为了食品和生态安全,大量被重金属和类金属污染的土壤亟待修复。在各种各样的处理技术中,植物提取技术因适于大面积污染土壤的修复、具有现场可操作性、成本相对低廉以及副作用少等优点,逐渐成为物化处理技术的替代技术。间套种等技术因为可以有效利用土地资源使作物产量增加而在我国农业生产中广泛应用。植物根系分泌物和根际微生物的种类和数量会因不同植物组成的间套作体系而不同,从而引起土壤的pH值和土壤重金属植物有效态含量的改变,因此当间套种植物生长在污染的土壤中时,间套种的植物之间对营养物和重金属吸收的协同或竞争作用就会发生。如果选择到合适的普通植物与重金属超富集植物间套种,就有可能既增加超富集植物的产量和重金属的含量,也避免了添加化学络合剂对土壤、地下水等环境造成的副作用。　　 本实验室之前的研究发现,与玉米(Zea mays)的间种增加了喜阴的Zn/Cd超富集植物东南景天(Sedum alfredii)的生物量和重金属提取总量。但是过去的研究主要是东南景天与玉米的间种,机理探讨也不够系统和深入。为了得到更好的间种模式和揭示间种植物之间的交互作用机理,本文首先采用普通盆栽试验研究了东南景天与包括玉米在内的三种不同植物的间种效果;其次,用特殊的根区分隔盆栽试验研究了超富集遏蓝菜(Thlaspi caerulescens)与黑麦草(Lolium perenne)根系间的交互作用,并用0.01mol·L-1CaCl2浸提态重金属表征土壤中植物有效态浓度的变化;最后设计了东南景天与玉米单、间种水培试验,以便收集土培试验难于得到的根系分泌物,并且研究不同植物组合对几种难溶性锌化物的溶解作用。　　 本论文的主要研究结果如下:　　 (1)超富集植物东南景天与不同根系特征的植物间种试验表明:间种对植物吸收重金属产生了明显的影响,与玉米和大豆(Glycine max)的间种显著地提高了东南景天对三种重金属Cd、Zn、Pb的吸收,按半盆计东南景天大约为单种的1.68～1.87倍;但与黑麦草间种则没有对东南景天地上部吸收Cd、Zn、Pb产生显著影响;间种后显著地降低了玉米和黑麦草对Cd和Zn的吸收。单、间种东南景天后土壤0.01mol·L-1CaCl2提取态Cd的平均减少量与东南景天的地上部分吸收量最接近,相关性最好。　　 (2)超富集遏蓝菜与黑麦草的间种试验表明:在污染土壤中,间种的黑麦草显著地刺激了超富集遏蓝菜的生长,达到单种的1.9倍;间种没有显著影响超富集遏蓝菜地上部Cd和Zn浓度,间种处理平均每盆超富集遏蓝菜获得了与植株数量翻倍的单种处理相似的Cd和Zn重金属提取率,即土壤中总Cd的26.6％和总Zn的2.4％。土壤样品的分析结果显示,超富集遏蓝菜显著地减少了整盆土壤的0.01 mol·L-1CaCl2浸提态Cd/Zn含量,甚至包括2种植物交界处的公共根际土壤及另一侧黑麦草根系生长的土壤的可浸提Cd/Zn含量。但是间种的黑麦草并没有对非富集遏蓝菜产生类似的间种效应。黑麦草的根系并没有为间种的超富集遏蓝菜溶解出更多的金属离子,但是黑麦草根系所在土壤中的金属离子可以扩散转运至间种的超富集遏蓝菜生长土壤中而被其吸收。　　 (3)以不同的难溶性锌化物作为锌源的东南景天与玉米水培间种试验表明:当以硫化锌、氧化锌、碳酸锌和磷酸锌作为锌源时,只有氧化锌处理中间种的玉米显著地提高了东南景天地上部的锌含量,也仅有碳酸锌处理中间种的东南景天显著地降低了玉米地上部的锌含量,其他情况单、间种处理之间玉米及东南景天地上部Zn含量都没有显著差异。不同锌化物对玉米地上部吸锌量的影响显著大于对东南景天的影响。玉米对硫化锌的溶解能力弱,而东南景天的溶解能力为玉米的23倍。除碳酸锌作为锌源外,单种东南景天获得最低的pH值、最高的甲基磺酸含量、己二酸含量和总有机酸总量,最高的剩余营养液Zn2+总量;也就是说,东南景天比玉米分泌出更多的甲基磺酸和己二酸,也比玉米溶解出更多的Zn2+。在本试验条件下,没有显示出间种效应,间种没有分泌出更多的目标有机酸,也没有比东南景天的单作溶解出更多的锌。　　 (4)两个机理研究试验均表明,间种的普通植物没有通过根系增加重金属溶解来促进超累积植物吸收更多的重金属,应当从其它方面更深入研究间种植物之间的交互作用机理。