間作對莎草與蠶豆體內鉛鎘鋅化學形態分布的影響

于保港，秦 麗，湛方棟，祖艷群，李 博，王吉秀，李 元

（云南農業大學資源與環境學院，昆明 650201）

近年來，隨著工業的快速發展，人們對礦產資源的需求與日俱增，從而導致土壤重金屬污染現象十分嚴峻[1]，全國土壤污染超標率達16.1%[2]。土壤中的重金屬被植物吸收、轉運后，會使植物的生理代謝活動發生紊亂，從一定程度上影響植物的正常生長發育，甚至可能導致植物的死亡[3]。重金屬污染土壤的研究在環境科學領域仍然面臨著巨大的挑戰[4]。富集植物與作物間作可促進富集植物吸收土壤中的重金屬，抑制作物體內重金屬的累積量，同時不需中斷農業生產，具有良好的實施性和發展潛能[5－7]。

重金屬進入植物體內后，會以不同的化學結合形態存在于不同的組織器官中，從而影響重金屬在植物體內的遷移轉化[8－10]。植物體內的重金屬與磷酸鹽、硝酸鹽、蛋白質、草酸鹽、果膠酸鹽、氨基酸鹽等結合后會形成不同的化學形態，不同結合形態的重金屬在植物體內的遷移能力不同，這是植物耐重金屬的重要機理[11－12]。Cd在小麥、水稻和卷心菜體內以活性較低的NaCl提取態、醋酸提取態和鹽酸提取態為主[13－14]；Pb在小麥、水稻、玉米和結縷草體內以活性較低的醋酸提取態和鹽酸提取態為主[15－16]。Cd富集植物長柔毛委陵菜體內的NaCl提取態、去離子水提取態、乙醇提取態Cd的含量占總Cd的86%～96%，Cd濃度的增加促使活性較高的化學形態Cd向活性較低的形態轉變[17]。隨著Zn處理濃度的增加，再力花體內乙醇提取態Zn的比例顯著性降低，而氯化鈉提取態、水提取態Zn的比例則提高[18]。

莎草是云南本土的重金屬富集植物，具有生長快、生物量大等特點。盆栽和大田試驗均表明，莎草對土壤Pb、Cd有較強的吸收和轉運能力[19]。但是對于間作體系中，兩種植物體內不同化學形態的重金屬含量的生理機制仍不太清楚。本研究的內容是：（1）間作對莎草和蠶豆生物量和生理指標的影響；（2）間作對莎草與蠶豆根際有效態重金屬含量與體內不同化學形態重金屬含量的差異與變化規律；（3）根際有效態重金屬含量與莎草和蠶豆體內不同化學形態的重金屬的相關性。其目的是探討間作模式下莎草與蠶豆體內Pb、Cd、Zn的累積機制，從而為利用間作技術對重金屬污染土壤的修復提供有益的參考依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試植物：莎草（Cyperus glomeratus L.）種子采自于云南會澤鉛鋅礦區，于3月初育苗，播種前用10%的H2O2對種子消毒30 min，使用烤煙基質和漂盤育苗，待苗長到6～7 cm高時，選擇長勢良好、大小均一的幼苗進行盆栽試驗。蠶豆（Vicia faba L.）品種為“馬尼拉”，購自會澤縣者海鎮某農貿市場，播種前用10%的H2O2對種子進行消毒10 min，然后播種到土壤中進行盆栽試驗。

供試土壤：將云南農業大學后山山地紅壤與鉛鋅礦礦渣土按1∶1比例混勻，其理化性質為：pH 7.69，有機質 26.12 g·kg－1，全 N 1.73 g·kg－1，全 P 1.92 g·kg－1，全 K 6.55 g·kg－1，速效 P 27.6 mg·kg－1，速效 K 211.9 mg·kg－1，堿解 N 56.61 mg·kg－1，總 Pb 3 427.2 mg·kg－1，總 Cd 40.0 mg·kg－1，總 Zn 825.1 mg·kg－1。

1.2 試驗設計

盆栽試驗于2016年4—7月在云南農業大學東校區溫室大棚中進行，采用莎草單作、蠶豆單作、莎草/蠶豆間作3種種植方式，每種種植方式設3個重復。試驗用盆長、寬、高分別為 50、30、30 cm，每盆裝風干過2 mm篩的土壤5 kg。單作莎草和蠶豆留苗2株，株距均為20 cm；莎草/蠶豆間作留苗2株，一株莎草、一株蠶豆，莎草與蠶豆的株距為20 cm，保證與單作的密度相同。每2 d澆一次水，每次澆水以不滲漏為準。移栽后種植90 d，在植物生長旺期收獲植物，收獲的同時采用抖土法采集植物根際土壤，混合均勻后取適量土樣帶回實驗室分析。

1.3 樣品處理與分析

將莎草和蠶豆分成地上部和地下部（根部）兩部分，先分別用自來水沖洗，然后再用去離子水沖洗干凈，自然晾干后在105℃條件下殺青30 min，再于70℃烘干至恒重，分別測定干物質量。烘干樣品用粉碎機全部粉碎、混勻，過0.25 mm篩并裝袋備用。植物體內丙二醛的含量采用硫代巴比妥酸法測定[20]，可溶性糖含量采用蒽酮法測定[20]，葉綠素含量采用乙醇浸提，分光光度法測定[20]。

土壤有效態Pb、Cd、Zn含量用二乙烯三胺五乙酸（DTPA）提取（m∶m=1∶2），原子吸收分光光度法測定[18]。植物體內不同化學形態Pb、Cd、Zn的測定：準確稱取鮮樣0.500 0 g，嚴格按照以下順序加入相關試劑：

（1）加入80%乙醇20 mL，提取醇溶性蛋白質、氨基酸鹽等為主的物質（FE）。

研磨勻漿后轉入50mL的塑料離心管，在25℃恒溫振蕩 22 h 后，5000 r·min－1離心 10 min，倒出上清液。再加入10 mL 80%的乙醇，25℃恒溫振蕩1 h，5000 r·min－1離心10 min，倒出上清液。合并兩次上清液。

（2）向（1）中第2次離心得到的沉淀中加入去離子水，主要提取水溶性有機酸鹽、重金屬的磷酸二氫鹽 [M（H2PO4）2]等（FW）。

（3）按上法依次再加入 1 mol·L－1氯化鈉，用于提取以果膠酸鹽、與蛋白質呈結合態或吸著態的重金屬等（FNaCl）；加入2%醋酸，用于提取難溶的重金屬磷酸鹽等（FHAc）；加入 0.6 mol·L－1鹽酸，主要提取草酸鹽等（FHCl）。

經5次提取后的殘渣（FR）用少量去離子水轉移至三角瓶中，于電熱板蒸干，加入2 mL濃硝酸和幾滴高氯酸，消煮至澄清，定容至50 mL。提取液中3種重金屬形態的測定以提取劑為對照，火焰原子吸收法測定。

植物 Cd、Pb、Zn 累積特征用富集系數（Enrichment coefficient，EC）、轉移因子（Transfer factor，TF）和生物轉移因子（Biological transfer factor，BTF）表示：

富集系數（EC）=植物體內重金屬含量（mg·kg－1）/土壤中重金屬含量（mg·kg－1）

轉運系數（TF）=植物地上部重金屬含量（mg·kg－1）/地下部重金屬含量（mg·kg－1）

生物轉移因子（BTF）=植物地上部重金屬含量（mg·kg－1）×地上部生物量（g）/根部重金屬含量（mg·kg－1）×根部生物量（g）

1.4 數據處理

采用Duncan氏新復極差法對數據進行差異顯著性分析，采用Microsoft Excel軟件進行常規分析，利用Origin 9.0作圖軟件繪圖，并采用SPSS軟件進行相關性分析。

2 結果與分析

2.1 間作對莎草、蠶豆生物量與生理指標的影響

與蠶豆間作后，莎草地上部和根部生物量與單作相比顯著減少（圖 1），地上部減少了 54.55%（P＜0.05），根部減少了41.67%（P＜0.05）。無論單作還是間作，莎草生物量均表現為地上部＞根部。與莎草間作后，蠶豆地上部生物量相比于單作顯著增加了11.71%（P＜0.05），而根部無顯著變化（圖1）。無論單作還是間作，蠶豆生物量均表現為地上部＞根部。

與單作相比，間作蠶豆后莎草葉片可溶性糖含量顯著減少了36.39%（P＜0.05），葉綠素含量顯著減少了33.33%（P＜0.05），丙二醛含量無明顯變化（圖2）。與莎草間作后，蠶豆葉片的葉綠素含量、丙二醛含量與可溶性糖的含量相比于單作而言均無顯著變化（圖2）。

2.2 間作對土壤有效態Pb、Cd、Zn含量的影響

圖1 間作對莎草、蠶豆生物量的影響Figure 1 Effects of intercropping on the biomass of Cyperus glomeratus L.and Vicia faba L.

圖2 間作對莎草、蠶豆生理指標的影響Figure 2 Effects of intercropping on the physiological index of Cyperus glomeratus L.and Vicia faba L.

與蠶豆間作后，莎草根際土壤有效態Pb的含量與單作相比顯著增加了9.45%（圖3），而Cd和Zn含量均無顯著性變化。與莎草間作后，蠶豆根際土壤有效態Pb、Cd和Zn含量與單作相比均顯著降低（圖3），分別降低了14.88%、24.50%和12.38%。

2.3 間作體系中植物體內各化學提取態Pb、Cd、Zn的含量

2.3.1 Pb化學提取態含量

單作莎草地上部Pb提取態分布為FNaCl（37.84%）＞FR（21.21%）＞FHAc（15.73%）＞FHCl（12.77%）＞FE（10.56%）＞FW（1.89%）；間作莎草地上部Pb提取態分布為FNaCl（33.60%）＞FR（22.27%）＞FE（13.90%）＞FHAc（12.86%）＞FHCl（12.44%）＞FW（4.93%）。與單作相比，莎草地上部FE－Pb 的含量顯著增加了 23.43%，FNaCl－Pb、FHAc－Pb 和FHCl－Pb的含量顯著減少了 20.11%、30.54%、8.64%（圖4）。無論單作還是間作，莎草根部Pb提取態分布為FNaCl（34.49%）＞FR（18.33%）＞FHCl（16.31%）＞FE（13.42%）＞FHAc（12.56%）＞FW（4.88%），與單作相比，間作使莎草根部 FE、FNaCl、FHAc、FHCl和 FRPb 的含量顯著增加了 6.92%、15.48%、14.37%、17.80%、9.06%（圖4）。

圖3 莎草與蠶豆根際土壤有效態Pb、Cd和Zn含量Figure 3 Available Pb，Cd and Zn contents in rhizosphere soil of Cyperus glomeratus L.and Vicia faba L.

單作蠶豆地上部Pb提取態分布為FNaCl（37.15%）＞FR（21.21%）＞FHAc（16.21%）＞FE（11.99%）＞FHCl（9.67%）＞FW（3.78%）；間作蠶豆地上部Pb提取態分布為FNaCl（42.32%）＞FR（23.93%）＞FE（11.66%）＞FHCl（10.81%）＞FHAc（8.74%）＞FW（2.51%），與單作相比，間作蠶豆地上部 FE－Pb、FW－Pb 和 FHAc－Pb 的含量顯著減少了 16%、42.6%和53.42%（圖4）。無論單作還是間作，蠶豆根部Pb提取態分布為FNaCl（36.88%）＞FR（20.39%）＞FHCl（14.93%）＞FE（12.46%）＞FHAc（11.79%）＞FW（3.55%），與莎草間作后，蠶豆根部 FE－Pb、FW－Pb、FHAc－Pb 和FHCl－Pb的含量顯著減少了 23.78%、16.02%、14.35%、44.76%（圖 4）。

2.3.2 Cd化學提取態含量

無論單作還是間作，莎草地上部和根部FE－Cd均未檢出。單作莎草地上部Cd提取態分布為FNaCl（48.40%）＞FHCl（23.39%）＞FW（14.08%）＞FHAc（8.97%）＞FR（5.26%）；間作后莎草地上部Cd提取態分布為FNaCl（49.06%）＞FHCl（24.35%）＞FW（15.52%）＞FR（8.84%）＞FHAc（2.22%）；與單作相比，間作使莎草地上部FHAc－Cd的含量顯著減少了78.92%，FR－Cd的含量顯著提高了43.45%（圖5）。無論單作還是間作，莎草根部Cd提取態分布為FNaCl（37.69%）＞FHCl（33.77%）＞FW（18.86%）＞FR（5.00%）＞FHAc（4.67%）；與蠶豆間作后，莎草根部 FNaCl－Cd、FHCl－Cd 和 FR－Cd 的含量顯著增加了291.67%、30.01%和26.14%（圖5）。

圖4 植物體內Pb各化學提取態含量Figure 4 Concentration of Pb in different chemical forms of Cyperus glomeratus L.and Vicia faba L.

無論單作還是間作，蠶豆地上部和根部FE－Cd均未檢出。蠶豆地上部Cd提取態分布為FHCl（45.46%）＞FW（24.87%）＞FNaCl（16.15%）＞FHAc（8.82%）＞FR（4.70%）。與單作相比，間作使蠶豆地上部FHCl－Cd的含量顯著降低了10.76%（圖5）。單作蠶豆根部Cd提取態分布為FNaCl（31.68%）＞FHCl（31.26%）＞FW（17.63%）＞FHAc（13.63%）＞FR（5.80%）；間作后蠶豆根部 Cd提取態分布為FHCl（44.63%）＞FNaCl（24.75%）＞FW（19.26%）＞FHAc（8.66%）＞FR（2.70%）。與莎草間作后，蠶豆根部FW－Cd、FNaCl－Cd 和 FHAc－Cd 的含量顯著減少了 25.59%、46.80%和 56.74%（圖 5）。

2.3.3 Zn化學提取態含量

無論單作還是間作，莎草地上部Zn提取態分布為FHAc（28.92%）＞FW（22.19%）＞FNaCl（19.68%）＞FHCl（18.94%）＞FE（7.23%）＞FR（3.05%）；與單作相比，間作使莎草地上部FE－Zn的含量顯著增加了12.5%，而FNaCl－Zn和 FHAc－Zn的含量顯著減少了 46.37%和29.49%（圖6）。單作莎草根部Zn提取態分布為FHAc（26.79%）＞FNaCl（24.18%）＞FW（23.16%）＞FHCl（15.85%）＞FE（6.82%）＞FR（3.21%）；間作莎草根部Zn提取態分布為FHAc（27.54%）＞FW（22.69%）＞FNaCl（22.11%）＞FHCl（17.31%）＞FE（7.07%）＞FR（3.28%）。與蠶豆間作后，莎草根部 FE－Zn、FHAc－Zn 和 FHCl－Zn 的含量顯著增加了17.22%、16.24%和23.54%（圖6）。

單作蠶豆地上部Zn提取態分布為：FHAc（27.93%）＞FW（22.06%）＞FNaCl（21.79%）＞FHCl（18.75%）＞FE（6.63%）＞FR（2.84%）；間作蠶豆地上部Zn提取態分布為：FHAc（30.29%）＞FW（22.37%）＞FHCl（19.20%）＞FNaCl（16.74%）＞FE（8.05%）＞FR（3.34%）。與單作相比，間作使蠶豆地上部FNaCl－Zn和FHAc－Zn的含量顯著減少了 44.64%和21.86%（圖6）。單作時蠶豆根部Zn提取態分布為FHAc（27.94%）＞FNaCl（24.75%）＞FW（19.22%）＞FHCl（18.03%）＞FE（7.00%）＞FR（3.07%）；間作蠶豆根部Zn的提取形態分布為：FHAc（36.02%）＞FHCl（19.71%）＞FNaCl（17.44%）＞FW（16.89%）＞FE（8.31%）＞FR（1.62%）。與莎草間作后，蠶豆根部 FE－Zn、FW－Zn、FNaCl－Zn、FHCl－Zn 和 FR－Zn 的含量顯著減少了14.90%、37.05%、49.52%、21.68%和62.31%（圖6）。

2.4 間作對莎草和蠶豆重金屬累積特征的影響

圖5 植物體內Cd各化學提取態含量Figure 5 Concentration of Cd in different chemical forms of Cyperus glomeratus L.and Vicia faba L.

圖6 植物體內Zn各化學提取態含量Figure 6 Concentration of Zn in different chemical forms of Cyperus glomeratus L.and Vicia faba L.

表1 莎草與蠶豆的Cd、Pb、Zn累積特征Table 1 Accumulation characteristics of Pb，Cd and Zn in Cyperus glomeratus L.and Vicia faba L.

由表1可以看出，蠶豆與莎草間作后，Cd、Pb和Zn的富集系數與蠶豆單作相比顯著減少了43.75%、53.33%和39%，Zn的生物轉移因子顯著降低了17.39%，而轉運系數均無顯著性變化。莎草與蠶豆間作后，Cd的富集系數與生物轉移因子與莎草單作相比顯著增加了51.92%和39.23%。

2.5 土壤有效態 Pb、Cd、Zn 與植物體內 Pb、Cd、Zn 含量的回歸分析

土壤有效態Cd的含量與蠶豆根部總Cd、FNaCl-Cd、FHAc-Cd和FR-Cd含量呈極顯著正相關（表2），與地上部總Cd、FHCl-Cd和FW-Cd呈顯著正相關，與莎草根部FW-Cd呈極顯著性正相關。土壤有效態Pb的含量與蠶豆根部總Pb、FW-Pb、FHCl-Pb，與莎草根部總Pb、FE-Pb、FNaCl-Pb、FHCl-Pb，與蠶豆地上部 FE-Pb、FWPb、FHAc-Pb，與莎草地上部總Pb、FNaCl-Pb的含量均具有顯著的正相關性。土壤有效態Zn的含量與蠶豆根部總 Zn、FE-Zn、FW-Zn、FNaCl-Zn、FHCl-Zn、FR-Zn，與蠶豆地上部總Zn、FNaCl-Zn、FHAc-Zn的含量均具有顯著的正相關性，而與莎草體內的總Zn和不同化學形態的Zn含量均無顯著的相關性。

3 討論

3.1 間作對生物量與生理指標的影響

不同的植物品種、類別以及植物的不同組織、器官都會對重金屬的耐性機理產生顯著性的差異[21]，并且大量研究表明，間作會對植物的生長發育產生兩種作用：促進或者抑制。本次實驗中，于單作而言，莎草與蠶豆間作后，莎草地上部和根部的生物量顯著減少了54.55%和41.67%，而蠶豆地上部的生物量顯著增加了11.71%，產生這種現象的原因可能是，蠶豆的競爭能力更強，莎草與蠶豆間作之后，蠶豆能夠在競爭中獲得更多的生長空間，并且能最大限度地獲取土壤中的氮、磷、鉀和水分等能源與物質，而莎草在競爭中處于劣勢的狀態，所以導致了其生物量顯著性降低[7]。重金屬會對植物的細胞膜產生強烈的破壞作用，導致細胞的選擇透性功能喪失，而使植物體內發生一系列對自身生長不利的生理生化反應[22]，間作后莎草葉片葉綠素含量顯著減少了33.33%、可溶性糖含量顯著減少了36.39%，產生這種現象的原因可能是莎草與蠶豆間作后，莎草體內吸收累積了大量的重金屬，Pb、Cd、Zn與葉綠體中的蛋白質結合或者取代了葉綠體中的Fe2+、Mg2+等，使得葉綠體結構與功能遭到嚴重的破壞、葉綠素被分解、葉綠素的合成酶被抑制[23]，從而導致莎草的光合作用系統被損壞，造成體內不溶性糖和蛋白質的分解以及運輸受阻[24]。本次實驗中，間作相比單作對兩種植物體內丙二醛的含量均無顯著性的變化，表明間作對兩種植物的膜系統傷害程度與單作相比影響是不顯著的。

3.2 間作對Pb、Cd、Zn在莎草與蠶豆體內化學形態分配的影響

研究表明，重金屬離子在植物細胞中不能以大量游離態的形式存在，多是與多肽、氨基酸、磷酸鹽、有機酸、蛋白質等有機物結合，以螯合物的形式存在，這些有機化合物都含有大量的金屬離子配位基團，在維持重金屬對植物的毒害方面具有顯著性意義[25]。采用差速離心技術與化學試劑逐步提取的方法，可將Pb、Cd、Zn的化學提取態分為乙醇提取態、去離子水提取態、氯化鈉提取態、醋酸提取態、鹽酸提取態、殘渣態。隨著提取劑極性的增強，所提取出來的Pb、Cd、Zn的活性和在植物體內遷移轉化的能力逐漸減弱[26]。本實驗中，莎草與蠶豆體內的Pb以中性的氯化鈉提取態為主，其次是殘渣態與醋酸提取態，說明莎草與蠶豆體內Pb主要以果膠酸鹽、蛋白質結合或吸著態的化學形態存在[1]。間作后，莎草根部各化學形態Pb含量顯著增加，且莎草體內Pb的總量（各種化學形態之和）大于單作（表3），說明間作促進了莎草對土壤中Pb的吸收，吸收的Pb主要積累在根部。同時，間作后，莎草根際土壤有效態Pb含量顯著增加，回歸分析表明，莎草地上部和根部Pb含量均與土壤有效態Pb含量顯著正相關，所以可以推斷出，莎草與蠶豆的間作體系在一定程度上改變了莎草的根際環境，活化了莎草根際土壤中的Pb，從而促使莎草吸收更多土壤中的Pb[27]。與單作相比，間作后蠶豆根部Pb、Cd、Zn的各種化學形態含量顯著降低，根部Pb、Cd、Zn總量（各種化學形態含量之和）均顯著降低（表3），且與蠶豆根際土壤有效態Cd、Zn含量顯著正相關（表2）；間作蠶豆地上部各種化學形態Pb、Zn含量和總量（表3）均顯著減少，且與蠶豆根際土壤有效態Pb、Cd、Zn含量顯著正相關（表2）。同時蠶豆體內Pb、Cd、Zn的富集系數也顯著降低，說明與莎草間作后，蠶豆體內無論是活性較強還是較弱的提取態Pb、Zn含量均顯著降低，間作抑制了蠶豆對土壤Pb、Cd、Zn的吸收。同時，間作后蠶豆體內Pb、Cd、Zn的總吸收量降低了2.4%、2.5%和21.8%（表4）。

表2 土壤有效態Pb、Cd、Zn與植物體內Pb、Cd、Zn含量的回歸分析（n=6）Table 2 Regression analysis between available Pb，Cd and Zn contents in rhizosphere soil and contents of Pb，Cd and Zn in Cyperus glomeratus L.and Vicia faba L.（n=6）

植物對重金屬的累積量為植物體內重金屬含量與植物生物量的乘積。由于蠶豆生物量較大，因此，無論單作還是間作，蠶豆地上部和根部Pb、Cd、Zn的累積量均大于莎草（表4）。這說明間作促進了蠶豆的生長，在一定程度上稀釋了蠶豆體內Pb、Cd、Zn的濃度。

Cd具有毒性強、污染范圍廣、累積過程不可逆等特點，是農作物生長發育的非必需元素，過量的Cd不僅會對植物的正常生理功能造成損壞，進入食物鏈后還會對人體健康造成嚴重的威脅[29]。本實驗中，Cd在莎草和蠶豆體內的化學形態以氯化鈉提取態和鹽酸提取態為主，說明Cd在植物體內與多肽、草酸鹽、果膠酸鹽等多種金屬配位體結合，這樣既可以使游離態Cd的含量有所減少，從而使Cd的有效性和移動性顯著降低，還可以使Cd2+沉積在細胞壁上或者將金屬復合物從細胞質轉移到液泡中，是植物對Cd具有較強耐性的重要機理[30]。植物對Cd的耐受性與氯化鈉提取態的含量具有顯著的正相關性[25]，莎草與蠶豆體內氯化鈉提取態 Cd分別占總 Cd的43.05%與23.92%，說明莎草對Cd具有較強的耐受性。與單作相比，莎草體內去離子水提取態、鹽酸提取態和殘渣態Cd含量均有顯著增加現象，蠶豆體內去離子水提取態、氯化鈉提取態、醋酸提取態、鹽酸提取態、殘渣態Cd含量均有顯著減少的現象，同時，間作后，蠶豆Cd的富集系數顯著降低，而轉移系數與生物轉移因子的變化不明顯，此現象說明重金屬Cd主要存在于蠶豆根部，而可食部分（地上部）的含量顯著減少。

表3 莎草與蠶豆體內Pb、Cd和Zn的含量（mg·kg-1）Table 3 Contents of Pb，Cd and Zn in Cyperus glomeratus L.and Vicia faba L.（mg·kg-1）

表 4 莎草與蠶豆體內 Pb、Cd、Zn 的累積量（μg·盆-1）Table 4 Accumulation of Pb，Cd and Zn in Cyperus glomeratus L.and Vicia faba L.（μg·pot-1）

Zn是植物生長發育的必需元素之一，參與植物細胞內某些酶的合成，在植物的生理代謝過程中有著不可忽視的重要作用，過多或過少都會導致生長發育受阻[31]。在本次實驗中，Zn在莎草和蠶豆體內的化學形態以醋酸提取態、去離子水提取態和氯化鈉提取態占優，說明莎草與蠶豆體內的Zn以多種形態存在，可能與植物絡合素、有機酸、多糖和金屬硫蛋白等多種金屬螯合物結合。與單作相比，莎草體內乙醇提取態、醋酸提取態和鹽酸提取態Zn均有顯著性增加的現象，蠶豆體內在5種化學提取形態下的Zn含量均有顯著減少的現象，其原因可能是Zn在植物體中能與多種金屬配位體結合，這些配位體通過聯合作用，共同參與植物體內Zn的分布與解毒[18]。表明間作體系會產生有機酸、蛋白質以及氨基酸等水溶態和酯溶態有機配位體，這些有機配位體在解毒Zn毒害過程中起重要作用[32]。并且據前人研究表明：重金屬Cd和Zn之間存在某種特定的交互作用，Zn能夠與Cd競爭非專性粘膜上的吸附點，因此Zn含量的這種變化也可能是由于重金屬Cd、Zn的復合污染造成的[33]。因此，富集植物莎草與作物蠶豆間作，可以在一定程度上減輕重金屬Pb、Cd、Zn對蠶豆的毒害作用，但Pb、Cd、Zn在莎草和蠶豆體內主要與何種配位體結合，還有待進一步研究。

4 結論

（1）間作后莎草生物量顯著降低，可溶性糖與葉綠素含量顯著減少；蠶豆地上部的生物量增加。

（2）與蠶豆間作后，莎草根際土壤有效態Pb的含量顯著增加。莎草體內Pb、Cd以氯化鈉提取態為主，Zn以醋酸、去離子水和氯化鈉提取態為主；間作后莎草體內乙醇提取態Pb、Zn含量、殘渣態Cd含量顯著增加。

（3）與莎草間作后，蠶豆根際土壤有效態Pb、Cd、Zn的含量顯著增加。蠶豆體內Pb、Cd、Zn的含量和累積量，Pb、Cd、Zn 的富集系數都顯著降低，Pb、Cd 在蠶豆各部位的化學形態以活性較低的氯化鈉提取態和鹽酸提取態為主，Zn在蠶豆各部位的化學形態以醋酸提取態、去離子水提取態和氯化鈉提取態為主。

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