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本研究采用铅锌矿污染区土壤,通过两种生态型东南景天分别与低累积品种玉米套种的土培盆栽实验,比较了不同根系接触程度对Zn和Cd吸收及植物生长的影响;同时,通过分析水培条件下套种植物根系分泌物中氨基酸和有机酸的组成,初步探讨了套种根系交互作用对Zn、Cd吸收的影响机制。取得的主要研究成果如下:
(1)土壤淋溶液测定结果表明,玉米和超富集东南景天套种能显著降低污染土壤Zn、Cd的淋溶。土壤水溶性Zn、Cd含量在种植植物后显著降低。
(2)套种能显著提高玉米地上部生物量,其中玉米与超富集东南景天套种有根系直接接触的处理玉米生物量最高,与玉米单种处理相比,地上部生物量提高幅度达33%以上;但是盆栽条件下套种超富集东南景天地上部生物量在3个月后则显著低于单种处理。
(3)土培盆栽结果表明,与超富集东南景天套种能显著提高玉米对Zn的吸收,但套种玉米对Cd的吸收没有显著增加趋势;玉米秸秆或籽粒中Zn、Cd含量均未超过粮食或饲料卫生标准。与玉米套种的超富集东南景天地上部吸收Zn、Cd的总量在2个月内与单种处理相比没有显著差异,但3个月则显著低于单种处理。
(4)与东南景天相比,玉米能明显提高土壤pH值,套种处理也能明显提高土壤pH值,从而造成套种处理中种植东南景天的那部分土壤水溶性Zn、Cd含量明显高于种植玉米的那部分土壤。
(5)水培条件下,与超富集东南景天套种能显著降低玉米根和茎叶中Zn、Cd含量,而与玉米套种对超富集东南景天地上部Zn、Cd含量和吸收总量均无显著影响。
(6)套种交互作用对根系分泌物中的有机酸和氨基酸的种类及含量均有较大改变。玉米和超富集东南景天套种明显抑制根系苹果酸和甲酸的分泌,而乙酸和琥珀酸的分泌大幅度增加;玉米和非富集东南景天套种根系分泌高含量的柠檬酸,而在单种处理中柠檬酸未检出。在检测到的27种氨基酸类化合物中,超富集东南景天单种处理总含量最大,各处理在种类和含量上均表现明显的差异。