全 文 ：摘 要：通过田间试验，研究间作和单作两种种植模式下植物根际土壤 pH、有机质、碱解氮、速效钾、速效磷和不同形态 Cd分布状
况变化，考察综合因素对土壤重金属 Cd形态分布状况与续断菊（Sonchus asper L.Hill）和蚕豆（Vicia faba L.）两种植物吸收 Cd的影
响。结果表明：随着植物的生长，单作蚕豆与单作续断菊土壤 pH值没有显著变化，间作土壤 pH值下降 0.11个单位；间作土壤有机
质比单作蚕豆和单作续断菊分别增加 12.64%和 20.13%；随着植物的生长，间作与单作蚕豆碱解氮含量分别显著增加 139.87%、
155.15%；间作与单作续断菊土壤速效钾含量接近，变幅在 5%左右，单作蚕豆下降 10.60%；不同种植模式土壤速效磷含量均呈现下
降趋势，间作显著下降 7%左右，单作蚕豆与续断菊下降量接近；各时期 Cd各形态含量分布为可交换态>碳酸盐结合态>铁锰氧化
物结合态>有机物结合态；成熟期间作 Cd可交换态含量比单作蚕豆与单作续断菊分别下降 21.98%、22.13%，碳酸盐结合态、铁锰氧
化物结合态和有机物结合态含量没有差异性；间作蚕豆生物量相比单作降低了 24.77%，间作续断菊生物量相比单作增加 15.29%；
单作蚕豆根、叶、豆荚与籽粒 Cd质量分数显著大于间作蚕豆，间作续断菊地上部 Cd质量分数显著大于单作，根部无差异。总之，间
作增强了续断菊对 Cd的吸收，降低了蚕豆对 Cd的吸收。
关键词：间作；根际土壤；速效养分；镉
中图分类号：X53 文献标志码：A 文章编号：1672-2043（2016）01-0053-08 doi:10.11654/jaes.2016.01.007
续断菊与蚕豆间作下土壤部分化学特征
与 Cd形态分布状况研究
谭建波，湛方栋，刘宁宁，李 元，祖艳群 *
（云南农业大学资源与环境学院，昆明 650201）
Soil chemical properties and Cd form distribution in Vicia faba and Sonchus asper intercropping system
TAN Jian-bo, ZHAN Fang-dong, LIU Ning-ning, LI Yuan, ZU Yan-qun*
（College of Resources and Environment, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China）
Abstract：Intercropping food crops with plants with high metal-accumulating ability may reduce the accumulation of metals in the food
crops. In this study, a field plot experiment was conducted to examine soil chemical properties（pH value, organic matter, available nitrogen,
available potassium, and available phosphorus）, soil Cd form distribution, and plant Cd accumulation in monoculture and intercropping sys－
tems of Sonchus asper L. Hill and Vicia faba L. Results indicated that：（1）During the experimental period, soil pH values in V. faba and S.
asper monoculturing plots did not significantly change, but declined by 0.11 units in intercropping plot, compared with the initial soil.（2）
Soil organic matter content in the intercropping plot was 12.64% and 20.13% higher than that in V. Faba monoculture and S. asper mono－
culture, respectively.（3）Compared with the initial soil, intercropping and monocropping V. faba increased soil available nitrogen by
139.87% and 155.15%, respectively; monocropping V. faba decreased available potassium by 10.6% while there was little difference in soil
available potassium in other systems; soil available phosphorus content showed reduction in all systems.（4）Soil Cd forms were in order of
exchangeable > carbonates bound > iron and manganese oxides bound > organic matter bound. Exchangeable Cd content was 21.98% and
22.13% higher in intercropping systems than in V. faba and S. asper monocultures at plant mature stage. However, no difference was ob－
served in other Cd forms.（5）The biomass of S. asper increased by 15.29% in intercropping system, compared with its monoculture, whereas
that of V. faba was 24.77% lower in intercropping than in monoculture system.（6）Content of Cd in roots, leaves, bean pods and beans was
收稿日期：2015－08－17
基金项目：国家自然科学—云南省联合基金（U1202236）；国家自然科学基金（41461093）
作者简介：谭建波（1990—），男，硕士研究生，主要从事土壤重金属污染与修复生态学研究。E-mail：237958437@qq.com
*通信作者：祖艳群 E－mail：649332092@qq.com
2016，35（1）:53-60 2016年 1月农 业 环 境 科 学 学 报
Journal of Agro-Environment Science
谭建波，湛方栋，刘宁宁，等.续断菊与蚕豆间作下土壤部分化学特征与 Cd形态分布状况研究[J].农业环境科学学报, 2016,35（1）: 53-60.
TAN Jian-bo, ZHAN Fang-dong, LIU Ning-ning, et al. Soil chemical properties and Cd form distribution in Vicia faba and Sonchus asper intercropping system
[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2016, 35（1）: 53-60.
农业环境科学学报 第 35卷第 1期
矿粮复合区，指该区域不仅归属于粮食主产区，
同时归属于矿产资源主产区，是矿产和粮食复合主产
区的简称[1]。在我国的矿粮复合区，矿产资源的开采导
致农田土壤及其生产的农产品重金属污染日益严重，
受重金属含量超标的农产品主要产自中、轻度重金属
污染的矿粮复合区。会泽县是云南省大型的铅锌矿之
一[2-3]，长期的土法冶炼对环境造成了严重的污染，尤
其对农田土壤肥力造成影响[4]。
间作是我国农业的重要耕作模式之一，合理间作
在增加作物产量、提高土地利用率、有效利用光热资
源、促进水分和养分吸收利用、增强作物抗病性等方
面有着巨大优势，在提高农业资源利用率、增加产量
等方面已有较深入的研究[5-7]，而在重金属中、轻度污
染的矿粮复合区农田，通过将某种重金属的低累积作
物与相应的重金属富集植物或其他非食用经济作物
种植在一起，可以同时改变多种影响土壤重金属有效
态含量的土壤理化因素，从而有可能实现在修复土壤
重金属污染的同时，收获达到一定卫生标准的农产
品，达到治理和生产同时进行的目的[8-10]。针对当前我
国农田污染特别是重金属污染日趋严重的背景，选择
合适的植物，组成具有一定功能的农业复合体系，以
实现对污染农田的边生产边修复，是一条符合我国国
情的农业生产新措施[11-12]。
土壤中的重金属进入植物体内能对植物产生毒
害作用，轻则植物体的代谢过程发生紊乱，生长发育
受阻，重则导致植物死亡[13]。土壤中能直接被植物吸
收的重金属生物有效态含量决定重金属对植物的危
害程度，土壤中有效态重金属含量越高，作物生长所
受到的危害越大。决定土壤重金属生物有效性的因素
主要包括土壤重金属全量水平、土壤酸碱度、有机质
含量、土壤氧化还原水平、阳离子交换量、土壤矿物组
成、土壤质地和类型以及土壤中各元素间的相互作用
等，通常认为 pH和有机质是主要的影响因素[14-16]。
植物对 Cd的吸收和累积受多种因素影响，包括
植物种类、Cd形态和根际土壤理化性质等方面。为了
探究续断菊与蚕豆间作后根际理化性质改变及对Cd
形态的影响，本文以 Cd富集植物续断菊与蚕豆作为
研究材料，通过田间试验，研究间作和单作两种种植
模式下植物根际土壤 pH、有机质、碱解氮、速效钾、速
效磷和不同形态 Cd分布状况变化，考察综合因素影
响下对土壤重金属 Cd形态分布状况与续断菊和蚕
豆两种植物吸收 Cd的影响，丰富间作对植物根际理
化环境影响的相关信息，明确蚕豆与续断菊间作对
Cd形态分布状况与续断菊和蚕豆两种植物吸收 Cd
的影响，进而为促进重金属污染农用地修复实践提供
科学依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料与方法
本试验选取蚕豆（尼加拉）、续断菊（当地重金属
富集植物）为试验材料，于 2014 年 9月至 2015年 4
月进行试验。
试验地点位于云南省会泽县者海镇玛色卡村
（103°38′12″E、26°34′21″N），平均海拔 2120 m，矿区
气候温和，雨量充沛，属温带山地半潮湿气候，具有独
特的高原季风气候和丰富的立体气候特点。土壤背景
值为：全磷 15.8 g·kg-1，速效磷 28.2 mg·kg-1，速效钾
122 mg·kg-1，碱解氮 59.98 mg·kg-1，有机质 16.1 g·kg-1，
镉质量分数 25 mg·kg-1，pH5.5。
试验设置续断菊||蚕豆间作（2行续断菊，1行蚕
豆）、蚕豆单作、续断菊单作 3种种植模式，3个重复。
续断菊单作、蚕豆单作、间作株行距均是 10 cm。每个
小区面积为 3 m × 2 m，小区间筑埂，随机排列，共 9
个小区。蚕豆与续断菊株行距均为 10 cm，均为单株
种植，行距和株距设置均为当地农民广泛采用模式，
符合当地农业生产实际情况。续断菊使用烤烟型基质
和漂盘育苗，待苗长到 5~6 cm，选择长势良好、大小
均一的幼苗在蚕豆播种时（9月 26日）进行移栽。
施肥用量为磷肥（P2O5）75 kg·hm-2，钾肥（K2O）75
kg·hm-2。蚕豆、续断菊全部磷钾肥基施，不追施磷钾
肥，不施氮肥。按常规方法进行田间管理。
1.2 采样方法及预处理
分别在蚕豆幼苗期（10月 31日）、花蕾期（12月
31日）、成熟期（3月 31日）对单作和间作小区采样，
每小区每次随机多点采样作为一个混合样品，采用抖
土法收集根际土壤。土壤样品阴凉通风处自然风干，
significantly lower in V. faba intercropping than in monoculturing systems. Cadmium content in shoot of S. asper was significantly higher in
intercropping than in monoculture, but Cd content in S. asper roots was not different. In conclusion, intercropping V. faba with S. asper pro－
motes Cd accumulation in S. asper but reduces Cd content in V. faba.
Keywords：intercropping；rhizosphere soil；available nutrients；cadmium
54
第 32卷第 1期2016年 1月
幼苗期
180
150
120
90
60
花蕾期 成熟期
蚕豆||续断菊
单作续断菊
单作蚕豆
土
壤
碱
解
氮
含
量
/m
g ·
kg
-1
表 1 不同种植模式土壤 pH值
Table 1 Soil pH values in different cropping systems
剔除样品中植物根系、有机残渣以及可见侵入体，用
木质工具碾碎并用玛瑙研钵研磨，充分搅拌均匀后过
1 mm和 0.25 mm筛备用。
将续断菊分成地上和地下两部分，蚕豆分成根、
茎、叶、豆荚、籽粒 5部分，分别用自来水冲洗后，再用
去离子水冲洗干净，晾干后于 105℃杀青 30 min，然
后 70℃烘干至恒重，分别测定干物质量。烘干样品用
粉碎机全部粉碎、混匀，过 0.25 mm筛后装袋备用。
1.3 土壤理化性质及 Cd形态测定
土壤 pH值、有机质、碱解氮、速效钾、速效磷的
测定方法参照鲍士旦《土壤农化分析》和吕贻忠《土壤
学实验》。不同形态（可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧
化物结合态和有机物结合态）的 Cd含量采用 Tessier
连续浸提-原子吸收分光光度法测定（4520-TF原子
吸收分光光度计，苏州）。
土壤样品和植物样品分别用浓硝酸-浓盐酸-高
氯酸、硝酸-高氯酸消煮后采用石墨炉-原子吸收光
谱法测定 Cd含量。
1.4 数据处理方法
数据采用 Excel 2003进行常规分析，土壤与植物
之间、植物地上部与根之间重金属含量、各 Cd形态
之间的差异性、相关性采用 SPSS17.0软件分析。
2 结果与分析
2.1 不同种植模式对土壤 pH值、有机质影响
不同种植模式下，单作蚕豆与单作续断菊 pH值
在整个生育期没有出现差异性，间作土壤 pH值呈下
降趋势，成熟期相对于幼苗期下降 0.11 个单位（表
1）。成熟期，间作土壤有机质含量比单作蚕豆和单作
续断菊分别增加 12.64%、20.13%（表 2）。
2.2 不同种植模式对土壤速效养分影响
2.2.1 土壤碱解氮含量
由图 1可见，间作与单作蚕豆土壤碱解氮含量从
幼苗期至成熟期均表现出递增趋势，成熟期碱解氮含
量相对于幼苗期分别显著增加 139.87%、155.15%，间
作与单作蚕豆土壤碱解氮含量在每个蚕豆生育期变
化量接近；单作续断菊土壤碱解氮含量先下降（幼苗
期至花蕾期）、后上升（花蕾期至成熟期），最终相对于
幼苗期增加 13.01%。间作与单作蚕豆成熟期土壤碱
解氮含量分别为 152.32、152.99 mg·kg-1，均比单作续
断菊增加 32.75%左右。
2.2.2 土壤速效钾含量
由图 2可见，间作与单作续断菊土壤速效钾含量
接近，整个生育期速效钾含量变化没有差异性；成熟
期单作蚕豆速效钾含量相对于幼苗期下降 10.60%。
间作与单作续断菊成熟期土壤速效钾含量分别为
216.64、218.81 mg·kg-1，显著大于单作蚕豆土壤速效
钾含量 175.06 mg·kg-1。
2.2.3 土壤速效磷含量
不同种植模式土壤速效磷含量从幼苗期至成熟
期均呈现下降趋势，间作显著下降 7%左右，单作蚕豆
与单作续断菊下降量接近，且每个生育期的间作速效
磷含量均大于单作续断菊、单作蚕豆。由图 3可知，在
三个生育期内间作条件下根际速效磷的含量，与单作
注：表中的数据为平均值±标准差（n=3）；同一时期的不同字母表
示用 Duncan法测试时 P<0.05水平上的差异显著。下同。
Notes：Data are average ± standard deviation. Different letters within a
growth period mean significant differences between cropping treatments at
P<0.05 level. n=3. The same below.
种植模式
幼苗期
Seedling stage
花蕾期
Bud stage
成熟期
Maturity stage
单作蚕豆 V. Faba
monocropping 5.81±0.06a 5.78±0.05a 5.76±0.04ab
单作续断菊 S. asper
monocropping 5.79±0.03a 5.82±0.06a 5.80±0.02a
蚕豆||续断菊
intercropping 5.79±0.03a 5.71±0.03a 5.68±0.06b
表 2 不同种植模式土壤有机质含量（g·kg-1）
Table 2 Soil organic matter content in different cropping
systems（g·kg-1）
图 1 不同种植模式土壤碱解氮含量
Figure 1 Soil available N content in different cropping systems
种植模式
幼苗期
Seedling stage
花蕾期
Bud stage
成熟期
Maturity stage
单作蚕豆 V. Faba
monocropping 33.04±6.12a 30.71±5.13b 37.35±0.28ab
单作续断菊 S. asper
monocropping 37.08±5.42a 41.35±3.35a 35.02±3.27b
蚕豆||续断菊
intercropping 35.33±6.70a 34.53±3.09ab 42.07±2.60a
谭建波，等：续断菊与蚕豆间作下土壤部分化学特征与 Cd形态分布状况研究 55
农业环境科学学报 第 35卷第 1期
15
12
9
6
3
0
蚕豆||续断菊
Cd
含
量
/m
g ·
kg
-1
单作续断菊 单作蚕豆
（a）幼苗期
15
12
9
6
3
0
蚕豆||续断菊
Cd
含
量
/m
g ·
kg
-1
单作续断菊 单作蚕豆
（b）花蕾期
15
12
9
6
3
0
蚕豆||续断菊
Cd
含
量
/m
g ·
kg
-1
单作续断菊 单作蚕豆
（c）成熟期
蚕豆相比，其变化幅度分别为 6.90%、1.19%、3.47%；
与单作续断菊相比，其变化幅度分别为 7.14%，
2.65%、3.19%[计算式（PI-PS）/PS；PI为间作条件下的根
际速效磷含量，PS为单作条件下根际速效磷含量]。
2.3 不同种植模式对 Cd形态影响
图 4显示三种种植模式 Cd 各形态含量分布状
况在不同生育期均表现为可交换态>碳酸盐结合态>
铁锰氧化物结合态>有机物结合态；三个生育期均是
间作条件下可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结
合态和有机物结合态四种形态含量总和小于单作蚕
豆与单作续断菊。
可交换态含量在间作种植模式下，成熟期相比幼
苗期显著下降 17.48%，单作续断菊没有显著变化，可
交换态平均含量 4.77 mg·kg-1，单作蚕豆在幼苗期与
花蕾期显著下降；整个生育期，间作、单作续断菊、单
作蚕豆三种种植模式碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合
态、有机物结合态含量均未出现差异性，碳酸盐结合
态平均含量分别为 3.51、3.73、3.80 mg·kg-1，铁锰氧化
物结合态平均含量分别为 2.52、2.68、2.91 mg·kg-1，有
机物结合态平均含量均在 1.59 mg·kg-1左右。
成熟期可交换态含量间作比单作蚕豆与单作续
断菊分别下降 21.98%、22.13%，碳酸盐结合态、铁锰
氧化物结合态和有机物结合态没有差异性。
2.4 不同种植模式对蚕豆与续断菊生物量、Cd 含量
影响
间作蚕豆的单株总生物量（根+茎+叶+豆荚+籽
粒）小于单作蚕豆，单作蚕豆与间作蚕豆均是籽粒干
质量（生物量）最大，且间作蚕豆籽粒干质量显著小于
单作蚕豆籽粒干质量（图 5），间作后相比单作降低了
39.98%。总体来看，间作蚕豆单株生物量相比单作降
低了 24.77%。间作与单作续断菊单株生物量均表现
为地上部>根部，间作续断菊地上部干质量显著大于
单作续断菊地上部干质量（图 5）。间作后，续断菊单
幼苗期
300
250
200
150
100
花蕾期 成熟期
蚕豆||续断菊
单作续断菊
单作蚕豆
土
壤
速
效
钾
含
量
/m
g ·
kg
-1
幼苗期
80
76
72
68
64
60
花蕾期 成熟期
蚕豆||续断菊
单作续断菊
单作蚕豆
土
壤
速
效
磷
含
量
/m
g ·
kg
-1
图 4 不同生育期不同种植模式 Cd形态分布状况
Figure 4 Distribution of Cd fractions in different cropping systems
at different growth stages
图 2 不同种植模式土壤速效钾含量
Figure 2 Soil available K content in different cropping systems
图 3 不同种植模式土壤速效磷含量
Figure 3 Soil available P content in different cropping systems
有机物结合态
碳酸盐结合态
铁锰氧化物结合态
可交换态
56
第 32卷第 1期2016年 1月
株生物量相比单作增加 15.29%。
成熟期，单作与间作蚕豆根、叶、豆荚与籽粒 Cd
质量分数差异显著，单作与间作均是根部 Cd质量分
数最大，籽粒 Cd 质量分数最小（图 6），且间作蚕豆
根、茎、叶、豆荚与籽粒平均 Cd质量分数（5.86 mg·kg-1）
小于单作平均 Cd质量分数（7.06 mg·kg-1）。
成熟期间作续断菊地上部 Cd质量分数 19.29 mg·
kg-1显著大于单作续断菊地上部 Cd质量分数 13.26
mg·kg-1，间作与单作续断菊根部 Cd质量分数分别为
19.69、18.67 mg·kg-1，没有差异性（图 7）。间作后续断菊
的转运系数 0.98大于单作续断菊转运系数 0.71，间作
有效转运系数 3.13大于单作 1.95 [续断菊转运系数=
植物地上部含量/根部含量；有效转运系数=（植物地上
部含量×地上部生物量）/（根部含量×根部生物量）]。
3 讨论
3.1 间作对 Cd形态分布状况的影响
试验结果表明，幼苗期单作续断菊土壤碱解氮含
量显著大于间作和单作蚕豆，随着时间的推移，间作
和单作蚕豆土壤碱解氮含量呈增长趋势，但间作土壤
碱解氮含量变化率在花蕾期后大于单作蚕豆，成熟期
时均比单作续断菊增加 32.75%左右。可能由于豆科
植物生长初期，植株所需氮量多来源于土壤本身，其
主要原因是作物根系尚未发育完善，结瘤和固氮过程
尚未启动，随着植株根系的发达，固氮能力增强[17]。此
外，可能是豆科与非豆科作物间作，由于非豆科作物
可以更多地利用土壤氮素，降低高氮条件下的“氮阻
碍”作用，提高豆科作物的固氮比率[18]，豆科作物固定
的氮素，可以部分通过根际转移到非豆科作物中，改
善了非豆科作物的供氮条件，从而有利于非豆科作物
生长[19]。蚕豆||续断菊间作，间作续断菊生物量的增加
主要源于可利用光能的增加以及大豆固氮对续断菊氮
营养的贡献，而间作蚕豆生物量的减少则主要由于续
断菊对蚕豆的遮光，减少了蚕豆可利用的光能[20-21]。蚕
豆、大豆通过生物固氮作用，将更多的土壤氮素留给与
之间作的玉米使用，从而有利于玉米氮的吸收和积
累[22]。在成熟期的间作土壤碱解氮比单作续断菊增加
32.75%左右，间作 Cd可交换态含量比单作续断菊下
降 22.13%，氮素的硝化作用生成 HNO2、HNO3，促进
土壤中重金属溶解而发生迁移转化[23]。
试验结果表明根际速效磷含量随时间的推移呈
下降趋势，间作根际速效磷含量相对于单作蚕豆、续
断菊模式提高 7%左右，表明间作促进了根际磷的活
化。可能是由于间作条件下对根际磷养分的活化作用
明显强于单作，使更多的闭蓄态磷转化为速效磷，提
高了根际磷养分的含量[24]。豆科作物固氮过程中释放
出 H+，酸化根际土壤，活化土壤中难溶性磷，供另一
作物利用[25]。单作蚕豆与单作续断菊条件下根际速效
磷含量在整个蚕豆生育期无明显变化，间作根际速效
磷明显下降 7.16%，可能是间作延缓了作物根系的衰
15
12
9
6
3
0
间作蚕豆
单作蚕豆
间作续断菊
单作续断菊
成
熟
期
蚕
豆
、续
断
菊
生
物
量
/g ·
株
-1
根
蚕豆
茎 叶 豆荚 籽粒 根 地上部
续断菊
14
12
10
8
6
4
2
0
蚕豆||续断菊
单作蚕豆
成
熟
期
蚕
豆
Cd
含
量
/m
g ·
kg
-1
根
蚕豆各器官
茎 叶 豆荚 籽粒
图 5 不同种植模式蚕豆、续断菊植株生物量
Figure 5 Biomass of V. faba and S. asper in different cropping
systems（g·plant-1）
图 6 不同种植模式蚕豆各器官 Cd质量分数
Figure 6 Content of Cd in different parts of V. faba in different
cropping systems
24
20
16
12
8
4
0
蚕豆||续断菊
单作续断菊
成
熟
期
续
断
菊
Cd
含
量
/m
g ·
kg
-1
根部
续断菊各器官
地上部
图 7 不同种植模式续断菊各器官 Cd质量分数
Figure 7 Content of Cd in different parts of S. asper in different
cropping systems
谭建波，等：续断菊与蚕豆间作下土壤部分化学特征与 Cd形态分布状况研究 57
农业环境科学学报 第 35卷第 1期
老，使蚕豆和续断菊根系在生育后期仍保持较强的根
系活力，有一定的养分吸收能力所致[26]。成熟期间作
根际速效磷含量相对于单作蚕豆、续断菊模式提高
7%左右，间作 Cd可交换态含量比单作蚕豆与单作续
断菊分别下降 21.98%、22.13%，当土壤中速效磷的含
量充足时，重金属元素会与之形成难溶性磷酸盐，降
低重金属元素在根际土壤中的活动性和移动性[27]。
成熟期间作根际速效钾含量显著大于单作蚕豆，
间作 Cd可交换态含量比单作蚕豆下降 21.98%，可能
是由于土壤颗粒对 K+离子的解吸附作用，使 K+离子
很容易与重金属元素发生置换而降低重金属元素在
根际土壤中的生物利用度[23]。总之，速效氮、磷与重金
属元素呈负相关，速效钾与重金属元素呈正相关[27]。
试验结果表明 Cd 各形态中占绝对优势的是可
交换态，铁锰氧化物结合态和有机物结合态含量很
少，而碳酸盐结合态含量居中，与宋菲等[28]对红壤、棕
壤中重金属形态分布研究一致。间作种植模式下 Cd
可交换态含量在成熟期比幼苗期显著下降17.48%，而
单作续断菊种植模式 Cd可交换态含量没有显著差
异，其原因可能是：①由于在大量有机质条件下，植物
生长更快，生物量更大，对土壤中 Cd的吸收更多，导
致成熟期土壤中可交换态含量降低[29]。②在间作体系
中，根系分泌物对根际环境物理、化学性质，以及土壤
酶活性、根际周围土壤中微生物种群分布等对土壤重
金属的有效性以及植物对重金属的吸收产生重要影
响[30-32]，所以导致间作后 Cd可交换态含量下降可能
原因是续断菊与蚕豆间作后，通过根系分泌有机酸与
Cd进行螯合作用，提高土壤 Cd的活化效率（土壤有
效态镉/土壤全镉），而续断菊是 Cd的超积累植物，对
Cd具有强吸收作用[33]。③pH值通过影响土壤表面电
荷性质和镉离子的存在形态而影响镉离子的吸附，植
物根系分泌物 H2CO3及其他酸性物质可降低根际土
壤的 pH值，pH能够影响无机碳含量，影响碳酸盐的
形成和溶解，促进植物碳酸盐结合态对重金属的吸
收，因此使镉化学形态在交换态和碳酸盐结合态之间
转移。间作种植模式下土壤 pH值下降 0.11个单位，
形成较多的碳酸盐络合物而使镉有效性降低[29]。④有
机质是一种有效的吸附剂，有机质通过改变土壤表面
负电荷数量以及与镉离子发生不同的化学反应而起
作用，能极大地降低重金属离子的活度[29]。蒋煜峰等[34]
在土壤中加入腐植酸后，使土壤溶液中的有机质含量
增加，同时提高了土壤中铁锰氧化物的活性，使铁锰
氧化物结合重金属的能力增强，随着腐植酸浓度的增
大，这种作用越强，使氧化物结合重金属离子的能力
增强，土壤中氧化物结合态的重金属离子含量增加。
有机肥的施用促使交换态 Cd向铁锰氧化物结合态
与有机物结合态 Cd转化[35]，形成的络合物稳定性较
高，导致镉有效性相对较低[36]。范文宏等[37]采用连续提
取法分析沉积物添加胡敏酸后，重金属（Cd，Cu，Zn，
Pb和 Ni）的形态分布状况结果显示：随着胡敏酸的加
入，重金属的可交换态含量都不同程度的降低，铁锰
氧化物结合态含量不同程度的增加，有机结合态和残
渣态含量有所提高。
成熟期，间作土壤有机质含量比单作蚕豆和单作
续断菊分别增加 12.64%、20.13%，间作可交换态含量
比单作蚕豆与单作续断菊分别下降 21.98%、22.13%。
土壤中有机质的增加改变土壤中重金属元素的化学
形态分布[29]。张亚丽等[38]研究结果表明：施用有机肥
后，土壤有效态镉含量显著降低，降幅约为 40%。污染
土壤中镉的形态与腐殖质较高性能的络合作用有关，
腐殖质含量高，强力的吸附和络合作用造成 Cd可交
换态降低，而其他形态含量增加。因此，对重金属污染
土壤进行治理和修复时可利用土壤有机质含量对重金
属形态的影响。
3.2 间作对蚕豆和续断菊吸收 Cd的影响
从本实验结果来看，成熟期间作续断菊转运系数
大于单作，间作有效转运系数大于单作，说明间作后
续断菊的转运能力强于单作，对 Cd累积能力增强。
卫泽斌等[39]研究表明，间作方式可以提高植物对重金
属的提取效率。成熟期间作蚕豆根、叶、豆荚 Cd质量
分数显著小于单作蚕豆，说明间作降低了根、叶、豆荚
对重金属 Cd的转运，使间作蚕豆籽粒 Cd质量分数
显著小于单作。玉米||续断菊间作成熟期，单作玉米
根、茎、叶、籽粒 Cd质量分数显著大于间作玉米，单
作续断菊根部、地上部 Cd质量分数差异显著小于间
作续断菊[40]。将富集植物和农作物间作用于污染土壤
的植物修复，富集植物能抑制农作物对重金属的吸收
量，同时能提高富集植物对重金属的提取效率。蚕豆
与续断菊在间作体系下，既能增强富集植物续断菊对
Cd的吸收，又能降低农作物蚕豆对 Cd的吸收，是一
种“双赢”模式。
4 结论
（1）间作模式下，土壤 pH值下降 0.11个单位，土
壤有机质比单作增加 12.64%~20.13%，碱解氮含量显
著增加 139.87%，速效磷含量显著下降 7%，速效钾含
58
第 32卷第 1期2016年 1月
量无显著变化。
（2）间作 Cd可交换态含量比单作显著下降，其余
形态没有差异性。
（3）间作单株蚕豆生物量相比单作降低了 24.77%，
间作单株续断菊生物量相比单作增加 15.29%。
（4）单作蚕豆根、叶、豆荚与籽粒 Cd质量分数显
著大于间作蚕豆，间作续断菊地上部 Cd质量分数显
著大于单作，根部无显著性差异。总之，间作后增强续
断菊对 Cd的吸收，降低蚕豆对 Cd的吸收。
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