蜈蚣草、龙葵与玉米不同间作距离对镉砷复合污染农田土壤修复的影响

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:RockyZhang111
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我国耕地土壤重金属超标形势已经十分严峻,种植单一的超富集植物修复重金属污染土壤不但中断农业生产导致经济收益降低,而且生物量较低、修复周期长等诸多弊端导致修复效果不甚理想。间作作为一种传统的农艺管理方式,利用生态位和生物多样性原理等能提高农作物对资源的有效利用,对共植的农作物种类增量提质。在中、轻度污染土壤修复中利用间作体系,通过调控超富集植物与农作物的生长发育,增加超富集植物自身重金属的富集量,同时减少农作物自身重金属富集量,提高其产量以及品质,实现“边生产边修复”,达到增加土地利用率和经济效益目的。虽然目前对超富集植物与农作物间作修复重金属污染土壤已有很多研究,但超富集植物与农作物间作过程中如果距离太近会产生激烈竞争,距离太远又起不到根系互作效果。因此,如何确定最佳的超富集植物与农作物种植距离直接关系到间作修复的效果。本文通过玉米(Zea mays)幼苗分别与As超富集植物蜈蚣草(Pteris vittata)和Cd超富集植物龙葵(Solanum nigrum)间作设置4个水平距离(0、5、10、15 cm)、3个垂直距离(两种植物的种植土壤高度在同一水平位置、玉米高出超富集植物10 cm、玉米低于超富集植物10 cm)在重金属Cd、As复合污染农田土壤进行盆栽试验,研究不同距离间作下玉米与蜈蚣草、龙葵的生长状况,并对其重金属富集能力和植物生理生化特征(根系活力、抗氧化酶和光合色素含量)以及种植土壤的p H值、重金属总量和有效态含量的变化进行了测定。论文主要研究结果如下:(1)根据植物的生长状况和干重,超富集植物龙葵与玉米间作以T3(水平间作10 cm)和T5(垂直间作玉米高于龙葵10 cm)方式最好,而玉米和蜈蚣草以W3(水平间作10 cm)和W6(垂直间作玉米低于蜈蚣草10 cm)方式效果最好。龙葵、蜈蚣草分别和玉米水平间作时,玉米地上部重金属Cd含量无显著差异,龙葵Cd含量也无差异。与蜈蚣草间作的玉米W3根As含量最低,其他部位也未发现显著差异。垂直间作下结合生物量来看,龙葵T5富集Cd含量表现最佳。而与蜈蚣草间作的双方各部位除了玉米茎W6的As数值最低外,其他无显著差异。(2)结合玉米和超富集植物两者的根系活力,T3(水平间作10 cm)和W3(水平间作10 cm)组最好。垂直间作以T5(垂直间作玉米高于龙葵10 cm)和W5(垂直间作玉米高于蜈蚣草10 cm)、W6(垂直间作玉米低于蜈蚣草10 cm)最好。与龙葵间作的玉米双方无论水平还是垂直间距处理,光合色素均未出现显著差异,而结合间作蜈蚣草和玉米中光合色素表现来看W3组表现最好;垂直间作下W5、W6光合色素无显著差异性。结合抗氧化酶活性和MDA含量来看,水平间作下T3、W3组表现最好。垂直间作下以W6表现最好,龙葵和玉米的各项抗氧化酶数值无显著差异。(3)水平间作下玉米与蜈蚣草W3(水平间作10 cm)处理组土壤p H值显著提高,玉米与龙葵间作下的土壤p H则无显著差异。综合考虑超富集植物和玉米根际土壤的p H,以T5(垂直间作玉米高于龙葵10 cm)、T6(垂直间作玉米低于龙葵10 cm)和W6(垂直间作玉米低于蜈蚣草10 cm)最佳。水平间作下的三种植物Cd、As总量以及有效态均未出现显著差异性变化,垂直间作下以T5、W6数值最佳。综上所述,超富集植物龙葵与玉米间作以水平间作10 cm(T3处理)和垂直间作玉米高于龙葵10 cm(T5)为最好,而玉米和蜈蚣草以水平间作10 cm(W3处理)和玉米低于蜈蚣草10 cm(W6)组合间作效果最好。
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