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7种蔬菜型作物重金属积累效应及间作鸡眼草对其重金属吸收的影响



全 文 :第26卷第6期
2012年12月
水土保持学报
Journal of Soil and Water Conservation
Vol.26No.6
Dec.,2012
 
  收稿日期:2012-07-27
  基金项目:浙江省丽水市科技计划项目(2007kjh2004);浙江省教育厅科研项目(Y201224793);浙江省重点学科(生态学)资助项目
  作者简介:杨晖(1978-),女,浙江莲都人,硕士,讲师,主要从事植物生理生态方面的研究。E-mail:Lsxyyh@126.com
  通讯作者:赵鹂(1964-),女,浙江杭州人,硕士,教授,主要从事植物生理生态及农产品安全方面的研究。E-mail:xyzhaoli@126.com
7种蔬菜型作物重金属积累效应及
间作鸡眼草对其重金属吸收的影响
杨 晖1,梁巧玲1,赵 鹂1,朱 诚2
(1.丽水学院生态学院,浙江 丽水323000;2.中国计量学院,浙江 杭州310018)
摘要:选取Cd污染比较严重的丽水市水阁工业园区石牛大桥附近的蔬菜基地,研究5类7种蔬菜型作物
(番茄、油冬菜、白菜、卷心菜、花椰菜、萝卜、玉米)对重金属的积累效应,以及7种蔬菜在单作、与鸡眼草间
作2种种植模式下对重金属积累的差异性。结果表明:(1)5类7种蔬菜对重金属的积累效应具有很大差
异,其对重金属的富集能力表现为叶菜类>花菜类>根茎类>茄果类>禾谷类;对不同重金属的富集能力
则表现为Sb>Cd>Ba>Pb>As;蔬菜的不同器官对同一重金属的富集能力表现为根>叶、茎>果实,但萝
卜对重金属的富集能力则表现为叶>根。(2)相比单作,间作鸡眼草显著或极显著降低番茄、玉米、白菜、
卷心菜、萝卜可食部位对Pb的积累,降低番茄、白菜、卷心菜可食部位对Cd的积累,降低番茄、白菜可食部
位对Ba的积累;间作鸡眼草显著或极显著提高油冬菜可食部位对Pb、Cd和Ba的积累,提高花椰菜可食部
位对Pb和Ba的积累;单作和间作相比,7种作物可食部位对Sb和As的积累不存在显著差异性。间作鸡
眼草的种植模式适合于试验用的番茄、白菜、卷心菜、萝卜、玉米等蔬菜的生产,不适合于油冬菜和花椰菜
等蔬菜的生产。
关键词:鸡眼草;蔬菜;间作;重金属;积累
中图分类号:S53;X171   文献标识码:A   文章编号:1009-2242(2012)06-0209-06
The Cumulative Effect on Heavy Metal of Seven Kinds of Vegetable Crops and
Effects on Heavy Metal Absorption of Intercropping Kummerowia striata
YANG Hui 1,LIANG Qiao-ling1,ZHAO Li 1,ZHU Cheng2
(1.College of Ecology,Lishui University,Lishui,Zhejiang323000;2.China Jiliang University,Hangzhou,Zhejiang310018)
Abstract:The cumulative effects to heavy metal of different kinds vegetable crops and the difference among
the seven kinds of vegetable crops by monoculture and intercropping in the vegetable garden in Shuige indus-
trial zone of Lishui was studied.It was shown that:(1)The cumulative effects of different kinds of vegetable
varied high.Leave-vegetables showed the highest content of heavy metals,and cereal vegetables were the
lowest.The cumulated rate of heavy metals showed:Sb>Cd>Ba>Pb>As.Besides,heavy metal enrich-
ment capacity of different vegetable organs was generaly:Root>leaf and stem>fruit,while for radish,the
heavy metal enrichment capacity of leave was higher than that of root.(2)Compared with monocropping,
some heavy metal concentrations reduced when Kummerowia striata was intercropped.The accumulation of
Pb in edible parts of tomato,maize,pak choi,cabbage and radish was less.The accumulation of Cd in edible
parts of tomato,pak choi and cabbage was also less.The accumulated of Ba in edible parts of tomato,pak
choi was also low.Intercropped with Kummerowia striata,the capacity for Pb,Cd and Ba of edible parts of
Brassica chinensis could be significantly increased,and the capacity for Pb and Ba of edible parts of broccoli
could be increased.7kinds of crops in edible parts of Sb and As accumulation did not exist significant diferences.
Kummerowia striataintercropping was feasible for obtaining safe tomato,maize,pak choi,cabbage and radish
which could be eaten securely,but it wasn’t feasible method for planting Brassica chinensis and broccoli.
Key words:Kummerowia striata;vegetable crop;intercropping;heavy metal;accumulation
蔬菜是人们食物结构的主要组成部分,随着生活水平的提高,人们对蔬菜的食用安全性和蔬菜绿色生产的
要求也越来越高。保障蔬菜的持续稳定供应是城市“菜蓝子工程”的主要目标,同时蔬菜的高产优质也与人们
DOI:10.13870/j.cnki.stbcxb.2012.06.005
的生活、健康息息相关。丽水作为生态城市的同时,工农业生产也得到了迅速发展,但是在带来经济进步同时,
也会对环境造成不可忽视的影响,尤其是一些化工、电镀、蓄电池等企业的发展,势必对生态环境造成一定的污
染,其中重金属污染也会凸现出来。王虹艳等研究丽水市城市土壤重金属元素含量分析发现,Cd、Pb平均含
量分别为0.53,63.15mg/kg,是其自然环境背景值的3.17,2.47倍,表明丽水城市表层土壤已经受到不同程
度的Cd、Pb污染[1]。土壤一旦受到重金属污染,不仅会影响植物的生长和发育,而且会影响农产品的品质,并
通过食物链危害人类健康[2]。我国从20世纪90年代初开始对蔬菜重金属污染进行相关研究,基本已掌握了
蔬菜中重金属污染及分布的特征。但目前国内对蔬菜重金属研究以污染调查和评估为主,缺少对蔬菜重金属
调控机制和蔬菜安全生产控制技术的研究。
鸡眼草(Kummerowia striata(Thund.)Schindl),属于豆科鸡眼草属,一年生草本植物,原产亚洲东部,在
我国分布较广[3],为常见农田伴生植物。鸡眼草属于菌根植物,菌根植物往往对重金属具有很强的吸收能力,
为重金属超积累植物,种植鸡眼草可显著降低土壤中重金属含量[4]。本文通过在丽水市郊Cd污染比较严重
的土壤上,研究蔬菜在一定Cd胁迫下对重金属的富集情况以及鸡眼草和蔬菜间作模式对蔬菜重金属积累效
果的影响,为进一步制定合理的基于生物多样性的农产品安全生产的种植模式提供理论依据。
1 材料和方法
1.1 材 料
选取茄果类(番茄,品种为浙粉202)、叶菜类(油冬菜、白菜、卷心菜,品种分别为杭州油冬儿、京丰1号、旺
旺)、花菜类(花椰菜,品种为庆农70天)、根茎类(萝卜,品种为南畔洲)、禾谷类(玉米,品种为金凤甜5号)共5
类7种丽水市郊主栽蔬菜品种作为试验品种。上述蔬菜种子从丽水市种苗有限公司购买,于2011年种植于丽
水市水阁工业区石牛大桥附近的蔬菜基地。
表1 样地土样中Pb、Cd、Ba、
Sb和As含量 mg/kg DW
样本 Pb  Cd  Ba  Sb  As
1  43.48 0.82 118.06 0.76  5.90
2  44.72 1.04 159.13 0.95  5.38
3  41.26 0.83 127.86 0.62  5.51
4  42.57 0.82 123.70 0.72  5.70
5  46.74 0.96 143.56 0.85  5.66
6  45.88 1.02 148.67 0.93  5.62
7  42.84 0.86 128.95 0.72  5.46
平均 43.93 0.91 135.70 0.79  5.60
1.2 样地选取
研究样地设在丽水市水阁工业园区石牛大桥附近的蔬菜基地,
水阁工业园距市区约4km,规划总面积14.4km2,以机械制造、轻
纺加工、精细化工等产业为主。所选用试验基地中土壤各重金属含
量见表1。根据GB 15618-1995《土壤环境质量标准》[5],试验土壤
为三类土。试验土壤pH 值<6.5,土壤Pb、Ba、Sb、As含量较低,
为安全水平,但所有土壤样本中的Cd均已达到二级污染水平(>
0.3mg/kg),部分达三级水平(>1mg/kg),污染较严重。
1.3 试验方法
1.3.1 种植方法设计 作物单作为对照组,作物间作鸡眼草为处理组,共设2种种植方式,每个处理3个重
复。玉米、花椰菜、番茄,每畦2行;其他植物,每畦3行,株距≤30cm。处理组每株作物边上套种1棵鸡眼草。
1.3.2 土样采集和处理 对各样地采用对角线法进行混合土样采集,用刀取耕层土,深度为0-20cm,每个
混合土样采用四分法舍至1kg,用塑料袋包装送实验室,经风干后,压碎,100目过筛,装瓶备用。
1.3.3 蔬菜作物样品采集和处理 待作物可食部分成熟后(玉米在可食部位鲜嫩时采收),每个处理小区随机
取5株作物,样本采集后用自来水清洗样本表层泥土,并用蒸馏水清洗数次,以去除样本表面的污染物,吸干表
面水分,根、茎、叶和果实分别置105℃鼓风烘干箱中烘15min,然后降温至70℃烘干至恒重,粉碎机粉碎后
100目过筛,备用。
1.3.4 重金属含量测定 利用 HNO3-H2O2 微波消解法处理样品。采用iCAP 6300DUO等离子发射光谱
仪测定重金属Pb、Cd、Ba、Sb、As含量。本试验所用设备测定的重金属含量精确限量为0.1mg/kg。
1.3.5 植物富集系数 植物富集系数=植物重金属含量/土壤重金属含量。
1.3.6 数据处理 采用 Microsoft Excel和SPSS统计分析软件进行数据处理与分析。
2 结果与分析
2.1 不同蔬菜型作物重金属积累效应
不同蔬菜型作物对于重金属的富集能力不同,同一植株不同器官对于重金属的富集能力也不同。试验选
取茄果类、叶菜类、花菜类、根茎类、禾谷类材料对不同的重金属富集情况进行了比较。所有供试材料中(表
2),对重金属的富集能力一般表现为叶菜类(油冬菜、白菜、卷心菜)>花菜类(花椰菜)>根茎类(萝卜)>茄果
012 水土保持学报       第26卷
类(番茄)>禾谷类(玉米),且Sb>Cd>Ba>Pb>As。
不同重金属在不同作物的不同器官内积累分布具有很大差异。由表2可知,对于Pb的富集,根中以卷心
菜最强,富集系数为1.25,其次分别为花椰菜、油冬菜、白菜、番茄、玉米和萝卜;可食部位对Pb富集能力分别
为萝卜>3种叶菜类>花椰菜、番茄>玉米,这主要是因为萝卜的可食部位为根,是直接从土壤中吸收重金属
的器官,其他蔬菜可食部位的重金属含量均由植株根系吸收经内部转运所致;Pb在玉米植株内的含量显著低
于其他作物(P<0.05),表明试验所用玉米是Pb低积累植物。7种蔬菜型作物对土壤中Cd的吸收能力明显
大于Pb;对Cd的富集,根中分别为3种叶菜类、花椰菜>番茄>萝卜、玉米,可食部位中分别为油冬菜、白菜>
番茄>花椰菜、萝卜、卷心菜>玉米。对Ba的富集,根中分别为卷心菜、花椰菜>油冬菜、白菜>番茄>萝卜
>玉米,可食部位中分别为油冬菜、萝卜>白菜、卷心菜、番茄>花椰菜>玉米。Sb在植株体内最易富集,油冬
菜根对Sb的富集能力最强,富集系数为4.21,远高于对Pb、Cd、Ba和As的富集;对Sb的富集,根中分别为油
冬菜、白菜>卷心菜>花椰菜>番茄、玉米>萝卜,可食部位中分别为玉米、卷心菜、萝卜>花椰菜、油冬菜、番
茄和白菜。在植株体内As最不易富集,7种蔬菜型作物可食部位的As富集系数接近0;玉米整个植株对As
的富集最弱。
表2 7种蔬菜型作物不同器官对Pb、Cd、Ba、Sb和As的富集系数
植物 器官 Pb  Cd  Ba  Sb  As
根 0.29±0.030cB  1.22±0.029cB  0.83±0.018cC  1.38±0.032bB  0.21±0.040bB
番茄
叶 0.17±0.04bB  2.15±0.021dE  1.16±0.041dE  0.82±0.019aAB <0.01aA
茎秆 0.07±0.020a 0.92±0.110b 0.74±0.027b 0.88±0.056a <0.01a
果实 0.02±0.010a 0.39±0.023a 0.15±0.013a 0.80±0.050a <0.01a
油冬菜
根 0.80±0.060bD  2.08±0.070bC  1.61±0.064bD  4.21±0.070bE  0.86±0.050bD
叶 0.04±0.004aA  0.58±0.080aCD  0.32±0.038aC  0.83±0.031aAB <0.01aA
白菜
根 0.52±0.050bC  2.16±0.130bC  1.54±0.060bD  4.08±0.192bDE  0.46±0.040bC
叶 0.04±0.003aA  0.64±0.047aD  0.17±0.022aB  0.74±0.090aA <0.01aA
卷心菜
根 1.25±0.020bF  2.22±0.09bC  1.81±0.060bE  3.78±0.276bD  0.98±0.050bE
叶 0.04±0.003aA  0.15±0.003aA  0.18±0.029aB  1.06±0.076aD <0.01aA
根 1.03±0.019cE  2.10±0.095cC  1.77±0.130cE  2.67±0.250bC  0.96±0.050bE
花椰菜 叶 0.05±0.005bA  0.44±0.027bB  0.35±0.022bC  0.94±0.080aBC <0.01aA
花球 0.02±0.008a 0.17±0.028a 0.09±0.015a 0.88±0.062a <0.01a
萝卜
根 0.07±0.016aA  0.17±0.016aA  0.29±0.021aB  0.98±0.065aA <0.01aA
叶 0.93±0.016bC  0.55±0.020bC  0.72±0.027bD  0.94±0.070aBC  0.03±0.009bB
根 0.09±0.013cA  0.25±0.019cA  0.15±0.014cA  1.52±0.120cB <0.01aA
茎 0.09±0.004c 0.20±0.027b 0.08±0.017b 1.17±0.160b <0.01a
玉米 果穗叶 0.07±0.012bA  0.22±0.022bA  0.08±0.013bA  0.98±0.080aC <0.01aA
果穗下1叶 0.08±0.011bc <0.01a 0.08±0.010b 1.15±0.080b <0.01a
玉米粒 0.01±0.002a <0.01a 0.02±0.010a 1.09±0.093ab <0.01a
  注:表中数据为平均值±标准差,同一列中的小写字母为同一蔬菜作物不同器官间的显著差异,大写字母为作物间同一器官比较(限于根、
叶),相同字母表示0.05水平差异不显著。
重金属通过离子态被植株的根吸收后,首先在根中积累,然后有一部分被转运到植株的其他部位,由于各
种离子在植物体内的转运速度不同,从而导致体内各部位的分布出现差异。如表2所示,同一作物的不同器官
对Pb、Cd、Ba、Sb和As的富集能力一般表现为根>叶、茎>果实,地下部分对重金属的富集大大高于地上部
分,表明上述重金属在植株体内的转运相对较弱[6];但萝卜则表现为叶对Pb、Cd、Ba和As的富集能力最强(表
2)。如Pb和Cd在萝卜叶片中具有明显的富集优势,其Pb和Cd的平均富集系数是根中的13.29倍和3.24
倍,萝卜根中重金属含量较低可能是由于重金属在植株体内的转运能力较强,能及时地将根吸收的重金属转运
至植株的其他部位,从而降低了可食部位重金属含量,这与潘静娴等的研究结果[7-9]基本一致。但萝卜地上部
分和地下部分对Sb的富集不存在显著性差异。同时,番茄、玉米地上部分和地下部分对Sb的富集存在显著
性差异(P<0.05),但地上部分各器官间则不存在显著性差异。
同为叶菜类的油冬菜、白菜、卷心菜的重金属积累能力也有所差异,3种叶菜类作物可食部位对Pb的富集
能力不存在显著性差异,但根对Pb的富集能力则存在显著性差异(P<0.05),卷心菜>油冬菜>白菜;3种叶
菜类根对Cd的富集能力不存在显著性差异,而卷心菜可食部分的Cd富集系数为0.15,显著低于其他2种作
112第6期       杨晖等:7种蔬菜型作物重金属积累效应及间作鸡眼草对其重金属吸收的影响
物可食部位对Cd的富集(P<0.05),表明Cd在卷心菜体内转运较弱;可食部分积累Ba能力,油冬菜显著高于
其他2种作物(P<0.05);可食部分积累Sb的能力,卷心菜显著高于其他2种作物(P<0.05);可食部分积累
As的能力不存在显著性差异。
2.2 间作鸡眼草对不同蔬菜型作物重金属积累量的影响
2.2.1 间作鸡眼草对茄果类蔬菜(番茄)重金属积累量的影响 在茄果类蔬菜(番茄)中间作鸡眼草(表3),所
测5种重金属除Pb、Cd、Ba在茎秆中,Sb在叶、果实中的积累量略有增加外,其余各部位的重金属含量相比单
作组均有不同程度下降。其中,根中Pb、Ba、As下降显著,达到极显著差异(P<0.01),Cd下降达到显著性差
异(P<0.05);叶中Pb、Cd下降达到显著性差异(P<0.05);在可食部位(果实)中Pb、Cd、Ba含量下降出现极
显著差异(P<0.01),与对照组相比,间作组Pb平均含量下降了40.4%,Cd平均含量下降了27.0%,Ba平均
含量下降了40.8%,这表明番茄间作鸡眼草可降低番茄可食部位对重金属的积累。
表3 间作鸡眼草对番茄不同部位Pb、Cd、Ba、Sb和As积累量的影响 mg/kg DW
番茄部位 Pb  Cd  Ba  Sb  As
单作组根  13.58±1.41** 1.15±0.03*  113.36±2.52** 1.14±0.04  1.27±0.24**
间作组根 8.56±0.68  1.00±0.09  81.44±8.90  0.96±0.13  0.41±0.06
单作组叶 7.96±0.87* 2.02±0.02* 159.01±5.67  0.67±0.02* <0.1
间作组叶 6.44±0.34  1.84±0.11  149.09±3.08  0.77±0.06 <0.1
单作组茎 3.28±0.24* 0.86±0.15* 100.47±3.62  0.73±0.05 <0.1
间作组茎 4.13±0.56  1.27±0.14  105.56±7.95  0.71±0.07 <0.1
单作组果实  0.94±0.07** 0.37±0.02**   20.47±1.89** 0.66±0.04 <0.1
间作组果实 0.56±0.04  0.27±0.02  12.11±1.42  0.72±0.07 <0.1
  注:表中数据为平均值±标准差,同一列同一器官的单作组数据和间作组数据相比较;*表示显著性差异(P<0.05),**表示极显著性差异
(P<0.01)。下同。
2.2.2 间作鸡眼草对叶菜类重金属积累量的影响 从表4可知,间作鸡眼草后,油冬菜植株各重金属含量总
体上有所降低,根中各重金属含量降低均呈极显著性差异(P<0.01),但叶中Pb、Cd、Ba含量却较单作有所增
加,表明间作鸡眼草的种植方式在降低地下部分对Pb、Cd、Ba的积累的同时却提高了地上部分对Pb、Cd、Ba
的积累。叶中Pb、Cd、Ba平均含量与单作相比,均达到极显著提高(P<0.01)或显著提高(P<0.05),分别比
单作油冬菜组提高了28.9%,42.6%,46.6%,不利于安全生产。
间作鸡眼草能极大降低白菜京丰1号整个植株对重金属的积累,其中根对5种重金属的积累都达到极显
著下降(P<0.01),且叶对Pb、Cd、Ba的积累也达到极显著下降(P<0.01),间作组中的Pb、Cd、Ba积累量分
别平均为1.57,0.47,18.62mg/kg DW,比单作分别下降了17.4%,26.5%,43.5%。
表4 间作鸡眼草对叶菜类蔬菜Pb、Cd、Ba、Sb和As积累量的影响 mg/kg DW
蔬菜 叶菜部位 Pb  Cd  Ba  Sb  As
单作组叶  1.87±0.19** 0.54±0.09*  44.08±5.35** 0.68±0.03 <0.1
油冬菜
间作组叶 2.41±0.22  0.77±0.03  64.60±2.60  0.64±0.07 <0.1
单作组根 37.47±2.82** 1.96±0.07**  220.42±9.13** 3.47±0.07**  5.19±0.30**
间作组根 26.93±3.73  1.38±0.13  152.69±6.47  2.23±0.08  2.96±0.26
单作组叶 1.90±0.12** 0.64±0.05**   32.97±5.68** 0.61±0.08 <0.1
白菜
间作组叶 1.57±0.09  0.47±0.03  18.62±2.99  0.56±0.04 <0.1
单作组根 24.36±2.34** 2.03±0.13**   231.00±12.87** 3.36±0.17**  2.78±0.24**
间作组根 15.80±1.18  0.80±0.13  165.89±8.19  2.25±0.23  1.39±0.12
单作组叶 1.70±0.11** 0.14±0.003* 26.00±4.09  0.87±0.07 <0.1
卷心菜
间作组叶 1.42±0.08  0.12±0.01  30.90±1.30  1.07±0.15 <0.1
单作组根 58.20±0.94** 2.08±0.06  247.18±7.87  3.11±0.24  5.93±0.24**
间作组根 44.54±2.34  2.10±0.11  248.7±10.44  3.13±0.26  5.03±0.08
  在卷心菜根中,Cd、Ba、Sb在间作组和单作组中,差异不明显,而间作组Pb、As平均含量极显著低于单作
组(P<0.01);叶中,间作组Pb平均含量极显著低于对照,比单作下降了16.5%,Cd平均含量显著性减少(P
<0.05),比单作下降了14.3%,但Ba、Sb、As差异不显著。这3种叶菜类作物间作鸡眼草后对于重金属富集
能力的不同可能和该品种本身的重金属富集特性相关。
2.2.3 间作鸡眼草对花菜类(花椰菜)和根茎类(萝卜)重金属积累量的影响 间作鸡眼草可不同程度促进花
212 水土保持学报       第26卷
椰菜各器官对所测5种重金属的积累(表5),尤其是在叶和花球中,间作组对Pb、Ba的积累相比单作组,有极
显著性增加(P<0.01)。叶、花球对Pb的积累,间作组比单作组分别平均提高了85.9%,360.6%。叶、花球
对Ba的积累,间作组比单作组分别平均提高了60.3%,56.9%。表明间作鸡眼草的种植模式不适合于花椰菜
的安全生产。各器官对Cd、Sb、As的积累,单作组和间作组差异不显著。间作鸡眼草可大大降低萝卜的重金
属积累量(表5),尤其间作组中萝卜叶片的Pb、Cd、Ba的含量相比单作组呈现极显著下降(P<0.01);萝卜可
食部位(根)的Pb含量,间作组相比单作组存在极显著下降(P<0.01),间作组平均含量为1.16mg/kg DW,
比单作组(3.28mg/kg DW)下降了64.6%;间作后块根中Cd、Ba、Sb平均含量略有下降,但与单作相比,差异
不显著。表明间作鸡眼草的种植模式适合于种植萝卜。
表5 间作鸡眼草对花椰菜和萝卜不同部位Pb、Cd、Ba、Sb和As积累量的影响 mg/kg DW
蔬菜 蔬菜部位 Pb  Cd  Ba  Sb  As
单作组叶  2.34±0.23** 0.41±0.03   47.23±2.99** 0.78±0.07   <0.1
间作组叶 4.35±0.35  0.47±0.04  75.70±1.59  0.77±0.09   <0.1
花椰菜
单作组根 48.24±2.89  1.98±0.09  242.46±17.32  2.21±0.24  5.79±0.30
间作组根 53.26±4.73  2.15±0.20  238.00±18.73  2.50±0.07  7.26±1.01
单作组果实(花球) 0.94±0.17** 0.16±0.03   12.59±2.05** 0.72±0.05   <0.1
间作组果实(花球) 4.33±0.24  0.15±0.01  19.75±0.99  0.86±0.08   <0.1
单作组叶 43.61±0.77**  0.52±0.02**  99.19±3.78** 0.78±0.09  0.18±0.05
萝卜
间作组叶 5.87±0.80  0.31±0.03  73.31±2.21  0.66±0.06  0.10±0.02
单作组根 3.28±0.75** 0.20±0.03  39.36±2.84  0.81±0.05   <0.1
间作组根 1.16±0.08  0.16±0.02  36.60±3.39  0.77±0.05   <0.1
2.2.4 间作鸡眼草对禾谷类(玉米)重金属积累量的影响 玉米不同部位对不同重金属的积累存在较大差异。
间作组和单作组相比(表6),根中Cd、Sb含量显著性降低(P<0.05),Pb、Ba下降不显著,As极显著性增加(P
<0.01);茎中Pb、Cd的含量极显著性降低(P<0.01),而Ba的平均含量极显著性增加(P<0.01);果穗叶和
果穗下1叶重金属含量增加,尤其是对Pb、As积累,均达到极显著性差异(P<0.01),同时果穗下1叶对Cd
的积累也达到极显著提高(P<0.01),其他重金属含量差异不显著;间作后,玉米植株体内的总As含量显著性
增加,玉米籽粒中的Pb平均含量极显著地下降(P<0.01),单作组、间作组玉米籽粒中的Pb平均含量分别为
0.60,0.32mg/kg DW,间作比单作下降了46.7%;间作后玉米籽粒中Ba含量有所增加,但国家食品污染物限
量标准里面没有关于Ba的规定;Cd、As含量则较低(<0.1mg/kg DW),所以,间作鸡眼草的种植模式也适合
生产该品种的玉米。
表6 间作鸡眼草对玉米不同部位Pb、Cd、Ba、Sb和As积累量的影响 mg/kg DW
玉米部位 Pb  Cd  Ba  Sb  As
单作组根 4.22±0.61  0.24±0.02* 20.47±1.89  1.26±0.09*  <0.1**
间作组根 3.86±0.15  0.15±0.05  17.22±2.05  0.98±0.07  0.12±0.01
单作组茎秆 4.22±0.19** 0.18±0.03** 11.02±2.36** 0.97±0.05  <0.1
间作组茎秆 1.09±0.04  <0.1  18.21±1.89  1.06±0.06  <0.1
单作组果穗叶 3.28±0.56** 0.20±0.02  11.54±1.79  0.80±0.07  <0.1**
间作组果穗叶 5.58±0.31  0.19±0.01  12.10±1.28  0.87±0.07  0.34±0.02
单作组果穗下1叶 3.75±0.52**  <0.1** 11.54±1.49  0.95±0.07  <0.1**
间作组果穗下1叶 6.27±0.27  0.20±0.01  12.10±1.11  0.91±0.05  0.34±0.02
单作组玉米粒 0.60±0.07**  <0.1  3.14±1.57** 0.90±0.08  <0.1
间作组玉米粒 0.32±0.02  <0.1  16.79±1.43  0.91±0.08  <0.1
3 讨论与结论
3.1 根据不同蔬菜型作物重金属积累效应,进行合理蔬菜种植布局
不同农作物品种、不同器官对不同重金属的吸收积累效应具有很大差异。5类7种蔬菜型作物对重金属
的富集能力分别表现为叶菜类>花菜类>根茎类>茄果类>禾谷类;对不同重金属的富集能力则表现为Sb>
Cd>Ba>Pb>As,蔬菜对土壤中Cd的吸收能力明显大于Pb;7种蔬菜的不同器官对重金属的富集能力表现
为根>叶、茎>果实,但萝卜则表现为叶对重金属的富集能力最强,番茄对Cd、Ba的富集能力则是叶>根>茎
>果实,玉米中Pb、Cd在叶、茎、根中的含量显著高于在玉米籽粒中的含量(P<0.05)。这与许多学者研究结
312第6期       杨晖等:7种蔬菜型作物重金属积累效应及间作鸡眼草对其重金属吸收的影响
论基本相同:李静等研究表明,Cd、Pb在玉米植株不同器官的浓度大小均依次为叶>根>茎>籽粒[6]。潘静
娴等研究证实,蒌蒿根、茎、叶有强的Cd富集性,器官Cd含量为根>茎>叶[7]。张金彪等试验表明,在草莓体
内,镉(Cd)按照富集系数为根>茎>叶>果的规律分布[10]。任伟等研究哈尔滨市东南郊菜地土壤重金属环境
效应分析时,证实不同蔬菜器官的重金属含量不同,根部的重金属含量最大,其次是茎,再次是叶,果实中的含
量最少[8]。王晓芳等研究表明,不同蔬菜品种对重金属的富集程度有较大区别,整体上有葱蒜类>绿叶类>食
用菌类>白菜类>薯芋类>直根类>茄果类>豆类的趋势;Pb和As在萝卜叶片中具有明显的富集优势,其
Pb和As的平均含量是根中的10倍[9]。杜应琼等研究铅、镉、铬在3种叶菜类中的积累规律时得出,铅、镉从
土壤向植物的迁移累积率为Cd>Cr>Pb[11]。因而在重金属污染较为严重的地区种植蔬菜,首先应考虑种植
番茄等果菜类蔬菜,尽量避免种植易富集重金属的油冬菜等叶菜类蔬菜;其次,根据不同蔬菜种类品种间存在
的对重金属富集的基因型差异,以及不同蔬菜品种不同器官对重金属富集的差异性,有针对性地筛选或选育
耐、抗重金属污染的品种类型,这样才能保证蔬菜生产的安全性。
3.2 间作鸡眼草可针对性降低一些蔬菜型作物可食部位重金属的的积累
不同种植模式会影响植物对重金属的吸附,Xue等研究表明,杉木间作茶能降低Pb、Ni、Mn和Zn在土壤
和茶叶中的积累量[12]。采用鸡眼草间作蔬菜试验表明,相比单作,间作鸡眼草能显著性或极显著性降低番茄、
白菜、卷心菜、萝卜、玉米可食部位对Pb的积累,分别平均下降了40.4%,17.4%,16.5%,64.6%,46.7%;显
著性或极显著性降低番茄、白菜、卷心菜可食部位对Cd的积累,分别平均下降了27.0%,26.5%,14.3%;显著
性或极显著性降低番茄、白菜可食部位对Ba的积累,分别平均下降了40.8%,43.5%;但间作鸡眼草后,提高
了油冬菜和花椰菜可食部位对重金属的积累,间作鸡眼草后,油冬菜叶中Pb、Cd、Ba含量分别比单作提高了
28.9%,42.6%,46.6%,花椰菜花球的Pb、Ba含量分别比单作提高了360.6%,56.9%;单作和间作相比,7种
作物可食部位对Sb和As的积累不存在显著差异性。表明间作鸡眼草的种植模式适合于试验用的番茄、白
菜、卷心菜、萝卜、玉米等蔬菜品种的生产,却不适合油冬菜和花椰菜等蔬菜品种的生产。因此在Cd、Pb污染
较为严重区域进行蔬菜生产时,鸡眼草间作蔬菜的栽培方式在一定程度上可确保某些蔬菜品种的安全生产。
本试验研究结果同AN等研究间作和单作模式对5种植物重金属吸收效果的影响结果刚好相反,AN等发现
番茄和青菜、卷心菜、玉米、鸡眼草间作时,会增加番茄对重金属的吸收(尤其是Cd),而降低其他植物对重金属
的吸附[13],这很可能是跟试验品种不同有关,不同品种对重金属积累能力存在差异性,具体的机理需要从分子
水平上进一步探索。因而,采用鸡眼草间作的种植模式不仅要考虑栽培作物的种类,还要考虑栽培作物的
品种。
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412 水土保持学报       第26卷