王麗麗，周 通，李 柱，周嘉文，吳勝春，吳龍華*

(1 浙江農(nóng)林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，浙江臨安 311300；2 中國科學(xué)院土壤環(huán)境與污染修復(fù)重點實驗室(南京土壤研究所)，南京 210008)

土壤緊實度對伴礦景天生長及鎘鋅吸收性的影響研究①

王麗麗1,2，周 通2，李 柱2，周嘉文2，吳勝春1，吳龍華2*

(1 浙江農(nóng)林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，浙江臨安 311300；2 中國科學(xué)院土壤環(huán)境與污染修復(fù)重點實驗室(南京土壤研究所)，南京 210008)

采集黏土、壤黏土和砂質(zhì)壤土，分別設(shè)置無壓實、低緊實度及高緊實度3種處理，通過盆栽試驗研究了土壤緊實度對Cd、Zn超積累植物伴礦景天生長和Cd、Zn吸收性的影響。結(jié)果表明，與無壓實處理比較，砂質(zhì)壤土、壤黏土和黏土中伴礦景天地上部生物量在低緊實度下顯著下降66.8% ～ 83.5%、59.9% ～ 60.4% 和57.9% ～ 71.4%；高緊實度處理卻顯著提高了伴礦景天的根系活力（142% ～ 241%）。高緊實度處理顯著降低了壤黏土上伴礦景天地上部Cd和Zn含量，但低緊實度對砂質(zhì)壤土和黏土上伴礦景天地上部Cd和Zn含量無顯著影響。與無壓實處理比較，低緊實度顯著降低了砂質(zhì)壤土、壤黏土和黏土上伴礦景天的Cd吸取量，分別下降50.4% ～73.8%、61.4% ～ 74.9% 和43.4% ～ 63.3%，Zn吸取量下降48.7% ～ 79.5%、73.6% ～ 79.0% 和46.1% ～ 63.5%；土壤緊實度對壤黏土上伴礦景天的鎘鋅吸取效率影響最明顯。

植物吸取修復(fù)；重金屬污染；緊實度；水稻土；土壤質(zhì)地

隨著工業(yè)和城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，三廢排放、城市污泥和垃圾的不合理處置以及有機(jī)肥料與磷肥等大量施用，造成土壤重金屬污染日益嚴(yán)重，已大大超過土壤的環(huán)境承載能力。土壤重金屬污染一方面可通過食物鏈富集和傳遞危害人體健康，引發(fā)癌癥和慢性疾病等[1-2]，另一方面則可導(dǎo)致農(nóng)作物的減產(chǎn)或絕收[3]。2016年5月31日，國務(wù)院發(fā)布《土壤污染防治行動計劃》(即《土十條》)，要求到2020年，全國土壤污染加重趨勢得到初步遏制，土壤環(huán)境質(zhì)量總體保持穩(wěn)定，農(nóng)用地和建設(shè)用地土壤環(huán)境安全得到基本保障，土壤環(huán)境風(fēng)險得到基本管控。由此看來，農(nóng)田土壤的重金屬污染修復(fù)關(guān)乎到我國糧食的安全生產(chǎn)和基本供給，如何減少土壤重金屬的含量，降低食物鏈重金屬的富集是我們急切需要解決的問題。而植物吸取修復(fù)是利用重金屬超積累植物從污染土壤中快速吸取污染金屬進(jìn)而達(dá)到凈化土壤的目的，是一種環(huán)境友好、經(jīng)濟(jì)、高效的農(nóng)田土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)[4-6]；確保超積累植物能在污染土壤上健康生長是這項技術(shù)成功應(yīng)用的重要前提條件。

近年來，農(nóng)業(yè)機(jī)械化的大面積推廣確實提高了工作效率，但重型機(jī)械在田間的行駛和作業(yè)也會對土壤產(chǎn)生碾壓作用，導(dǎo)致土壤的機(jī)械壓實。土壤壓實是當(dāng)今農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中普遍存在的逆境脅迫因子之一。植物正常生長除了需要適宜的水肥條件，還必須有合適的土壤容重、緊實度和結(jié)構(gòu)性，土壤容重或緊實度過高會造成植株生長發(fā)育不良，嚴(yán)重時可降低產(chǎn)量[7]。土壤緊實度是土壤最重要的物理性質(zhì)之一，通常與土壤質(zhì)地緊密相關(guān)，而土壤容重則是反映土壤緊實度最直接的指標(biāo)[8]。已有研究表明，重型農(nóng)業(yè)機(jī)械和其他耕作措施等人為因素的影響會導(dǎo)致土壤緊實度的變化，進(jìn)而對植物賴以生存的土壤水、肥、氣和熱狀況產(chǎn)生影響[9-10]。土壤緊實度變化對植物生長的影響已成為備受關(guān)注的問題之一[11]。目前有關(guān)土壤緊實度對植物生長影響的研究，多集中在農(nóng)作物、蔬菜、藥材、果樹上，如小麥[12]、棉花[13]、蔬菜[14]、黃芩[15]和楸子[16]等；楊勇等[17]曾研究了土壤結(jié)構(gòu)改良劑對重金屬污染土壤容重和Cd、Zn超累積植物遏藍(lán)菜根系特征及吸收Cd的影響。但有關(guān)土壤緊實度對重金屬超積累植物生長及重金屬污染土壤修復(fù)效果的影響研究尚鮮有報道。伴礦景天 (Sedum plumbizincicola) 是在浙江省發(fā)現(xiàn)的一景天科新種，并鑒定為Cd、Zn超積累植物[18]，本文選擇超積累植物伴礦景天為供試植物，研究不同質(zhì)地土壤上伴礦景天生物量，根系活力及Cd、Zn吸收性對緊實度的響應(yīng)，以期為伴礦景天的種植和污染農(nóng)田土壤植物修復(fù)技術(shù)的規(guī)?；茝V提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土壤為受重金屬污染的耕層水稻土，分別為浙江臺州市黏土(28°32′13.37′N，121°23′01.63′E)、江西上饒市壤黏土(28°13′31.49′N，117°45′28.37′E)及福建龍巖市砂質(zhì)壤土(25°25′48.25′N，116°24′24.28′E)，土壤基本性質(zhì)見表1。供試植物為伴礦景天，每盆選種4株植株大小一致的伴礦景天。

1.2 試驗設(shè)計

盆栽試驗于2016年3月12日至5月20日在中國科學(xué)院南京土壤研究所溫室進(jìn)行，共約70 d。每種質(zhì)地類型土壤分別設(shè)置無壓實、低緊實度和高緊實度3個處理，每處理4次重復(fù)，共36盆。風(fēng)干的土壤過2 mm尼龍篩后裝入定制塑料盆(圓柱形，盆口內(nèi)徑16 cm，盆高18 cm)中，每盆裝土1.5 kg (烘干基)，加去離子水調(diào)節(jié)土壤含水量至最大田間持水量的70%。土壤緊實度處理參照Barzegar等[19]的方法進(jìn)行，簡要步驟如下：①處理1：無壓實，不施加任何壓力；②處理2：低緊實度，2 kg重物體從20 cm高處自由落下，重復(fù)4次；③處理3：高緊實度，2 kg重物體從20 cm高處自由落下，重復(fù)12次。

表1 供試土壤基本理化性質(zhì)Table 1 Basic physical and chemical properties of tested soil

采用環(huán)刀法[20]測定土壤容重，經(jīng)測定，不同土壤類型所設(shè)置的無壓實、低緊實度和高緊實度的土壤容重如表2所示。

表2 不同緊實處理后的土壤容重(g/cm3)Table 2 Soil bulk densities under different compact treatments

伴礦景天移栽時采用“鉆孔扦插”的方法。先用直徑1 cm的鑷子把盆中的土壤鉆一個直徑約為1 cm、深約4 cm的孔洞，然后將伴礦景天枝條輕輕放入孔洞，而后灌入細(xì)土填充空隙，每盆種植4株。在伴礦景天的整個生長期內(nèi)，各試驗處理下的盆栽管理措施相同，澆水根據(jù)天氣情況，每次澆水均以剛剛澆透盆中土壤作為衡量標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 樣品采集與測定

1.3.1 生物量的測定 2016年5月20日進(jìn)行伴礦景天的收獲，用不銹鋼剪刀對伴礦景天進(jìn)行采集，地上部和根部分別采集。收獲后，將洗凈的植株地上部105oC殺青后，80oC烘干至恒重后進(jìn)行稱重計算生物量，樣品用不銹鋼粉碎機(jī)粉碎，混勻備用。地上部收獲后，倒出盆土，用水沖洗掉根系上的土后迅速帶到實驗室進(jìn)行根系活力的測定。

1.3.2 根系活力的測定 用TTC法測定[21]。稱取根系0.5 g左右于刻度試管中，加入0.4% TTC和磷酸緩沖液(pH 7.0)的等量混合液10 ml后，37°C恒溫放置4 h，最后加入2 ml的1 mol/L H2SO4終止反應(yīng)。然后取出根系吸干后，加入10 ml 95% 的乙醇提取紅色物質(zhì)24 ～ 36 h，以空白(先加H2SO4，再加樣品，其他操作同上)作對照，485 nm下進(jìn)行比色測定。

1.3.3 伴礦景天地上部和修復(fù)后土壤鎘鋅含量的測定 伴礦景天地上部的全量Cd、Zn含量采用HNO3∶H2O2(3∶1)消煮，稱取混勻后樣品0.5 g左右，修復(fù)后的土壤全量Cd、Zn含量則采用HNO3∶HCl(1∶1)消煮，稱取混勻后過100目盆土樣品0.2 g左右。消煮后的溶液用原子吸收火焰法(Varian 220FS)和石墨爐原子吸收法測定(Varian 220Z)Cd、Zn含量。并采用國家標(biāo)準(zhǔn)參比物質(zhì)(土壤：GBW07406；植物：GBW07603)進(jìn)行分析質(zhì)量控制，所用試劑均為優(yōu)級純，實驗所用水為超純水，標(biāo)準(zhǔn)樣品測定結(jié)果均在允許范圍內(nèi)。

1.4 統(tǒng)計分析

試驗處理所得的數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS軟件進(jìn)行分析，不同處理間數(shù)據(jù)的差異性采用方差分析(LSD)，顯著性水平為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤緊實度對伴礦景天生物量和根系活力的影響

不同土壤類型中，與無壓實處理比較，低緊實度和高緊實度處理對伴礦景天地上部生物量均產(chǎn)生顯著性降低作用(圖1A)。低緊實度和高緊實度條件下，伴礦景天地上部生物量在砂質(zhì)壤土分別下降66.8%和83.5%(P＜0.05)，壤黏土中分別下降60.4% 和59.9 %(P＜0.05)，黏土中分別下降57.9%和71.4% (P＜0.05)。與壤黏土和黏土比較，砂質(zhì)壤土中伴礦景天地上部生物量在緊實度條件下的降低量較大。但與低緊實處理比較，不同土壤類型中高緊實度條件下的地上部生物量無顯著性差異。與無壓實處理比較，伴礦景天的根系活力在高緊實度處理下最大(圖1B)。在不同土壤類型中，根系活力在高緊實度處理條件下均呈現(xiàn)顯著增強(qiáng)，在砂質(zhì)壤土、壤黏土、黏土中分別增加了217%、241%和142%(P＜0.05)。顯然，高緊實度對壤黏土中植物根系活力的增加作用高于砂質(zhì)壤土和黏土。3種土壤中，低緊實度處理僅顯著提高了砂質(zhì)壤土中的根系活力，增加率為135%。

圖1 不同土壤緊實度下伴礦景天地上部生物量(A)和根系活力(B)Fig.1 Shoot biomass (A) and the root activities (B) of Sedum plumbizincicola under different compact treatments

2.2 土壤緊實度對伴礦景天地上部鎘鋅吸收性的影響

砂質(zhì)壤土和黏土中，不同緊實度處理對伴礦景天地上部Cd(圖2A)和Zn(圖2B)含量無顯著性影響。與無壓實處理比較，黏壤土上高緊實度處理顯著降低伴礦景天地上部Cd和Zn含量，分別下降35.6% 和45.2%(P＜0.05)。通過伴礦景天地上部生物量和重金屬含量值計算出每盆植物的Cd和Zn吸取量。與無壓實處理比較，砂質(zhì)壤土、壤黏土和黏土上伴礦景天地上部Cd吸收量在低緊實度處理下顯著下降50.4%、61.4% 和43.4%(P＜0.05)，高緊實度處理下顯著下降73.8%、74.9% 和63.3%(P＜0.05)(圖2C)；砂質(zhì)壤土、壤黏土和黏土上伴礦景天地上部Zn吸收量則在低緊實度處理下顯著下降48.7%、73.6% 和46.1%(P＜0.05)，高緊實度處理下顯著下降79.5%、79.0% 和63.5%(P＜0.05)(圖2D)。不同土壤類型中，高緊實度和低緊實度處理間的伴礦景天地上部的Cd和Zn吸取量差異較小。

綜上，較高的土壤緊實度可顯著降低伴礦景天地上部的Cd和Zn吸取量，并且在壤黏土中的降低效果更為明顯。

2.3 不同緊實度對修復(fù)后土壤中鎘和鋅含量的影響

低緊實度和高緊實度處理條件下植物吸取修復(fù)后土壤全量Cd含量顯著高于無壓實處理(圖3A)。砂質(zhì)壤土、壤黏土和黏土中，低緊實度和高緊實度處理下土壤全量Cd含量較無壓實處理分別高40.9% ～56.2%、23.4% ～ 29.3% 和42.1% ～ 60.0%(P＜0.05)。砂質(zhì)壤土和壤黏土中，低緊實度和高緊實度處理下修復(fù)后的土壤全量Zn含量也顯著高于無壓實處理，分別高12.1% ～ 15.1% 和6.49% ～ 10.2%(P＜0.05)(圖3B)。土壤緊實度增大影響了修復(fù)植物生長，顯著降低其地上部生物量，因而植物修復(fù)能力顯著降低，是低緊實度和高緊實度處理下土壤Cd、Zn含量高于無壓實處理的主要原因。

3 討論

3.1 土壤緊實度對伴礦景天生長的影響

圖2 不同土壤緊實度下伴礦景天地上部鎘鋅含量和吸收量的影響Fig.2 Shoot cadmium and zinc contents of Sedum plumbizincicola and uptake amounts under different compact treatments

圖3 不同緊實度處理下伴礦景天吸取修復(fù)后的土壤全量Cd (A)和Zn (B)含量Fig. 3 Soil cadmium (A) and zinc (B) contents after phytoextraction using Sedum plumbizincicola under different compact treatments

土壤緊實度變化可從兩個方面影響植物根系對養(yǎng)分元素和水分的吸收，進(jìn)而影響植物地上部的生長。一方面，土壤緊實度增加可使根系和土壤的接觸更加緊密，讓更多的養(yǎng)分元素和水分進(jìn)入到根生長區(qū)，提高單根的吸收能力[10,26]。多數(shù)研究表明[15-16,27-28]在土壤容重大于1.2 g/cm3時，相關(guān)植物根系活力會隨著土壤緊實度的增強(qiáng)而下降。本研究中，伴礦景天的根系活力在高緊實度處理下顯著高于無壓實處理，這可能主要與盆栽試驗中所采用的為過篩后的土壤，無壓實處理的土壤容重僅為0.9 ～ 1.1 g/cm3(表1)。此外，在脅迫環(huán)境下植物也會發(fā)生一系列變化以適應(yīng)環(huán)境、提高其在逆境條件下的生存力[29]。另一方面，土壤緊實度的增加也可導(dǎo)致土壤大孔隙度的降低，提高根系生長環(huán)境的機(jī)械阻力，減少氧的供應(yīng)和持水量[22]，從而導(dǎo)致植物光合速率下降[23]、豆科植物根瘤數(shù)目和固氮量減少[24]、植物氮素利用率降低[25]等，絕大多數(shù)植物出現(xiàn)生物量下降的現(xiàn)象[7,12-13]。由于伴礦景天的根系較細(xì)，從土壤中完全分離出所有的根系存在著較大的困難，因此本文未列出伴礦景天的根系生物量數(shù)據(jù)，但伴礦景天的地上部生物量在土壤低緊實度和高緊實度處理條件下顯著降低。張興義和隋躍宇[27]通過對已有的研究分析后發(fā)現(xiàn)，土壤緊實脅迫限制了作物根系的生長，使得農(nóng)作物對N、P、K等養(yǎng)分元素以及水分的利用率下降，同時也導(dǎo)致了土壤微生物學(xué)性狀的惡化。土壤微生物學(xué)性狀的惡化則可進(jìn)一步引起土壤有機(jī)碳礦化和氮硝化作用的降低，反硝化作用增強(qiáng)，使得根區(qū)土壤的N、P、K等養(yǎng)分的供應(yīng)能力下降[30-31]，從而影響了植物地上部的養(yǎng)分累積和生物量增加[32-34]。孫艷等[34]的研究表明，在一定的緊實度范圍內(nèi)土壤緊實度的變化與黃瓜的養(yǎng)分累積和生物量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。雖然低緊實度和高緊實度處理下伴礦景天的根系活力出現(xiàn)升高的趨勢，但土壤緊實度通過抑制伴礦景天根系的總生物量和養(yǎng)分的總吸收量，降低了其地上部生物量。在重金屬污染農(nóng)田土壤中添加土壤結(jié)構(gòu)改良劑(商品名EB.a)后，楊勇等[17]也發(fā)現(xiàn)土壤容重的降低顯著促進(jìn)了Cd、Zn超累積植物遏藍(lán)菜根系生長和地上部生物量的增加。

王群等[35]的研究表明，不同緊實度條件下不同類型土壤上玉米的根重、根長、養(yǎng)分累積量及產(chǎn)量均呈現(xiàn)出下降的趨勢，下降幅度為黃褐土＞砂姜黑土＞潮土，且生育后期P素累積受緊實度影響更大。本研究中，砂質(zhì)壤土上伴礦景天地上部生物量受緊實度作用引起的下降幅度明顯高于壤黏質(zhì)和黏土質(zhì)地的土壤。因此，不同質(zhì)地類型土壤對不同緊實度的響應(yīng)以及伴礦景天地上部生物量變化的影響存在明顯的差異。在砂質(zhì)壤土中進(jìn)行伴礦景天的種植，更應(yīng)考慮土壤緊實度對生物量所帶來的負(fù)面影響。

3.2 不同土壤緊實度對伴礦景天吸取修復(fù)鎘鋅效率的影響

與無壓實處理比較，土壤低緊實度和高緊實度處理條件下伴礦景天地上部Cd、Zn含量未出現(xiàn)顯著變化，在壤黏土中Cd、Zn含量甚至出現(xiàn)了顯著下降的現(xiàn)象。土壤重金屬的生物有效性和根系吸收能力是影響植物體中重金屬含量的重要因素。緊實脅迫環(huán)境下土壤水分滲透能力下降[36]，可能會影響土壤中的養(yǎng)分元素以及金屬離子從非根際向根際的遷移能力；另一方面，主要可能與緊實脅迫條件下伴礦景天根系總生物量的降低或土壤緊實度使土壤碳礦化和氮硝化作用被抑制，降低了養(yǎng)分的有效性[36]，使伴礦景天吸收受到限制有關(guān)，進(jìn)而影響Cd、Zn的總吸收量和轉(zhuǎn)移量。雖然本研究的結(jié)果表明，高緊實度條件下伴礦景天的根系活力與無壓實處理比較顯著升高，但緊實脅迫下根系重金屬吸收性以及重金屬有效性的這種變化，可能會抵消伴礦景天根系對Cd、Zn吸收量的增加，進(jìn)而使伴礦景天地上部Cd、Zn含量在緊實脅迫條件下未出現(xiàn)增加、甚至下降的現(xiàn)象。此外，較高的土壤緊實度顯著降低了伴礦景天地上部生物量，因此較高的土壤緊實度也顯著降低了伴礦景天地上部的Cd和Zn的吸收量。對重金屬污染土壤進(jìn)行結(jié)構(gòu)改良后，楊勇等[17]也發(fā)現(xiàn)土壤容重從1.27 g/cm3下降至1.09 g/cm3后，遏藍(lán)菜地上部的Cd含量也從65.1 mg/kg上升至76.4 mg/kg，Cd的提取率也從15%上升到19%，但遏藍(lán)菜地上部Zn含量和提取總量并沒有顯著變化。上述研究結(jié)果表明，較高土壤緊實度可降低伴礦景天對污染土壤中Cd和Zn的吸取修復(fù)能力，但主要體現(xiàn)在對植物生長的抑制作用，而對于植物體內(nèi)重金屬含量并無顯著影響。不同土壤類型中，較高緊實度對壤黏土中伴礦景天Cd和Zn吸取量的降低效果明顯要高于砂質(zhì)壤土和黏土，其機(jī)理有待深入研究。

4 結(jié)論

3種類型土壤對緊實度的響應(yīng)顯著不同，砂質(zhì)壤土中伴礦景天地上部生物量受緊實脅迫作用影響最大，與無壓實相比，下降66.8% ～ 83.5%。高緊實度對伴礦景天地上部Cd、Zn吸收抑制作用顯著，在壤黏土中表現(xiàn)尤其明顯；與無壓實相比，緊實脅迫處理Cd吸取量下降了61.4% ～ 74.9%，Zn吸取量下降了73.6% ～ 79.0%。

土壤緊實度影響超積累植物伴礦景天對污染土壤的Cd、Zn修復(fù)效果。土壤緊實脅迫顯著降低了伴礦景天地上部生物量及其Cd、Zn吸收量。與砂質(zhì)壤土和黏土比較，緊實脅迫在壤黏土中對伴礦景天吸取修復(fù)效率的降低效果更加明顯。因此，進(jìn)行伴礦景天田間大面積推廣種植的同時，建議控制機(jī)械作業(yè)次數(shù)或采取保護(hù)性耕作措施以減輕對土壤的壓實作用。

[1] Hu X, Ding Z. Lead/cadmium contamination and lead isotopic ratios in vegetables grown in peri-urban and mining/smelting contaminated sites in Nanjing, China[J].Bulletin of Environmental Contamination & Toxicology,2009, 82(1)： 80-84

[2] 蔡保松, 陳同斌, 廖曉勇, 等. 土壤砷污染對蔬菜砷濃度及食用安全性的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報, 2004, 24(4)：711-717

[3] Williams P N, Ming L, Sun G X. Occurrence and partitioning of cadmium, arsenic and lead in mine impacted paddy rice： Hunan, China[J]. Environmental Science &Technology, 2009, 43(3)： 637-642

[4] Rascio N, Navari-Izzo F. Heavy metal hyperaccumulating plants： How and why do they do it? And what makes them so interesting?[J]. Plant Science, 2011, 180(2)： 169-181

[5] 陳英旭. 土壤重金屬的植物污染化學(xué)[M]. 北京： 科學(xué)出版社, 2008

[6] 顧繼光, 周啟星, 王新. 土壤重金屬污染的治理途徑及其研究進(jìn)展[J]. 應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報, 2003, 11(2)：143-151

[7] 鄒養(yǎng)軍, 馬鋒旺, 韓明玉, 等. 土壤緊實脅迫與植物抗脅迫響應(yīng)機(jī)理研究進(jìn)展[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究, 2007,25(6)： 212-215

[8] Vepraskas M J. Plant response mechanisms to soil compaction // Wilkinson R E. Plant-environment interaction[J]. New York： Marcel Dekker Inc,1994： 263-287

[9] 遲仁立, 左淑珍, 夏平, 等. 不同程度壓實對土壤理化性狀及作物生育產(chǎn)量的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報, 2001,17(6)： 39-43

[10] 劉晚茍, 山侖, 鄧西平. 植物對土壤緊實度的反應(yīng)[J].植物生理學(xué)通訊, 2001, 37(3)： 254-260

[11] 孫曰波, 趙蘭勇, 張玲. 土壤緊實度對玫瑰幼苗生長及根系氮代謝的影響[J]. 園藝學(xué)報, 2011, 38(9)： 1775-1780[12] 賀明榮, 王振林. 土壤緊實度變化對小麥籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J]. 西北植物學(xué)報, 2004, 24(4)： 649-654

[13] 宋家祥, 莊恒揚(yáng). 不同土壤緊實度對棉花根系生長的影響[J]. 作物學(xué)報, 1997, 23(6)： 719-726

[14] 薛艷, 沈振國, 周東美. 蔬菜對土壤重金屬吸收的差異與機(jī)理[J]. 土壤, 2005, 37(1)： 32-36

[15] 張向東, 華智銳, 鄧寒霜. 土壤緊實脅迫對黃芩生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J]. 中國土壤與肥料, 2014(3)： 7-11

[16] 吳亞維, 馬鋒旺, 鄒養(yǎng)軍. 土壤緊實度對楸子幼苗根系生長及活力的影響[J]. 貴州農(nóng)業(yè)科學(xué), 2009, 37(3)： 118-120

[17] 楊勇, 江榮風(fēng), 李花粉, 等. 土壤容重改變對鋅/鎘超累積植物遏藍(lán)菜根系特征及吸鎘的影響[J]. 環(huán)境科學(xué),2010, 31(12)： 3043-3049

[18] 吳龍華, 周守標(biāo), 畢德. 中國景天科植物一新種——伴礦景天[J]. 土壤, 2006, 38(5)： 632-633

[19] Barzegar A R, Asoodar M A, Ansari M. Effectiveness of sugarcane residue incorporation at different water contents and the proctor compaction loads in reducing soil compactibility[J]. Soil & Tillage Research, 2000, 57(3)： 167-172

[20] 中國科學(xué)院南京土壤研究所. 土壤物理和化學(xué)分析[M].上海： 上?？萍汲霭嫔? 1978： 511-514

[21] 張雄. 用“TTC”法(紅四氮唑)測定小麥根和花粉的活力及其應(yīng)用[J]. 植物生理學(xué)報, 1982(3)： 48-50

[22] Gupta S C, Sharma P P, Defranchi S A. Compaction effects on soil structure[J]. Advances in Agronomy, 1989, 42：311-338

[23] Tu J C, Tan S C. Soil compaction effect on photosynthesis,root rot severity, and growth of white beans[J]. Canadian Journal of Soil Science,1988, 68(2)： 455-459

[24] Tu J C, Buttery B R. Soil compaction reduces nodulation,nodule efficiency, and growth of soybean and white bean[J].Hortscience, 1988, 23： 722-724

[25] Sills M J, Carrow R N. Soil compaction effects on nitrogen use in tall fescue[J]. Journal of the American Society for Horticultural Science, 1982, 107(5)： 934-937

[26] Fairchild G L, Miller M H. Vesicular-arbuscular mycorrhizas and the soil disturbance induced reduction of nutrient absorption in maize[J]. New Phytologist, 1988, 110：75-84

[27] 張興義, 隋躍宇. 土壤壓實對農(nóng)作物影響概述[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報, 2005, 36(10)： 161-164

[28] Passioura J B, Leeper G W. Soil compaction and manganese deficiency[J]. Nature, 1963, 200： 29-30

[29] 黃璐琦, 郭蘭萍. 環(huán)境脅迫下次生代謝產(chǎn)物的積累及道地藥材的形成[J]. 中國中藥雜志, 2007, 32(4)： 277-280

[30] Arvidsson J. Nutrient uptake and growth of barley as affected by soil compaction[J]. Plant & Soil, 1999, 208(1)：9-19

[31] Bhandral R, Saggar S, Bolan N S, et al. Transformation of nitrogen and nitrous oxide emission from grassland soils as affected by compaction[J]. Soil & Tillage Research, 2007,94(2)： 482-492

[32] Mari G R, Ji C Y, Zhou J. Effects of soil compaction on soil physical properties and nitrogen, phosphorus, potassium uptake in wheat plants[J]. Transactions of the CSAE,2008, 24(1)： 74-79

[33] Oussible M, Allmaras R R, Wynch R D, et al. Subsurface compaction effects on tillering and nitrogen accumulation in wheat[J]. Agronomy Journal, 1993, 85(3)： 619-625

[34] 孫艷, 王益權(quán), 馮嘉玥, 等. 土壤緊實脅迫對黃瓜生長、產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2006,12(4)： 559-564

[35] 王群, 張學(xué)林, 李全忠, 等. 緊實脅迫對不同土壤類型玉米養(yǎng)分吸收、分配及產(chǎn)量的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2010, 43(21)： 4356-4366

[36] Neve S D, Hofman G. Influence of soil compaction on carbon and nitrogen mineralization of soil organic matter and crop residues[J]. Biology & Fertility of Soils, 2000,30(5/6)： 544-549

Effects of Soil Compaction on Phytoextraction of Cadmium and Zinc Polluted Soils by Sedum plumbizincicola

WANG Lili1,2, ZHOU Tong2, LI Zhu2, ZHOU Jiawen2, WU Shengchun1, WU Longhua2*
(1 School of Environmental and Resources Sciences, Zhejiang A&F University, Lin’an, Zhejiang 311300, China;2 Key Laboratory of Soil Environment and Pollution Remediation, Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China)

A pot experiment was conducted to study the effects of soil compaction on the growth of Sedum plumbizincicola and its uptake of cadmium (Cd) and zinc (Zn). Soils of different textures (clay, loamy clay and sandy loam) were treated respectively with no compaction, low-level compaction and high-level compaction. In comparison to no compaction, soil compaction resulted in significant decreases in shoot biomass of Sedum plumbizincicola by 66.8%-83.5%, 59. 9%-60.4% and 57.9%-71.4% in sandy loam, loamy clay and clay soils, respectively. However, the root activity was significantly improved by 142%-241% under high compaction treatment. In clay loam soil, high compaction resulted in significant decreases in Cd and Zn contents of shoot biomass. However, in sandy loam and clay soils, soil compaction had no significant effects on Cd and Zn contents of shoot biomass. In the respective sandy loam, loam clay and clay soils, soil compaction significant decreased Cd uptakes by 50.4%-73.8%, 61.4%-74.9% and 43.4%-63.3%, Zn uptakes by 48.7%-79.5%, 73.6%-79.0% and 46.1%-63.5%,respectively. Overall, soil compaction has the largest impacts on inhibiting the efficiencies of Cd and Zn uptakes by Sedum plumbizincicola in loam clay soil in the presenting study.

Phytoextraction; Heavy metal pollution; Soil compaction; Paddy soil; Soil texture

X53

A

10.13758/j.cnki.tr.2017.05.014

國家自然科學(xué)基金項目(41325003)資助。

* 通訊作者(lhwu@issas.ac.cn)

王麗麗(1989—)，女，河南駐馬店人，碩士研究生，主要從事土壤污染與修復(fù)研究。E-mail： 1216610651@qq.com.