间作对植物吸收积累重金属的影响研究进展-《农业研究与应用》(2016年2期).docx

龙源版权所有 间作对植物吸收积累重金属的影响研究进展作者：王平洁　龚玉莲　汤域巍来源：《农业研究与应用》2016年第02期 摘 要：土壤重金属污染已成为亟待处理的环境问题，植物修复技术是一种绿色经济、有效缓解土壤重金属污染的修复方式，间作能够有效的修复土壤重金属污染，综述了间作系统中种间相互作用对植物吸收积累重金属的影响及其机理，并对今后的研究进行了展望。 关键词：土壤重金属污染 植物修复 间作 吸收积累 土壤重金属污染目前已成为全球备受关注的环境问题。我国土壤重金属污染现状也十分严重，我国受Cd、Hg、As、Pb等重金属污染的耕地面积近5000万hm2[1]，耕地土壤重金属污染发生的概率为16.67 %，占耕地总量的1/6左右[2]。随着土壤重金属污染加剧，粮食品质也令人担忧。据报道，全国每年受重金属污染的粮食多达 1200 万t，因重金属污染而导致粮食减产高达 1000 多万t，合计经济损失至少 200 亿元[3]。我国人均耕地资源短缺，为保证粮食安全，土壤重金属污染亟待解决。 植物修复是近年来研究修复土壤重金属污染的热点，是一种绿色经济的修复新途径。研究表明，种植模式对植物吸收富集重金属能力有显著影响[4]。间作是我国传统的精耕细作的种植方式，利用植物种间互作对重金属吸收积累的影响、从而提高土壤重金属污染修复的效率，是近期国内外研究的热点。本文综述了间作对植物吸收积累重金属的影响及其机理，并对今后间作的研究进行了展望。 1 间作系统对植物生物量的影响 重金属胁迫下，间作系统对植物生物量的影响存在多种情况。 第一，间作使一方生物量增加，而使另一方生物量减少。间作系统中，往往会出现植物对环境资源和空间的竞争作用，从而对生物量产生一定的影响。在水稻和小麦间作系统中，小麦在竞争中处于优势，间作小麦地上部生物量显著高于单作小麦，在生长前期和成熟期间作处理的小麦地上部生物量比单作分别高出63.6 %和14.3 %，而间作水稻生物量低于单作水稻[5]。在土壤Cd含量为0.37～20.37 mg/kg内，在印度芥菜与苜蓿间作系统中，间作使苜蓿生物量提高了55.3 %～70.0 %，而使印度芥菜生物量降低了0.4 %～11.8 %[6]。在互作系统中，也表现出相似的促进和抑制作用。在印度芥菜和油菜互作系统中，随着土壤Cd浓度的增加，互作的印度芥菜生物量显著高于单作，而互作的油菜地上部干重显著低于单作[7]。 第二，间作系统降低了重金属的胁迫作用，使间作双方的生物量相比单作均提高。续断菊与玉米间作使续断菊生物量比单作增加了31.55 %，玉米生物量比单作增加了29.02 %[8]。当芥菜型油菜、甘蓝型油菜与黑麦草、紫云英混种时，这些植物的生物量均增加，2种油菜的生物量增加显著，黑麦草和紫云英的生物量增加不显著[9]。 第三，间作系统虽然可以降低重金属的胁迫，但对生物量无明显影响。苋菜与Cd超富集植物伴矿景天间作，两者的生物量均无显著变化[10]。鹰嘴豆、紫花苜蓿、玉米草与玉米间作对玉米的生物量影响均不显著[11]。 2 间作系统对植物吸收积累重金属的影响 间作对植物吸收积累重金属的影响亦存在多种情况。 第一，间作能够提高一方对重金属的吸收积累，降低另一方的重金属积累。当重金属超富集植物与低积累植物间作时，间作使超富集植物Cd积累量增加、低积累植物的Cd含量降低。Zn超积累植物Thlaspi caerulescens和非超积累植物Thlaspi arvense在添加重金属Zn的土壤上间作，与单种相比，Thlaspi caerulescens吸Zn量显著增加，而与之间作的Thlaspi arvense吸Zn量则明显降低[12]。续断菊和玉米间作提高了续断菊各部位的Cd积累量，同时降低了玉米各部位的Cd积累量[8]。玉米与籽粒苋间作时，籽粒苋在自身大量积累Cd的同时，一定程度上抑制了与其间作的玉米的Cd累积量，间作的玉米Cd积累量相比单作减少23.3 %；玉米与油菜间作时，间作油菜地上部分吸收较多的Cd，而玉米地上部分Cd含量仅为单作的58.6 %[11]。采用鸡眼草间作蔬菜的研究表明，相比单作，间作鸡眼草能显著或极显著降低番茄、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% ；显著或极显著降低了番茄、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 %；显著或极显著降低了番茄、白菜可食部位對Ba的积累，分别平均下降了40.8 %、43.5 %[13]。超富集植物与非超富集植物间作对重金属吸收积累的影响因间作组合的不同而存在差异。大豆和玉米与Zn的超富集植物东南景天混作，使东南景天地上部Zn和Pb的含量显