不同作物与玉米间作对玉米吸收积累镉的影响
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
- 1
技术相比, 它具有成本低、 易应用、 无二次污染等优 点 . 这一技术的关键是实现较高的植物生物量以及 较高的体内重金属浓度水平 , 从而实现可观的去除 量 . 目前发现 , 一些高生物量农作物具有作为修复植 物的潜力, 如玉米、 向日葵等
[ 4- 6]
, 它们具有生长快、
生物量大、 易栽培和农耕习惯清楚等优点 , 与野外发 现的一些超富集植物相比 , 在应用上具有明显的优 [ 7] 势 . 从这一领域的研究 进展看, 这 些高生物量作 物清除效率尚不理想, 主要是其体内浓度没有达到 一定水平. 因而, 大量研究试图提高大生物量植物对 [ 8] 重金属的吸收率, 在这 方面除了转基 因技术外 , 大部分手段是通过提高土壤中重金 属的生物有效 性 , 达到促进植物对重金属吸收的目的, 如 EDTA、 DT PA 螯合诱导等 , 或借助硫细菌使土壤中外 [ 12] 加的硫转化为硫酸而促进重金属溶解 , 但这些化 学添加剂通常存在二次污染问题. 事实上 , 重金属的 生物有效性与土壤酸度有关 , 植物分泌的某些低分 [ 13] 子量有机酸也能使其有效性大幅上升 . 本研究将 一些可能导致土壤酸化或提高土壤中硝态氮含量的 豆科植物及其他可能促进重金属有效性的作物与玉 米间作 , 比较 它们对玉米吸 收重金属 镉 ( Cd ) 的影 响 , 以及其自身吸收重金属 Cd 的特征, 以期探讨新 的重金属污染土壤的纯植物修复技术 . 1 材料与方法 1 1 供试材料 供试土壤采自中国科学院华南植物园试验田 , 为珠江三角洲典型沉积土 , 采集数百千克表土 ( 0~ 20 c m ), 室内风干、 磨碎、 混匀、 过 1 cm 筛 . 土壤的基 本理化性状为: 土壤 pH 7 2 , 有机质 15 4 g 硝态氮 2 57 m g kg , 铵态氮 19 4 m g
1 , 2
Effects of in tercropp ing d ifferent crop sw ith m aize on th e Cd uptake by m aize . L IN ing yu , 1 1, 2 1 1 1 L I Zh i an , DING Yong zhen , ZOU B i, ZHUANG P ing ( South China Bo ta nical Garden, Chi 2 nese A cademy of Sciences , Guangzhou 510650 , China; G raduate University of Chinese A cademy of Sciences , B eijing 100049 , China ). Chin. J. Appl. E co l . , 2008 , 19 ( 6): 1369 - 1373 . A bstract : A greenhouse experi m ent w as conducted to investigate the effects of intercropp ing 7 k inds o f crops on the Cd uptake by m a ize ( Z ea m ay s L. ). The resu lts show ed that m ost in tercrops had no sign if ic ant effects on the g row th of m a ize, only w ith purp le har icot reduced the m a ize b iom ass by 32 2 % of the contro. l L egu m e crops enhanced the tota l quantity o f Cd in m a ize in a g reat m agni tude , and chickpea w orked m ost effic iently , wh ich doubled the Cd quantity in m a ize . T he 7 inter crops show ed different capability of Cd uptake, am ong w hich, rape and am aranth absorbed larger - 1 - 1 a m ount of Cd , w ith a Cd level of 53 9 m g kg and 51 0 m g kg in their aboveg round parts , - 1 - 1 respectively , and o f 91 8 m g kg in a m aranth roo t when th e soil Cd content w as 3 m g kg so i.l T here w as an in teraction bet w een m a ize and in tercrops in Cd uptake. Legum es absorbed sm al ler a m ount o f Cd but sig nificantly in creased the Cd uptake by m a ize, wh ile a m aranth w as in ad verse . Rape had a h ig her level o f Cd concentration in its shoo, t but reduced the Cd in aboveg round part of m aize . It w as in dicated that if m a ize w as used for phytorem ed iation of Cd contam in ated so i,l a higher effic iency o f Cd rem ova l cou ld be achieved by in tercropp ing it w ith legum es . R ape and am aran th cou ld be the tw o prom ising p la nts for phy torem ediat io n because of their h ig h Cd accu m u la tion . K ey words : m aize ; in tercropping ; cad m ium; heavy m eta; l phy torem ediat io n . 随着我国经济的快速发展 , 环境污染问题日益 突出. 据我国农业部进行 的全国污灌区调 查, 在约 140万 hm 的污水灌区中 , 遭受重金属污染的土地
应用生态学报
2008 年 6 月
第 19 卷
第 6期
Ch inese Journa l of A pp lied E co logy , Jun. 2008, 19( 6): 1369 - 1373
不同作物与玉米间作对玉米吸收积累镉的影响
李凝玉
1, 2
*
李志安
1* *
丁永祯
2
1, 2
邹 碧
1
庄
萍
1
( 1 中国 科学院华南植物园 , 广州 510650 ;
* 国家自然科学基金项目 ( 30630015, 30670393 )、 广东省科技计划项 目 ( 2006A 36703004) 、 广东省自然科学基金项目 ( 5006760 ) 和中国科 学院知识创新工程方向性资助项目 ( K SCX 2 S W 133) . * * 通讯作者 . E m ai: l lizan @ scbg. ac. cn 2007 10 07 收稿 , 2008 03 19 接受 .
中国科学院研究生院 , 北京 100049)
摘 要 采用盆栽技术 , 研究了 7 种间作作物对玉米吸收积累镉 ( Cd) 的影响. 结果表明, 多数 间作作物对玉米生物量没有明显影响, 只有扁豆对玉米生长有较明显的抑制作用 , 使玉米生 物量降至对照的 67 8 % . 间作豆科作物大幅提高玉米的 Cd 积累总量, 其中鹰嘴豆的作用最 为明显, 使玉米对 Cd的累积量增加 1 倍以上. 7 种间作植物对 Cd 也有不同水平的吸收, 其 -1 中, 油菜与籽粒苋可在地上部大量积累 Cd( 油菜地上部 Cd 浓度达 53 9 m g kg , 籽粒苋达 - 1 -1 -1 51 0 m g kg ) , 且籽粒苋根的 Cd 含量高达 91 8 m g kg ( 土壤 Cd 为 3 m g kg ). 间作 植物与玉米对 Cd 的吸收具有不同的交互作用特征, 豆科作物在自身较少吸收 Cd 的条件下, 显著提高了玉米对 Cd 的积累; 籽粒苋在自身大量累积 Cd 的同时 , 一定程度上抑制了与其间 作的玉米的 Cd 累积量 ; 油菜地上部分吸收较多的 Cd , 但降低了玉米地上部分 Cd 含量. 研究 表明 , 如果将玉米作为大生物量的 Cd 污染修复植物来应用 , 可将其与豆科植物间作 , 以提高 Cd 清除效率; 籽粒苋与油菜具有大量积累 Cd 的能力, 可作为 Cd 污染土壤的修复植物. 关键词 玉米 间作 镉 重金属 植物修复 文章编号 1001 - 9332( 2008) 06 - 1369 - 05 中图分类号 X53 文献标识码 A
1wk.baidu.com70
应
[ 2- 3]
用
生
态
学
报
19 卷
含量降低到可接受的水平
. 与物理技术和化学
科学研究所提供, 眉豆和扁豆为普通食用型 , 购自广 州市农贸市场 , 鹰嘴豆、 紫花苜蓿、 墨西哥玉米草、 油 菜 ( 甘蓝型中双八号 ) 和籽粒苋 ( K112) 种子购自河 南省华丰种业有限公司. 豆科作物播种前用去离子 水浸种 12 h , 玉米和墨西哥玉米草浸种 6 h , 油菜、 紫 花苜蓿和籽粒苋直接播种. 1 2 试验方法 用直径 37 cm, 高 35 c m 的 PVC 盆进行盆栽 , 盆 底垫 20目尼龙网 , 装入 25 kg 干土 . 每盆土壤均匀 添加 CdSO4 溶液 , 至含 Cd 3 m g kg , 并加水至田
2
面积占 64 8 % , 其中轻度污染的占 46 7 % , 中度污 [ 1] 染的占 9 7 % , 严重污染的占 8 4% , 而且发生的 地域和规模在逐渐扩大 , 危害在不断加深. 对于耕地 重金属污染问题, 世界各国正在探讨以植物富集为 基础的修复技术, 即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
- 1 - 1 [ 9- 11]
间持水量的 80 % , 土壤平衡 4 周后 , 以 下面 8 种处 理种植相应作物 : 玉米单作、 玉米 /眉豆间作、 玉米 / 扁豆间作、 玉米 /鹰 嘴豆间作、 玉米 /紫花苜蓿间作、 玉米 /玉米草间作、 玉米 /油菜间作和玉米 /籽 粒苋间 作, 每处理 4个重复 , 共 32 盆. 玉米与间作植物同时 下种 , 每隔 1~ 2 d 给土壤浇水, 保持土壤湿润 , 所有 种子约 2~ 3 d 后出芽 , 至玉米两叶一心期间苗 ( 约 10 d, 苗高在 10~ 15 cm ) , 每盆在盆中央保留玉米两 株, 眉豆、 扁豆、 鹰嘴豆及玉 米草个 体较大, 保留 4 株, 而紫花苜蓿、 油菜与籽粒苋个体小, 保留 10 株, 均匀分布于盆内 . 2006 年 10 月 18 日播种, 2006 年 12 月 18 日收获玉米及间作作物 , 此收获时间约为 玉米营养生长结束 , 而生殖生长开始的阶段 . 试验在 玻璃温室中进行, 不施肥 . 1 3 测定方法 收获时, 将玉米分为根、 茎、 叶 3 个部分, 少数个 体有一定的雄穗, 将其归为茎组分 , 间作植物则分为 地上和地下两部分 . 样品分别用自来水冲洗后再用 去离子水冲洗干净 , 晾干后称其鲜质量 , 并测定其根 长. 植物样品在 70 下烘干至恒量 , 分别测定干质 量. 烘干样品用粉碎机全部粉碎、 混匀并装袋备用 . 准确称取植物样品约 0 5 g 于三角瓶中 , HNO3 HCl O 4 ( 8!1)湿法消解. 消煮液定容后在原子吸收光 谱仪上 (石墨炉法 )测定 Cd 含量 . 采用 M icrosoft Ex cel和 SPSS 软件对试验数据进行方差分析 . 2 结果与分析 2 1 不同间作方式对玉米生物量的影响 从图 1 可以看出 , 间作作物对玉米的生物量影 响不大, 玉米与鹰嘴豆、 紫花苜蓿和玉米草间作时, 其生物量略高于玉米单作 ( 35 01 g 株 显著水平 ( P > 0 05) . 李淑敏等
技术相比, 它具有成本低、 易应用、 无二次污染等优 点 . 这一技术的关键是实现较高的植物生物量以及 较高的体内重金属浓度水平 , 从而实现可观的去除 量 . 目前发现 , 一些高生物量农作物具有作为修复植 物的潜力, 如玉米、 向日葵等
[ 4- 6]
, 它们具有生长快、
生物量大、 易栽培和农耕习惯清楚等优点 , 与野外发 现的一些超富集植物相比 , 在应用上具有明显的优 [ 7] 势 . 从这一领域的研究 进展看, 这 些高生物量作 物清除效率尚不理想, 主要是其体内浓度没有达到 一定水平. 因而, 大量研究试图提高大生物量植物对 [ 8] 重金属的吸收率, 在这 方面除了转基 因技术外 , 大部分手段是通过提高土壤中重金 属的生物有效 性 , 达到促进植物对重金属吸收的目的, 如 EDTA、 DT PA 螯合诱导等 , 或借助硫细菌使土壤中外 [ 12] 加的硫转化为硫酸而促进重金属溶解 , 但这些化 学添加剂通常存在二次污染问题. 事实上 , 重金属的 生物有效性与土壤酸度有关 , 植物分泌的某些低分 [ 13] 子量有机酸也能使其有效性大幅上升 . 本研究将 一些可能导致土壤酸化或提高土壤中硝态氮含量的 豆科植物及其他可能促进重金属有效性的作物与玉 米间作 , 比较 它们对玉米吸 收重金属 镉 ( Cd ) 的影 响 , 以及其自身吸收重金属 Cd 的特征, 以期探讨新 的重金属污染土壤的纯植物修复技术 . 1 材料与方法 1 1 供试材料 供试土壤采自中国科学院华南植物园试验田 , 为珠江三角洲典型沉积土 , 采集数百千克表土 ( 0~ 20 c m ), 室内风干、 磨碎、 混匀、 过 1 cm 筛 . 土壤的基 本理化性状为: 土壤 pH 7 2 , 有机质 15 4 g 硝态氮 2 57 m g kg , 铵态氮 19 4 m g
1 , 2
Effects of in tercropp ing d ifferent crop sw ith m aize on th e Cd uptake by m aize . L IN ing yu , 1 1, 2 1 1 1 L I Zh i an , DING Yong zhen , ZOU B i, ZHUANG P ing ( South China Bo ta nical Garden, Chi 2 nese A cademy of Sciences , Guangzhou 510650 , China; G raduate University of Chinese A cademy of Sciences , B eijing 100049 , China ). Chin. J. Appl. E co l . , 2008 , 19 ( 6): 1369 - 1373 . A bstract : A greenhouse experi m ent w as conducted to investigate the effects of intercropp ing 7 k inds o f crops on the Cd uptake by m a ize ( Z ea m ay s L. ). The resu lts show ed that m ost in tercrops had no sign if ic ant effects on the g row th of m a ize, only w ith purp le har icot reduced the m a ize b iom ass by 32 2 % of the contro. l L egu m e crops enhanced the tota l quantity o f Cd in m a ize in a g reat m agni tude , and chickpea w orked m ost effic iently , wh ich doubled the Cd quantity in m a ize . T he 7 inter crops show ed different capability of Cd uptake, am ong w hich, rape and am aranth absorbed larger - 1 - 1 a m ount of Cd , w ith a Cd level of 53 9 m g kg and 51 0 m g kg in their aboveg round parts , - 1 - 1 respectively , and o f 91 8 m g kg in a m aranth roo t when th e soil Cd content w as 3 m g kg so i.l T here w as an in teraction bet w een m a ize and in tercrops in Cd uptake. Legum es absorbed sm al ler a m ount o f Cd but sig nificantly in creased the Cd uptake by m a ize, wh ile a m aranth w as in ad verse . Rape had a h ig her level o f Cd concentration in its shoo, t but reduced the Cd in aboveg round part of m aize . It w as in dicated that if m a ize w as used for phytorem ed iation of Cd contam in ated so i,l a higher effic iency o f Cd rem ova l cou ld be achieved by in tercropp ing it w ith legum es . R ape and am aran th cou ld be the tw o prom ising p la nts for phy torem ediat io n because of their h ig h Cd accu m u la tion . K ey words : m aize ; in tercropping ; cad m ium; heavy m eta; l phy torem ediat io n . 随着我国经济的快速发展 , 环境污染问题日益 突出. 据我国农业部进行 的全国污灌区调 查, 在约 140万 hm 的污水灌区中 , 遭受重金属污染的土地
应用生态学报
2008 年 6 月
第 19 卷
第 6期
Ch inese Journa l of A pp lied E co logy , Jun. 2008, 19( 6): 1369 - 1373
不同作物与玉米间作对玉米吸收积累镉的影响
李凝玉
1, 2
*
李志安
1* *
丁永祯
2
1, 2
邹 碧
1
庄
萍
1
( 1 中国 科学院华南植物园 , 广州 510650 ;
* 国家自然科学基金项目 ( 30630015, 30670393 )、 广东省科技计划项 目 ( 2006A 36703004) 、 广东省自然科学基金项目 ( 5006760 ) 和中国科 学院知识创新工程方向性资助项目 ( K SCX 2 S W 133) . * * 通讯作者 . E m ai: l lizan @ scbg. ac. cn 2007 10 07 收稿 , 2008 03 19 接受 .
中国科学院研究生院 , 北京 100049)
摘 要 采用盆栽技术 , 研究了 7 种间作作物对玉米吸收积累镉 ( Cd) 的影响. 结果表明, 多数 间作作物对玉米生物量没有明显影响, 只有扁豆对玉米生长有较明显的抑制作用 , 使玉米生 物量降至对照的 67 8 % . 间作豆科作物大幅提高玉米的 Cd 积累总量, 其中鹰嘴豆的作用最 为明显, 使玉米对 Cd的累积量增加 1 倍以上. 7 种间作植物对 Cd 也有不同水平的吸收, 其 -1 中, 油菜与籽粒苋可在地上部大量积累 Cd( 油菜地上部 Cd 浓度达 53 9 m g kg , 籽粒苋达 - 1 -1 -1 51 0 m g kg ) , 且籽粒苋根的 Cd 含量高达 91 8 m g kg ( 土壤 Cd 为 3 m g kg ). 间作 植物与玉米对 Cd 的吸收具有不同的交互作用特征, 豆科作物在自身较少吸收 Cd 的条件下, 显著提高了玉米对 Cd 的积累; 籽粒苋在自身大量累积 Cd 的同时 , 一定程度上抑制了与其间 作的玉米的 Cd 累积量 ; 油菜地上部分吸收较多的 Cd , 但降低了玉米地上部分 Cd 含量. 研究 表明 , 如果将玉米作为大生物量的 Cd 污染修复植物来应用 , 可将其与豆科植物间作 , 以提高 Cd 清除效率; 籽粒苋与油菜具有大量积累 Cd 的能力, 可作为 Cd 污染土壤的修复植物. 关键词 玉米 间作 镉 重金属 植物修复 文章编号 1001 - 9332( 2008) 06 - 1369 - 05 中图分类号 X53 文献标识码 A
1wk.baidu.com70
应
[ 2- 3]
用
生
态
学
报
19 卷
含量降低到可接受的水平
. 与物理技术和化学
科学研究所提供, 眉豆和扁豆为普通食用型 , 购自广 州市农贸市场 , 鹰嘴豆、 紫花苜蓿、 墨西哥玉米草、 油 菜 ( 甘蓝型中双八号 ) 和籽粒苋 ( K112) 种子购自河 南省华丰种业有限公司. 豆科作物播种前用去离子 水浸种 12 h , 玉米和墨西哥玉米草浸种 6 h , 油菜、 紫 花苜蓿和籽粒苋直接播种. 1 2 试验方法 用直径 37 cm, 高 35 c m 的 PVC 盆进行盆栽 , 盆 底垫 20目尼龙网 , 装入 25 kg 干土 . 每盆土壤均匀 添加 CdSO4 溶液 , 至含 Cd 3 m g kg , 并加水至田
2
面积占 64 8 % , 其中轻度污染的占 46 7 % , 中度污 [ 1] 染的占 9 7 % , 严重污染的占 8 4% , 而且发生的 地域和规模在逐渐扩大 , 危害在不断加深. 对于耕地 重金属污染问题, 世界各国正在探讨以植物富集为 基础的修复技术, 即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
- 1 - 1 [ 9- 11]
间持水量的 80 % , 土壤平衡 4 周后 , 以 下面 8 种处 理种植相应作物 : 玉米单作、 玉米 /眉豆间作、 玉米 / 扁豆间作、 玉米 /鹰 嘴豆间作、 玉米 /紫花苜蓿间作、 玉米 /玉米草间作、 玉米 /油菜间作和玉米 /籽 粒苋间 作, 每处理 4个重复 , 共 32 盆. 玉米与间作植物同时 下种 , 每隔 1~ 2 d 给土壤浇水, 保持土壤湿润 , 所有 种子约 2~ 3 d 后出芽 , 至玉米两叶一心期间苗 ( 约 10 d, 苗高在 10~ 15 cm ) , 每盆在盆中央保留玉米两 株, 眉豆、 扁豆、 鹰嘴豆及玉 米草个 体较大, 保留 4 株, 而紫花苜蓿、 油菜与籽粒苋个体小, 保留 10 株, 均匀分布于盆内 . 2006 年 10 月 18 日播种, 2006 年 12 月 18 日收获玉米及间作作物 , 此收获时间约为 玉米营养生长结束 , 而生殖生长开始的阶段 . 试验在 玻璃温室中进行, 不施肥 . 1 3 测定方法 收获时, 将玉米分为根、 茎、 叶 3 个部分, 少数个 体有一定的雄穗, 将其归为茎组分 , 间作植物则分为 地上和地下两部分 . 样品分别用自来水冲洗后再用 去离子水冲洗干净 , 晾干后称其鲜质量 , 并测定其根 长. 植物样品在 70 下烘干至恒量 , 分别测定干质 量. 烘干样品用粉碎机全部粉碎、 混匀并装袋备用 . 准确称取植物样品约 0 5 g 于三角瓶中 , HNO3 HCl O 4 ( 8!1)湿法消解. 消煮液定容后在原子吸收光 谱仪上 (石墨炉法 )测定 Cd 含量 . 采用 M icrosoft Ex cel和 SPSS 软件对试验数据进行方差分析 . 2 结果与分析 2 1 不同间作方式对玉米生物量的影响 从图 1 可以看出 , 间作作物对玉米的生物量影 响不大, 玉米与鹰嘴豆、 紫花苜蓿和玉米草间作时, 其生物量略高于玉米单作 ( 35 01 g 株 显著水平 ( P > 0 05) . 李淑敏等