超积累东南景天与油料作物轮间作修复农田镉铅污染的技术模式研究

2021-05-18 09:33童文彬曹雪蕊江建锋王小子刘国群宋建忠AFSHEENZehra杨肖娥
关键词:景天油葵东南

童文彬,曹雪蕊,江建锋,王小子,刘国群,宋建忠,AFSHEEN Zehra,杨肖娥

(1.衢州市衢江区农业农村局,浙江 衢州324000;2.浙江大学环境与资源学院,环境修复与生态健康教育部重点实验室,杭州310058;3.衢州市柯城区农业农村局,浙江 衢州324000;4.衢州市衢江区莲花镇农业公共服务中心,浙江 衢州324000)

东南景天(Sedum alfredii)是我国一种原生的锌(Zn)/镉(Cd)超积累、铅(Pb)富集植物,最早发现于我国东南地区的古老铅锌矿区[1]。通过自然进化,东南景天茎叶中的Cd质量分数可高达9 000 mg/kg[2],Pb 质量分数可高达1 167 mg/kg[3],且其环境适应性强,是一种理想的植物修复材料,但是在实际的田间应用过程中,仍然存在修复时间较长、对深层土壤修复能力较弱等问题。为缩短修复周期,进一步提升其修复效率,可以采取一些强化修复的措施。现有的强化修复技术大致可以归类为物理、化学、生物和农艺措施强化等,其中:农艺措施强化安全性较高,成熟度较好,实际应用前景更为广阔,而生物强化也是目前植物修复的热点。

已有的研究表明:通过将超积累植物与农作物合理间套作,可以显著提高土壤重金属的修复效率,同时,还能降低植物可食部位的重金属积累量[4-5]。合理的农艺措施及微生物组合的强化技术模式,能够有效提高东南景天的提取修复效率:施用混合螯合剂显著提高了玉米套种模式下东南景天对Cd、Pb 的修复效率[6];在盆栽条件下于东南景天-紫苜蓿间套作系统中接入具有促生作用的微生物RC6b,对Cd的修复效率达到了31.0%,与不接种的对照相比,其对Cd 的修复效率提高了46.3%[7]。而对于田间条件下,东南景天与油料作物轮间作的研究甚少。且前人对于重金属修复的研究多数集中在单一重金属领域,对于复合污染农田土壤的修复研究较少。此外,在污染程度较高的农田土壤上,单独种植东南景天的人工成本高,且没有经济效益,容易引起农户的不满,不易于推广。而配合农艺措施及微生物等强化修复措施,不仅能够降低修复成本,还能在保障农业生产的同时,有效提高东南景天的修复效率,显著缩短修复年限,达到“边生产边修复(phytoremediation coupled with agro-production,PCA)”的目的。因此,本研究在田间条件下结合有机物料强化及特异微生物强化,采用东南景天与油菜、油葵等油料作物轮间作的“边生产边修复”种植模式,探索实用性较高的可推广的农田土壤Cd、Pb污染修复技术,旨在为用东南景天修复农田土壤重金属的大面积推广提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试植物:植物材料选用超积累型东南景天,采自浙江省衢州市上方镇古老铅锌矿区,于大棚内采用蛭石、泥炭等混合基质扦插培养繁育所得的一代种苗。供试油菜(Brassica napusL.)品种为‘浙油50’,购自浙江农科种业有限公司。供试油葵(Helianthus annuusL.)品种为‘华农HN矮巨人’,购自北京圣凯华农科技有限公司。

供试菌剂:所用菌种为SaMR12,属鞘氨醇单胞菌,具有产生吲哚乙酸(indoleacetic acid, IAA)、溶解土壤磷酸盐、分泌纤维素酶等多种功能。将供试的内生菌接种于无菌LB(Luria-Bertani)液体培养基中,于30 ℃、180 r/min条件下用摇床培养24 h,然后用无菌水稀释,制成浓度为1×108CFU/mL的悬浮液,待用。

供试有机物料:根据前期筛选结果,选择发酵酒糟肥(浙江省绍兴柯桥科农复合肥有限公司提供)、柑橘加工下脚料(浙江省衢州市衢江区天圣植物提取有限公司提供,为柑橘落果被提取黄酮后的残渣,并经过中和及堆肥发酵处理)、发酵腐熟菜籽粕(购自杭州植草堂园艺店)、草木灰(购自河南省南阳农家批发店,原料为小麦秸秆)等配方有机物料,按照质量比4∶3∶2∶1混合发酵而成[8]。

供试土壤:试验所在地位于浙江省衢州市衢江区莲花镇(29°03′N,119°00′E),土壤类型为老黄筋泥,其基本理化性质采用常规分析方法测定[9],结果如表1所示。

1.2 试验设计

试验采用裂区设计,设置3种种植模式,即东南景天单作(P1)、东南景天-油菜间作(P2)和东南景天/油葵轮作(P3),每种种植模式设置强化处理(施用配方有机物料,喷施内生菌液)和对照(施用等量商品有机肥,喷施等量清水),共6个处理,每个处理3次重复,每个小区面积为1.2 m×9.0 m。

表1 供试土壤基本理化特征Table 1 Basic physicochemical characteristics of the tested soil

试验开始前在强化处理组地块施用配方有机物料,对照组施用当地普通商品有机肥,用量均为1 000 kg/667 m2,并施用30 kg/667 m2黄腐酸缓释复合肥(15-15-15),之后进行精细除草、翻耕、整地。于2017 年9 月28 日移栽东南景天,种植密度为30万株/hm2(株行距18.3 cm×18.3 cm),生长至2018年5 月18 日开花前期,将所有东南景天移出。油菜于2017 年9 月28 日通过大田播种育苗,11 月8 日移栽,每垄种植3行油菜,株行距30 cm×40 cm,与东南景天按1∶1 条带间作种植,2018 年5 月10 日油菜进入成熟期后收获。油葵于2018 年5 月18 日采用穴播的方式轮作种植,每垄种3 行,株行距30 cm×40 cm,8月28日油葵成熟后移除秸秆。植物生长期间控制杂草长势并做好田间水分管理。其中,强化处理组分别在2017 年11 月8 日、2018 年3 月3 日和4 月19 日对油菜和东南景天喷施促生内生菌剂,在2018 年6 月25 日和7 月25 日对油葵喷施促生内生菌剂,对照组则喷施等量清水。喷施时间选择在下午5点前后,用量1 L/667 m2,兑水30 L,均匀喷施至植物叶片表面。

1.3 样品采集与分析

1.3.1 植物

植株成熟后,每个小区随机选定1 m2,收获其中所有的东南景天、油葵及油菜,称量并记录,再均匀取部分样品测定含水率,计算每公顷干物质产量。

收获的同时,每个小区随机采集长势均匀且具有代表性的6 株植株制作混合样品,采样时沿植株与土壤接触面处直接剪下。首先用自来水洗去植株表面浮土和重金属等杂质,然后用去离子水清洗3 遍。再用吸水纸擦干表面水分,称量并记录植株鲜质量。接着装入信封中封口,放入65 ℃烘箱中烘至恒量后取出,称量并记录干物质量。最后用高通量研磨机完全粉碎,并过60 目尼龙网筛,用于后续重金属含量的测定。

植株样品重金属含量的测定:称取0.1 g样品至聚四氟乙烯植物消煮管中,加入5 mL HNO3、1 mL H2O2后放置过夜以进行预消解,同时,将标准芹菜样品(GBW10048)作为参照。将其放入EH-30G石墨消解仪内,于120 ℃条件下消煮8 h至液体澄清透明。打开聚四氟乙烯管盖,继续加热赶酸至液体剩1 mL左右,用去离子水稀释定容。东南景天样品用iCAP6000电感耦合等离子体发射光谱仪[赛默飞世尔科技(中国)有限公司]测定Cd、Pb含量。油葵和油菜样品中Cd、Pb含量采用7500a型电感耦合等离子体质谱仪(美国Agilent公司)测定。

1.3.2 土壤

在每种模式修复前后,在每个小区分别用蛇形法采集0~20 cm耕层土壤样品,于室内条件下自然风干后磨细,除去动植物残体及石砾等杂质,分别过20 目及100 目尼龙网筛,分析土壤重金属Cd、Pb总量及其有效态含量。

称取0.2 g 土壤样品至密封的聚四氟乙烯土壤消煮罐中,加入5 mL HNO3、1 mL HF和1 mL HClO4,放入水热合成反应釜并拧紧,同时,将标准土壤GSS-5(GBW07405)作为参照。将其放入180 ℃高温烘箱内10 h至消煮完全。取出聚四氟乙烯罐,于电热板上以120 ℃加热赶酸,直至液体剩1 mL 左右。稀释定容,用7500a 型电感耦合等离子体质谱仪测定Cd 含量,用iCAP6000 电感耦合等离子体发射光谱仪测定Pb含量。

土壤有效态Cd、Pb 含量的测定采用二乙基三胺五乙酸(diethylenetriaminepentaacetic acid,DTPA)浸提法。称5.0 g 土壤样品,加入25 mL DTPA 浸提液(0.005 mol/L DTPA+0.01 mol/L CaCl2+0.1 mol/L三乙醇胺),放置于恒温振荡摇床内以20 ℃、200 r/min振荡2 h,经0.45 μm滤器过滤后,采用7500a型电感耦合等离子体质谱仪测定有效态Cd、Pb含量。

1.4 数据分析

试验数据采用Excel 2013 进行统计,利用Origin 8.5进行制图;采用SPSS 20.0进行方差分析,利用邓肯多重比较法进行差异显著性检验,P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果与分析

2.1 植物地上部产量及生长情况

2.1.1 东南景天

图1 反映了不同模式下东南景天的生长情况。由于东南景天-油菜模式采用1∶1间作的方式种植,因此,东南景天实际产量明显小于其他2种模式。但是在内生菌剂强化处理下,单种东南景天和东南景天/油葵轮作模式下东南景天产量为3 815.8 和3 769.0 kg/hm2,而东南景天-油菜修复模式下东南景天产量也达到了2 062.3 kg/hm2,分别为其他2 种模式下的54.0%和54.7%。从单位产量看,东南景天-油菜间作系统中东南景天表现出了一定的增产效果。且与对照组相比,东南景天单种、东南景天-油菜间作和东南景天/油葵轮作强化修复模式下东南景天产量均有显著增加(P<0.05),分别增产了22.1%、20.2%和25.5%。说明强化处理在田间条件下对东南景天同样具有一定的增产效果。

2.1.2 油菜和油葵

对于东南景天-油菜与东南景天/油葵2 种轮间作修复模式,强化处理对油菜和油葵同样表现出了一定的增产效果(图2)。油菜与油葵的秸秆产量较为接近,在非强化处理时,两者的产量分别为3 877.7 和3 365.8 kg/hm2,而在强化处理时,两者产量达到了4 899.2和4 533.0 kg/hm2,产量增加幅度达26.3%和34.7%。相较于油葵籽粒产量,油菜籽粒产量较低,但强化处理均显著提高了油菜和油葵的籽粒产量(P<0.05)。对于油菜籽粒,对照组产量达1 867.9 kg/hm2,而强化处理组产量达到了2 206.1 kg/hm2,较对照组增加了18.1%。对于油葵籽粒,对照组产量达2 867.5 kg/hm2,而强化处理组产量达到了3 432.2 kg/hm2,增产了19.7%。

图1 不同修复模式下东南景天地上部产量Fig.1 Shoot yield of S. alfredii under different remediation patterns

图2 不同修复模式下油菜和油葵地上部产量Fig.2 Shoot yield of oilseed rape and sunflower under different remediation patterns

2.2 植物地上部重金属Cd 和Pb 吸收积累情况

2.2.1 东南景天地上部Cd 和Pb 含量

不同修复模式下东南景天地上部Cd、Pb含量如图3所示。在P2模式下,不论是对照组还是强化处理组,东南景天地上部Cd 含量均有稍微的提高,但不同处理之间东南景天地上部Cd、Pb含量并没有达到显著性差异水平(P>0.05)。由此可见,强化处理使东南景天地上部生物量提高的同时,其地上部吸收和积累Cd、Pb的能力也得到了相应的提高,从而使东南景天地上部重金属含量仍然能够保持相对稳定。

图3 不同修复模式下东南景天地上部Cd和Pb含量Fig.3 Shoot Cd and Pb contents of S. alfredii under different remediation patterns

2.2.2 油菜和油葵地上部Cd 和Pb 含量

油菜与油葵地上部各部位的Cd含量差异较为明显(图4)。总体而言,油菜地上部各部位的Cd含量小于油葵,并且两者秸秆中Cd含量均显著高于籽粒,但强化处理对油菜及油葵地上部Cd含量的影响并不显著。此外,油菜秸秆含Cd量约为2.425 mg/kg,而油葵秸秆含Cd 量约为5.021 mg/kg,约为油菜秸秆含Cd 量的2.07 倍。油葵籽粒含Cd 量同样很高,平均达1.727 mg/kg,而油菜籽粒中仅为0.097 mg/kg,两者相差近17.8倍。由此可见,油葵在具有更高的Cd修复效率的同时,其籽粒对Cd 的富集量也相对较高。由于油用向日葵并不直接食用,而是用于提取葵花籽油等加工制造业中,所以其籽粒中的重金属所带来的健康风险相对较低。

图4 不同修复模式下油菜和油葵不同部位Cd含量Fig.4 Cd contents in different parts of oilseed rape and sunflower under different remediation patterns

油菜与油葵各部位Pb含量变化趋势与Cd基本一致。秸秆中Pb含量均显著高于籽粒,且油葵各部位Pb 含量也都高于油菜。与Cd 含量不同的是,油葵秸秆Pb 含量在强化处理下显著提高(P<0.05),由7.363 mg/kg(对照)提高到8.742 mg/kg,提升幅度达18.73%。相对于Cd 含量,油葵籽粒中的Pb 含量相对较少,平均仅为0.241 mg/kg,但仍高于油菜籽粒中的含Pb量(0.081 mg/kg)(图5)。

2.2.3 不同修复模式对Cd 与Pb 的提取效率

不同修复模式对于土壤Cd 的提取量明显大于Pb。由图6可见:在强化处理条件下,东南景天单种、东南景天-油菜间作和东南景天/油葵轮作3种种植模式对Cd 的提取量均显著高于对照组(P<0.05),分别提高了19.4%、25.2%和20.9%。此外,东南景天-油菜种植模式的Cd 提取量分别为196.2 g/hm2(对照)和245.6 g/hm2(强化),修复效率为其他2 种模式的60%左右。在所有修复模式中,东南景天/油葵强化修复模式的Cd 提取量最高,达到了394.8 g/hm2,比其他模式高3.1%~101.0%。

图5 不同修复模式下油菜和油葵不同部位Pb含量Fig.5 Pb contents in different parts of oilseed rape and sunflower under different remediation patterns

不同修复模式下Pb积累量差别较大,不同处理之间也有显著差异(图7)。在对照处理下,东南景天/油葵修复模式Pb 提取量达到了90.4 g/hm2,而东南景天在单种修复模式下仅为65.9 g/hm2;在强化种植模式下,东南景天/油葵修复模式Pb 提取量达110.2 g/hm2,比东南景天单种模式Pb提取量显著提高30.1%。油菜对Pb也有一定的提取效果,但效果略逊于油葵。东南景天-油菜间作种植方式在对照与强化处理下,其地上部Pb 提取量分别为46.2 和53.7 g/hm2,强化处理显著提高了东南景天-油菜种植模式下Pb的提取效果,提高率达16.2%。与对Cd的修复效果类似,在所有模式中,东南景天/油葵轮作强化修复模式对Pb的提取效率同样最高,与其他修复模式相比,提高了22.0%~139.0%。

2.2.4 不同修复模式下植物地上部Cd 和Pb 富集系数

不同修复模式下3 种植物对Cd 和Pb 的富集系数如表2所示。不同植物对Cd的富集系数均显著高于Pb。在该土壤上种植的东南景天地上部Cd富集系数为127.5~148.9,而Pb的富集系数仅为0.137~0.167,两者相差近1 000倍。油菜与油葵地上部Cd富集系数也同样高于Pb富集系数,两者差值分别约达到了200 倍和100 倍。从Cd 富集系数来看,东南景天比油菜和油葵的Cd富集系数高出约40倍和20倍,3种植物之间Cd富集系数存在极显著差异。而从Pb富集系数来看,东南景天与油菜及油葵的富集系数差值缩小到了约11倍和2倍,差异仍显著。但强化处理对各植物的富集系数影响均不显著。由此可见,东南景天具有超出普通富集植物几十倍的Cd富集系数和数倍的Pb富集系数。

图6 不同修复模式下3种植物的Cd积累量Fig.6 Cd accumulation amounts of three plants under different remediation patterns

图7 不同修复模式下3种植物的Pb积累量Fig.7 Pb accumulation amounts of three plants under different remediation patterns

表2 不同修复模式下植物地上部Cd和Pb富集系数Table 2 Bioaccumulation factor for Cd and Pb by S.alfredii,oilseed rape and sunflower under different remediation patterns

2.3 修复后土壤pH 及重金属含量

pH是影响土壤中重金属有效性的重要因素,同时,也对东南景天的生长和重金属积累有所影响。由表3可见:强化修复处理组通过施用pH较高的有机物料来调节土壤pH,使土壤pH 由修复前的4.69变为修复后的平均5.48,提高了0.79个单位;而修复后的对照处理组土壤pH平均为4.97,显著低于强化处理组(P<0.05)。

从不同模式修复后土壤总Cd和Pb含量的数据(表4)来看:土壤总Cd含量下降率最高的修复模式为东南景天/油葵强化修复,与修复前相比,土壤Cd含量下降了26.6%;东南景天-油菜非强化修复模式的修复效率最低,仅为12.8%。与对照处理的土壤Cd含量相比,在东南景天单种、东南景天-油菜间作、东南景天/油葵轮作的强化处理模式下,土壤中Cd含量分别下降了3.8%、5.1%和7.6%。由此可见,东南景天/油葵强化修复模式下土壤Cd含量下降最为显著。而与修复前相比,各处理组的土壤总Pb含量下降率仅为1.7%~5.3%,其中东南景天/油葵强化修复处理组的下降率为4.3%,远低于土壤总Cd含量的下降率;且不同修复模式之间未呈现出明显规律。

表3 不同模式修复后土壤pHTable 3 Soil pH after remediation of different patterns

土壤有效态Cd、Pb 是影响植物中重金属积累量的主要因素。不同修复模式下土壤有效态Cd、Pb含量如图8 所示。相对而言,强化处理组修复后土壤中有效态Cd含量低于对照组,但未达到显著水平(P<0.05)。东南景天单种强化修复模式及东南景天/油葵强化修复模式下有效态Cd 含量下降最明显,分别达到了32.5%和31.1%。与对照相比,强化处理使东南景天单种、东南景天-油菜间作、东南景天/油葵轮作3 种种植模式下有效态Cd 含量分别下降了9.3%、3.9%和9.5%。可见,强化处理对提高东南景天/油葵轮作模式下土壤有效态Cd的修复效果最明显。与修复前相比,3 种修复模式在强化与对照处理之间土壤有效态Pb 含量也有不同程度的降低。强化处理降低了土壤中有效态Pb的含量,在东南景天单种模式下,强化处理的土壤有效态Pb含量下降最为显著,其次为东南景天/油葵轮作强化修复模式,土壤有效态Pb含量下降率为20.9%。与对照相比,在东南景天单种、东南景天-油菜间作、东南景天/油葵轮作3种种植模式下,强化处理组土壤有效态Pb 含量分别下降了10.7%、7.0%和8.8%;但不同东南景天强化种植模式之间,土壤有效态Pb含量变化无显著差异。

3 讨论

3.1 农艺及生物强化对植物生长的影响

生物量是主要的生态特征之一,被认为是植物生长的重要指标,并提供了重要的信息来衡量植物在胁迫条件下的耐受潜力[10-11]。本研究中3种植物均表现为生长状况良好,且获得了正常的产量。种植模式对东南景天的生物量具有一定的影响。在间作条件下,种间的相互作用包括促进作用和竞争作用,当促进作用大于竞争作用时则表现为间作优势[12]。超积累植物东南景天与油菜作物间作时,东南景天的单株生物量有所增加,这表明东南景天与油菜间作具有间作优势,这与前人的研究结果[13]一致;而与油葵轮作时,东南景天的生物量则没有明显变化。

有机物料的添加以及促生菌强化处理对东南景天、油菜和油葵的生物量均有明显的促进作用,这可能是因为有机物料能够改善土壤理化性质,为植物生长提供所需的各种营养元素,同时,植物促生菌可以产生IAA 等物质,并且具有溶磷能力,对植物生长起到促进作用[14-15]。姚桂华等[16]研究了菌菇渣、沼渣和笋壳对东南景天生长的影响,发现这3种有机物料的添加均提高了东南景天的地上部生物量。而生物量和产量的增加也可能归因于微生物群落大小和结构的改变[17-18],因为在喷施菌剂的时候土壤表面并没有被屏蔽,可使滴落的悬液渗入土壤,并在植株根部定植。总之,种植模式和加入的菌剂都可能使微生物群落结构发生改变,从而产生对植物生长有促进作用的细菌[13]。

表4 不同模式修复后土壤总Cd和Pb含量Table 4 Total Cd and Pb contents in the soil after remediation of different patterns mg/kg

图8 不同模式修复后土壤有效态Cd和Pb含量Fig.8 DTPA-Cd and Pb contents in the soil after remediation of different patterns

3.2 农艺及生物强化对植物重金属吸收积累的影响

影响植物对重金属吸收的因素有很多,包括内部因素和外部因素。内部因素包括不同的根部获取Cd的能力,不同植物对Cd的吸收和积累能力[19],以及根系形态、根系分泌物[20]、转运重金属的能力和植物代谢方式[21]等,所有这些都可以归因于遗传变异性。外部因素包括影响土壤重金属生物有效性和植物生理过程的环境因素等[22],如土壤理化性质、农艺措施、生物添加剂、化学添加剂等。

重金属的吸收主要集中在根际环境,根际环境的改变对重金属固定和植物吸收有重要的作用[23]。根系分泌物、根际pH、养分有效性等都会直接或间接地影响根际环境中重金属的有效性[24]。间作油菜条件下,东南景天地上部的Cd 和Pb 含量均有所提高。可能是因为在间作条件下,植物的根系分泌物通过“根际交流”来影响分泌物的释放,降低土壤pH,从而提高重金属的生物有效性[25]。在强化处理条件下,各植物地上部Cd、Pb 含量并没有显著变化。这可能是因为:一方面,强化有机物料的分解能够产生更多的富里酸和氨基酸等小分子有机物,与土壤中的Cd、Pb结合后形成小分子质量络合物,从而提高了其生物有效性,促进了植物地上部对Cd、Pb的吸收积累[26];另一方面,植物生物量的提高对植物体内的重金属产生了稀释效应,降低了地上部重金属含量[13]。2 种效应相互抵消,使得地上部Cd、Pb含量没有产生太大变化。

土壤pH对植物吸收积累重金属有较大的影响,由于修复前土壤pH较低,并不利于植物生长,而强化处理后的土壤pH有显著提高,这改善了东南景天等植物的生长环境,更有利于其吸收积累土壤中的重金属。廉梅花等[27]研究表明,当土壤pH在5.5左右时,东南景天对土壤中Cd、Zn的吸收积累效率达到最大。在本研究中,强化处理后土壤pH达到了平均5.48,此时东南景天吸收积累重金属效率最佳。

3.3 不同修复模式下重金属的去除效率

高效的植物提取和重金属去除主要依赖于植物较强的积累能力[28]。在本研究中,所有的强化处理均显著增加了植物中重金属Cd 和Pb 的积累,从而提高了植物的去除效率,降低了土壤中的重金属含量,表明农艺及生物强化是提高植物提取修复效率的有效措施。与东南景天单作相比,东南景天/油葵轮作修复模式在对照和强化处理下的每公顷Cd提取量均有增加,但增加不显著,主要是由于东南景天地上部Cd 积累量远大于油葵地上部Cd 积累量。考虑到东南景天-油菜修复模式下实际东南景天种苗量(15 万株/hm2)仅为其他2 种修复模式的50%,所以其修复效率比其他2种模式相对较低,但这样的修复模式实际投入产出比更高。在实际农业生产中,收获的油菜籽粒和油葵籽粒不仅可以用于榨油,还可以广泛地用于加工制造业中,例如制造聚酯、胶片、蜡烛、树脂,工业中还可用作油漆的原料等,且油中的重金属含量远远低于籽粒中的重金属含量,因而无重金属超标之忧[29-30]。所有这些结果均证明了在Cd、Pb中重度污染土壤中,油料作物与东南景天轮间作和农艺及生物强化联合是一种植物修复与农业生产相结合的可行方法。但在实际的田间应用中,还要考虑各模式的修复成本以及田间管理的难易程度。相对而言,虽然单种东南景天对土壤中重金属的移除率较高,但是没有经济效益,不易推广。东南景天-油菜间作模式田间管理不易,机械化操作困难,而且成本相对较高。对于东南景天/油葵轮作模式,目前,浙江地区油葵种植面积较少,大面积推广需要一定的时间。

4 结论

本研究结果表明:在强化处理下,3种修复模式的植物地上部生物量均有显著提高,其地上部重金属的积累量也显著提高。东南景天/油葵强化修复模式(“边生产边修复”)下Cd、Pb提取量最高,分别达到了394.8 和110.2 g/hm2。从土壤重金属总量来看,东南景天/油葵强化修复模式对土壤Cd 的修复效果最好,土壤总Cd 含量下降率达到了26.6%,且土壤中有效态Cd 含量显著降低,达31.1%,稍低于东南景天单种强化修复模式。所有强化处理组的土壤有效态Cd含量下降率均高于对照组,且不同东南景天种植模式之间的差别并不明显。综合比较各修复模式发现,东南景天/油葵强化修复模式的修复时间较短、效率较高,对土壤中Cd、Pb 的提取效果更佳,具有更好的应用前景。

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