逯娟

[摘要]本文綜述了近年來不同種植方式對(duì)作物吸收土壤中重金屬的影響研究，結(jié)果表明：重金屬元素在土壤中的含量和分布受土壤利用類型的影響很大，因此通過研究不同種植方式下，作物對(duì)土壤中重金屬的吸收，對(duì)于降低農(nóng)作物中重金屬含量具有理論意義和現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

[關(guān)鍵詞]間作；輪作；套作；土壤重金屬污染

根據(jù)世界衛(wèi)生組織定義的食品安全，指出食品的種植、養(yǎng)殖、加工、包裝、貯藏、運(yùn)輸、銷售、消費(fèi)等活動(dòng)符合國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)和要求，不存在可能損害或威脅人體健康的有毒有害物質(zhì)。近年來，隨著多起食物毒素引起的食品安全問題，引起了公眾乃至國家的高度重視。因此治理土壤重金屬污染和研究作物的重金屬污染問題已迫在眉睫，對(duì)農(nóng)作物的食品安全具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。

土壤中的重金屬是指比重≥5.0g/cm³的金屬如Fe、Mn、Zn、CA、Cu、Cr、Pb等；由于土壤中Fe和Mn含量較高，因而一般認(rèn)為它們不是土壤污染元素，但在強(qiáng)還原條件下，和Mn亦可引起毒害。重金屬同樣也存在于人體內(nèi)，有些還是人體的必需元素。但是，如果超過正常的量，導(dǎo)致環(huán)境質(zhì)量惡化、危害人體健康。重金屬的污染以及對(duì)種植業(yè)的影響已引起國內(nèi)外學(xué)者的高度重視。歐盟、美國、日本等國家和組織為限制重金屬在食物鏈中的傳播，規(guī)定了土壤環(huán)境中有害重金屬的限量值。我國也制定了相關(guān)的土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，但由于沒有引起種植管理者的重視，近年來土壤中重金屬污染已日趨嚴(yán)重，尤其是城市郊區(qū)高投入的菜地，較大田和林業(yè)用地人為污染重。我國許多省份對(duì)農(nóng)用土地的重金屬含量也進(jìn)行了大量的調(diào)查和分析，一些地區(qū)的土壤有重金屬污染的現(xiàn)象。

1治理土壤重金屬污染的主要思路

治理土壤重金屬污染的思路概括起來主要有兩種：一是，改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)，使其由活化態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定態(tài)；二是，從土壤中去除重金屬，以使其存留濃度接近或達(dá)到背景值。常用的方法多為通過添加化學(xué)改良劑、改變種植方式、土壤生物修復(fù)等方法，治理土壤重金屬污染并降低作物中重金屬含量，以保障作物種植過程的安全。

2不同種植方式對(duì)植物吸收重金屬的影響

馬智宏等（2008）通過對(duì)北京郊區(qū)大田和蔬菜用地不同耕層的土壤進(jìn)行分析，探討不同種植模式下土壤重金屬的分布特征，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：不同種植區(qū)金屬含量明顯不用。大田上層土壤中Cu，Pb，Zn含量明顯高于下層。溫室菜地上層土壤中Cu、Cd、Zn含量有明顯增高趨勢(shì)。除Cd外其他元素在大田土壤中變異較小，同一土層中各元素的分布相對(duì)均一。菜地中Cu、Zn、Cd的變異系數(shù)大，Pb、Cr，F(xiàn)e、Mn在上下土層中的變異很小。且蔬菜種植區(qū)的綜合污染指數(shù)明顯高于大田。

可見重金屬元素在土壤中的含量和分布受土壤利用類型的影響很大，因此通過研究不同種植方式下，作物對(duì)土壤中重金屬的吸收，對(duì)于降低作物中重金屬含量具有現(xiàn)實(shí)意義。

2.1間作

一茬有兩種或兩種以上生育季節(jié)相近的作物，在同一塊田地上成行或成帶（多行）間隔種植的方式。間作可提高土地利用率，由間作形成的作物復(fù)合群體可增加對(duì)陽光的截取與吸收，減少光能的浪費(fèi)：同時(shí)，兩種作物間作還可產(chǎn)生互補(bǔ)作用，如寬窄行間作或帶狀間作中的高桿作物有一定的邊行優(yōu)勢(shì)、豆科與禾本科間作有利于補(bǔ)充土壤氮元素的消耗等。由于不同作物根系的相互作用，影響了作物對(duì)土壤中重金屬的吸收，所以間作方式可減低作物地上部分重金屬含量。

Reda F.等（2005）在埃塞比亞通過問種高粱與豆類、高粱與油籽類作物，使豇豆得到了更高的出產(chǎn)量，高粱的出產(chǎn)量也得到了提高，但是土壤的肥力變化不大。John Robert Okalebo等（2006）在肯尼亞通過問種玉米和豆類，有效地提高了作物產(chǎn)量，同時(shí)也提高了作物的養(yǎng)分利用率。

吳華杰等應(yīng)用盆栽實(shí)驗(yàn)的方法研究水稻和小麥間作條件下根系種間相互作用對(duì)水稻和小麥鎘吸收的影響。結(jié)果表明，水稻、小麥一起種植時(shí)均能降低水稻、小麥地上部對(duì)鎘的吸收，但對(duì)鎘在籽粒中的累積影響不同。

李廷軒、馬國瑞等采用大容積土培盆栽方法，研究了籽粒莧與煙草間作對(duì)煙葉礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量的影響，結(jié)果表明間作煙草的根系活力較單作明顯提高。

由于不同作物根系存在相互作用，會(huì)影響作物對(duì)土壤中重金屬的吸收，所以間作方式可減低作物地上部分重金屬含量。選擇適當(dāng)?shù)淖魑锓N類，利用生物多樣性提高生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的原理有利于降低作物對(duì)重金屬的吸收。當(dāng)然其機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

2.2輪作

在同一塊田地上有順序地在季節(jié)間和年度間輪換種植不同作物或復(fù)種組合的種植方式。是用地養(yǎng)地相結(jié)合的一種生物學(xué)措施。輪作有利于均衡利用土壤養(yǎng)分和防治病、蟲、草害；能有效地改善土壤的理化性狀，調(diào)節(jié)土壤肥力。中國實(shí)行輪作歷史悠久。旱地多采用以禾谷類作物為主或禾谷類作物、經(jīng)濟(jì)作物與豆類、綠肥作物輪換；稻田的水稻與旱作物輪換。常見的有禾谷類輪作、禾豆輪作、糧食和經(jīng)濟(jì)作物輪作，水旱輪作、草田輪作等?？梢娺M(jìn)行輪作，可調(diào)整土壤pH、Eh，使之有利于降低重金屬的有效性。

李惠英等在土培條件下。模擬不同程度鉻污染的土壤，研究了水稻一大麥（簡稱水旱輪作）與玉米一大麥（簡稱旱作連作）兩種耕作制度對(duì)改良鉻污染土壤的效果。結(jié)果表明旱作玉米一大麥鉻含量高于水稻1.5-3.3倍。反映了同一作物在不同的耕作制度下對(duì)鉻的蓄積能力的不同。每季作物收獲后及時(shí)取土的測(cè)定結(jié)果表明，在相同的土壤cr3+水平下，其土壤有效鉻含量，水稻土明顯地低于旱作土，二者有效鉻含量相差2-9倍?？梢娺M(jìn)行水旱輪作，可調(diào)整土壤pH、Eh，使之有利于降低鉻的有效性。

還有研究表明，低富集輪作與普通輪作相比，夏季種植的馬鈴薯、洋蔥、蔥等及秋季種植的小白菜，可使污染農(nóng)田的蔬菜含鎘量降低50%-80%。

2.3套作

在前季作物生長后期的株、行或畦間播種或栽植后季作物的種植方式。套作的主要作用是爭取時(shí)間以提高光能和土地的利用率：提高單位面積產(chǎn)量：有利后季作物適時(shí)播種：緩和用工矛盾和避免旱澇或低溫災(zāi)害。套作常與間作相結(jié)合。

3展望

3.1不同種植方式對(duì)作物吸收土壤中重金屬均有不同程度的影響，且與單種相比，大都能夠降低作物對(duì)重金屬的吸收，但其作用機(jī)理并不十分明確，可有待進(jìn)一步研究。

3.2由于間作、套作方式能夠有效地提高作物產(chǎn)量，也能夠降低作物對(duì)重金屬的吸收，所以此方面的研究較多。但多數(shù)研究在玉米間作大麥、玉米間作水稻、水稻間作小麥等。夏季種植的馬鈴薯、洋蔥、蔥等及秋季種植的小白菜，可使污染農(nóng)田的蔬菜含鎘量降低；冬種馬鈴薯、油菜、黑麥草等也同樣有改善土壤結(jié)構(gòu)的功能。另外冬季種黑麥草、油菜。土壤中磷酸酶、蛋白酶及轉(zhuǎn)化酶等都有很大的提高。這兩種植物具有強(qiáng)大的根系，可以起到很好的改良土壤的結(jié)果?？煽紤]小麥套玉米或再套甘薯或大白菜；小麥套種油菜或蠶豆；小麥套種豌豆或蠶豆、黑麥草套種豆科作物；水稻套紫云英和水稻套甘蔗、黃麻、甘薯等。

3.3種間相互作用、化感作用對(duì)作物吸收土壤中重金屬的是否有影響，影響如何，還有待研究。

3.4不同種植方式改變了土壤理化性質(zhì)，進(jìn)而可能影響到作物對(duì)土壤中重金屬的吸收。但兩者之間的影響程度，尚待研究。

[責(zé)任編輯：張濤]