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农田土壤重金属污染对农产品安全和人群健康具有较大的潜在危害。现有的土壤重金属污染修复措施中,植物修复是一种环境友好、经济有效的绿色修复技术。在植物修复过程中,如何提高修复效率、缩短修复周期是植物修复技术面临的一个重要问题。提高植物修复效率主要有两种途径,一是通过适当的农艺措施提高土壤Cd有效性而提高修复植物体地上部Cd积累量,二是通过促进植物的生长而提高修复植物地上部生物量。本研究以南方Cd污染农田土壤为对象,通过采取添加低分子量有机酸及其他农艺措施,对伴矿景天在Cd污染农田土壤的强化修复效果及其机理进行了研究。本研究可以为提高伴矿景天修复效率强化措施的筛选提供依据,主要研究结果如下:(1)低分子量有机酸强化植物修复Cd污染农田土壤的效果研究,土壤培养试验表明,土壤中添加柠檬酸和酒石酸可使土壤p H显著下降(p<0.05)。与对照(pH为6.4)相比,添加有机酸第2天,土壤pH下降了0.22-2.45个单位(p<0.05),土壤有效态Cd、Fe和Mn均显著升高;且土壤p H和土壤金属有效态的变化幅度随有机酸添加量的增加而增大;柠檬酸对土壤pH和土壤金属有效性的影响大于酒石酸(Mn除外)。土壤中1次和5次添加柠檬酸可使红黄泥和紫色土柠檬酸添加4天内的土壤pH下降,使柠檬酸添加30天后土壤pH略升高;除红黄泥的Cd外,1次添加柠檬酸可提高两种土壤添加第2天三种提取剂提取的土壤金属有效态,5次添加柠檬酸可降低柠檬酸添加第2天及提高柠檬酸添加第8或10天的两种土壤HCl提取的土壤金属有效态。(2)低分子量有机酸强化植物修复Cd污染农田土壤的效果研究,田间实验表明,有机酸添加量为0.2 mol/m2时,有机酸的添加方式对土壤Cd有效性和伴矿景天Cd的积累量有重要影响。与对照相比,1次添加有机酸可使土壤有效态Cd和0-10 cm土壤溶液Cd浓度在2天内显著升高(p<0.05),而5次添加有机酸可使土壤有效态Cd和0-20 cm的土壤溶液Cd含量在8或10天内显著升高(p<0.05),且柠檬酸处理的效果要好于酒石酸,添加有机酸对20-30 cm土壤溶液Cd浓度没有明显影响。伴矿景天地上部Cd含量为45.57-53.11mg/kg,添加有机酸能略提高伴矿景天各部位Cd含量,5次添加柠檬酸对伴矿景天地上部吸收积累Cd的促进效最好。此外,添加有机酸还可通过提高伴矿景天根系活力和降低茎叶MDA而提高伴矿景天生物量。(3)伴矿景天-玉米套作强化植物修复Cd污染农田土壤的效果的研究表明,不同种植模式对0-30 cm土壤Cd有效性和伴矿景天Cd积累有重要影响。0-30 cm土壤pH大小随土壤深度的增加而增大,土壤有效态Cd相反。伴矿景天单作或伴矿景天与玉米套作均能降低土壤pH并显著提高0-15 cm的土壤有效态Cd(p<0.05)。与单作相比,伴矿景天与玉米套作可提高玉米的生物量,但对伴矿景天生物量影响较小。伴矿景天与玉米套作可提高伴矿景天一侧0-5 cm的土壤有效态Cd和玉米一侧0-30 cm的土壤有效态Cd,从而提高伴矿景天地上部和地下部Cd含量(分别提高7.93%和18.60%),但对玉米各部位Cd含量没有明显影响。(4)套作/有机酸联合强化植物修复Cd污染农田土壤的效果的研究表明,有机酸添加量为0.2 mol/m2时,不同柠檬酸添加方式和种植模式组合的强化措施,对伴矿景天修复Cd污染农田土壤的作用效果不同。种植伴矿景天和5次添加柠檬酸可通过提高土壤酸可溶态Cd和土壤可还原态Cd而提高土壤Cd有效性。同种植模式下,添加柠檬酸可提高伴矿景天地上部生物量和Cd积累量(5次添加柠檬酸处理的效果要好于1次添加柠檬酸),进而显著提高伴矿景天地上部Cd移除量(p<0.05),添加柠檬酸对玉米地上部生物量无明显影响。同柠檬酸添加方式下,伴矿景天与玉米套作能提高玉米地上部生物量,但对伴矿景天地上部生物量无明显影响。此外,在套作中添加柠檬酸提高伴矿景天地上部Cd积累量和移除量的效果比单作更明显,且在套作的基础上5次添加柠檬酸,伴矿景天根和茎叶Cd含量以及地上部Cd移除量最大,分别为10.63 mg/kg、71.21 mg/kg和19.33 mg/m2,对伴矿景天修复Cd污染农田土壤的强化作用最好,本研究筛选出在伴矿景天与玉米套作的基础上5次添加柠檬酸为有效提高伴矿景天修复效率且同时实现玉米安全生产的联合修复模式。