全 文 ：轮间作对伴矿景天和苋菜生物量及Cd含量的影响
唐明灯， 艾绍英， 李盟军， 王艳红， 杨少海， 罗英健， 余丹妮
（广东省农科院土壤肥料研究所/广东省养分资源循环利用与耕地保育重点实验室/
农业部南方植物营养与肥料重点实验室， 广东 广州 510640）
摘 要：通过苋菜与 Cd 超富集植物伴矿景天间作和轮作的盆栽试验，探索间作和轮作对苋菜、伴矿景天生物量及其地上部
Cd 含量的影响，考察伴矿景天修复 Cd 中轻度污染菜地土壤的应用效果。 结果表明，间作和轮作都没有显著影响苋菜和伴矿景天
的单株生物量及其地上部 Cd 含量，轮作显著影响土壤 pH 值和乙酸铵-Cd 含量。 土壤 pH 值和乙酸铵-Cd 含量与苋菜和伴矿景天
地上部 Cd 含量没有显著相关性。
关键词：伴矿景天； 苋菜； 镉； 植物修复
中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：1004X-874（2012）13-0035-03
Effects of interplanting-rotation on growth and Cd concentration
of Sedum plumbizincicola and Amaranthus cruetus
TANG Ming-deng, AI Shao-ying, LI Meng-jun, WANG Yan-hong, YANG Shao-hai, LUO Ying-jian, YU Dan-ni
（Soil and Fertilizer Institute, Guangdong Academy of Agricultural Sciences/Guangdong Key Lab of Nutrient Cycling and Farmland
Conservation/Key Laboratory of Plant Nutrition and Fertilizer in South Region, Ministry of Agriculture, Guangzhou 510640, China）
Abstract: A pot experiment interplanting-rotation Amaranthus cruetus and Sedum plumbizincicola (a Cd hyperaccumulator) were
conducted to investigate effects of interplanting/rotation on biomass and aboveground Cd concentration of A. cruetus and S. plumbizincicola.
The results showed that interplanting/rotation did not affect biomass and aboveground Cd concentration of A. cruetus and S.
plumbizincicola significantly. Rotation affected soil pH and CH3COONH4 -Cd concentration markedly. But there was no significant
relationship between aboveground Cd concentration of A. cruetus or S. plumbizincicola and soil pH (or CH3COONH4-Cd concentration).
Key words: Sedum plumbizincicola； Amaranthus crutus； cadmium； phytoremediation
重金属 Cd 对人体具有致癌效应 [1]，目前我国菜地土
壤 Cd 超标的比例较大， 从而引起叶菜 Cd 含量超标，因
此，叶菜 Cd对我国居民具有很大的健康风险 [2]。
东南景天（Sedum alfredii）是 Cd 的超富集植物 [3]，蒋
成爱等[4]报道该植物与玉米、黑麦草间作时可显著降低了
黑麦草和玉米的 Cd含量。 伴矿景天（Sedum plumbizinci-
cola） 是一种与超富集型东南景天类似的景天属植物，也
具有 Cd 超富集能力， 并已经应用到 Cd 污染土壤的植物
修复中[5-6]。 珠江三角洲人地矛盾突出，城郊 Cd 中轻度污
染菜地大多数仍是叶菜种植地，因此，通过苋菜与伴矿景
天间作和轮作的盆栽试验，研究伴矿景天富集 Cd 的同时
能否降低苋菜地上可食部分中的 Cd 含量，试图探讨伴矿
景天在中轻度 Cd 污染土壤中与叶菜间作和轮作的应用
效果及可行性。
1 材料与方法
1.1 试验材料
盆栽试验土壤取自广州市近郊， 是由母质为三角洲
冲积物发育而来的普通肥熟旱耕人为土。 取 0~20 cm 土
壤，风干后过 1 cm 筛，备用。 土壤性状如下：pH 5.70，有机
质 40.8 g/kg，Cd 全量 1.34 mg/kg， 全 N 2.12 g/kg、 碱解 N
172 mg/kg、有效 P 135 mg/kg、速效 K 362 mg/kg、DTPA-Cd
含量 0.41 mg/kg。
优良花红苋菜（Amaranthus cruetus Linna.）是红叶苋
菜，其地上部 Cd含量较高[7]。 伴矿景天为 Cd超富集植物，
其再生能力强，枝条易于扦插成活 [5,8]，供试扦插枝条采自
中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室的重金属复
合污染修复基地。 扦插枝条 Cd含量为 0.64 mg/kg（以鲜重
计），每棵扦插枝条长 4 cm，质量 3 g左右[8]。
1.2 试验方法
设置空白对照（CK）、苋菜单作（V）、伴矿景天－苋菜 1∶1
株数比间作（PV）、伴矿景天-苋菜先后种植的轮作（P-V）、
伴矿景天单作（P）共 5 个处理，每个处理 5 次重复，共 25
盆，随机排列。 每盆土壤 1.5 kg，装入塑料盆（底径 11 cm、
口径 18 cm、高 11 cm）中。 土壤中 N、P、K 施用量分别为
150、48、120 mg/kg（以尿素和磷酸氢二钾施入）。 扦插伴矿
景天枝条，同时直播苋菜种子，苋菜 2叶期间苗，每盆定株
4棵。不施基肥，苋菜出芽后施肥 20%，定株后施肥 35%，5
叶期施肥 45%。 称重法浇水，土壤湿度保持在最大田间持
水量的 75%左右。 2010 年 3 月 24 日布置试验，2010 年 5
月 31日收获第 1茬（因 P-V第 1茬与 P处理相同，P处理
第 1 茬未收获）， 同时用不锈钢小土钻采集 100 g 土壤；8
月 3日收获第 2茬。
1.3 测定指标及方法
洗净苋菜、伴矿景天地上部和地下部，擦干表面水分，
收稿日期：2012-04-04
基金项目：广东省自然科学基金（9451064001002909）；广东省
科技重大专项 （2008A030202002）； 广东省农业领域重点专项
（2011A020101007）
作者简介：唐明灯（1968-），男，博士，助理研究员，E-mail：njaut
md@163.com
通讯作者：艾绍英（1968-），女，博士，研究员，E-mail：shaoyingai@
21cn.com
广东农业科学 2012 年第 13 期 35
C M Y K
DOI:10.16768/j.issn.1004-874x.2012.13.009
表 3 土壤 pH值及乙酸铵浸提态 Cd含量 （mg/kg）
处理
CK
V
PV
P-V
P
pH值
5.63±0.10b
6.08±0.09a
6.19±0.21a
5.75±0.08b
-
乙酸铵-Cd
0.17±0.01b
0.13±0.01c
0.13±0.01c
0.20±0.02a
-
pH值
5.24±0.17c
5.40±0.11bc
5.58±0.16ab
5.62±0.15a
5.74±0.12a
乙酸铵-Cd
0.28±0.02a
0.21±0.02b
0.29±0.08a
0.27±0.01a
0.28±0.06a
第 1 茬 第 2 茬
表 2 苋菜和伴矿景天 Cd含量及其地上部对土壤 Cd的去除量
植物
苋菜
伴矿景天
处理
V
PV
P-V
PV
P-V
P
地上部
0.12±0.02a
0.11±0.01a
-
1.59±0.58a
2.65±0.19a
-
根
0.14±0.05a
0.13±0.05a
-
3.42±1.09a
4.32±0.35a
-
地上部
0.21±0.02a
0.18±0.04a
0.17±0.03a
-
-
2.07±1.42
根
0.11±0.03b
0.12±0.04b
0.16±0.01a
-
-
3.12±0.56
第 1 茬
7.73±3.73a
5.75±1.96a
70.50±24.10b
145.00±49.00a
-
第 2 茬
7.01±4.13a
8.65±1.73a
9.76±1.61a
-
100.00±75.00
第 1 茬（mg/kg） 第 2 茬（mg/kg） 地上部 Cd去除量（μg/盆）
表 1 苋菜与伴矿景天鲜重
植物
苋菜
伴矿景天
处理
V
PV
P-V
PV
P-V
P
地上部
15.2±4.4a
13.5±3.2a
-
12.1±3.5a
12.5±3.7a
-
根
3.31±0.63a
2.63±0.74a
-
0.74±0.23a
0.80±0.43a
-
地上部
10.1±1.4c
11.9±1.2b
14.7±1.0a
-
-
12.3±2.4
根
1.44±0.47b
1.57±0.36b
2.11±0.10a
-
-
0.66±0.30
注：同列数据后小写英文字母不同者表示差异显著，表 2、表 3同。
第 1 茬（g/株） 第 2 茬（g/株）
记录鲜重，用塑料打浆机匀浆制成鲜样，称取 10.00 g（不
足 10 g 全部称取）于三角瓶中、加入 10.0 mL 混酸（体积
比 HNO3∶HClO4=9∶1，优质纯试剂）消煮、定容至 25 mL，采
用火焰原子吸收分光光度计（Hitachi Z-2000）测定伴矿景
天的 Cd 含量， 石墨炉原子吸收分光光度计 （Hitachi Z-
2000）测定苋菜 Cd 含量，同时称取苋菜标准样品进行质
量监控。 土壤样本自然风干，过 1 mm 尼龙筛，用 1 mol/L
乙酸铵溶液浸提土壤有效态 Cd（土液比为 1∶5），用石墨炉
原子吸收分光光度计测定过滤液中的 Cd 浓度。 土壤 pH
值采用电位法（水土比为 2.5∶1）测定。
1.4 数据处理和统计
数据采用 Excel2003 处理，SPSS10.0 统计。
2 结果与分析
2.1 苋菜和伴矿景天的生物量
从表 1 可以看出，经 T 检验，第 1 茬 V、PV 处理的苋
菜地上部和根的生物量没有显著差异，PV、P-V 处理的伴
矿景天地上部和根的生物量均没有显著差异。 理论上，第
2 茬 P 处理的伴矿景天地上部生物量远大于第 1 茬 P-V
处理的生物量， 但第 2 茬 P 处理地上部生物量没有显著
提高，这是由于广州 6~7 月气温较高，单作的伴矿景天基
本停止生长， 同时间作处理扦插的伴矿景天扦插难以成
活，这是由伴矿景天的生长特性决定的，也是重金属植物
修复的难点之一；经多重比较发现，第 2 茬 V、PV、P-V 处
理的生物量之间有显著差异，P-V 处理的苋菜地上部鲜
重最大，其次是 PV处理，最后是 V处理；将第 2 茬 3 个处
理与第 1茬 2个处理的地上部生物量进行多重比较，发现
第 1茬 V处理（第 2茬 P-V处理）与第 2茬 V处理的生物
量具有显著差异，其余没有显著差异。 可见，连续种植苋
菜显著降低了其地上部的生物量， 而间作或轮作对基地
上部生物量没有显著影响。
2.2 苋菜和伴矿景天的 Cd含量
经 T 检验或多重比较可以看出，与对照相比，间作伴
矿景天没有显著影响苋菜地上部或根的 Cd 含量 （第 1
茬）， 前茬伴矿景天没有显著影响后茬苋菜地上部 Cd 含
量、而显著提高苋菜根 Cd 含量（第 2 茬），但间作和轮作
有降低苋菜地上部 Cd 含量的趋势（表 2），第 2 茬苋菜地
上部 Cd 含量显著高于第 1 茬，因此该结果不可能是由间
种或轮作处理引起的。 经 T检验，间作苋菜没有显著影响
伴矿景天地上部 Cd含量（第 1茬）。 第 2茬 P处理伴矿景
天地上部 Cd 含量与第 1 茬 PV、P-V 处理的伴矿景天没
有显著差异，可见伴矿景天停止生长后，其地上部 Cd 含
量没有变化（表 2）。 从苋菜和伴矿景天地上部去除 Cd 含
量来看，伴矿景天的去除量比苋菜高 1个数量级。
2.3 土壤 pH值及乙酸铵浸提态 Cd含量
第 1茬中，与对照相比，P-V处理对 pH值没有显著影
响，V处理与 PV处理的 pH值显著提高；P-V处理（单种伴
矿景天）显著提高土壤的乙酸铵-Cd含量，而 V处理与 PV
处理显著降低土壤乙酸铵-Cd含量，土壤 pH值与乙酸铵-
Cd 含量显著负相关（R2=-0.821，n=20，P<0.01，表 3）。 第 2
茬中，与对照相比，种植伴矿景天和苋菜后，土壤 pH 值提
高，其中 PV、P-V、P处理的 pH值差异达显著水平；处理 V
的乙酸铵-Cd含量显著低于对照， 其他处理与对照没有显
著差异， 土壤 pH 与乙酸铵-Cd 含量没有显著关系 （R2=
0.093，n=25，P>0.05，表 3）。 第 1茬中 PV、P-V处理的乙酸
铵-Cd 含量与伴矿景天地上部 Cd 含量显著正相关 （R2=
0.870，n=10，P<0.05），但与 pH 值没有相关性，第 1、第 2 茬
苋菜地上部 Cd含量与 pH、乙酸铵-Cd含量均没有显著相
关性。 综合 V、PV和 P-V处理的两茬数据，第 1茬的土壤
pH值大于第 2茬，但第 1茬的土壤乙酸铵-Cd含量显著低
于第 2茬， 土壤 pH值降低与乙酸铵-Cd含量提高之间显
著负相关（R2=-0.692，n=30，P<0.01），前后两茬苋菜地上部
Cd 含量与乙酸铵-Cd 含量呈显著正相关（0.609，n=30，P<
0.01）。 另外，与苋菜单作相比，轮作时前茬伴矿景天提高土
36
C M Y K
壤乙酸铵-Cd含量，可能增大土壤 Cd的生态风险。
3 结论与讨论
本试验结果表明， 苋菜与 Cd超富集植物伴矿景天轮
间作，轮间作伴矿景天没有显著影响苋菜地上部 Cd含量，
也没有显著降低苋菜的单株生物量，同时间作苋菜没有显
著影响伴矿景天的单株生物量和地上部 Cd含量。 苋菜与
伴矿景天轮间作显著影响土壤的 pH 值和乙酸铵-Cd 含
量， 但它们与苋菜或伴矿景天地上部 Cd含量之间没有相
关性。 植物基因型不同，其地上部分 Cd含量不同[9]，重金属
超富集植物也具有基因型差异[10-11]，但地上部重金属含量还
受多种因素的影响[7]，尤其受土壤（介质）中重金属全量及重
金属生物有效性的影响，甚至与土壤（介质）中重金属全量
显著正相关[10]。伴矿景天是重金属 Cd超富集植物[6]，其地上
部 Cd含量也受土壤 Cd全量、土壤水分、栽培条件等多种
因素的影响[5，8,12-15]。从已有伴矿景天报道来看，土壤 Cd含量
为 1.11~15.3 mg/kg， 地上部 Cd含量变异较大、 为 20~438
mg/kg（DW）[5.8,12-15]；本试验中土壤 Cd 含量为 1.34 mg/kg，伴
矿景天地上部的含水量约 95%，本研究把“以鲜重计”折算
为“以干重计”，伴矿景天地上部 Cd含量为 31.8~53.0 mg/kg
（DW），与以上文献中伴矿景天 Cd含量的报道一致。Wu等[16]
报道另一种超富集植物东南景天在广东乐昌污染土壤（Cd
全量 2 mg/kg），其地上部 Cd含量约为 30 mg/kg（DW），本试
验中伴矿景天 Cd含量也与之相近，伴矿景天地上部 Cd含
量没有异常。 苋菜地上部 Cd含量较高，且其地上部 Cd含
量受多种因素的影响[7,17-18]，甚至会出现地上部 Cd含量大于
根 Cd含量的现象[18]，本研究中苋菜 Cd含量与之类似，造成
这种现象的主要原因目前尚未弄清楚。
超富集植物与普通作物轮作的报道还比较少， 沈丽
波等[19]报道，伴矿景天（前茬）显著提高低富集水稻（后茬）
糙米中的 Cd 含量，提高土壤乙酸铵-Cd 含量；本研究中
伴矿景天（前茬）提高土壤乙酸铵-Cd含量，但没有显著影
响苋菜（后茬）地上部的 Cd 含量；前茬 Cd 富集油菜对后
茬奶白菜的 Cd含量没有显著影响 [20]，本试验结论与之相
似。 光照强度对伴矿景天地上部 Cd 含量的影响较小 [4,13]，
利于伴矿景天与其他作物（甚至玉米等高杆作物）间作；
张学洪等 [21]报道超富集植物根际能促进间作植物对重金
属的吸收，间作 Cd超富集植物印度芥菜显著增加油菜地
上部的 Cd 含量 [22]，但东南景天显著降低了玉米和黑麦草
Cd含量[4]。另一方面，间作时奶白菜重金属富集植物（溪口
花籽和印度芥菜）的 Cd含量显著提高[20]，但间作时黑麦草
没有显著影响 Cd富集植物遏蓝菜地上部 Cd含量[23]，本文得
到苋菜对伴矿景天地上部 Cd 含量的影响结果与之一致。
施肥等农艺措施可以降低叶菜地上部 Cd含量[24-25]，在中轻
度 Cd污染菜地土壤上应用的潜力可能更大。
参考文献：
[1] Türkdo g姚 an M K, Kilicel F, Kara K, et al. Heavy metals in
soil, vegetables and fruits in the endemic upper gastrointestinal
cancer region of Turkey [J].Environmental Toxicology and
Pharmacology,2002,13:175-179.
[2] 曾希柏,李莲芳,梅旭荣.中国蔬菜土壤重金属含量及来源分析[J].
中国农业科学,2007,40(11):2507-2517.
[3] Yang X E, Long X X,Ye H B,et al.Cadmium tolerance and
hyperaccumulation in a new Zn-hyperaccumulating plant species
(Sedum alfredii Hance)[J].Plant and Soil,2004,259:181-189.
[4] 蒋成爱,吴启堂,吴顺辉,等.东南景天与不同植物混作对土壤重
金属吸收的影响[J].中国环境科学,2009,29(9):985-990.
[5] 刘玲,吴龙华,李娜,等.种植密度对镉锌污染土壤伴矿景天植物
修复效率的影响[J].环境科学,2009,30(11):3422-3426.
[6] Jiang J P, Wu L H, Li N, et al. Effects of multiple heavy
metal contamination and repeated phytoextraction by Sedum
plumbizincicola on soil microbial properties [J].European Journal
of Soil Biology,2010,46(1):18-26.
[7] 唐明灯,艾绍英,李盟军,等.信息叠加法田间初步筛选镉、铅低富
集叶菜[J].土壤,2011,43(2):226-231.
[8] 李娜,吴龙华,骆永明,等.收获方式对污染土壤上伴矿景天锌镉
吸收性的影响[J].土壤学报,2009,46(4):725-728.
[9] Yang J X, Guo H T, Ma Y B, et al. Genotypic variations in
the accumulation of Cd exhibited by different vegetables [J].
Journal of Environmental Sciences,2010,22(8):1246-1252.
[10] Zhao F J, Dunham S J, McGrath S P. Arsenic
hyperaccumulation by different fern species [J].New Phytologist,
2002,156(1):27-31.
[11] Deng D M, Shu W S, Zhang J, et al. Zinc and cadmium
accumulation and tolerance in populations of Sedum alfredii [J].
Environmental Pollution, 2007,147:381-386.
[12] 崔立强,吴龙华,李娜,等.水分特征对伴矿景天生长和重金属吸
收性的影响[J].土壤,2009,41(4):572-576.
[13] 李娜,唐明灯,崔立强,等.光照强度对伴矿景天生长和锌镉吸收
性的影响[J].土壤学报,2010,47(2):370-373.
[14] 李思亮,李娜,徐礼生,等.不同生境下锌镉在伴矿景天不同叶龄
叶中的富集与分布特征[J].土壤,2010,42(3):446-452.
[15] 沈丽波,吴龙华,韩晓日,等.养分调控对超积累植物伴矿景天生
长及锌镉吸收性的影响[J].土壤,2011,43(2):221-225.
[16] Wu Q T, Wei Z B, Ouyang Y. Phytoextraction of metal -
contaminated soil by Sedum alfredii H: effects of chelator and
co-planting[J].Water, Air, & Soil Pollution,2007,181:131-139.
[17] Zhang X C, Zhang S R, Xu X X, et al. Tolerance and
accumulation characteristics of cadmium in Amaranthus hybridus
L[J].Journal of Hazardous Materials, 2010,180:303-308.
[18] Fan H L, Zhou W. Screening of amaranth cultivars
(Amaranthus mangostanus L.)for cadmium hyperaccumulation [J].
Agricultural Sciences in China, 2009,8:342-351.
[19] 沈丽波,吴龙华,谭维娜,等.伴矿景天-水稻轮作及磷修复剂对水
稻锌镉吸收的影响[J].应用生态学报,2010,21(11):2952-2958.
[20] 姚会敏.镉污染土壤上油菜蔬菜互作对各自吸收累积镉的影响
[D] .北京:中国农业大学,2006.
[21] 张学洪,杨文婷,魏彩春,等.重金属超富集植物根际微生态研究
进展[J].桂林工学院学报,2008,28(4):548-552.
[22] 王激清,茹淑华,苏德纯.印度芥菜和油菜互作对各自吸收土壤中
难溶态镉的影响[J].环境科学学报,2004,24(5):890-894.
[23] Jiang C A, Wu Q T, Stercheman T, et al. Co -planting can
phytoextract similar amounts of cadmium and zinc to mono -
cropping from contaminated soils[J].Ecological Engineering, 2010 ,
36:391-395.
[24] 姚建武,王艳红,李盟军,等.施肥对铅镉污染土壤上芥菜铅镉含
量及生理的影响[J].中国生态农业学报,2010,18(3):659-662.
[25] 王艳红,艾绍英,李盟军,等.氮肥对镉在土壤-芥菜系统中迁移转
化的影响[J].中国生态农业学报,2010,18(3):649-653.
37
C M Y K