全 文 ：华北农学报·2015，30(4) :213 -218
收稿日期:2015 － 04 － 11
基金项目:国家农业科技成果转化资金项目(2011GB2F000006) ;四川省教育厅重点项目(14ZA0008)
作者简介:汤福义(1961 －) ，男，四川雅安人，实验师，主要从事果树生理生态及栽培研究。
通讯作者:廖明安(1957 －) ，男，四川仁寿人，教授，博士，博士生导师，主要从事果树生理生态及栽培研究。
土施富集植物秸秆对牛膝菊生长及镉积累的影响
汤福义1，林立金2，廖进秋3，廖明安1，何 静1，杨代宇1，张 潇1
(1．四川农业大学 园艺学院，四川 成都 611130;2．四川农业大学 果蔬研究所，四川 成都 611130;
3．四川农业大学 生命科学院，四川 雅安 625014)
摘要:为研究富集植物秸秆对超富集植物的化感作用，通过盆栽试验，研究了镉污染条件下，土施 4 种镉富集植
物(小飞蓬、碎米荠、旱莲草和豆瓣菜)秸秆对牛膝菊生长及镉积累的影响。结果表明:与未施用相比，施用小飞蓬和
碎米荠秸秆提高了牛膝菊根系、茎秆、叶片、地上部分及整株生物量，也提高了牛膝菊株高和抗氧化酶(SOD、POD 和
CAT)活性，但施用旱莲草和豆瓣菜秸秆则降低了牛膝菊的生物量、株高和抗氧化酶活性。施用小飞蓬、碎米荠、旱莲
草和豆瓣菜秸秆均提高了牛膝菊地上部分镉含量，分别比未施用提高了 12． 01%，9． 55%，22． 03%，5． 39%，但只有施
用小飞蓬和碎米荠秸秆的牛膝菊地上部分镉积累量高于未施用(分别比未施用提高了 35． 78%和 11． 77%)。施用小飞
蓬和碎米荠秸秆提高了土壤过氧化氢酶活性、土壤脲酶活性和土壤蔗糖酶活性，而施用旱莲草和豆瓣菜秸秆则降低了土
壤酶活性。因此，土施小飞蓬和碎米荠秸秆均能提高牛膝菊对镉污染土壤的修复能力，以小飞蓬秸秆的效果最佳。
关键词:富集植物秸秆;牛膝菊;镉;植物修复
中图分类号:X53;S154 文献标识码:A 文章编号:1000 － 7091(2015)04 － 0213 － 07
doi:10． 7668 /hbnxb． 2015． 04． 036
Effects of Applying Accumulator Straw in Soil on Growth and
Cadmium Accumulation of Galinsoga parviflora
TANG Fu-yi1，LIN Li-jin2，LIAO Jin-qiu3，LIAO Ming-an1，HE Jing1，YANG Dai-yu1，ZHANG Xiao1
(1． College of Horticulture，Sichuan Agricultural University，Chengdu 611130，China;2． Institute of
Pomology and Olericulture，Sichuan Agricultural University，Chengdu 611130，China;3． College of
Life Sciences，Sichuan Agricultural University，Yaan 625014，China)
Abstract:To study the allelopathy effects of accumulator straw on hyperaccumulator，a pot experiment was con-
ducted to study the effects of applying accumulators (Conyza canadensis，Cardamine hirsuta，Eclipta prostrata and
Nasturtium officinale)straws in soil on growth and cadmium accumulation of Galinsoga parviflora under cadmium
pollution． The results were as follows:Compared with non-application (control) ，the application of C． canadensis and
C． hirsute straws improved the roots，stems，leaves，shoots and whole plants biomasses of G． parviflora，and the plant
height and antioxidant enzymes (SOD，POD and CAT)activity of G． parviflora also increased． The straws of E． pros-
trate and N． officinale reduced the biomass，plant height and antioxidant enzyme activity of G． parviflora． The straws
of C． canadensis，C． hirsuta，E． prostrata and N． officinale improved cadmium content in shoots of G． parviflora，which
improved 12． 01%，9． 55%，22． 03% and 5． 39% respectively compared with control，but only C． canadensis and
C． hirsuta straws improved the cadmium accumulation in shoots of G． parviflora (which improved by 35． 78% and
11． 77% respectively compared with control)． C． canadensis and C． hirsuta straws increased soil catalase activity，
soil urease activity and soil invertase activity，and the straws of E． prostrata and N． officinale reduced soil activity．
Therefore，the applying C． canadensis and C． hirsuta straws in soil could improve cadmium contaminated soil remedy
ability of G． parviflora，and C． canadensis straw was the best one．
Key words:Accumulator straw;Galinsoga parviflora;Cadmium;Phytoremediation
214 华 北 农 学 报 30 卷
秸秆还田是农业生产的一种常用措施［1］。秸
秆施入土壤后，在土壤微生物作用下，相当数量的
碳、氮、磷、钾等营养元素被释放出来，从而提高了土
壤肥力［2 － 3］。秸秆还田在一定程度上提高了土壤有
机酸的含量，降低了土壤 pH 值，也能够促进作物对
氮素的吸收，从而促进作物的生长，提高其产量［4］。
然而，植物秸秆在改善土壤环境的同时，也可能释放
出一些化感物质抑制其他植物的生长。研究表明，
大麦秸秆腐烂后会释放出抑制藻类生长的化学物
质［5 － 6］，小麦秸秆水浸提液对生菜种子的活力指数
和幼苗根长具有显著抑制作用［7］。从土壤环境来
看，秸秆还田能提高土壤酶活性、微生物数量和土壤
养分的有效性，进而改善土壤理化性质［8 － 10］。这说
明植物秸秆进入土壤后，能够改变土壤中各类元素
的生物有效性，进而影响植物对各类养分元素的吸
收。如果将植物秸秆施入重金属污染的土壤中，再
种植超富集植物，那么秸秆也能改变土壤中重金属
元素的生物有效性，从而影响超富集植物的生长及
其对重金属元素的吸收，但有关植物秸秆对超富集
植物重金属积累的影响尚未见报道。
牛膝菊(Galinsoga parviflora) ，又名辣子草，菊
科牛膝菊属一年生草本植物，为镉超富集植物［11］。
本试验将镉富集植物小飞蓬(Conyza canaden-
sis)［12］、碎米荠 (Cardamine hirsuta)［13］、旱莲草
(Eclipta prostrata)［14］和本研究前期筛选出的镉富集
植物豆瓣菜(Nasturtium officinale)秸秆施入土壤中，
再种植牛膝菊，研究 4 种富集植物秸秆施入土壤对
牛膝菊镉积累的影响，以期筛选出能促进牛膝菊镉
积累的富集植物，为提高牛膝菊对镉污染土壤的修
复能力提供参考。
1 材料和方法
1． 1 试验材料
供试土壤为紫色土，取自四川农业大学雅安校
区农场农田(29°59N，102°59E) ，其基本理化性质
详见参考文献［13］。镉富集植物小飞蓬、碎米荠、
旱莲草和豆瓣菜于 2013 年 8 月采自四川农业大学
雅安校区农场农田，采集区土壤未被重金属污染。
将采集到的 4 种镉富集植物地上部分于 110 ℃杀青
15 min，75 ℃烘干至恒重，粉碎，过 5 mm 筛，备用。
牛膝菊幼苗于 2013 年 9 月直接采自四川农业大学
雅安校区农场农田(未被重金属污染区)。
1． 2 试验方法
试验于 2013 年 8 － 10 月在四川农业大学雅安
校区农场进行。2013 年 8 月，将土壤风干、压碎、过
5 mm筛后，分别称取3． 0 kg装于15 cm ×18 cm(高 ×
直径)的塑料盆内，加入分析纯 CdCl2·2． 5 H2O 溶
液，使其镉浓度为 40 mg /kg，并与土壤充分混匀，保
持湿润，自然放置平衡 4 周后再次混合备用。2013
年 9 月，将处理好的 4 种镉富集植物秸秆分别施入
制备好的镉污染土壤中，施入量为每盆 6 g，即每 kg
土 2 g，混匀，浇水保持土壤湿润，平衡 1 周后种植牛
膝菊幼苗。选择长势一致，2 对真叶展开的牛膝菊
幼苗移栽至盆中，每盆种植 4 株，每个处理重复 3
次，每天浇水以保持盆中土壤的田间持水量约为
80%。试验共计 5 个处理:未施用秸秆(CK)、施用
小飞蓬秸秆、施用碎米荠秸秆、施用旱莲草秸秆和施
用豆瓣菜秸秆。50 d 后牛膝菊处于盛花期，选取每
株植株顶部约 2 cm长的幼嫩叶片进行处理，测定抗
氧化酶(SOD、POD 和 CAT)活性［15］。之后，测量株
高并整株收获，将植物地上部分、地下部分和土壤分
别封装。牛膝菊根系和地上部分分别用自来水洗净，
再用去离子水冲洗 3 次后，于 110 ℃杀青 15 min，
75 ℃烘干至衡重，称重，粉碎，过 0． 149 mm 筛。植
物样品用硝酸-高氯酸(体积比为 4 ∶ 1)放置 12 h 后
消化至溶液透明，过滤，定容至 50 mL，用 iCAP 6300
型 ICP 光谱仪测定(Thermo Scientific，USA)镉含
量［16］。土壤样品风干后，过 1 mm 筛，称取 5． 000 g
用 0． 005 mol /L DTPA-TEA 浸提(土液比 1 ∶ 2． 5) ，
25 ℃振荡 2 h，用 iCAP 6300 型 ICP 光谱仪测定土
壤有效镉含量［16］。土壤酶活性按照《土壤酶学》［17］
的方法测定，其中土壤过氧化氢酶活性以每 g 土壤
在室温下(30 min)消耗 0． 02 mol /L KMnO4的 mL数
表示，土壤脲酶活性以每 g 土在 37 ℃培养 24 h 释
放 NH3-N的 mg数表示，土壤蔗糖酶活性以每 g 土
在 37 ℃培养 24 h释放葡萄糖的 mg数表示。
1． 3 数据处理方法
数据采用 SPSS 系统进行方差分析(Duncan 新
复极差法进行多重比较)。地上部分富集系数
(BCF)=地上部分镉含量 /土壤镉含量［18］，转运系
数(TF)=植物地上部分镉含量 /根系镉含量［19］，转
运量系数(TAF)=(地上部镉含量 ×地上部分生物
量)/(根系镉含量 ×根系生物量)［20］。
2 结果与分析
2． 1 土施富集植物秸秆对牛膝菊生物量的影响
从表 1 可以看出，施用小飞蓬和碎米荠秸秆的
牛膝菊根系生物量均高于未施用(P ＜ 0． 05) ，但施
用旱莲草和豆瓣菜秸秆的牛膝菊根系生物量低于未
施用(P ＞ 0． 05)。土施富集植物秸秆后，施用小飞
4 期 汤福义等:土施富集植物秸秆对牛膝菊生长及镉积累的影响 215
蓬和碎米荠秸秆的牛膝菊的茎秆、叶片、地上部及整
株生物量均高于未施用，其余 2 种处理则低于未施
用。施用小飞蓬秸秆的牛膝菊的茎秆、叶片、地上部
及整株生物量分别较未施用提高了 18． 66%(P ＜
0. 05) ，26． 56%(P ＜ 0． 05) ，21． 21%(P ＜ 0． 05) ，
21． 65%(P ＜ 0． 05) ，而施用碎米荠秸秆的牛膝菊的
茎秆、叶片、地上部及整株生物量分别较未施用提高
了 2． 24%(P ＞0． 05) ，1． 56%(P ＞0． 05) ，2． 02%(P ＞
0． 05) ，4． 33%(P ＞0． 05)。从根冠比来看，施用 4 种
富集植物的牛膝菊根冠比均高于未施用，其大小顺
序为:施用旱莲草秸秆 ＞施用碎米荠秸秆 ＞施用豆
瓣菜秸秆 ＞施用小飞蓬秸秆 ＞未施用，这说明土施
富集植物秸秆之后，牛膝菊根系生物量占全株的比
重均有所增加。
表 1 牛膝菊植株的生物量
Tab． 1 The biomass of G． parviflora
富集植物
Accumulators
根系 /(g /株)
Ｒoots
茎秆 /(g /株)
Stems
叶片 /(g /株)
Leaves
地上部分 /(g /株)
Shoots
整株 /(g /株)
Total biomass
根冠比
Ｒoot /shoot ratio
未施用 Non-application 0． 56 ± 0． 03c 1． 34 ± 0． 06b 0． 64 ± 0． 01b 1． 98 ± 0． 07b 2． 54 ± 0． 10b 0． 28
小飞蓬 C． canadensis 0． 69 ± 0． 01a 1． 59 ± 0． 04a 0． 81 ± 0． 01a 2． 40 ± 0． 05a 3． 09 ± 0． 06a 0． 29
碎米荠 C． hirsuta 0． 63 ± 0． 03b 1． 37 ± 0． 08b 0． 65 ± 0． 03b 2． 02 ± 0． 11b 2． 65 ± 0． 14b 0． 31
旱莲草 E． prostrata 0． 53 ± 0． 02c 0． 88 ± 0． 07d 0． 46 ± 0． 01d 1． 34 ± 0． 08d 1． 87 ± 0． 10d 0． 40
豆瓣菜 N． officinale 0． 54 ± 0． 01c 1． 22 ± 0． 08c 0． 60 ± 0． 04c 1． 82 ± 0． 12c 2． 36 ± 0． 13c 0． 30
注:不同小写字母表示不同处理在 5%水平上差异显著。表 2 ～ 5 同。
Note:Different letters indicate significant difference at 5% level among different treatments． The same as Tab． 2 － 5．
2． 2 土施富集植物秸秆对牛膝菊株高的影响
与未施用相比，除施用碎米荠秸秆的牛膝菊株
高差异不显著(P ＞ 0． 05)外，土施富集植物秸秆对
牛膝菊的株高影响显著(表 2)。施用小飞蓬和碎米
荠秸秆的牛膝菊株高均高于未施用，分别较未施用
增加了10． 36%(P ＜0. 05)和3． 52%(P ＞0． 05) ，而施
用旱莲草和豆瓣菜秸秆的牛膝菊株高均低于未施用。
2． 3 土施富集植物秸秆对牛膝菊抗氧化酶活性的
影响
牛膝菊抗氧化酶(SOD、POD 和 CAT)活性的大
小顺序均为:施用小飞蓬秸秆 ＞施用碎米荠秸秆 ＞
未施用 ＞ 施用豆瓣菜秸秆 ＞ 施用旱莲草秸秆(表
2)。施用小飞蓬和碎米荠秸秆的牛膝菊 SOD活性分
别比未施用提高了 1． 88%(P ＞ 0． 05) ，1． 28%(P ＞
0． 05) ，POD活性分别提高了 12． 74%(P ＜ 0． 05) ，
4． 48%(P ＞ 0． 05) ，CAT 活性分别提高了 17． 98%
(P ＜ 0． 05) ，12． 84%(P ＜ 0． 05)。这说明小飞蓬和
碎米荠秸秆能提高牛膝菊对镉的抗性，而旱莲草和
豆瓣菜秸秆则降低了牛膝菊对镉的抗性。
表 2 牛膝菊株高及抗氧化酶活性
Tab． 2 The height and the antioxidant enzyme activity of G． parviflora
富集植物
Accumulators
株高 /cm
Height
SOD活性 /(U/(g·h) )
SOD activity
POD活性 /(U/(g·min) )
POD activity
CAT活性 /(U/(g·min) )
CAT activity
未施用 Non-application 34． 37 ± 1． 87b 818． 64 ± 11． 20a 268． 93 ± 6． 37b 46． 10 ± 0． 71c
小飞蓬 C． canadensis 37． 93 ± 1． 84a 834． 07 ± 15． 01a 303． 18 ± 11． 85a 54． 39 ± 2． 06a
碎米荠 C． hirsuta 35． 58 ± 2． 75ab 829． 08 ± 7． 82a 280． 97 ± 19． 78ab 52． 02 ± 1． 92b
旱莲草 E． prostrata 30． 70 ± 1． 48c 584． 68 ± 16． 74c 179． 90 ± 14． 47d 29． 06 ± 0． 54e
豆瓣菜 N． officinale 34． 10 ± 1． 79b 708． 75 ± 8． 73b 229． 44 ± 26． 92c 35． 27 ± 1． 76d
2． 4 土施富集植物秸秆对牛膝菊镉含量的影响
从表 3 可知，施用小飞蓬秸秆的牛膝菊根系镉
含量高于未施用，但施用碎米荠、旱莲草和豆瓣菜秸
秆的牛膝菊根系镉含量均低于未施用。与根系不
同，施用小飞蓬、碎米荠和旱莲草秸秆的牛膝菊茎秆
镉含量均高于未施用，仅施用豆瓣菜秸秆的低于未
施用。土施 4 种富集植物秸秆的牛膝菊叶片镉含量
和地上部分镉含量均高于未施用。这些结果说明施
用富集植物改变了镉在牛膝菊各个器官的分布比
例。牛膝菊地上部分镉含量的大小顺序为:施用旱
莲草秸秆 ＞施用小飞蓬秸秆 ＞施用碎米荠秸秆 ＞施
用豆瓣菜秸秆 ＞未施用。施用小飞蓬、碎米荠、旱莲
草和豆瓣菜秸秆的牛膝菊地上部分镉含量分别比未
施用提高了 12． 01% (P ＜ 0． 05) ，9． 55% (P ＜
0. 05) ，22． 03%(P ＜ 0． 05) ，5． 39%(P ＜ 0． 05)。就
富集系数和转运系数而言，施用小飞蓬、碎米荠、旱
莲草和豆瓣菜秸秆的牛膝菊地上部分富集系数和转
运系数均高于未施用，说明土施富集植物促进了牛
膝菊对土壤镉元素的吸收，并促进了镉元素从牛膝
菊根系向其地上部分的转运，有利于提高牛膝菊对
镉污染土壤的修复能力。
216 华 北 农 学 报 30 卷
表 3 牛膝菊植株的镉含量
Tab． 3 The cadmium content in G． parviflora
富集植物
Accumulators
根系
/(mg /kg)
Ｒoots
茎秆
/(mg /kg)
Stems
叶片
/(mg /kg)
Leaves
地上部分
/(mg /kg)
Shoots
地上部分
富集系数
Shoot BCF
转运系数
TF
未施用 Non-application 48． 06 ± 2． 12b 42． 55 ± 1． 23c 63． 14 ± 3． 99c 49． 21 ± 2． 23d 1． 23 1． 03
小飞蓬 C． canadensis 52． 02 ± 0． 98a 44． 79 ± 2． 21bc 75． 39 ± 1． 97b 55． 12 ± 0． 62b 1． 38 1． 06
碎米荠 C． hirsuta 43． 60 ± 1． 47c 48． 87 ± 1． 61a 64． 54 ± 3． 58c 53． 91 ± 0． 11c 1． 35 1． 24
旱莲草 E． prostrata 38． 15 ± 1． 98d 47． 62 ± 3． 21ab 83． 82 ± 5． 09a 60． 05 ± 0． 05a 1． 50 1． 57
豆瓣菜 N． officinale 35． 65 ± 2． 01e 38． 68 ± 2． 98d 78． 66 ± 1． 91b 51． 86 ± 1． 36c 1． 30 1． 45
2． 5 土施富集植物秸秆对牛膝菊镉积累量的影响
由表 4 分析可知，与未施用相比，施用小飞蓬和
碎米荠秸秆的牛膝菊根系镉积累量分别提高了
33. 37%(P ＜ 0． 05)和 2． 08%(P ＞ 0． 05) ，但施用旱
莲草和豆瓣菜秸秆的牛膝菊根系镉积累量均有所降
低(P ＜ 0． 05)。施用小飞蓬和碎米荠秸秆的牛膝菊
茎秆镉积累均高于未施用(P ＜ 0． 05) ，但施用旱莲
草和豆瓣菜秸秆则低于未施用(P ＜ 0． 05)。牛膝菊
叶片镉积累的大小顺序为:施用小飞蓬秸秆 ＞施用
豆瓣菜秸秆 ＞施用碎米荠秸秆 ＞未施用 ＞施用旱莲
草秸秆。施用小飞蓬和碎米荠秸秆的牛膝菊地上部
分镉积累量和整株镉积累量均高于未施用，而施用
旱莲草和豆瓣菜秸秆则均低于未施用。施用小飞蓬
和碎米荠秸秆的牛膝菊地上部分镉积累量分别比未
施用提高了 35． 78%(P ＜ 0． 05)和 11． 77% (P ＜
0. 05) ，而整株镉积累量分别比未施用提高了
35. 26%(P ＜ 0． 05)和 9． 68%(P ＜ 0． 05) ，说明小飞
蓬和碎米荠秸秆能有效提高牛膝菊对镉污染土壤的
修复能力。就转运量系数而言，施用富集植物秸秆
的牛膝菊转运量系数均得到提高，其大小顺序为:施
用豆瓣菜秸秆 ＞施用旱莲草秸秆 ＞施用碎米荠秸
秆 ＞施用小飞蓬秸秆 ＞未施用。
表 4 牛膝菊植株的镉积累量
Tab． 4 The cadmium accumulation in G． parviflora
富集植物
Accumulators
根系
/(μg /株)
Ｒoots
茎秆
/(μg /株)
Stems
叶片
/(μg /株)
Leaves
地上部分
/(μg /株)
Shoots
整株
/(μg /株)
Whole plants
转运量系数
TAF
未施用 Non-application 26． 91 ± 2． 50b 57． 02 ± 0． 76b 40． 41 ± 1． 70c 97． 43 ± 2． 46c 124． 34 ± 4． 96c 3． 62
小飞蓬 C． canadensis 35． 89 ± 2． 52a 71． 22 ± 1． 61a 61． 07 ± 4． 79a 132． 29 ± 6． 40a 168． 18 ± 8． 92a 3． 69
碎米荠 C． hirsuta 27． 47 ± 0． 43b 66． 95 ± 6． 35a 41． 95 ± 0． 55c 108． 90 ± 6． 90b 136． 37 ± 7． 33b 3． 96
旱莲草 E． prostrata 20． 22 ± 1． 65c 41． 91 ± 6． 19c 38． 56 ± 1． 16c 80． 47 ± 7． 35d 100． 69 ± 9． 00e 3． 98
豆瓣菜 N． officinale 19． 25 ± 0． 62c 47． 19 ± 0． 36c 47． 20 ± 4． 48b 94． 39 ± 4． 84c 113． 64 ± 5． 46d 4． 90
2． 6 土施富集植物秸秆对土壤 pH 值及有效态镉
含量的影响
从表 5 可以看出，土壤 pH 值的大小顺序为:未
施用 ＞施用豆瓣菜秸秆 ＞施用碎米荠秸秆 ＞施用小
飞蓬秸秆 ＞施用旱莲草秸秆，土壤有效态镉含量的
大小顺序为:施用旱莲草秸秆 ＞施用小飞蓬秸秆 ＞
施用碎米荠秸秆 ＞施用豆瓣菜秸秆 ＞未施用，说明
施用富集植物秸秆能够降低土壤 pH 值，提高土壤
有效态镉含量。
表 5 土壤 pH、土壤有效态镉含量及土壤酶活性
Tab． 5 The pH，the available Cd content and the enzyme activity of soil
富集植物
Accumulators
pH
土壤有效态镉
含量 /(mg /kg)
Soil available
Cd content
土壤过氧化氢
酶活性 /(mL /g)
Soil catalase
activity
土壤脲酶
活性 /(mg /g)
Soil urease
activity
土壤蔗糖酶
活性 /(mg /g)
Soil sucrase
activity
未施用 Non-application 7． 06 ± 0． 06a 31． 86 ± 1． 36c 0． 33 ± 0． 011bc 26． 94 ± 0． 32c 25． 94 ± 0． 60c
小飞蓬 C． canadensis 6． 91 ± 0． 05b 35． 86 ± 0． 76a 0． 35 ± 0． 015a 41． 58 ± 0． 51a 35． 45 ± 0． 68a
碎米荠 C． hirsuta 7． 04 ± 0． 02a 34． 32 ± 0． 63b 0． 34 ± 0． 017ab 31． 06 ± 2． 16b 31． 95 ± 0． 10b
旱莲草 E． prostrata 6． 81 ± 0． 02c 36． 07 ± 0． 98a 0． 21 ± 0． 007d 23． 96 ± 3． 54c 21． 55 ± 0． 19e
豆瓣菜 N． officinale 7． 05 ± 0． 04a 32． 15 ± 1． 15c 0． 32 ± 0． 006c 25． 04 ± 1． 45c 22． 94 ± 0． 30d
2． 7 土施富集植物秸秆对土壤酶活性的影响
从表 5 还可以看出，土壤过氧化氢酶活性、土壤
脲酶活性和土壤蔗糖酶活性的大小顺序均为:施用
小飞蓬秸秆 ＞施用碎米荠秸秆 ＞未施用 ＞施用豆瓣
4 期 汤福义等:土施富集植物秸秆对牛膝菊生长及镉积累的影响 217
菜秸秆 ＞施用旱莲草秸秆。施用小飞蓬和碎米荠秸
秆的牛膝菊土壤过氧化氢酶活性分别比未施用提高
了 6． 06%(P ＜ 0． 05)和 3． 03%(P ＞ 0． 05) ，土壤脲
酶活性分别提高了 54． 34%(P ＜ 0． 05)和 15． 29%
(P ＜ 0． 05) ，土壤蔗糖酶活性分别提高了 36． 66%
(P ＜ 0． 05)和 23． 17%(P ＜ 0． 05)。
3 讨论
在重金属胁迫条件下，植物的正常生理代谢被
破坏，生长被抑制，在形态上表现为生长迟缓、生物
量降低、叶片皱缩卷曲泛黄，甚至整株死亡［21 － 23］。
重金属胁迫条件下，植物体内的超氧物阴离子自由
基(O －·2 )、H2O2、羟基自由基(－ OH)等增加，使生物
大分子变性、膜质过氧化，进而导致植物受到毒
害［24］。而 SOD、POD、CAT 等抗氧化酶能清除植物
体内过多的自由基，使植物体内自由基的产生和消
除达到相对平衡状态，这在重金属超富集植物上表
现得更为显著［25］。江行玉等［21］研究表明，植物还
可以改变体内的重金属化学形态或分布以减弱重金
属的生物活性，从而增强对重金属的耐性，使其能在
重金属胁迫下维持正常的生长发育。本试验研究表
明，4 种镉富集植物(小飞蓬、碎米荠、旱莲草和豆瓣
菜)秸秆施入土壤后，只有施用小飞蓬和碎米荠秸
秆提高了牛膝菊生物量、株高和抗氧化酶(SOD、
POD和 CAT)活性，而施用旱莲草和豆瓣菜秸秆则
降低了牛膝菊的这些生长指标。这说明小飞蓬和碎
米荠秸秆进入土壤之后，一部分养分被释放出
来［2 － 3］，从而促进了牛膝菊的生长。然而，对旱莲草
和豆瓣菜秸秆而言，可能这 2 种植物秸秆释放出一
些化感物质［5 － 6］抑制了牛膝菊的生长。
土壤重金属的生物有效性与其化学形态密切相
关，也直接影响植物对该元素的吸收［26］。Tessier
等［27］认为，重金属的交换态在土壤中移动性最强，
易被植物吸收，因此通常被认为是重金属的活性态。
单玉华等［28］研究表明，小麦和水稻秸秆在淹水条件
下促进了 Cd和 Cu的溶出，增加了这 2 种重金属元
素的生物有效性。陕红等［29］研究表明，谷子秸秆对
土壤富里酸(FA)的增加幅度大于胡敏酸(HA) ，使
HA/FA的比值降低，同时显著增加了土壤交换态镉
含量。从土壤酶活性来看，土壤酶主要是来源于土
壤微生物和植物根系分泌物［17］，其中，土壤过氧化
氢酶参与生物呼吸过程中的物质代谢，同时可解除
在呼吸过程中产生的对活细胞有害的过氧化氢，其
活性与土壤性质关系密切［30］。土壤脲酶活性和土
壤蔗糖酶活的高低均与土壤养分含量的高低有直接
关系，其作用主要表现在分解土壤养分，便于植物吸
收利用［17］。本试验研究表明，土施 4 种富集植物秸
秆均降低了土壤 pH值，提高了土壤有效态镉含量，
这与植物秸秆释放的有机酸有直接关系［4］。施用
小飞蓬和碎米荠秸秆提高了土壤过氧化氢酶活性、
土壤脲酶活性和土壤蔗糖酶活性，而施用旱莲草和
豆瓣菜秸秆则降低了土壤酶活性。这与前人研究的
秸秆还田提高土壤酶活性的结果［8 － 10］有所不同，说
明小飞蓬和碎米荠秸秆有利于提高镉污染条件下的
牛膝菊生长环境，进而促进牛膝菊的生长。就牛膝
菊植株镉含量而言，施用小飞蓬、碎米荠、旱莲草和
豆瓣菜秸秆均提高了牛膝菊地上部分镉含量，这与
土壤有效态镉含量提高有关，说明富集植物秸秆提
高土壤有效态镉含量后促进了牛膝菊对镉的吸收。
与镉含量不同，施用小飞蓬和碎米荠秸秆的牛膝菊
地上部分镉积累量高于未施用，而施用旱莲草和豆
瓣菜秸秆的牛膝菊地上部分镉积累量低于未施用。
因此，土施小飞蓬和碎米荠秸秆均能提高牛膝菊对镉
污染土壤的修复能力，其中小飞蓬秸秆的效果最佳。
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