張英英，施志國，李彥榮，周彥芳，常 瑛

(1.甘肅省農(nóng)業(yè)工程技術研究院，甘肅 武威 733006；2.甘肅省特種藥源植物種質(zhì)創(chuàng)新與安全利用重點實驗室，甘肅 武威 733006；3.武威市農(nóng)田土壤改良與耕地保育技術創(chuàng)新中心，甘肅 武威 733006)

【研究意義】隨著工業(yè)化和城市化的推進，我國土壤環(huán)境污染問題日益突出，西北地區(qū)土壤鎘污染問題日益凸現(xiàn)[1]。根據(jù)2014年全國土壤污染調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國大約1/5的農(nóng)田土壤受到重金屬污染[2]，我國每年因土壤污染造成農(nóng)產(chǎn)品減產(chǎn)和重金屬超標損失高達200億元。其中鎘元素超標率在重金屬污染中最高，超標率約為7.0%[3]。相關資料表明，我國西部污染程度較高，且西部區(qū)域較高濃度鎘主要分布在甘肅省和云南省，甘肅農(nóng)田土壤重金屬鎘的范圍在0.007～165.00 mg/kg之間，算數(shù)平均值為15.53 mg/kg，鎘超標區(qū)域主要集中在沿黃灌區(qū)和紅古、榆中等設施蔬菜區(qū)、甘肅白銀東、西大溝污灌區(qū)、甘肅白銀礦區(qū)等[4]。甘肅省慶陽市油區(qū)、隴南市中藥材種植區(qū)、靜寧縣蔬菜產(chǎn)地、蘭州榆中耕地、石羊河流域武威平原區(qū)均存在不同程度的鎘超標，且鎘元素主要受外界人為干擾因素影響較大[5-7]。為此探索適宜于西北地區(qū)鎘污染治理方法，修復土壤生態(tài)已刻不容緩?！厩叭搜芯窟M展】土壤鎘污染后，鎘不會進行生物降解，且主要積累在土壤表層。與其它元素相比，鎘以更低濃度對植物產(chǎn)生毒害作用，鎘污染不僅導致土壤退化、農(nóng)作物產(chǎn)量、品質(zhì)降低，而且通過雨水徑流和淋洗作用污染地表水和地下水，最終可通過直接接觸、食物鏈等途徑影響人類健康。已有研究表明，人體中的重金屬鎘絕大部分來源于蔬菜，而蔬菜作物的鎘主要來源于土壤，部分來自灌溉水[8]。目前對于土壤重金屬污染主要采用客土置換等物理方法或土壤淋洗、化學固化、動電修復的化學方法等，不僅成本昂貴，而且還會破壞土壤結(jié)構(gòu)以及微生物區(qū)系，容易造成二次污染。而化學改良中有機改良劑修復重金屬污染土壤已被廣泛運用[9]，特別是生物質(zhì)炭、腐殖酸等有機改良劑具有很好的吸附性能，可顯著降低土壤中重金屬的含量。腐殖質(zhì)因其含有多種官能團，對金屬離子具有螯合與絡合特性[10]，有機硅肥滲透性及吸附性好，研究表明施硅能激發(fā)作物抗氧化酶的活性，緩解重金屬污染對毒害，也能提高土壤pH值，降低可交換態(tài)重金屬含量，抑制土壤中重金屬的生物有效性[11-12]。另一方面，利用重金屬富集植物進行植物修復也被廣泛應用，因富集植物多具有生物量高，忍耐性強和超積累污染物等特點，通過植物的根系直接將大量的污染元素吸收，從而修復被污染的土壤。西北地區(qū)適宜種植的甜高粱(SorghumbicolorL.)不僅具有耐干旱、高生物量、高光合作用效率和低生產(chǎn)成本等優(yōu)勢，而且是用于生產(chǎn)生物能源乙醇的優(yōu)良作物原料，同時甜高粱對重金屬污染土壤有光合修飾特性，能吸收土壤中殘留的重金屬。研究表明甜高粱根系對土壤重金屬有很強的吸收作用，特別是土壤重金屬含量較高，有利于汞、鎘、鋅等在其體內(nèi)的積累，特別在鎘污染土壤的治理與修復中作為能源作物和糧食作物優(yōu)勢明顯[13-15]。而關于有機改良劑-植物聯(lián)合修復技術在土壤污染修復的可能性及其潛力發(fā)掘，在西北河西綠洲土壤中的研究還鮮有報道。【本研究切入點】因此，本文通過盆栽土培試驗法對不同土壤改良劑與重金屬富集作物甜高粱配合對土壤重金屬的吸收效應進行研究，在污染土壤上種植甜高粱，將土壤修復與生物能源生產(chǎn)有機結(jié)合?！緮M解決的關鍵問題】以檢驗這種化學-植物聯(lián)合修復技術在土壤污染修復的可能性及其潛力，有效避免能源和糧食作物間的矛盾沖突，同時為其應用于重金屬污染農(nóng)田土壤的修復提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試作物：甜高粱(SorghumbicolorL.)品種為“科甜2號”(醇用型甜高粱)，種子由中國供。土壤改良劑：分別為腐殖酸、凹凸棒粉和有機硅復合肥。腐殖酸為純化學試劑；凹凸棒粉購自甘肅洖洲肥業(yè)有限公司；有機硅復合肥購自河北硅谷肥業(yè)有限公司。

供試土壤采自甘肅省農(nóng)業(yè)工程技術研究院試驗地土壤，為灌漠灰鈣土。取表層(0～20 cm)，風干，過3 mm篩。土壤基本性質(zhì)如下：pH值8.01，有機碳5.33 g/kg，全氮0.48 g/kg，EC(水土比=5∶1)289.5 μs/cm，田間最大持水量25.9%，重金屬量詳見表1。

1.2 試驗方法

試驗設在甘肅省農(nóng)業(yè)工程技術研究院網(wǎng)室內(nèi)進行，共設11個處理(表2)，3次重復。采取盆栽，以每盆裝取過篩風干土7 kg，并按試驗設計要求的量分別加入不同用量的凹凸棒粉(縮寫為“A”)、腐植酸(縮寫為“F”)和有機硅復合肥(縮寫為“S”)，除對照處理(CK0)外，其余各處理均按每kg風干土加入分析純Cd(Ac)2·2H2O(縮寫為“C”) 200 mg 的外源鎘模擬重度污染土壤并混合均勻。塑料盆口內(nèi)徑為25 cm，高20 cm，盆表面積0.05 m2，重金屬、底肥和土壤改良劑混和均勻后裝盆，加水使含水量為田間持水量的60%，覆膜平衡1個月后于4月24日播入供試作物種子。甜高粱出苗生長7 d后間苗，每盆定苗3株。植物生長期間用自來水保持土壤濕度為田間持水量的60%。甜高粱于孕穗期7月15日(80 d)采收取樣。

表1 供試土壤重金屬含量

表2 盆栽試驗設計描述

1.3 樣品采集與分析測定方法

取樣時，沿土面剪取地上部，測量株高，同時洗出根系，并用去離子水將莖、葉和根洗凈，先用自來水沖洗干凈，后用去離子水沖洗2～3遍，用吸水紙吸干表面水。鮮樣先在105 ℃下殺青30 min，后在70 ℃下烘干至恒重，分別測定地上部莖、葉和地下部根的干物質(zhì)重，后粉碎過20目篩，裝入樣品袋備用。

植物樣品中鎘、銅、鉛、砷、汞含量的測定采用濕法(HNO3-HClO4)消解，原子吸收光譜法測定，汞和砷采用原子熒光分光光度法測定。測定依據(jù)分別參照食品國家安全標準GB 5009.15—2014(鎘)、GB 5009.13—2017(銅)、GB 5009.12—2010(鉛)、GB 5009.11—2014(砷)、GB 5009.17—2014(汞)，植物樣品重金屬含量的測定由甘肅省地勘局蘭州礦產(chǎn)勘察院中心實驗室完成。

重金屬富集系數(shù)和轉(zhuǎn)移系數(shù)計算公式見文獻[14]。

富集系數(shù)=植物體含量/土壤含量

轉(zhuǎn)移系數(shù)=地上部含量/根部含量

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析均采用Excel 2010和SPSS22.0進行。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同土壤改良劑處理對鎘脅迫下甜高粱生物性狀的影響

重度鎘污染后，甜高粱的株高、根重、莖重、葉重、地上部及總重均顯著降低，添加改良劑均能提高甜高粱生物量，但與鎘污染對照處理(CKC)相比差異均不顯著(表3)。鎘污染后，甜高粱株高由139.0 cm(CK0處理)下降到125.7 cm(CKC處理)，降低9.57%。凹凸棒、腐殖酸和有機硅處理的平均株高分別為134.0、116.3和129.6 cm，除腐殖酸外，凹凸棒和有機硅處理較CKC處理有所增長，分別增高6.60%和3.10%。不同改良劑對甜高粱的根重的影響大小為腐殖酸>有機硅>凹凸棒,其中F2C處理最高，較對照(CKC)增加了37.98%；不同改良劑對甜高粱的莖重的影響大小總體表現(xiàn)為凹凸棒>有機硅>腐殖酸，分別為26.59、25.62和24.32 g/株，其中S3C處理最高，較對照(CKC)增加了46.60%；不同改良劑對甜高粱葉重的影響大小則表現(xiàn)為有機硅>腐殖酸>凹凸棒，其中S3C處理最高，較對照(CKC)增加了37.41%；不同改良劑對甜高粱地上部分干重、總重的影響大小則表現(xiàn)為有機硅>凹凸棒>腐殖酸,其中S3C處理最高，較對照(CKC)分別增加了39.73%、39.54%。

2.2 重度鎘脅迫下不同土壤改良劑處理對甜高粱重金屬含量的影響

重度鎘脅迫下，不同土壤改良劑處理對甜高粱不同部位Cu、Cd、Pb、As、Hg 5種重金屬含量均表現(xiàn)為根部>葉部>莖部，但不同重金屬對甜高粱不同部位的影響表現(xiàn)不一(表4)。

重度鎘脅迫下，根、莖、葉部的Cu含量均低于未污染處理(CK0)，且F1C處理顯著高于S2C、S3C處理，不同種類改良劑對根部Cu含量影響具體表現(xiàn)為腐殖酸(15.31 mg/kg)>有機硅(12.02 mg/kg)>凹凸棒(12.61 mg/kg)，莖部Cu含量表現(xiàn)為腐殖酸(6.85 mg/kg)>凹凸棒(6.28 mg/kg)>有機硅(5.75 mg/kg)；葉部Cu含量表現(xiàn)為凹凸棒(10.97 mg/kg)>腐殖酸(10.73 mg/kg)>有機硅(10.38 mg/kg)，與未施改良劑(CKC)相比，3種改良劑處理均提高了莖、葉部的Cu含量。

表3 不同改良劑處理對重度鎘脅迫下甜高粱生物性狀的影響

重度鎘脅迫下，甜高粱根、葉和莖部的Cd含量均顯著高于未污染處理(CK0),但施用改良劑對甜高粱不同部位的Cd含量沒有顯著影響，但凹凸棒改良劑處理均能降低甜高粱根部、莖、葉的Cd含量，腐殖酸、有機硅改良劑能降低根部Cd含量，提高莖、葉中的Cd含量。根部Cd含量表現(xiàn)為腐殖酸(38.90mg/kg)>凹凸棒(37.66 mg/kg)>有機硅(34.49 mg/kg)，莖、葉部Cd含量均表現(xiàn)為腐殖酸>有機硅>凹凸棒。

重度鎘脅迫下，除葉部的Pb含量與未污染處理(CK0)差異不大外，根和莖部的Pb含量有所降低，且莖部Pb含量S3C處理顯著高于CKC，F(xiàn)1C、F2C、S1C，不同改良劑處理后，根部Pb含量表現(xiàn)為腐殖酸(1.96 mg/kg)>凹凸棒(1.75 mg/kg)>有機硅(1.58 mg/kg)，葉部Pb含量各改良劑處理沒有顯著差異。

重度鎘脅迫下，根、莖、葉部的As含量與未污染處理(CK0)相比略有降低，但差異不顯著。各改良劑處理除葉部F2C、F3C處理顯著高于CKC外，根部、莖部其他處理之間均差異不顯著。

重度鎘脅迫下，根、莖、葉部的Hg含量與未污染對照(CK0)相比，差異不顯著。不同改良劑處理對莖部Hg含量表現(xiàn)為A3C顯著高于CKC，葉部則表現(xiàn)為F2C顯著高于S2C、S3C。但總體上，各改良劑對甜高粱不同部位重金屬Hg含量的影響很小。

2.3 重度鎘脅迫下土壤改良劑對甜高粱重金屬吸收量的影響

表4 重度鎘脅迫下不同改良劑對甜高粱重金屬含量的影響

續(xù)表4 Continued table 4

表5 重度鎘脅迫下不同改良劑對甜高粱重金屬吸收量的影響

續(xù)表5 Continued table 5

重度鎘脅迫下，不同土壤改良劑處理對甜高粱不同部位Cu、Cd、Hg 3種重金屬吸收量表現(xiàn)為葉部>莖部>根部，而Pb、As則表現(xiàn)為葉部>根部>莖部，不同土壤改良劑對甜高粱不同部位的不同重金屬的吸收量影響表現(xiàn)不一(表5)。

重度鎘脅迫下，根、莖、葉部的Cu吸收量較未污染處理(CK0)均顯著降低，但各改良劑處理對甜高粱根部Cu吸收量沒有顯著影響，莖部F2C處理Cu吸收量顯著高于CKC，葉中則表現(xiàn)為F3C處理顯著高于CKC處理，總體上，改良劑腐殖酸處理后，根、莖、葉和總Cu吸收量相比凹凸棒和有機硅高；且凹凸棒和腐殖酸中量處理(A2C、F2C)后，甜高粱Cu總累積量均最大。地上部吸收量占總吸收量的83.9%。Cu平均累積量葉部為337.49 μg/株(249.74～630.70 μg/株)，占總吸收量的55.8%，莖部為170.33 μg/株(109.86～343.67 μg/株)，根部為97.19 μg/株(71.87～206.84 μg/株)。

重度鎘脅迫下，根、葉部的Cd吸收量較未污染處理(CK0)均顯著增加，且各器官對Cd的吸收分布趨勢發(fā)生了改變，主要吸收部位由葉部變?yōu)楦?。Cd污染后(CKC)葉部、根部和莖部的Cd累積量分別達到52.31、231.61和36.22 μg/株，根部的累積占比由未污染(CK0)的31.3%，提高到污染后(CKC)72.3%，重度鎘污染后采用凹凸棒、腐殖酸和有機硅等改良劑處理，僅有葉部S3C處理顯著高于A1C，其他處理間均沒有顯著差異，但各處理對甜高粱不同部位總累積量均較對照(CKC)有所提高，分別達到346.75、369.85和333.45 μg/株，較對照(CKC)的累積量分別提高8.3%、15.5%和4.16%，主要是提高了根部的累積量。改良劑對鎘污染土壤的改良效果腐殖酸>凹凸棒>有機硅。

重度鎘脅迫下，根、莖、葉部的Pb吸收量較未污染處理(CK0)均顯著降低，但各改良劑處理對甜高粱根部Pb吸收量沒有顯著影響，莖部S3C處理Pb吸收量顯著高于CKC，且均顯著高于A2C以外的其他處理，葉部則表現(xiàn)為S3C處理顯著高于A1C、S1C，其他處理之間均不顯著，Pb平均累積量葉部為20.92 μg/株(16.08～35.38 μg/株)，占總吸收量的46.9%?？傮w上，凹凸棒、腐殖酸和有機硅處理改良處理平均總累積量差異不大(40.5～41.49 μg/株)。腐殖酸和凹凸棒中量處理(A2C和F2C)效果較佳，而有機硅高量處理效果較好。

重度鎘脅迫下，根、莖、葉部的Cu吸收量較未污染處理(CK0)均顯著降低，但各改良劑處理對甜高粱根、莖部As吸收量沒有顯著影響，葉部則表現(xiàn)為S3C、F2C顯著高于CKC，As平均累積量葉部為11.67 μg/株(8.60～19.87 μg/株)，占總吸收量的45.3%，且腐殖酸處理平均總累積量(26.14 μg/株)高于凹凸棒和有機硅處理，腐殖酸、凹凸棒中量處理(A2C和F2C)和有機硅高量處理效果較佳。

表6 重度鎘脅迫下不同改良劑處理對甜高粱重金屬富集系數(shù)的影響

重度鎘脅迫下，根、莖、葉部的Hg吸收量較未污染處理(CK0)均顯著降低，但各改良劑處理對甜高粱根、莖部Hg吸收量沒有顯著影響。

2.4 重度鎘脅迫下土壤改良劑對甜高粱重金屬的富集能力和轉(zhuǎn)移能力

由表6可看出，重度鎘脅迫下各改良劑處理對5種重金屬的平均富集能力影響不大，總體表現(xiàn)為腐殖酸>凹凸棒>有機硅，其中腐殖酸處理均高于CKC。不同部位對不同重金屬的富集能力有差異，其中重金屬Cu、Hg主要集中在根部、葉部，Cd、Pb、As則主要富集在根部，其中Cd富集系數(shù)表現(xiàn)為各改良劑處理均高于CK0，F(xiàn)1C、F2C處理高于CKC，不同處理對5種重金屬的富集系數(shù)比較，對Cu的富集系數(shù)最大，As的富集系數(shù)最小，富集系數(shù)大小表現(xiàn)為Cu(0.93)> Hg(0.85)> Cd(0.19)> Pb(0.13)> As(0.12)。

表7為重度鎘脅迫下不同改良劑處理對甜高粱5種重金屬的轉(zhuǎn)移系數(shù)存在差異，重度鎘脅迫不同改良劑處理下甜高粱對重金屬Cu、Pb、As的轉(zhuǎn)移能力均表現(xiàn)為有機硅>凹凸棒>腐殖酸，Cd則表現(xiàn)為腐殖酸>有機硅>凹凸棒，Hg則為凹凸棒 > 腐殖酸 > 有機硅。其中3種改良劑對Cu的轉(zhuǎn)移能力除F1C外，均高于對照CKC，Cd則表現(xiàn)為各處理與CKC沒有顯著差異，但均顯著低于CK0，Pb、As均表現(xiàn)為除F2C外，均高于對照CKC。各處理對5種重金屬平均轉(zhuǎn)移能力由強到弱為凹凸棒(0.83)>有機硅(0.80)>腐殖酸(0.75)，其中A3C處理最高。不同處理對5種重金屬的平均轉(zhuǎn)移系數(shù)大小表現(xiàn)為Hg(1.53)>Cu(1.31)>Pb(0.61)>As(0.41)>Cd(0.15)。

3 討 論

甜高粱是國際公認的能源植物，大量研究表明甜高粱能有效吸收重金屬，具有抗性強，耐鹽堿，生物量大等特點，其莖稈中含糖量高，是生產(chǎn)乙醇的最佳原料，從而使金屬避開食物鏈而避免危害人體健康[16]。本研究表明重度鎘污染后甜高粱的株高、根重、地上部及總重均顯著降低，甜高粱表現(xiàn)出非常強的耐鎘性。各改良劑處理均能增加甜高粱的根重及總重，添加改良劑均能提高甜高粱的根重、地上部干重及總重，但與鎘污染對照處理相比差異均不顯著。可能是由于試驗設置為重度鎘脅迫，對甜高粱生長產(chǎn)生了嚴重的毒害作用，抑制了其生長發(fā)育，導致生物量降低，原因可能是高濃度鎘通過降低葉綠素含量，損傷光合系統(tǒng)，減少二氧化碳吸收，降低了植物的光合速率，抑制甜高粱的光合作用，而使其生物量降低[17-18]。張帥等研究表明重度鎘脅迫時，甜高粱幼苗地上及地下部分干重相比對照下降42.9%和47.4%[19]。對甜高粱的生長具有很強的毒性，這與本研究一致。重度鎘脅迫后，腐植酸、凹凸棒、有機硅卻仍能提高甜高粱的生物量，這可能是因為腐殖酸能提高土壤有機質(zhì)含量、有機硅肥、凹凸棒均能增加土壤肥力，能增加甜高粱生物量但由于受到重度鎘脅迫其效應不明顯。

表7 重度鎘脅迫下不同改良劑處理對甜高粱重金屬轉(zhuǎn)移系數(shù)的影響

重度鎘脅迫下，不同土壤改良劑處理對甜高粱不同部位Cu、Cd、Pb、As、Hg 5種重金屬含量均表現(xiàn)為根部>葉部>莖部，甜高粱根、葉和莖部的Cd含量均顯著高于未污染處理(CK0)，施用改良劑對甜高粱不同部位的Cd含量沒有顯著影響，但凹凸棒改良劑處理均能降低甜高粱根、莖、葉部的Cd含量，腐殖酸、有機硅改良劑能降低根部Cd含量，提高莖、葉中的Cd含量。研究表明在鎘污染土壤中施用改良劑能抑制植物對鎘的吸收，降低植物體內(nèi)鎘含量[12]?？赡苁怯捎诎纪拱舾牧紕┑闹饕煞譃楦缓V鋁硅酸鹽的黏土礦物，比表面積大，具有較強的吸附能力與離子交換性能，可以有效吸附重金屬離子[20]，杜志敏等[21]研究表明改良劑凹凸棒石降低了土壤可交換態(tài)Cu、Cd含量，同時提高了土壤肥力與酶活性。趙廷偉等[22]研究認為添加凹凸棒石會顯著降低土壤有效態(tài)Cd含量，且顯著降低小麥和油菜籽粒中Cd含量。招啟柏等研究認為凹凸棒改良劑能有效減少烤煙對土壤中Cd的吸收，這與本研究結(jié)果相似。腐殖酸則能與土壤中的有效態(tài)鎘形成腐殖酸-鎘絡合物，其中未解離羧基和酚羥基可能是腐殖酸-鎘的主要結(jié)合位，降低了土壤中有效態(tài)鎘含量，抑制了植物體對鎘的吸收[10,23]。而有機硅作為土壤改良劑能改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)，促進酸性及中性土壤對鎘的吸附，抑制土壤固相鎘的解吸[12,24]，大多研究認為Si能降低Cd的遷移，有效緩解重金屬對作物的毒害作用，研究表明硅能提高作物抗氧化系統(tǒng)和鎘脅迫的耐受性[25-26]，改善細胞超微結(jié)構(gòu)，抑制鎘在作物體內(nèi)運轉(zhuǎn)。硅誘導植物根系分泌物的增加可能是降低鎘吸收轉(zhuǎn)運的重要原因[24]。但也有研究表明玉米、油菜等作物施硅能增加鎘在植物體中轉(zhuǎn)運能力[27-28]。本研究表明硅能提高地上部分鎘含量，主要原因是甜高粱對重金屬Cd的耐受性最強，甜高粱積累鎘的部位主要在根部，鎘優(yōu)先積累在低節(jié)間，越往上鎘積累量越少[18,29]，但腐殖酸、有機硅能促進鎘從根向地上部分轉(zhuǎn)移，從而提高了甜高粱對鎘吸收能力。

重度鎘脅迫均顯著降低了Cu、Cd、Pb、As、Hg 5種重金屬的吸收量，可能是由于Cd2+可以通過根系進入植物體，對其他離子的吸收及轉(zhuǎn)運造成影響，導致植物體正常代謝發(fā)生紊亂[30]。鎘與蛋白質(zhì)或膜的蛋白質(zhì)通道的特殊基團結(jié)合，影響其他元素的跨膜運輸，干擾吸收和轉(zhuǎn)運[31]。不同土壤改良劑處理對甜高粱不同部位Cu、Hg 2種重金屬吸收量表現(xiàn)為葉部>莖部>根部，Cd表現(xiàn)為根部>葉部>莖部，而Pb、As則表現(xiàn)為葉部>根部>莖部。研究表明甜高粱對不同重金屬吸收有很多差異，甜高粱對汞、鎘、錳、鋅和鎳吸收作用顯著，但對鉛和銅的吸收作用不顯著[14-15]。甜高粱土壤中Pb和Cu的吸收與土壤中的重金屬含量關系較小，大部分被集中在植物的根部，這與本研究有差異，可能是不同甜高粱品種對不同重金屬元素的吸收能力有差異，部分重金屬在甜高粱根內(nèi)較易向地上部轉(zhuǎn)移，易富集在葉片和莖稈中，說明甜高粱對Cu、Hg等重金屬沒有吸收和積累作用，主要靠根的滲透壓及維管束的輸送功能進入植株[14]。Cd則主要積累在根中，這與前人研究結(jié)果相似，可能是土壤中鎘含量較高，甜高粱對Cd的耐性機理主要是排斥機制，鎘向地上部分的轉(zhuǎn)移受到限制。不同改良劑對重度鎘脅迫下甜高粱根、莖、葉Cd、Hg的吸收量沒有顯著影響，但除低量凹凸棒處理降低了莖、葉中鎘吸收量，高量腐殖酸處理、低中量有機硅降低了根部鎘吸收量，其余處理均提高不同部位鎘吸收量，但各改良劑處理均提高了重度鎘污染下甜高粱不同部位Cu的吸收量，高量有機硅處理能顯著提高重度鎘脅迫下甜高粱葉中Cu、As的吸收量，莖中Pb的吸收量，中量腐殖酸處理則能顯著提高重度鎘脅迫下甜高粱葉中Cu、莖中As的吸收量。說明有機硅、腐殖酸處理能促進重度鎘脅迫下Cd、Cu、As等重金屬向地上部轉(zhuǎn)移，從而提高了甜高粱對重金屬的吸收能力。

重度鎘脅迫下各改良劑處理對甜高粱Cu、Hg、Cd、Pb、As 5種重金屬的平均富集能力和轉(zhuǎn)移影響不大，富集能力總體表現(xiàn)為腐殖酸>凹凸棒>有機硅，不同處理對5種重金屬的富集系數(shù)大小表現(xiàn)為Cu(0.93)>Hg(0.85)>Cd(0.19)>Pb(0.13)>As(0.12)。對重金屬Cu、Pb、As的轉(zhuǎn)移能力均表現(xiàn)為有機硅>凹凸棒>腐殖酸，Cd則表現(xiàn)為腐殖酸>有機硅>凹凸棒，Hg則為凹凸棒>腐殖酸>有機硅。各處理對5種重金屬平均轉(zhuǎn)移能力由強到弱為凹凸棒(0.83)>有機硅(0.80)>腐殖酸(0.75)，其中A3C處理最高。不同處理對5種重金屬的平均轉(zhuǎn)移系數(shù)大小表現(xiàn)為Hg(1.53)>Cu(1.31)>Pb(0.61)>As(0.41)>Cd(0.15)。這與唐桃霞等[32]的研究基本一致，甜高粱對Hg和Cu的轉(zhuǎn)移能力強，可能屬于排斥機制，Cd和Pb較小。由于甜高粱受到重度鎘脅迫，過高的Cd濃度使甜高粱生理代謝受到巨大影響，造成不可逆損傷，使富集能力和轉(zhuǎn)移能力下降。

4 結(jié) 論

(1)重度鎘污染對甜高粱的生長有很強的抑制作用，甜高粱表現(xiàn)出非常強的耐鎘性。各改良劑處理均能增加甜高粱生物量，但無顯著影響。

(2)重度鎘脅迫下，甜高粱能促進Cd吸收，提高Cd含量，但施用改良劑對甜高粱不同部位的Cd含量沒有顯著影響，但凹凸棒改良劑均能降低甜高粱根部、莖、葉的Cd含量，腐殖酸、有機硅改良劑能降低根部Cd含量，提高莖、葉中的Cd含量。甜高粱不同部位Cu、Cd、Pb、Hg、As的重金屬含量均表現(xiàn)為根部>葉部>莖部。

(3)重度鎘脅迫均顯著降低了Cu、Cd、Pb、As、Hg 5種重金屬的吸收量，有機硅、腐殖酸處理能促進重度鎘脅迫下Cd、Cu、As等重金屬向地上部轉(zhuǎn)移。

(4)重度鎘污染后，3種有機改良劑均能提高總Cd積累量，分別較對照增加了8.3%、15.5%、4.16%，綜合改良作用效果為腐殖酸>凹凸棒>有機硅。

(5)重度鎘脅迫下各改良劑重金屬富集能力總體表現(xiàn)為腐殖酸>凹凸棒>有機硅，平均轉(zhuǎn)移能力由強到弱為凹凸棒>有機硅>腐殖酸，甜高粱對Hg和Cu的富集能力和轉(zhuǎn)移能力強。