞 8号（Zea mays L. Yunrui8）、云瑞 88号（Zea mays
L. Yunrui88）。
1.2 试验方法
采用直径 18 cm、高 20 cm的 PVC盆进行土壤盆
栽试验。土壤混匀后添加底肥量为N∶P2O5∶K2O=150∶
100∶150，每盆装土 2.5 kg，并加水至田间持水量的
70%，平衡 2周后，每盆种植两株植物，间作或单作的
植物分别按对角线均匀种在盆内，试验处理分别为：
大叶井口边草单作（D//D）；云瑞 6 号单作（Y6//Y6）；
云瑞 8号单作（Y8//Y8）；云瑞 88号单作（Y88//Y88）；
大叶井口边草与云瑞 6号间作（D//Y6）；大叶井口边
草与云瑞 8号间作（D//Y8）；大叶井口边草与云瑞 88
号间作（D//Y88），共 7个处理。每个处理设 4个重复，
共 28盆。挑选大小一致的大叶井口边草（5至 6片真
叶，高约 10 cm）移入盆中，玉米种子经 10%H2O2进行
表面消毒 10 min后浸泡 8 h直接播种。每隔 2～3 d给
土壤浇水，保持土壤的湿润。经 3～4 d玉米种子发芽，
至玉米两叶一心时（约 10 d，苗高 13～15 cm）间苗，单
作大叶井口边草与玉米每盆各留两株幼苗，间作留一
株玉米和一株大叶井口边草，保证两株植物均匀分布
在盆内两侧。2011年 5月 15日播种，2011年 8月 15
日收获大叶井口边草及玉米。所有处理采取一致的肥
水管理措施。
1.3 样品收集与分析测定
收获时，单作的大叶井口边草和玉米每盆植物收
集为一个样；间作处理同一盆中不同植物分别收集为
一个样品；收割时大叶井口边草分为地上和地下两部
分，玉米分为根、茎、叶三部分。样品分别用自来水冲
洗干净后再用去离子水冲洗 3～4次，室内晾干后称其
鲜重。植物样品装入牛皮纸信封后在 105 ℃下杀青
表 1 供试土壤基本理化性状
Table 1 Physical and chemical properties of the experimental soil
pH 有机质/mg·kg-1 全磷/g·kg-1 全氮/g·kg-1 全钾/g·kg-1 有效磷/mg·kg-1 速效钾/mg·kg-1
重金属含量/mg·kg-1
As Pb Cd
5.89 29.16 0.61 0.99 14.21 10.05 40.35 177.06 467.9 1.01
秦 欢等：间作对不同品种玉米和大叶井口边草吸收积累重金属的影响1282
第 31卷第 7期 农 业 环 境 科 学 学 报
30 min，在 70℃下烘干 48 h后称干重。烘干样品用粉
碎机全部粉碎、混匀后装入密封袋内备测。
称取 0.500 0 g植物样品，用 HNO3-HClO4消煮，
原子吸收分光光度计（TAS-990）测定铅、镉含量，砷的
测定用二乙基二硫代氨基甲酸银法[17]。
采用 Microsoft Excel和 SPSS软件对试验数据进
行方差分析，显著性差异水平 P取0.05。
2 结果与分析
2.1 不同处理植物的生物量
2.1.1 间作方式对大叶井口边草生物量的影响
从表 2可以看出，间作玉米对大叶井口边草的生
物量具有一定的抑制作用。大叶井口边草与云瑞 88
号、云瑞 6号间作时，其生物量均低于大叶井口边草
单作，大叶井口边草单作生物量是 2.06 g·株-1，间作
云瑞 88号、云瑞 6号生物量分别为每株 0.89、1.29 g，
但降低幅度没有达到显著水平（P>0.05）；与云瑞 8号
间作大叶井口边草根部生物量增加 16%。间作玉米
对大叶井口边草的生长产生一定的抑制，但对大叶井
口边草地上部生物量的影响并未达到显著水平。
2.1.2 不同处理玉米的生物量
由表 3来看，与大叶井口边草间作增加了玉米叶
和根的生物量，茎部生物量也有明显提高；云瑞 6号、
云瑞 88号与大叶井口边草间作时生物量高于单作，
分别达到单作的 1.74、1.67倍；云瑞 8号与大叶井口
边草间作生物量也明显高于单作。在所有间作玉米品
种中，云瑞 6号生物量最高（每株 34.32 g），明显大于
其他两个玉米品种，其生长过程可能对大叶井口边草
产生了营养竞争作用。与表 2相比，说明大叶井口边
草与玉米间作，对玉米的生物量有促进作用，却抑制
了大叶井口边草的生长。
2.2 不同处理植物地上部对重金属的提取量
不同种植方式下植物地上部对 3种重金属 As、
Pb和 Cd的吸收量见表 4。间作云瑞 8号显著提高了
大叶井口边草地上部对 As的吸收量（P<0.05），与单
作相比提高幅度达 41%，而间作云瑞 6号、云瑞 88号
明显降低了大叶井口边草地上部对 As的吸收量；间
作玉米均显著降低了大叶井口边草地上部对 Pb的吸
收量，降低幅度为 43%～46%；间作云瑞 8号提高了大
叶井口边草地上部对 Cd的吸收，但间作云瑞 6号、
云瑞 88号大幅度降低了大叶井口边草地上部对 Cd
的吸收，尤其是间作云瑞 88号，降低幅度为 62%，达
到显著水平。间作玉米地上部对 As、Pb、Cd的吸收量
显著高于单作玉米地上部对 As、Pb、Cd的吸收（P<
0.05），云瑞 6号、云瑞 8号和云瑞 88号在间作条件
下对 As的吸收量分别为单作的 2.43、5.02倍和 1.48
倍，对 Pb的吸收量分别为单作的 6.26、6.08倍和 1.79
倍，对 Cd的吸收量分别为单作的 3.8、1.46倍和 3.4
倍。总的来看，间作比单作更有利于 As-Pb-Cd复合
污染土壤的修复。
2.3 不同处理植物的重金属含量
2.3.1 间作不同玉米品种对大叶井口边草重金属含量
的影响
方差分析显示（图 1），与玉米间作处理大叶井口
边草地上部的 As、Cd吸收量差异显著（P<0.05）。与云
瑞 6号、云瑞 8号和云瑞 88号间作，地上部 As比大
叶井口边草单作分别增加了 106%、116%和 111%，而
Cd比单种分别增加了 103%、50%和 164%，其中与云
瑞 8号间作的大叶井口边草地上部 As吸收最高，地
下部吸收 Pb最高。在与玉米间作处理下大叶井口边
表 2 间作不同品种玉米对大叶井口边草生物量的影响（g·株-1）
Table 2 Effects of intercropping on Pteris cretica L. biomass
（g·plant-1）
注：表中同列相同小写字母表示 P>0.05水平差异不显著，表中数
据为 3次重复平均值±标准差。
Note：Same small letters in the same column meant no significant dif－
ference at 0.05 level among treatments，data are means of 3 replications
（mean±SD）.
处理 地上部 根部 整株
D//D 1.37±0.46a 0.68±0.38a 2.06±0.84a
D//Y6 0.74±0.30a 0.59±0.32a 1.29±0.57a
D//Y8 0.96±0.38a 0.79±0.25a 1.79±0.65a
D//Y88 0.62±0.19a 0.25±0.07a 0.89±0.18a
表 3 不同处理对玉米生物量的影响（g·株-1）
Table 3 Effect of different treatments on maize biomass（g·plant-1）
注：表中同列不同小写字母表示 P<0.05水平差异显著，表中数据
为 3次重复平均值±标准差，下同。
Note：Different small letters in the same column meant significant dif－
ference at 0.05 level among treatments，data are means of 3 replications
（mean±SD）. The same below.
处理 根 茎 叶 整株
Y6//Y6 2.51±0.12c 10.84±2.94a 6.39±0.48a 19.74±2.92ab
D//Y6 4.34±0.39a 19.17±6.89a 10.81±1.17a 34.32±7.96a
Y8//Y8 2.67±0.39c 11.88±3.24a 5.46±0.75b 20.00±3.99ab
D//Y8 3.65±0.21ab 18.47±2.28a 8.42±0.91ab 30.54±3.08ab
Y88//Y88 2.55±0.12c 7.35±1.24a 5.12±0.48b 15.02 ±1.67b
D//Y88 3.27±0.36bc 14.45±6.12a 7.36±2.00ab 25.09±8.12ab
1283
2012年 7月
表 4 不同种植方式植物地上部对重金属的提取量（μg·kg-1）
Table 4 Uptake of heavy metals in shoots of tested plants under different planting conditions（μg·kg-1）
草地上部的 Pb吸收显著降低，其中与云瑞 8号间作
的大叶井口边草地上部 Pb吸收最低，为 194.09 mg·
kg-1，只有大叶井口边草单作的 56%；其次是与云瑞
88 号间作，大叶井口边草地上部的 Pb 吸收量为
243.98 mg·kg-1，是单作的 71%；与云瑞 6号间作处理
的相应值分别为 262.03 mg·kg-1和 76%。
大叶井口边草根重金属含量同样存在明显的间
作效应，与玉米 3个品种间作时，除云瑞 88号 Pb含
量外，根部 As、Pb和 Cd吸收显著高于大叶井口边草
单作（P<0.05）。与云瑞 6号间作大叶井口边草根部
As、Pb和 Cd含量分别为单作的 2.43、9.08倍和 4.71
倍；与云瑞 8号间作的相应值分别为 1.89、10.62倍和
5.99倍；与云瑞 88号间作的相应值分别为 2.22、1.83
倍和 6.98倍。综合 3种重金属的吸收情况来看，大叶
井口边草与云瑞 88号的间作效果较好。
2.3.2 不同处理对玉米各器官重金属含量的影响
从图 2可以看出，与大叶井口边草间作提高了玉
米根、茎和叶重金属含量，只有云瑞 88号在与大叶井
口边草间作后，茎 As含量显著低于单作，只有单作的
47%。云瑞 6号、云瑞 8号和云瑞 88号，在与大叶井
口边草间作处理下，茎 As吸收最高的是云瑞6号，其
次为云瑞 8号，而云瑞 88号在单作处理下茎 As含量
显著高于间作，说明大叶井口边草间作玉米对玉米茎
As的吸收有促进和抑制之分；与大叶井口边草间作
后显著地提高了玉米 3个品种根、叶对 As的吸收，其
中对云瑞 6号的间作效应最显著；玉米 3个品种各器
官 As含量单间作大致表现为根>茎>叶，只有云瑞 88
号单作时表现为茎>根>叶。玉米根、茎和叶对 Pb、Cd
的吸收，在与大叶井口边草间作时均得到显著提高；
大叶井口边草则在与玉米间作后地上部 Pb含量显著
下降（图 1），说明玉米在提高自身对 Pb吸收的同时，
抑制了大叶井口边草地上部对 Pb的吸收。玉米 3个
图 1 间作不同玉米品种对大叶井口边草重金属含量的影响
Figure 1 Effects of different intercropping modes on heavy
metal concentrations of Pteris cretica L.
不同小写字母表示与对照差异显著 P<0.05，下同
1 400
1 200
1 000
800
600
400
200
0
重
金
属
含
量
/m
g·
kg
-1
D//D D//Y6 D//Y8 D//Y88
地上部分
As
Pb
b
a
a
b
a a
c b
1 800
1 600
1 400
1 200
1 000
800
600
400
200
0
重
金
属
含
量
/m
g·
kg
-1
D//D D//Y6 D//Y8 D//Y88
根部
As
Pb
b c
a
b
a
aa
c
120
100
80
60
40
20
0
镉
含
量
/m
g·
kg
-1
D//D D//Y6 D//Y8 D//Y88
地上部分
根部
c c
b
b
ab
a
bc
a
处理
大叶井口边草 玉米
As Pb Cd As Pb Cd
D//D 513.65 ±70.86b 83.44±8.37a 3.04±0.01a
Y6//Y6 73.57±6.48e 10.85±0.79d 0.45±0.09d
Y8//Y8 140.22±29.37cd 12.89±0.67d 0.56±0.01d
Y88//Y88 457.19±16.29bc 12.69±1.02d 2.41±0.34b
D//Y6 327.31±21.33b 45.35±6.08b 2.63±0.01a 178.86±18.52cd 67.89±1.52b 1.71±0.06c
D//Y8 725.52±80.52a 47.50±12.09b 3.34±0.15a 703.99±16.67a 78.41±0.58a 0.82±0.06d
D//Y88 135.01±30.52c 45.31±21.07b 1.16±0.13b 676.95±36.43b 22.69±1.08c 8.19±0.04a
秦 欢等：间作对不同品种玉米和大叶井口边草吸收积累重金属的影响1284
第 31卷第 7期 农 业 环 境 科 学 学 报
400
350
300
250
200
150
100
50
0
玉
米
茎
重
金
属
含
量
/m
g·
kg
-1
D//Y6 Y6//Y6 D//Y8 Y8//Y8 D//Y88 Y88//Y88
As Pb Cd
a
c
b
c
a
a
b
d
cd
a
cd
e
d
d e
b
b
bc
品种各器官 Pb含量单间作大致表现为叶>根>茎，只
有云瑞 88号间作时表现为茎>叶>根；云瑞 88号与
大叶井口边草间作后茎 Cd含量为 54.75 mg·kg-1，是
单作的 9.64倍，显著高于其他两个玉米品种，玉米 3
个品种各器官 Cd含量单间作大致表现为根>叶>茎。
2.4 不同处理植物的富集系数和转运系数
2.4.1 大叶井口边草与玉米的富集系数
由表 5可见，不论单作还是间作，大叶井口边草
对 As的富集系数明显高于对 Pb、Cd的富集系数，间
作玉米 Y8和 Y88显著提高了大叶井口边草对 As的
富集系数，只有与云瑞 6 号间作差异不显著（P>
0.05），说明间作玉米对大叶井口边草 As富集量有促
进作用；大叶井口边草对 Pb的富集系数在与玉米间
作后显著低于单作，间作对大叶井口边草富集 Pb产
生抑制作用，其中云瑞 6号的抑制作用最小，其次是
云瑞 88号；与玉米间作明显提高了大叶井口边草对
Cd的富集系数，其中与云瑞 88号间作提高幅度达到
单作的 61%，达到显著水平（P<0.05）。由表 5来看，大
叶井口边草对 Pb、Cd的富集系数均小于 1，而对 As
的富集系数远远大于 1。
与大叶井口边草间作对玉米 As富集系数起到抑
制作用，只有云瑞 6号在与大叶井口边草间作后富集
系数得到提高，间作约为单作的 1.4倍；间作大叶井
口边草显著降低了云瑞 88号对 Pb的富集系数，间作
时富集系数为 0.079，只有单作的 35%左右，而云瑞 6
号和云瑞 8号对 Pb的富集系数则在与大叶井口边草
间作后显著提高；间作大叶井口边草对玉米 Cd的富
集系数也产生明显影响，其中云瑞 8号在间作大叶井
口边草后 Cd富集系数明显小于单作，而云瑞 6号与
云瑞 88号在间作后 Cd富集系数却显著高于单作。
这说明，间作大叶井口边草对玉米吸收累积重金属有
促进和抑制之分。
2.4.2 大叶井口边草与玉米的转运系数
从表 6可以看出，与玉米间作显著提高了大叶井
口边草对 As的转运系数，其中与云瑞 8号间作提高
幅度最大，其次为与云瑞 88号间作，最后是与云瑞 6
号间作。间作玉米对大叶井口边草对 Pb的转运系数
也有显著影响，与云瑞 88号间作显著提高了大叶井
口边草对 Pb的转运系数，提高幅度为单作的 67%；
间作云瑞 6号、云瑞 8号时大叶井口边草对 Pb的转
运系数分别降低至单作的 43%和 53%；大叶井口边
草对 Cd的转运系数同 Pb转运系数相似，在与云瑞
88号间作时提高幅度达到显著水平，而与云瑞 6号
和云瑞 8号间作则都有明显降低，但降低幅度未达到
显著水平（P>0.05）。
间作大叶井口边草显著提高了云瑞 8号对 As的
转运系数，间作处理的转运系数为单作的 1.19倍，而
云瑞 6号、云瑞 88号与大叶井口边草间作后对 As的
转运系数显著低于单作（P<0.05）；与大叶井口边草间
作显著提高了玉米对 Pb的转运系数，其中云瑞 88号
在间作条件下提高幅度最大，间作时转运系数为单作
的 4.86倍；云瑞 6号间作大叶井口边草后对 Cd的转
运系数显著降低，只有单作的 65%，而与大叶井口边
草间作却显著提高了云瑞 8号、云瑞 88号对 Cd的
转运系数，其中云瑞 88号间作后 Cd转运系数是单
作的 4.41倍。
图 2 间作大叶井口边草对玉米品种各器官吸收重金属的影响
Figure 2 Effects of intercropping Pteris cretica L. on heavy metal
concentrations in different organs of maize
800
700
600
500
400
300
200
100
0
玉
米
叶
重
金
属
含
量
/m
g·
kg
-1
D//Y6 Y6//Y6 D//Y8 Y8//Y8 D//Y88 Y88//Y88
As Pb Cd
a
b
a b
c
b
a
d
bab
d
b
b
d
a
a
a
350
300
250
200
150
100
50
0
玉
米
根
重
金
属
含
量
/m
g·
kg
-1
D//Y6 Y6//Y6 D//Y8 Y8//Y8 D//Y88 Y88//Y88
As Pb Cd
a
a
a
c
b
cd
a
d
dbcc
f
d
c
e
c
b
b
1285
2012年 7月
表 5 植物的富集系数
Table 5 Bioconcentration factor of the plants
表 6 植物的转运系数
Table 6 Translocation factor of the plants
3 讨论
3.1 植物在间作条件下的生长反应
本试验表明，间作玉米对大叶井口边草的生长
有明显的抑制作用，同时显著增加了玉米的生物量。
这可能是因为与玉米间作降低了大叶井口边草对养
分吸收的竞争力，而个体较大的玉米则占据了优势，
种间竞争机制发挥作用抑制了大叶井口边草的生长。
叶方等[18]研究了红壤旱地不同农田生态系统结构对
玉米病虫害的影响，结果表明，间作、套种可减轻玉米
病虫害。玉米生物量增加可能是因为病虫害得到控
制，收获时只有少量玉米出现轻微中毒现象，并无病
虫害。李潮海等[19]连续两年（1998—1999）根据不同基
因型玉米株形的差异和对病虫害、倒伏以及水分胁迫
适应性的差异进行了组合间作试验，结果表明，合理
间作的复合群体后期抗逆能力明显提高，其抗病虫、
抗倒伏能力和对干旱的适应能力增强，说明间作对植
物生物量具有促进或抑制的作用。因此，进行间套作
要选择合适的植物种类进行种植，以达到促进超积累
植物生物量的效果。
3.2 间作后植物吸收累积重金属的变化
从测定结果来看（图 1），间作玉米可以显著提高
大叶井口边草地上部和根部对 As、Cd的吸收，Pb的
吸收量则是大叶井口边草地上部单作大于与玉米间
作，且主要集中在根部；而富集系数和转运系数，除了
As，并没有呈相应提高的趋势。有研究显示，植物根
系可以分泌质子，从而促进植物对土壤中元素的活
化和吸收，在根细胞质膜上专一性金属还原酶的作
用下，土壤中高价金属离子被还原，溶解性增加。这
可能是间作玉米促进大叶井口边草大量吸收重金属
的原因。吴启堂等[9]研究显示，将重金属超富集植物
与低累积作物玉米套种，超富集植物提取重金属的效
率比单种超富集植物明显提高。卫泽斌等[20]研究也表
明，间套作方式可以提高植物对重金属的提取效率，
这种方式也可以替代螯合诱导植物修复中的化学螯
合剂。
富集系数等于植物体内重金属浓度与土壤中重
金属的浓度之比，是描述化学物质在生物体内累积趋
势的重要指标，在一定程度上反映了不同元素在土
壤-植物系统中的迁移能力[21]。由表 5看出，大叶井口
边草对 Pb、Cd的富集系数均小于 1，而对 As的富集
系数均大于 16，这与韦朝阳、陈同斌等[22]的研究结果
相符合，大叶井口边草是 As超累积植物。转运系数等
于植物地上部重金属浓度和生物量的乘积与其地下
处理
大叶井口边草 玉米
As Pb Cd As Pb Cd
D//D 14.256±0.045d 1.760±0.021b 1.947±0.001b
Y6//Y6 10.259±0.596d 19.496±0.244e 10.988±0.020b
Y8//Y8 11.550±0.150c 24.474±0.106c 3.868±0.064e
Y88//Y88 27.774±0.002a 14.274±0.018f 6.832±0.108c
D//Y6 15.803±0.002c 0.753±0.002d 1.935±0.001b 7.821±0.081e 21.264±0.276d 7.090±0.080c
D//Y8 18.401±0.030a 0.931±0.001c 1.857±0.049b 13.800±0.020b 55.584±1.016b 4.914±0.154d
D//Y88 17.842±0.001b 2.932±0.001a 2.830±0.010a 8.186±0.294e 69.352±0.027a 30.161±0.005a
处理
大叶井口边草 玉米
As Pb Cd As Pb Cd
D//D 16.554±0.440b 0.231±0.004a 0.023±0.001b
Y6//Y6 0.750±0.010b 0.088±0.005d 0.048±0.002c
Y8//Y8 0.837±0.029b 0.148±0.001c 0.087±0.001b
Y88//Y88 1.272±0.274a 0.228±0.001a 0.049±0.001c
D//Y6 17.213±0.531b 0.103±0.001b 0.024±0.002b 1.045±0.029ab 0.206±0.006a 0.088±0.001b
D//Y8 20.290±0.391a 0.010±0.003d 0.026±0.003b 0.730±0.020b 0.234±0.005a 0.083±0.004b
D//Y88 19.080±0.021a 0.069±0.001c 0.037±0.001a 0.955±0.035ab 0.079±0.004d 0.123±0.002a
秦 欢等：间作对不同品种玉米和大叶井口边草吸收积累重金属的影响1286
第 31卷第 7期 农 业 环 境 科 学 学 报
部重金属浓度和生物量的乘积之比，用来评价植物将
重金属从根部向地上部的运输和富集能力。比较表5、
表 6可以看出，间作处理的大叶井口边草根部 Pb、Cd
的累积明显大于地上部，说明这两种重金属主要集中
在大叶井口边草的根部，这也是间作处理大叶井口边
草 Pb、Cd转运系数降低的主要原因。
试验结果显示，间作大叶井口边草对玉米各器官
的重金属吸收有促进作用，但对 3种重金属的吸收累
积并没有呈现器官间的一致性；间作大叶井口边草与
玉米单作对重金属的转运系数，则因重金属种类和玉
米品种不同而异。由表 6可见，间作大叶井口边草除
云瑞 8号外，云瑞 6号、云瑞 88号对 As的转运系数
都呈显著降低，特别是云瑞 88 号，单作转运系数
（27.774）为间作（8.186）的 3.4倍，由于大叶井口边草
是 As超积累植物，可能在一定程度上阻碍了玉米根
部 As向地上部的转运；玉米本身作为 Pb低积累作
物，当与大叶井口边草间作以后，转运系数均显著提
高，提高幅度最大的是云瑞 88号，间作（69.352）为单
作（14.274）的 4.86倍，这可能是因为该土壤重金属背
景值本身就比较高，农作物的耐性与转运机制也比别
的省份强；玉米对 Cd的转运系数，只有云瑞 6号在
间作处理时低于单作，其他两种则表现为单作低于间
作，特别是云瑞 88号，间作转运系数为单作的 4.41
倍。
玉米富集系数的变化也表现为与大叶井口边草
间作大于单作。曹莹等[23]发现，铅、镉共存时，铅可以
促进镉在玉米体内的吸收，并认为铅的存在可能会提
高镉对玉米的毒性，而镉则呈现抑制玉米对铅吸收的
趋势。这 3个品种玉米对 3种重金属的富集系数和转
运系数大幅高于前人试验[11-13，24-25]，与李凝玉等[21]研究
结果也不一致，其原因还有待进一步研究。
4 结论
将大叶井口边草与玉米不同品种间作后，可以大
幅度提高大叶井口边草对 As的累积量，而间作后对
玉米重金属吸收的影响因重金属种类和玉米品种而
异。从间作对大叶井口边草和玉米品种生物量的增
加，大叶井口边草对 As、Pb、Cd的提取量和玉米品种
对 As、Pb的提取量来看，间作的 3个玉米品种以云
瑞 8号间作效果最佳。再结合富集系数和转运系数综
合分析，表明云瑞 8号可以作为 As、Pb、Cd污染土壤
的修复植物与大叶井口边草间作应用。因此，针对云
南省个旧农田土壤问题，如果选择大叶井口边草为主
修复植物，可以与云瑞 8号间作，从而有效提高对
As、Pb、Cd的清除效率。但云瑞 8号玉米是否可作为
粮食食用或作为饲料，还要进行深入研究。
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