全 文 ：生态环境学报 2015, 24(4): 700-707 http://www.jeesci.com
Ecology and Environmental Sciences E-mail: editor@jeesci.com
基金项目：国家自然科学-云南省联合基金项目（U1202236）
作者简介：谭建波（1990 年生），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（1966 年生），女，教授，博士生导师。E-mail: 649332092@qq.com
收稿日期：2014-12-29
续断菊与玉米间作系统不同植物部位 Cd、Pb 分配特征
谭建波，陈兴，郭先华，李元，祖艳群*
云南农业大学资源与环境学院，云南 昆明 650201

摘要：采用植物修复的方法对会泽铅锌矿周围受 Cd、Pb 污染的农用地进行修复，将超富集植物续断菊和农作物玉米在污染
农用地间作种植，以减少农用地重金属含量，并获得合格的农产品。通过田间小区直接种植的方式，测定植物生物量及各器
官重金属含量，研究续断菊（Sonchus asper L.Hill）与玉米（Zea mays L.）间作系统植物不同器官 Cd、Pb 分配特征。结果
表明，（1）间作续断菊生物量相比单作增加了 31.55%，间作玉米生物量相比单作增加了 29.02%。（2）从拔节期到成熟期，
间、单作玉米各器官 Cd 质量分数呈下降趋势。成熟期与拔节期相比，间作玉米根、茎、叶 Cd 质量分数分别降低了 24.51%、
29.06%、55.32%，单作玉米根、茎、叶 Cd 质量分数分别降低了 22.05%、7.20%、45.02%。在不同时期，间作玉米根、叶
Cd 质量分数都低于单作玉米根、叶 Cd 质量分数。根部 Cd 质量分数在抽穗期和成熟期差异显著；叶部 Cd 质量分数在成熟
期差异性显著；茎部 Cd 质量分数在抽穗期和成熟期呈现出单作大于间作，在成熟期差异显著。玉米各部位 Pb 质量分数呈
现出先增加后下降趋势，且成熟期根、茎 Pb 质量分数小于拔节期，而该期叶 Pb 质量分数则大于拔节期。不同时期，间作
玉米根、叶 Pb 质量分数小于单作玉米根、叶，根在抽穗期和成熟期 Pb 质量分数差异性显著；间作玉米籽粒 Cd、Pb 质量分
数显著小于单作。（3）续断菊根部及地上部 Cd 质量分数随时间推移而呈现逐渐增加趋势，间作续断菊根部及地上部 Cd 质
量分数分别增加 16.88、15.45 mg·kg-1，单作续断菊根部及地上部 Cd 质量分数分别增加 5.5、10.09 mg·kg-1，间作续断菊地上
部 Cd 质量分数显著大于单作，间作根部大于单作根部，在抽穗期和成熟期出现显著差异。（4）间作、单作种植模式下土壤
Cd、Pb 质量分数均有下降，土壤 Cd 质量分数在间作模式下降 25.99%，单作续断菊模式下降 23.19%，单作玉米模式下降
14.78%；土壤 Pb 质量分数在间作模式下降 6.78%，单作续断菊模式下降 7.53%，单作玉米模式下降 7.23%。结果表明，续
断菊和玉米间作促进了续断菊各部位对镉的积累量，同时抑制了玉米各部位镉的积累量。
关键词：玉米；续断菊；间作；Cd；Pb；土壤修复
DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2015.04.023
中图分类号：X173 文献标志码：A 文章编号：1674-5906（2015）04-0700-08
引用格式：谭建波，陈兴，郭先华，李元，祖艳群. 续断菊与玉米间作系统不同植物部位 Cd、Pb 分配特征[J]. 生态环境学
报, 2015, 24(4): 700-707.
TAN Jianbo, CHEN Xing, GUO Xianhua, LI Yuan, ZU Yuanqun. Distribution Characteristics of Pb and Cd in Different Parts of
Sonchus asper and Zea mays in An Intercropping System [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2015, 24(4): 700-707.
土壤重金属污染产生的主要原因是采矿、冶
炼、农业等人为因素以及地震、火山喷发等自然因
素，其中人为因素的化学和冶金行业是环境中重金
属的最主要来源（Navarro 等，2008；陈炳睿等，
2012；Vaalgamaa 和 Conley，2008）。滇东北会泽县
是中国有名的铅锌矿冶炼区，长期的土法冶炼对环
境造成了严重的污染，导致了 Cd、Pb、Zn 等重金
属在土壤、水体和大气中的高度积累，造成土壤重
金属污染，植被破坏，影响了整个流域的生态环境
（房辉和曹敏，2009；陆泗进等，2014）。重金属在
土壤中积累，在农作物中残留，随食物链转移，最
终在动物、人体内积累，对人类身体健康造成危害，
因此对重金属污染土壤的修复迫在眉睫（雷冬梅
等，2007）。
植物修复是指将具有一定重金属富集能力的
植物种植于污染土地上，生长一定时间后将植物地
上部或整株收获并集中填埋或焚烧，使土壤重金属
含量降低到可接受的水平（黑亮等，2007；李凯荣
等，2013）。与土壤污染的传统物理、化学修复治
理技术相比，植物修复方式具有可在污染现场进
行、修复成本低、对土壤扰动性小、不造成二次污
染等优点，是土壤重金属污染修复的最佳方法（鲍
桐等，2008；胡亚虎等，2010；胡鹏杰等，2014）。
但是，用于植物修复的超富集植物，生物量小，生
谭建波等：续断菊与玉米间作系统不同植物部位 Cd、Pb 分配特征 701
长缓慢，吸收重金属缓慢，使得修复时间漫长，效
率低，效果不理想，限制了植物修复的推广。
间作措施在中国农业生产中的应用历史悠久。
将农作物与超富集植物进行间作，可以实现“边生
产边修复”的理念。利用间作种植，形成一套高效
修复土壤重金属污染的同时，实现在污染土壤上作
物安全生产的种植模式（蒋成爱等，2009；卫泽斌
等，2010）。本研究采用本土超累积植物续断菊
（sonchus asper L.Hill）与玉米（Zea mays L.）间作，
期望能够去除农用地中含量过高的 Cd、Pb 等重金
属，同时使农产品玉米的重金属含量下降，为超累
积植物与农作物间作条件下污染农用地的植物修
复系统提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 供试材料及实验方法
选取玉米（会单 4 号）、续断菊（本土植物）
为试验材料，于 2014 年 4 月至 2014 年 9 月进行
试验。
试验地位于云南省会泽县者海镇玛色卡村，海
拔 2 100 m，年平均气温 12.6 ℃，年降水量 840 mm。
土壤背景值：有机质质量分数为 16.1 g·kg-1，全磷
15.8 g·kg-1，速效磷 28.2 mg·kg-1，速效钾 122
mg·kg-1；CEC 28.2 cmol·kg-1 ；镉质量分数 25
mg·kg-1，铅质量分数 600 mg·kg-1；pH 值 5.5。
种植模式分为玉米与续断菊间作、玉米单作和
续断菊单作 3 个模式。单作续断菊株行距均是 10
cm；单作玉米株距是 20 cm，行距是 30 cm。间作
模式为 1 行玉米，2 行续断菊，玉米株距是 20 cm，
续断菊株行距均是 10 cm，玉米和续断菊行距 10
cm。每个种植模式重复 3 次，小区间筑梗，随机排
列，共 9 个小区，每个小区面积为 15 m2（3 m×5 m）。
续断菊种子采自会泽 Pb/Zn 矿区，播种前种子用
10%的 H2O2消毒 30 min，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
幼苗在玉米播种时（4 月 15 日）进行移栽。玉米播
种期是 2014 年 4 月 15 日，拔节期是 6 月 15 日，
抽穗期是 7 月 15 日，成熟期是 8 月 15 日。
1.2 采样方法及预处理
在玉米拔节期（6月15日），抽穗期（7月15
日），成熟期（8月15日）均取样，每次单作小
区取3株玉米或续断菊及根际土壤，间作小区取3
株玉米和对应3株续断菊及根际土壤，带回实验
室处理。
将续断菊分成地上和地下 2 部分，玉米分成根、
茎、叶、果实（成熟期）4 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 ℃烘干至恒质量，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。
土壤样品避光自然风干，充分搅拌均匀后，过
0.25 mm 筛备用。
1.3 指标测定及计算方法
土壤样品和植物样品分别用浓硝酸-浓盐酸-高
氯酸、硝酸-高氯酸消煮后测定 Cd、Pb 含量，Cd、
Pb 含量的测定分别采用石墨炉-原子吸收光谱法、
火焰-原子吸收光谱法。
Cd、Pb 累积特征用富集系数和转移因子表示，
其计算公式分别为：
续断菊富集系数=植物地上部重金属含量/土壤
重金属含量（李元等，2008）；
转运系数=植物地上部含量/根部含量（秦丽等，
2013）；
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)（秦丽等，2013）；
收获指数=籽粒质量/总质量（夏海勇等，2013）。
1.4 数据处理方法
数据采用 Excel 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的差异性、相
关性采用 SPSS 软件分析。
2 结果与分析
2.1 不同生育时期续断菊与玉米生物量
拔节期和抽穗期，续断菊生物量均是地上部大
于根部，且间作续断菊地上部大于单作续断菊地上
部（表 1）。成熟期，间作续断菊地上部干质量（生
物量）显著大于单作续断菊地上部干质量。间作后，
续断菊生物量相比单作增加，3 个时期分别增加了
1.35%、14.29%、31.55%。
在拔节期、抽穗期和成熟期，无论是间作还是
单作，玉米生物量均为：茎>叶>根（表 2）。间作玉
米的总生物量（根+茎+叶）大于单作，玉米的根、
茎、叶各部分生物量均为：间作>单作。间作玉米
和单作玉米均是籽粒干质量最大，且间作玉米籽粒
干重显著大于单作玉米籽粒干重（表 2）。总体来看，
间作玉米生物量相比单作提高了 29.02%。
表 1 续断菊不同生育期生物量
Table 1 Biomass of S. asper in different growth periods
g·plant-1
组织 处理 拔节期 抽穗期 成熟期
地上部 间作 0.47±0.07a 0.81±0.07a 1.72±0.15a 单作 0.40±0.07a 0.66±0.04a 1.23±0.11b
根部 间作 0.28±0.04a 0.39±0.07a 0.74±0.09a 单作 0.34±0.04a 0.39±0.02a 0.64±0.06a
表中的数据为平均值±标准差，同一时期同一组织的不同字母表示
用 Duncan 法测试时 P<0.05 水平上的差异性显著; n=3。下同
702 生态环境学报 第 24 卷第 4 期（2015 年 4 月）
2.2 不同生育期玉米不同部位 Cd、Pb 质量分数
玉米各部位 Cd 质量分数由拔节期向成熟期呈
递减规律，间作玉米成熟期根、茎、叶 Cd 质量分
数相对于拔节期分别降低了 24.51%、29.06%、
55.32%，单作玉米成熟期根、茎叶 Cd 质量分数相
对于拔节期分别降低了 22.05%、7.20%、45.02%，
同一部位，间作 Cd 质量分数下降大于单作（图 1）。
拔节期，单作与间作玉米 Cd 质量分数分布均
为：根>叶>茎，间作玉米根、茎、叶之间没有差异
性，而单作玉米的根部 Cd 质量分数显著大于茎、
叶部分，且间作玉米根、茎叶平均 Cd 质量分数
（13.97 mg·kg-1）小于单作平均 Cd 质量分数（14.54
mg·kg-1）；抽穗期，间作玉米 Cd 质量分数分布为：
根>叶>茎，单作分布为：根>茎>叶，均是根部 Cd
质量分数显著大于茎叶部分，且间作玉米根、茎、
叶平均 Cd 质量分数（10.41 mg·kg-1）小于单作平均
Cd 质量分数（11.90 mg·kg-1）；成熟期，单作与间
作玉米根、茎、叶、籽粒 Cd 质量分数差异显著，
大小顺序为：根>茎>籽粒>叶，且间作玉米根、茎、
叶、籽粒平均 Cd 质量分数（8.74 mg·kg-1）小于单
作平均 Cd 质量分数（10.94 mg·kg-1）。
拔节期到抽穗期，玉米各部位 Pb 质量分数均
呈现增加趋势，抽穗期到成熟期，Pb 质量分数呈现
减少趋势，且成熟期根茎 Pb 质量分数均小于拔节
期，叶则大于拔节期（图 2）。
拔节期与抽穗期，单作与间作玉米 Pb 质量分
数分布为：根>茎>叶。拔节期，单作与间作玉米各
部位 Pb 质量分数差异显著，且间作玉米根茎叶平
均 Pb 质量分数（52.10 mg·kg-1）小于单作 Pb 质量
分数（56.42 mg·kg-1）；抽穗期，间作玉米各部位 Pb
质量分数差异显著，单作玉米根部 Pb 质量分数显
著大于茎、叶，且间作玉米根、茎、叶平均 Pb 质
量分数（65.30 mg·kg-1）小于单作 Pb 质量分数（71.34
mg·kg-1）；成熟期，间作玉米 Pb 质量分数分布为：
根>叶>茎>籽粒，单作玉米 Pb 质量分数分布为：根>
籽粒>叶>茎，均是根部显著大于其他器官，且间作
玉米根、茎、叶平均 Pb 质量分数（44.90 mg·kg-1）
小于单作 Pb 质量分数（51.97 mg·kg-1）。
2.3 不同生育期续断菊不同部位 Cd、Pb 质量分数
及 Cd、Pb 累积特征
间作与单作续断菊根部、地上部 Cd 质量分数
从拔节期到成熟期呈现增加趋势，间作续断菊根部
表 2 玉米不同生育期生物量
Table 2 Biomass of Z. Mays in different growth period
g·plant-1
部位 处理 拔节期 抽穗期 成熟期
根
间作 5.02±0.53a 9.26±0.93a 25.26±1.95a
单作 4.06±0.48a 7.30±0.70a 21.82±1.33b
茎
间作 17.01±0.48a 44.74±3.09a 92.70±2.99a
单作 14.65±0.30b 38.36±3.19b 75.30±4.85b
叶
间作 14.86±0.81a 36.64±4.22a 73.48±2.14a
单作 11.27±0.70b 29.43±2.41b 60.37±1.53b
籽粒
间作 122.91±2.54a
单作 86.15±3.19b
收获指数
间作 0.39
单作 0.35


同一时期同一部位的不同字母表示用 Duncan 法测试时 P<0.05 水平上的差异性显著; n=3。下图同
图 1 玉米不同部位不同时期 Cd 质量分数
Fig. 1 Cd contents of different parts of Z. mays in different growth periods
a
a a
a a
a
a
a
a
a
a
b
b
a
a
b
a
a
b
b
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
拔节期 抽穗期 成熟期 拔节期 抽穗期 成熟期 拔节期 抽穗期 成熟期 拔节期 抽穗期 成熟期
根 茎 叶 籽粒
w
(C
d)
/(m
g·
kg
-1
)
玉米单作 续断菊//玉米间作
谭建波等：续断菊与玉米间作系统不同植物部位 Cd、Pb 分配特征 703
与地上部 Cd 质量分数分别增加 16.88、15.45
mg·kg-1，单作续断菊根部与地上部 Cd 质量分数分
别增加 5.5、10.09 mg·kg-1，间作根部、地上部 Cd
质量分数增加量大于单作（图 3）。在拔节期、成熟
期，单作与间作续断菊 Cd 质量分数分布均是地上
部显著大于根部。
间作、单作续断菊地上部 Pb 质量分数在不同
生育期没有显著差异，根部 Pb 质量分数从抽穗期
到成熟期呈增加趋势，单作续断菊根部 Pb 质量分
数增加量（112.77 mg·kg-1）大于间作增加量（54.99
mg·kg-1）。整个生育期，单作与间作续断菊均是根
部 Pb 质量分数显著大于地上部（图 4）。
3 个时期，单作与间作续断菊 Cd 转运系数均大
于 1，间作续断菊 Cd 平均转运系数 1.13，单作续断
菊 Cd 平均转运系数 1.16，转运系数在拔节期为间
作大于单作，抽穗期与成熟期均为间作小于单作；
间作与单作续断菊有效转运系数与富集系数均大
于 1，且随着时间的推移逐渐增加，相比于拔节期，
成熟期的间作续断菊有效转运系数与富集系数分
别增加了 26.09%、 89.74%，单作分别增加了
78.65%、69.23%，3 个时期有效转运系数与富集系
数均为间作大于单作。

图 2 玉米不同部位不同时期 Pb 质量分数
Fig. 2 Different parts Pb contents of Zea mays L. in different periods

图 3 不同时期续断菊 Cd 质量分数
Fig. 3 Cd contents of S. asper. in different growth periods
a a
a
a
a
a
a
a
a
a
a b
b
a
a
a
a
a
a
b
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
拔节期 抽穗期 成熟期 拔节期 抽穗期 成熟期 拔节期 抽穗期 成熟期 拔节期 抽穗期 成熟期
根 茎 叶 籽粒
w
(P
b)
/(m
g·
kg
-1
)
玉米单作 续断菊//玉米间作
b
b
b
a
b ba
a
a
a
a a
0
10
20
30
40
50
60
70
拔节期 抽穗期 成熟期 拔节期 抽穗期 成熟期
地上部 根部
w
(C
d)
/(m
g·
kg
-1
)
单作续断菊 续断菊//玉米间作
704 生态环境学报 第 24 卷第 4 期（2015 年 4 月）
3 个时期，间作与单作续断菊 Pb 转运系数、富
集系数均小于 1（表 3），间作 Pb 平均转运系数与
平均富集系数分别为 0.55、0.24，单作分别为 0.56、
0.25。续断菊由拔节期到成熟期，间作续断菊转运
系数降低了 22.41%，单作降低了 34.43%，但有效
转运系数间作增加 8.25%，单作增加 6.94%。
2.4 不同生育期土壤 Cd、Pb 质量分数
在整个生育期，Cd、Pb 质量分数在土壤中均
是单作玉米>单作续断菊>间作。间作、单作种植模
式下土壤 Cd、Pb 质量分数均有下降，土壤 Cd 质量
分数下降幅度大小为：间作>单作续断菊>单作玉
米。土壤 Pb 质量分数下降幅度大小为：单作续断
菊>单作玉米>间作。间作模式能显著降低土壤 Cd、
Pb 质量分数，从拔节期到成熟期土壤 Cd 质量分数
下降 25.99%，土壤 Pb 质量分数下降 6.78%；单作
续断菊模式同样有利于土壤 Cd、Pb 质量分数的降
低，从拔节期到成熟期土壤 Cd 质量分数下降
23.19%，土壤 Pb 质量分数下降 7.53%；单作玉米
模式对土壤 Cd、Pb 质量分数有同样的降低效果，
从拔节期到成熟期土壤 Cd 下降 14.78%，下降效果
没有间作、单作续断菊两种种植模式明显，土壤 Pb
质量分数下降 7.23%，下降幅度与间作、单作玉米
模式无明显差别（图 5、图 6）。
3 讨论
本试验表明，在拔节期与抽穗期，间作对续断
菊和玉米根部生物量没有影响，但能显著提高间作
玉米茎部和叶部生物量；成熟期，间作在显著提高
续断菊地上部生物量的同时，也显著提高了间作玉
米生物量。蒋成爱等（2009）研究表明玉米和东南

图 4 不同时期续断菊 Pb 质量分数
Fig. 4 Pb contents of S. asper in different growth periods
表 3 续断菊转运系数与富集系数
Table 3 The enrichment coefficient and transport coefficients of S. asper
生育期 重金属 处理 转运系数 有效转运系数 富集系数
拔节期
Cd
间作 1.23 2.07 4.58
单作 1.15 1.36 3.64
Pb
间作 0.58 0.97 0.23
单作 0.61 0.72 0.23
抽穗期
Cd
间作 1.03 2.14 7.03
单作 1.08 1.83 5.01
Pb
间作 0.62 1.28 0.24
单作 0.67 1.13 0.26
成熟期
Cd
间作 1.12 2.61 8.69
单作 1.26 2.43 6.16
Pb
间作 0.45 1.05 0.24
单作 0.40 0.77 0.25

图 5 不同时期土壤 Cd 质量分数
Fig. 5 Cd contents of soil in different growth periods
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a a
b
0
50
100
150
200
250
300
350
拔节期 抽穗期 成熟期 拔节期 抽穗期 成熟期
地上部 根部
w
(P
b)
/(m
g·
kg
-1
)
单作续断菊 续断菊//玉米间作
b
c
c
a
a
a
a
b
b
0
2
4
6
8
10
12
拔节期 抽穗期 成熟期
w
(C
d)
/(m
g·
kg
-1
)
续断菊//玉米间作 单作玉米 单作续断菊
谭建波等：续断菊与玉米间作系统不同植物部位 Cd、Pb 分配特征 705
景天间作，显著提高了富集植物东南景天的生物
量。间作条件下的玉米生物量与续断菊生物量比单
作时显著增加的原因可能是间作条件下续断菊与
玉米互相促进光合作用（焦念元等，2013a，2013b）、
增加了土壤养分、维持土壤肥力、提高养分利用效
率（吕越等，2014；苏本营等 2013）。因此，在对
轻中度重金属污染的土壤进行植物修复时，可以通
过超积累植物与农作物的间作促进超积累植物生
物量，加强对污染土壤的修复，同时实现在污染土
壤上农作物的安全生产。
间作条件下能够显著增加了玉米的生物量（秦
欢等，2012），本实验研究表明，续断菊与玉米间
作后，间作玉米籽粒产量高于单作玉米籽粒产量，
间作玉米籽粒产量的收获指数（0.39）与单作玉米
籽粒产量的收获指数（0.35）出现差异性，间作在
提高籽粒产量的同时，却降低了玉米籽粒中 Cd 的
浓度。可能的原因是间作时提高了玉米籽粒产量，
导致玉米籽粒 Cd 元素浓度的“稀释效应”，有研究
表明氮肥施用导致较高的玉米籽粒产量，使玉米籽
粒中重金属 Zn 元素浓度产生“稀释效应”（Feil 等，
2005；夏海勇等，2013），间作后玉米籽粒铬的浓
度会降低（An 等，2011）。另一可能的原因是间作
玉米 Cd 从营养器官向籽粒的转移或再活化速率受
到抑制，从而其质量分数低于单作玉米，有研究表
明在适宜条件和施用 Zn 肥情况下，高 N 肥施用能
够促进营养器官对 Fe 和 Zn 的吸收和再活化
（Kutman 等，2011）。夏海勇等（2013）研究表明
玉米与蚕豆、鹰嘴豆和大豆间作，使间作玉米籽粒
Fe、Mn、Cu 和 Zn 浓度降低，是由 Fe、Mn、Cu
和 Zn 从营养器官向籽粒转移或再活化的比例降低
所致。在间作体系中，通过根系分泌物对根际环境
的 pH、Eh 等物理、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
（陈英旭等，2000；梁开明等，2014；常学秀等，
2000）。所以导致间作后玉米 Cd 质量分数低于单作
的可能原因是续断菊与玉米间作后，通过根系分泌
有机酸与 Cd 进行螯合作用，降低土壤 pH，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
（秦丽等，2013）。从本实验结果来看，虽然成熟期
间作续断菊转运系数小于单作，但是间作续断菊根
部、地上部 Cd 质量分数大于单作续断菊，且间作
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。卫泽斌等（2005）研究表明，间作
方式可以提高植物对重金属的提取效率。将重金属
富集植物和农作物间作对污染土壤进行植物修复，
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。玉米与续断菊
在间作体系下，既能提高玉米产量，又能增强超积
累植物对 Cd 的吸收，是一种“双赢”模式。
在本研究中，不同时期下玉米、续断菊对 Cd、
Pb 的积累能力不同，与任立民等（2006）研究发现
并总结出同一植物吸收积累不同重金属元素的能
力是不同的结论一致，而且同一植物不同器官对同
一种重金属元素的吸收富集能力也有很大的差异
（陈建军等，2014）。Cd 质量分数在玉米植株不同器
官分布依次为根部>茎部>籽粒>叶部，且间作、单
作玉米根部 Cd 质量分数与茎、叶籽粒出现显著差
异，说明根部更容易累积 Cd。根中含量较高可能与
Cd 进入根的皮层细胞后和根内蛋白质、多糖类、核
酸等化合成为稳定的大分子络合物或不稳定性有
机大分子而沉积有关（张旭红等，2008）。重金属
在植物体内的分布规律是在新陈代谢旺盛的器官
（如根部）蓄积量较大，而营养储存器官（如茎部、
叶片、果实、籽粒）蓄积量则较少（关共凑等，2006）。
而随时间的推移，间作与单作玉米根、茎、叶部 Pb
积累量先上升后下降，在成熟期根茎积累量均下降
到最小，原因可能是玉米根部在拔节期生长旺盛，
对 Pb 大量吸收，因为根部积累较多 Pb，根部的代
谢加强，导致 Pb 从根部不断向茎叶部分迁移，同
时根部化学性状的改变以及根系分泌物等作用抑
制了根部的吸收机能，使根部从土壤中吸收的 Pb
逐渐减少（关共凑等，2006；旷远文等，2003；徐
卫红等，2006；吴林坤等，2014）。因此，随着时
间的推移，在根部积累的 Pb 就越来越少。
4 结论
Cd 在玉米植株不同部位的积累随时间的变化
是：间作与单作玉米根、茎、叶部积累量均在拔节
期最大，随着时间的推移，其积累的重金属越来越

图 6 不同时期土壤 Pb 质量分数
Fig. 6 Pb contents of soil in different growth periods
a a
b
a
a a a a
ab
0
100
200
300
400
500
600
700
拔节期 抽穗期 成熟期
w
(P
b)
/(m
g·
kg
-1
)
续断菊//玉米间作 单作玉米 单作续断菊
706 生态环境学报 第 24 卷第 4 期（2015 年 4 月）
少。Pb 在玉米植株不同部位的积累随时间的变化是：
间作与单作玉米根、茎、叶部积累量先上升后下降，
根茎积累量均下降到最小，叶积累量抽穗期和成熟
期都大于拔节期。
Cd、Pb 在土壤中被玉米与续断菊吸收以后，
对于玉米，主要集中在根部；对于续断菊地上部主
要集中 Cd，根部主要积累 Pb。Cd 质量分数在玉
米植株不同器官分布依次为根部>茎部>籽粒>叶
部；在续断菊中分布为地上部>根部，且在间作体
系下，能显著减少玉米根茎叶和籽粒 Cd、Pb 质量
分数，能增加续断菊对 Cd 的积累量。玉米根、茎、
叶、籽粒中重金属元素积累量分布是：w(Pb)>
w(Cd)。

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谭建波等：续断菊与玉米间作系统不同植物部位 Cd、Pb 分配特征 707

Distribution Characteristics of Pb and Cd in Different Parts of Sonchus asper
and Zea mays in An Intercropping System

TAN Jianbo, CHEN Xing, GUO Xianhua, LI Yuan, ZU Yuanqun*
College of Resources and Environment, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China

Abstract: This experiment was to use the method of phytoremediation to repair the polluted farmland by Cd and Pb around lead-zinc
mine area in Huize. Hyperaccumulator compositae (Sonchus asper L.Hill) and maize (Zea mays L.) were intercropped in polluted
farmland, expecting to not only reduce the heavy metal pollution in soil but also obtain qualified agricultural products. By field plot
experiments , plant biomass and heavy metal contents in different organs were determined and we studied the plants on Pb, Cd
distribution characteristics in different organs under intercropping system of maize and compositae. The results indicated that: (1)
The biomass of intercropping compositae was increased by 31.55% than the monoculture and the biomass of intercropping maize
was increased by 29.02% than the monoculture. (2) From jointing stage to maturity stage, the mass fraction of Cd in all organs of
maize was decreased by monoculture or intercropping. The Cd mass fraction in roots, stems and leaves by intercropping maize was
decreased by 24.51%，29.06%，55.32%. The Cd mass fraction in roots, stems and leaves by monoculture maize was decreased by
22.05%，7.20%，45.02%. In different periods, the Cd contents of roots and leaves by intercropping maize were lower than the
monoculture. The Cd content of roots showed significant difference at heading stage and maturity stage. The Cd content of leaves
was significant difference at maturity stage. The Cd content of stems at heading stage and maturity stage in monoculture was higher
than the intercropping and had significant difference at maturity stage. The Pb mass fraction in all organs of maize increased firstly,
and then decreased and the Pb mass fraction in roots and stems at maturity stage was lower than the jointing stage and the Pb mass
fraction of leaves at the maturity stage was higher than the jointing stage. In different periods, the Pb contents of roots and leaves by
intercropping maize were lower than the monoculture. The Pb content of roots at heading stage and maturity stage had significant
difference. The Cd and Pb contents of maize grain were significantly lower than that of monoculture. (3) The Cd mass fraction of the
compositae increased with the time passing and the Cd content of overground plant part by intercropping was significantly higher
than the monoculture. At heading stage and maturity stage, the Cd content of roots by intercropping was significantly higher than the
monoculture. The Cd mass fraction of roots and overground plant part by intercropping increased by 16.88, 15.45 mg·kg-1,
respectively. The Cd mass fraction of roots and overground part under monoculture increased by 5.5, 10.09 mg·kg-1, respectively. (4)
The Cd and Pb mass fraction in soil was decreased, both monoculture and intercropping. It decreased by 25.99% under intercropping.
It decreased by 23.19% under monoculture compositae and 14.78% under monoculture maize. The Pb mass fraction in soil decreased
by 6.78% under intercropping, and 7.53% under monoculture compositae and 7.23% under monoculture maize. The results showed
that compositae and maize intercropping systems not only promoted Cd accumulation of all organs of compositae but also inhibited
Cd accumulation of all organs of maize.
Key words: Maize; Sonchus asper L. Hill; intercropping; Cd; Pb; soil remediation