譚可夫，涂鵬飛，楊洋，袁婧，陳璘涵，曾清如*

1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院 2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院

植物修復(fù)重金屬污染土壤具有環(huán)境友好、成本適中、可原位修復(fù)等優(yōu)勢(shì)[1-2]。目前，已發(fā)現(xiàn)許多對(duì)重金屬具有超富集能力的植物，但這些植物在實(shí)際應(yīng)用中存在對(duì)環(huán)境適應(yīng)性能力差、有效生物量小、生長(zhǎng)速度慢等缺點(diǎn)[3-4]，使修復(fù)效果不佳且人工管理成本較高[5-6]。因此，篩選對(duì)重金屬富集能力強(qiáng)、有效生物量大的植物非常必要且迫切。

煙草是一種葉用經(jīng)濟(jì)作物，其對(duì)重金屬Cd的富集系數(shù)(BCF)較高，且Cd進(jìn)入煙草后一般分布在煙葉中[7]。Clarke等[8]在溫室沙培煙草時(shí)，在培養(yǎng)液中分別添加0.25、1.00 mgkg CdCl2溶液時(shí)，發(fā)現(xiàn)煙草葉部Cd濃度可達(dá)127.6、382.6 mgkg。Song等[9]通過(guò)大田試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，土壤中Cd濃度為3.02 mgkg時(shí)，紅葉甜菜能正常生長(zhǎng)，且地上部位Cd的濃度可達(dá)19.23～20.10 mgkg。可見(jiàn)，煙草和紅葉甜菜對(duì)Cd均有較強(qiáng)的耐受能力，且成熟期地上部分生物量較大，均有很大的重金屬修復(fù)潛力。煙草和紅葉甜菜均是常見(jiàn)的經(jīng)濟(jì)作物，對(duì)種植環(huán)境有著較強(qiáng)的適應(yīng)能力，應(yīng)用到農(nóng)田重金屬修復(fù)中較易被農(nóng)民接受。輪作作為一種農(nóng)田管理措施，可達(dá)到均衡利用土壤養(yǎng)分，改善土壤理化性狀的作用，通過(guò)輪作可延長(zhǎng)植物修復(fù)農(nóng)田重金屬的有效時(shí)間，顯著減少修復(fù)所需的時(shí)間。目前煙草和紅葉甜菜輪作對(duì)重金屬污染農(nóng)田修復(fù)能力方面研究的報(bào)道較為鮮見(jiàn)。筆者選取中、高重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)的土壤進(jìn)行盆栽試驗(yàn)，分析煙草—紅葉甜菜輪作模式對(duì)土壤中不同重金屬的富集系數(shù)以及轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)(TF)，通過(guò)對(duì)比修復(fù)前后土壤中重金屬濃度及浸出毒性，探究煙草—紅葉甜菜輪作模式對(duì)2種重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)土壤的修復(fù)潛力，以期為作物修復(fù)農(nóng)田重金屬污染提供理論指導(dǎo)及技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)地點(diǎn)位于長(zhǎng)沙市湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)的耘園試驗(yàn)基地。長(zhǎng)沙市全年平均氣溫為16.8～17.3 ℃，年積溫為5 457 ℃，市區(qū)年均降水量為1 361.6 mm，全年無(wú)霜期約275 d。

1.2 供試土壤采集

供試土壤分別采自湖南省株洲市黃谷村和郴州市桂陽(yáng)縣官溪村某污染農(nóng)田。在作物種植前，田間無(wú)明顯積水的情況下，按五點(diǎn)采樣法采集0～20 cm耕作層土壤，混合后裝入樣品袋中運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。將土壤鋪散，挑除其中小石塊及植物根系等雜物，自然風(fēng)干后研磨，過(guò)2 mm尼龍篩后備用。供試土壤基本理化性質(zhì)如表1所示。由表1可知，株洲市重金屬污染農(nóng)田土壤(簡(jiǎn)稱株洲土壤)為酸性土壤，郴州市重金屬污染農(nóng)田土壤(簡(jiǎn)稱郴州土壤)為偏酸性土壤。株洲土壤樣品中Cd濃度為GB 15618—2018《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》[10]中農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值的2.83倍，為中重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)；郴州土壤樣品中Pb、Zn、Cd濃度分別是GB 15618—2018中農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值的3.91、1.76和6.10倍，為高重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)。

表1 供試土壤初始理化性質(zhì)

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用上緣口徑為40 cm，下緣口徑為24 cm，高度為29 cm的花盆進(jìn)行盆栽試驗(yàn)，每盆填裝供試土壤20 kg，置于陰涼露天處熟化1個(gè)月。煙草選用HZ品種(NicotianatabacumL.)，紅葉甜菜選用葉用品種(Betavulgarisvar.ciclaL.)，其幼苗均從湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草種植基地獲取。4月中旬移栽煙草幼苗(長(zhǎng)約7 cm)，每盆移栽1株長(zhǎng)勢(shì)良好的幼苗；8月下旬(煙草成熟期)分別收獲煙草葉的上部、中部、下部；收獲后將盆栽土壤混勻施加底肥，9月中旬移栽長(zhǎng)勢(shì)良好的紅葉甜菜幼苗，每盆移栽4株；翌年1月中旬每盆采集1株作為生長(zhǎng)期樣品，翌年4月上旬(紅葉甜菜成熟期)收獲紅葉甜菜。用硫酸鉀型復(fù)合肥作為底肥及追肥，盆栽均置于露天環(huán)境，及時(shí)除草、施肥、澆水，并預(yù)防病蟲(chóng)害，以保證作物生長(zhǎng)良好。設(shè)3個(gè)平行試驗(yàn)組。

1.4 樣品采集和重金屬濃度測(cè)定

收獲作物后，在盆內(nèi)無(wú)積水的情況下，將盆中土壤混合均勻后采集土樣，土樣自然風(fēng)干后過(guò)100目篩，篩下樣品貯存在干凈的封口袋中備用。

在作物成熟期，隨機(jī)采集整株長(zhǎng)勢(shì)均勻的植物樣品，使用小鐵鋤盡可能完整地采集植物樣品的地下部分，并充分抖落附著的底土。植物樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后，分部位先后用自來(lái)水、去離子水清洗干凈，置于烘箱中于105 ℃殺青，再于恒溫60 ℃烘干，記錄每個(gè)部位的干質(zhì)量，粉碎后裝入干凈的封口袋中備用。

植物樣品采用HNO3-HClO4消解，用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES，Optima 8300，美國(guó))測(cè)定Pb、Zn、Cu、Cd濃度；土壤樣品采用HNO3-HCl-HClO4消解，用ICP-OES和石墨爐原子吸收分光光度計(jì)(AA-240FS，美國(guó))測(cè)定Pb、Zn、Cu、Cd全量濃度[11]。重金屬浸出毒性采用美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局(US EPA)的毒性特征瀝濾方法(TCLP)測(cè)定[12]；有效態(tài)重金屬濃度采用0.1 mol/L CaCl2溶液提取后，用石墨爐原子吸收分光光度計(jì)和ICP-OES測(cè)定[13]。

1.5 修復(fù)潛力計(jì)算

用BCF和TF[14]2項(xiàng)指標(biāo)反映植物對(duì)重金屬污染土壤的修復(fù)潛力。其中，植物某部位BCF=植物某部位重金屬濃度/土壤中重金屬濃度；植物某部位對(duì)重金屬的TF=植物地上某部位重金屬濃度/植物根部重金屬濃度。

1.6 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用Excel 2016、SPSS 19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，運(yùn)用Tukey-test法分析數(shù)據(jù)的顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 輪作作物各部位對(duì)重金屬的富集

2種土壤輪作作物均能正常生長(zhǎng)，其中煙草去頂高度可達(dá)150 cm，紅葉甜菜成熟期株高超過(guò)25 cm，未出現(xiàn)明顯受毒害現(xiàn)象，生物量均達(dá)到正常標(biāo)準(zhǔn)。2種土壤輪作作物各部位Pb、Zn、Cu、Cd濃度如表2所示。

表2 2種土壤輪作作物成熟期各部位重金屬濃度

Table 2 The heavy metals content in each part of rotation crops at the mature stage on two kinds of soils mgkg

表2 2種土壤輪作作物成熟期各部位重金屬濃度

作物土壤作物部位PbZnCuCd煙草株洲土壤下部葉23.13±1.58216.65±17.794.52±0.9934.59±2.06中部葉21.24±1.78125.32±3.635.27±0.6210.59±1.26上部葉19.44±4.0955.34±1.486.34±0.323.63±0.34莖21.92±2.0636.56±2.726.79±0.983.59±0.16根126.83±5.05159.53±7.5635.15±1.932.53±0.11郴州土壤下部葉25.43±1.24311.02±25.008.70±1.3241.63±2.95中部葉36.35±4.26150.44±8.557.82±0.4812.86±1.44上部葉21.20±4.5763.38±2.0711.13±0.844.59±0.28莖32.84±3.5458.08±3.267.72±0.373.19±0.13根60.08±8.0480.73±5.2811.75±2.302.39±0.25紅葉甜菜根122.10±1.07266.28±11.656.90±1.032.29±0.12葉119.12±0.76258.25±2.004.33±0.122.02±0.26株洲土壤根222.62±1.24452.33±7.9813.30±0.254.33±0.20莖24.17±0.24298.61±12.1612.43±0.30 1.27±0.04葉23.15±0.23193.90±5.147.07±0.281.67±0.06郴州土壤根146.92±1.75253.98±4.5810.87±0.786.04±0.44葉125.62±0.61364.00±5.137.07±0.646.94±0.25根220.21±1.03490.43±3.5816.38±0.227.55±0.57莖29.55±0.31340.87±13.7115.59±0.975.71±0.27葉28.89±0.30172.39±3.2211.14±0.514.11±0.15

注：數(shù)值為3組植物樣品平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差；紅葉甜菜作物部位后數(shù)字1指生長(zhǎng)期，數(shù)字2指成熟期。

由表2可知，煙草、紅葉甜菜各部位的Pb、Zn、Cu、Cd濃度存在差異。煙草成熟期Cd濃度表現(xiàn)為下部葉>中部葉>上部葉>莖>根，株洲、郴州2種土壤煙草成熟期下部葉中Cd濃度分別達(dá)34.59和41.63 mg/kg，煙草根部Pb、Cu的濃度高于其他部位。2種土壤中，紅葉甜菜生長(zhǎng)期根、葉部Cd濃度相近，而成熟期根部Pb、Zn、Cu、Cd的濃度顯著高于其他部位。

2.2 輪作作物成熟期各部位重金屬的BCF和TF

BCF和TF是評(píng)價(jià)植物對(duì)重金屬修復(fù)能力的重要指標(biāo)。修復(fù)作物某部位重金屬的BCF大于1，說(shuō)明該部位重金屬濃度超過(guò)了土壤的背景濃度；修復(fù)作物地上部位重金屬的TF大于1，說(shuō)明該作物地上部位重金屬濃度超過(guò)了根部的重金屬濃度。在重金屬污染土壤的修復(fù)過(guò)程中，植物各部位對(duì)重金屬的BCF和TF是否大于1是判斷植物是否可用于修復(fù)的標(biāo)準(zhǔn)。

2種土壤輪作的作物各部位重金屬BCF如圖1所示。由圖1可知，煙草各部位Cd的BCF顯著高于Pb、Zn、Cu，株洲、郴州土壤種植的煙草下部葉Cd的BCF分別為40.69、17.06；株洲土壤種植的煙草下部葉、中部葉、根部Zn的BCF較高，均大于1；煙草根部Pb、Cu的BCF均大于1，且顯著高于其他部位。紅葉甜菜對(duì)重金屬Cd、Zn的BCF較高，其中生長(zhǎng)期根、葉部Cd、Zn的BCF均大于1且較為接近，成熟期根部Cd、Zn的BCF極顯著高于莖、葉部；株洲土壤種植的紅葉甜菜成熟期莖、葉部Cd、Zn的BCF均大于2，郴州土壤種植的甜菜成熟期莖、葉部Cd的BCF均大于1。

圖1 2種土壤種植的作物各部位重金屬BCFFig.1 The heavy metal enrichment coefficient of each part of crop plants on two kinds of soils

2種土壤種植的煙草各部位TF如圖2所示。由圖2可知，煙草地上部位Cd的TF均大于1，且呈現(xiàn)葉部大于莖部的特點(diǎn)。煙草下部葉Cd、Zn的TF極顯著高于其他部位，其中郴州土壤種植的煙草下部葉Cd、Zn的TF分別為17.42、3.85，株洲土壤分別為13.67、1.36。紅葉甜菜莖、葉部Pb、Zn、Cu、Cd的TF均小于1。

2.3 輪作作物成熟期各部位生物量和重金屬提取總量

2種土壤輪作作物單株各部位干質(zhì)量如圖3所示。由圖3可知，在2種重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)土壤上種植的煙草和紅葉甜菜單株各部位的干質(zhì)量未呈現(xiàn)規(guī)律性的極顯著差異，說(shuō)明不同重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)的土壤未對(duì)作物的干質(zhì)量起到顯著影響。煙草莖部、葉部的干質(zhì)量占單株干質(zhì)量的83.34%～83.11%，而根部?jī)H占16.66%～16.89%；紅葉甜菜葉部的干質(zhì)量占單株干質(zhì)量的66.28%～68.41%，極顯著高于莖、根部。煙草的單株干質(zhì)量高于紅葉甜菜。

圖2 2種土壤種植的煙草各部位重金屬TFFig.2 The heavy metals transfer coefficient of each part of tobacco on two kinds of soils

注：字母相同表示差異顯著(P<0.05);字母不同表示差異極顯著(P<0.01)。圖3 2種土壤輪作作物單株各部位干質(zhì)量Fig.3 The dry matter mass from each part of rotation crops on two kinds of soils

2種土壤輪作作物單株各部位重金屬提取量如圖4所示。由圖4可知，單株煙草對(duì)Pb、Zn、Cu、Cd的提取量均大于單株紅葉甜菜，且2種作物對(duì)Zn的提取量極顯著高于其他重金屬。株洲、郴州土壤種植的單株煙草對(duì)Zn和Cd的提取量分別為25.12、2.19和25.88、2.33 mg/株，種植的單株紅葉甜菜對(duì)Zn和Cd的提取量分別為9.57、0.08和9.78、0.19 mg/株。煙草葉部是Zn、Cd的主要提取部位，Pb、Cu則主要由根、莖部提取；紅葉甜菜葉部對(duì)Zn、Cu、Cd提取量均遠(yuǎn)大于根、莖部。

2.4 輪作模式前后土壤重金屬全量濃度和有效態(tài)變化

輪作過(guò)程2種土壤重金屬濃度變化如表3所示。由表3可知，2種土壤經(jīng)過(guò)2季作物輪作修復(fù)后，土壤中Pb、Zn、Cu、Cd全量濃度均下降，Cd全量濃度下降率最高，郴州、株洲土壤Cd全量濃度的下降率分別為57.64%、24.59%；Cu下降率次之，Pb、Zn的下降率較低。

圖4 2種土壤輪作作物單株各部位重金屬提取量Fig.4 Total uptake of heavy metals from each part of rotation crops on two kinds of soils

表3 輪作過(guò)程土壤重金屬全量濃度的變化

Table 3 The changes of heavy metals in soils during crop rotation

時(shí)期株洲土壤∕(mg∕kg)郴州土壤∕(mg∕kg)PbZnCuCdPbZnCuCd種植前71.54±1.00a97.97±1.59a25.13±0.60a0.85±0.03a391.08±2.36a351.93±1.51a47.16±0.54a2.44±0.03a煙草收獲后70.26±0.34b96.76±1.19b23.45±0.76b0.55±0.03b385.62±2.94b349.40±1.10b45.25±0.29b1.96±0.05b紅葉甜菜收獲后69.40±0.41c94.49±1.30b22.01±0.52b0.36±0.02c378.08±3.55c346.19±1.05c42.70±1.01c1.84±0.01c下降率∕%2.993.5512.4157.643.321.639.4524.59

注：字母不同表示差異顯著(P<0.05);字母相同表示差異不顯著(P≥0.05)。

目前TCLP法被認(rèn)為是有效評(píng)價(jià)土壤重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的簡(jiǎn)便、快速方法[15-16]。輪作土壤重金屬TCLP提取態(tài)濃度、0.1 mol/L CaCl2溶液提取態(tài)濃度分別如表4、表5所示。由表4、表5可知，TCLP法和0.1 mol/L CaCl2溶液法得到的土壤中Pb、Zn、Cu的有效態(tài)濃度為相應(yīng)時(shí)期土壤中全量濃度的1%～10%，Cd的有效態(tài)濃度為相應(yīng)時(shí)期土壤全量濃度的30%以上。郴州土壤經(jīng)2種提取方法得到的重金屬有效態(tài)濃度均高于株洲土壤。重金屬污染土壤經(jīng)過(guò)煙草—紅葉甜菜輪作模式后，Pb、Cu、Cd的有效態(tài)濃度均出現(xiàn)了極顯著的下降。但經(jīng)過(guò)一季紅葉甜菜修復(fù)后，2種土壤中Zn的有效態(tài)濃度卻出現(xiàn)了一定程度的上升。

表4 輪作土壤重金屬TCLP提取態(tài)濃度

注：小寫(xiě)字母不同表示差異顯著(P<0.05)；大寫(xiě)字母不同表示差異極顯著(P<0.01)。

表5 輪作土壤重金屬0.1 molL CaCl2溶液提取態(tài)濃度

Table 5 The extracted state concentrations of heavy metals with 0.1molL CaCl2 solution in rotation soils

表5 輪作土壤重金屬0.1 molL CaCl2溶液提取態(tài)濃度

時(shí)期株洲土壤∕(mg∕kg)郴州土壤∕(mg∕kg)PbZnCuCdPbZnCuCd種植前2.62±0.04Aa8.49±0.17Cc0.34±0.02Aa0.60±0.01Aa8.76±0.17Aa22.22±0.72Bb0.68±0.04Aa1.07±0.03Aa煙草收獲后1.54±0.05Bb11.16±0.27Bb0.25±0.02Bb0.35±0.02Bb7.88±0.29Bb16.98±0.47Cc0.54±0.03Bb0.85±0.04Bb紅葉甜菜收獲后1.15±0.03Cc22.92±1.59Aa0.22±0.01Bb0.31±0.01Bc6.47±0.14Cc24.78±1.28Aa0.43±0.02Cc0.65±0.03Cc下降率∕%56.10-169.9635.2948.3326.14-11.5236.7639.25

注：同表3。

3 討論

本研究發(fā)現(xiàn)，不同重金屬中，煙草對(duì)Cd的富集能力最為突出。有研究證明煙草對(duì)Cd的吸收主要通過(guò)煙株根系，土壤中的Cd離子由根系細(xì)胞壁進(jìn)入后移動(dòng)到煙株木質(zhì)部[17]，隨后以各種化學(xué)形態(tài)向地上部運(yùn)輸，并由韌皮部組織分配到煙株的葉片中。在運(yùn)輸過(guò)程中，Cd在煙株的根莖中均有殘留[18]。吳玉萍等[19]通過(guò)盆栽試驗(yàn)研究Cd在煙草中的累積分配，結(jié)果表明，Cd在煙葉中濃度較高，在根、莖中濃度較低；袁祖麗等[20]的研究表明，重金屬在煙株體內(nèi)的分布可能與煙株器官的代謝能力有關(guān)，代謝旺盛的植株部位中Cd濃度較高。本研究2種土壤種植的煙草對(duì)Cd均表現(xiàn)出葉部>莖>根的累積特性，這與已有研究結(jié)果相近。株洲土壤與郴州土壤相比，其種植的煙草根部Zn濃度更高，葉部的濃度則更低。這說(shuō)明煙草在應(yīng)對(duì)Zn的脅迫時(shí)，會(huì)增加Zn向地上部分的轉(zhuǎn)運(yùn)和積累，此時(shí)煙草各部位對(duì)Zn的富集能力出現(xiàn)了一定的變化。

紅葉甜菜成熟期各部位對(duì)Zn、Cd富集能力均較強(qiáng)，但葉部重金屬的累積量顯著高于根、莖部，這是因?yàn)榧t葉甜菜成熟葉部有較大的生物量，其葉部干質(zhì)量占植株總干質(zhì)量的66.28%～68.41%。Pavla等[21-23]研究表明，植物的大生物量是土壤重金屬植物修復(fù)工程應(yīng)用中至關(guān)重要的因素，大生物量修復(fù)作物往往有著較強(qiáng)的重金屬耐受能力及較高的提取效率。已有研究發(fā)現(xiàn)，一些超富集作物如遏藍(lán)菜(ThlaspiarvenseL.)在大田種植一季的生物量為0.38 t/hm2，東南景天(SedumalfrediiHance)的生物量為0.85～1.50 t/hm2[24]。根據(jù)本研究盆栽試驗(yàn)所得作物每株干質(zhì)量，推測(cè)用于重金屬污染農(nóng)田土壤修復(fù)時(shí)，煙草、紅葉甜菜的干質(zhì)量可分別達(dá)5.8、6.4 t/hm2。可見(jiàn)，煙草—紅葉甜菜輪作模式的總生物量是一般超富集作物的幾十倍，因而具有對(duì)污染土壤中重金屬較高提取總量的優(yōu)勢(shì)。

由于大田修復(fù)過(guò)程中，單株作物修復(fù)的土壤量遠(yuǎn)大于盆栽試驗(yàn)中的土壤量，因此盆栽試驗(yàn)與大田中作物對(duì)重金屬的修復(fù)效率往往有較大的差異。一般大田單株煙草和紅葉甜菜對(duì)應(yīng)修復(fù)管理的耕作層土壤約為100和13.63 kg，本次盆栽試驗(yàn)用土為20 kg/盆，分別種植1株煙草和4株紅葉甜菜，故推算大田中單株煙草、紅葉甜菜的修復(fù)效率約為盆栽試驗(yàn)的0.2和0.5倍。

本試驗(yàn)輪作土壤中Pb、Cu有效態(tài)修復(fù)效率均顯著高于全量修復(fù)效率，這是由于植物對(duì)重金屬的提取以有效態(tài)形式為主。經(jīng)過(guò)一季紅葉甜菜修復(fù)后，2種土壤中重金屬Zn的CaCl2溶液提取態(tài)和TCLP提取態(tài)濃度均有一定程度的上升，但試驗(yàn)結(jié)束時(shí)濃度相近，這主要是由于本試驗(yàn)采用的硫酸鉀復(fù)合肥化合了B、Mn、Zn等農(nóng)作物必需的微量元素，施肥后會(huì)顯著提高土壤有效態(tài)Zn的濃度[25]。另一方面，土壤中重金屬的有效態(tài)濃度并不是絕對(duì)固定的值，而是以相對(duì)穩(wěn)定形態(tài)表現(xiàn)的值[26]。煙草和紅葉甜菜對(duì)Zn的提取主要以有效態(tài)形式為主，這在一定程度上促使土壤中Zn向有效態(tài)轉(zhuǎn)換?？梢?jiàn)，對(duì)重金屬土壤修復(fù)效果評(píng)估應(yīng)當(dāng)考慮土壤中重金屬有效態(tài)的降低效率。

在大田植物修復(fù)應(yīng)用過(guò)程中，作物干物質(zhì)離田后能否得到有效處理是判定修復(fù)方式應(yīng)用潛力的關(guān)鍵。紅葉甜菜、煙草葉片部位的生物量較大，對(duì)紅葉甜菜葉片進(jìn)行重金屬脫毒處理，對(duì)煙草葉片進(jìn)行重金屬脫毒處理和煙堿的去除，處理后2種作物葉片剩余部分均可以作為飼料蛋白原料[27]。煙草莖部生物量較大且營(yíng)養(yǎng)元素含量豐富，可將其生物量較大部分燒制成生物炭，通過(guò)酸溶液淋洗和堿性液體沉淀得到安全的液體肥料，以及洗脫重金屬后的生物炭材料[28]。煙草和紅葉甜菜均能在離田后得到安全利用，說(shuō)明這2種作物均具有較高的應(yīng)用潛力。

4 結(jié)論

(1)在中、高重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)的農(nóng)田土壤中，煙草各部位Cd濃度表現(xiàn)為下部葉>中部葉>上部葉>莖>根。煙草下部葉的Zn濃度均顯著高于其他部位，煙草根部的Pb、Cu濃度均顯著高于其他部位；輪作紅葉甜菜生長(zhǎng)期根、葉部的Cd濃度相近，而成熟期根部Pb、Zn、Cu、Cd濃度均顯著大于其他部位，說(shuō)明根部為紅葉甜菜對(duì)重金屬的耐受部位；成熟期紅葉甜菜葉部干質(zhì)量占植株總干質(zhì)量的66.28%～68.41%，使葉部的重金屬提取總量遠(yuǎn)大于其他部位。

(2)煙草和紅葉甜菜在中、高重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)的土壤中均表現(xiàn)出了對(duì)重金屬的良好耐受性和富集能力。經(jīng)過(guò)一輪煙草—紅葉甜菜修復(fù)，株洲、郴州土壤中Cd全量濃度下降率分別為57.64%、24.59%，Cd的TCLP和0.1 mol/L CaCl2提取態(tài)濃度的下降率分別為72.50%、48.33%和52.17%、39.25%，煙草—紅葉甜菜輪作模式具有修復(fù)中、高重金屬污染農(nóng)田土壤的實(shí)際應(yīng)用潛力。由盆栽試驗(yàn)結(jié)果推測(cè)，用于重金屬污染農(nóng)田土壤修復(fù)時(shí)，煙草、紅葉甜菜的干質(zhì)量可分別達(dá)5.8、6.4 t/hm2。