不同氮肥水平下玉米与龙葵竞争吸收镉的差异性研究

摘要

[目的]研究不同氮肥用量处理对玉米镉(Cd)积累的影响及其生理响应机制,为今后利用玉米-龙葵间作模式进行植物修复时合理使用氮肥、减少修复成本及环境污染奠定基础.[方法]以Cd超积累植物龙葵(Solanum nigrumL.)与玉米为供试材料,取Cd污染浓度为2.79 mg/kg的供试土壤,采用温室盆栽试验,设置玉米单作及玉米、龙葵竞争模式下3个不同氮肥用量处理,分别为不施肥、N0.1 g/kg、N 0.2 g/kg,研究施氮量对玉米、龙葵的生长以及各器官吸收积累Cd的影响.[结果]施用氮肥能提高玉米和龙葵各器官的生物量,且随着施氮量的增加龙葵和玉米的生物量均显著性增加,高施氮量处理下龙葵根、茎、叶、籽粒生物量增量最大,分别增加了47.2％、51.0％、25.3％、63.2％;玉米根、茎、叶、籽粒生物量分别增加了35.5％、17.0％、76.2％、112％.不同氮肥用量处理下,龙葵各器官中Cd含量显著性增加,同时与其竞争的玉米各器官Cd含量显著性下降.玉米与龙葵竞争模式下高施氮量处理的龙葵根、茎、叶、籽粒中Cd含量分别增加了23.2％、41.2％、12.3％、45.3％;玉米根、茎、叶、籽粒中Cd含量分别下降了49.2％、38.0％、42.8％、19.5％.高施氮量处理下,龙葵各器官Cd累积量显著性增加,根、茎、叶、籽粒中Cd累积量分别增加85.6％、88.4％、131％、159％;同时玉米各器官Cd累积量显著性降低,茎、叶、籽粒中Cd累积量分别下降12.2％、34.8％、79.5％.高施氮量处理下,玉米与龙葵竞争模式下龙葵富集系数增加113％,转运系数增加15.1％;玉米的富集系数降低25.7％,转运系数降低15.2％.玉米与龙葵竞争模式下,随着施氮量的增加,龙葵对Cd的吸收转运能力增强,玉米对Cd的吸收转运能力受到抑制.因此,Cd污染土壤中,通过玉米-龙葵间作处理并适当提高施氮量,能够促进龙葵的生长和地上部Cd的积累能力.这一研究结果旨在为修复污染土壤,提高修复效率以及保证农产品质量安全提供理论依据.[结论]玉米与龙葵竞争模式下,0.2 g/kg的施氮量能够促进龙葵对Cd的吸收转运,降低Cd在玉米各器官的累积,并提高Cd污染土壤的修复效率,达到边生产边修复的目的.