重金屬脅迫后效對(duì)玉米產(chǎn)量的影響聶勝委;黃紹敏;張水清;張巧萍;郭斗斗【摘要】以不添加重金屬的土壤為對(duì)照（CK）,5種重金屬分別以2種梯度添加量1（Cd1、Pb1、Cr1、Hg1、As1）;2（Cd2、Pb2、Cr2、Hg2、As2）添加到土壤中，研究在大田條件下經(jīng)過小麥1季或小麥-玉米-小麥3季作物種植后，重金屬脅迫后效對(duì)玉米產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，5種重金屬處理的玉米穗軸質(zhì)量、生物產(chǎn)量與CK持平或高于CK，其中Hg2、Cd2、Hg1、As2處理玉米穗軸質(zhì)量顯著高于CK；玉米穗軸質(zhì)量、單穗籽粒質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)系數(shù)在同一重金屬不同質(zhì)量濃度間均表現(xiàn)為：高質(zhì)量濃度〉低質(zhì)量濃度；經(jīng)過小麥1季種植后，重金屬（Cr1除外）處理玉米籽粒產(chǎn)量高于CK,其中Cd1、Pb1、Hg1處理玉米籽粒產(chǎn)量較高，分別達(dá)到了8276.7,8059.9,7879.5kg/hm2，而且Cd1、Pb1處理顯著高于CK（6675.5kg/hm2）。％Inthisarticle,fiveheavymetalswereaddedintothesoilwithgradientadditionamount（Cd1,Pb1,Cr1,Hg1,As1;Cd2,Pb2,Cr2,Hg2,As2）,andthelatereffectsoffiveheavymetals（Cd,Pb,As,Hg,Cr）stressonmaizegrainyieldsafterwheatplantedoneseasonandwheat-maize-wheatplantedthreeseasons,wereanalyzed.TheresultsshowedthatweightofcorncobsandbiomassunderfiveheavymentalsstresstreatmentswerenotlowerthanthatofCKtreatment;andweightofcorncobsunderHg2,Cd2,Hg1,As2treatmentsweresignificantlyhigherthanthatofCKtreatment.Forthesameheavymetal,weightofaxis,weightofgrainyieldperplant,economicalcoefficientvalueswereallhigherinhigherdosethanlowerdose.Afterwheatplantedoneseason,maizegrainyieldsunderheavymentalstresstreatments(exceptCr1treatment)werehighercomparedwiththatunderCKtreatment,maizegrainyieldswerehigherunderCd1(8276.7kg/ha),Pb1(8059.9kg/ha),andHg1(7879.5kg/ha)treat-ments,especiallyunderCd1,Pb1stress,significantlyhigherthanCK(6675.5kg/ha)treatment.【期刊名稱】《華北農(nóng)學(xué)報(bào)》年(卷),期】2013(000)004【總頁(yè)數(shù)】7頁(yè)(P123-129)【關(guān)鍵詞】重金屬;脅迫后效;玉米;產(chǎn)量效應(yīng)【作者】聶勝委;黃紹敏;張水清;張巧萍;郭斗斗【作者單位】河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營(yíng)養(yǎng)與資源環(huán)境研究所，農(nóng)業(yè)部鄭州潮土生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)野外科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站，河南鄭州450002;河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營(yíng)養(yǎng)與資源環(huán)境研究所，農(nóng)業(yè)部鄭州潮土生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)野外科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站，河南鄭州450002;河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營(yíng)養(yǎng)與資源環(huán)境研究所，農(nóng)業(yè)部鄭州潮土生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)野外科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站，河南鄭州450002;河南農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，河南鄭州450002;河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營(yíng)養(yǎng)與資源環(huán)境研究所，農(nóng)業(yè)部鄭州潮土生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)野外科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站，河南鄭州450002【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】S513重金屬污染主要是通過直接或間接進(jìn)入生態(tài)食物鏈來(lái)危害生態(tài)環(huán)境進(jìn)而威脅人類的健康。農(nóng)田重金屬污染主要來(lái)源于采礦冶煉、污灌、農(nóng)藥以及化肥的不合理施用和垃圾農(nóng)用等途徑。當(dāng)前重金屬含量超標(biāo)的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量與面積約占污染物超標(biāo)農(nóng)產(chǎn)品總量與總面積的80%以上，污染土壤的重金屬主要有Hg、Cd、Pb、Cr、As、Zn、Cu、Co、Ni等，尤其以Cd、Pb、Hg、As及其復(fù)合物污染最為突出［1］。目前，關(guān)于重金屬的研究主要集中在重金屬的修復(fù)治理［2-10］、污染修復(fù)的生理機(jī)制［11］以及污染的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)［12-13］等方面。玉米是我國(guó)三大主栽作物之一，播種面積最大，既是糧食作物同時(shí)也是飼料和能源作物；在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和保障糧食安全等方面占有重要的地位。目前，關(guān)于重金屬脅迫對(duì)玉米影響的研究多集中在初次脅迫上。在盆栽方面，研究發(fā)現(xiàn)在土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)上限值處，復(fù)合重金屬Cd、Pb、Cu、Zn、As均極顯著抑制玉米的苗長(zhǎng)和根長(zhǎng)，當(dāng)超過土壤環(huán)境質(zhì)量三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)后根長(zhǎng)被完全抑制［14］。當(dāng)Cd2+質(zhì)量濃度小于2.0mg/L時(shí)，其對(duì)玉米(永玉3號(hào)、早鮮甜)種子的萌發(fā)有一定的抑制作用;當(dāng)質(zhì)量濃度在2.0~20.0mg/L時(shí)，可以促進(jìn)玉米種子的萌發(fā)，提高其發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率［15］。但李國(guó)良［16］卻發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Cd2+質(zhì)量濃度為5~15mg/L時(shí)可以促進(jìn)玉米種子的萌發(fā)，提高玉米的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率，促進(jìn)玉米芽和幼根的生長(zhǎng)；當(dāng)Cd2+質(zhì)量濃度大于50mg/L時(shí)，則明顯抑制種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)。李曄等［17］則認(rèn)為，低質(zhì)量濃度(<5mg/L)Cd2+脅迫對(duì)玉米種子萌發(fā)表現(xiàn)出一定的刺激作用，較高質(zhì)量濃度(>5mg/L)在某種程度上則表現(xiàn)出明顯的抑制作用，當(dāng)Cd2+質(zhì)量濃度大于5mg/L時(shí)，對(duì)不同玉米種子萌發(fā)均有明顯的抑制效應(yīng)。此外，經(jīng)重金屬Cd脅迫后，玉米的株高、干質(zhì)量降低，土壤細(xì)菌、真菌數(shù)量減少［18］，玉米籽粒蛋白質(zhì)、脂肪含量變化均呈先升高后降低趨勢(shì)，淀粉含量則與此相反［19］。關(guān)于重金屬Cr脅迫對(duì)玉米影響的研究發(fā)現(xiàn)，隨著Cr3+質(zhì)量濃度的增加和脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，玉米種子、幼苗受毒害作用加重，株高、根長(zhǎng)、葉片葉綠素合成、鮮質(zhì)量和干質(zhì)量明顯受到抑制［20］;隨著Cr6+脅迫程度的加深，幼苗根部和上胚軸的脯氨酸含量明顯增加，幼苗根和上胚軸的質(zhì)膜透性、丙二醛(MDA)含量以及上胚軸的過氧化物酶（POD）活性顯著增加，而上胚軸的超氧化物歧化酶（SOD）、根部的POD活性則顯著下降［21］。關(guān)于重金屬Pb脅迫對(duì)玉米影響的研究發(fā)現(xiàn)，所有質(zhì)量濃度的Pb都表現(xiàn)出對(duì)玉米發(fā)育的抑制作用［18-19,22］，Pb主要通過破壞根尖細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)來(lái)抑制植物根系對(duì)養(yǎng)分的吸收［23］，隨著Pb質(zhì)量濃度的增加，玉米葉片中葉綠素含量降低、光合速率下降、光合作用減弱［24-25］，玉米幼苗葉綠素、可溶性糖、根系活力及硝酸還原酶活性均降低［26］。另外，玉米根系導(dǎo)水率（Lpr）在Hg2+、Zn2+、Cu2+脅迫后明顯降低，其中Cu2+、Zn2+對(duì)Lpr的抑制效應(yīng)分別為同質(zhì)量濃度Hg2+的62.9%,24.3%［27］。玉米對(duì)不同重金屬均有積累能力，但對(duì)不同種類重金屬的積累數(shù)量差異較大［28］。玉米能富集土壤中的Pb和Cd，吸收Pb、Cd的能力表現(xiàn)為:根部＞秸稈〉葉部〉果實(shí)［29］。秦歡等［30］研究發(fā)現(xiàn),大葉井口邊草與玉米間作（云瑞6、&88號(hào)）顯著提高大葉井口邊草地上部和根部對(duì)As、Cd的吸收，顯著降低地上部對(duì)Pb的吸收，而地下部對(duì)Pb的吸收卻有明顯增加；與單作相比，間作能顯著提高玉米各器官重金屬含量。在大田方面，研究發(fā)現(xiàn)在正常條件下種植經(jīng)受較長(zhǎng)時(shí)期重金屬污染而適應(yīng)的玉米種群，其平均相對(duì)生長(zhǎng)率較低、生活史縮短、植株矮化、產(chǎn)量下降［31］；不同玉米品種及同一品種對(duì)磷肥中Pb、As吸收累積程度差異顯著［32］。郭曉方等［33］通過對(duì)8個(gè)玉米品種的籽粒和莖葉中重金屬（Cd、Pb、Zn、Cu）含量進(jìn)行聚類分析，將8個(gè)玉米品種劃分為低累積類型（靈丹20、正丹958、高優(yōu)1號(hào)）、中累積類型（蠡玉6號(hào)、豐田1號(hào)、超甜38、華寶1號(hào)）和高累積類型（粵糯1號(hào)）3類。玉米對(duì)土壤中重金屬的平均富集系數(shù)大小順序?yàn)?Ni＞Pb＞Zn＞Cr＞Cu，地上部重金屬含量大于根部［34］。Cd、Pb、Zn在玉米植株不同器官中的含量大小均為:葉＞根＞莖＞籽粒，而Cu則為:根＞葉＞莖＞籽粒，其中Cd在玉米根、莖和葉中的富集系數(shù)最大，Cu次之，Pb最小；Zn在玉米籽粒中的富集系數(shù)最大［35］。此外，玉米生長(zhǎng)100d內(nèi)土壤中不同重金屬（Cu、Cd、Pb、Zn、Cr）的形態(tài)變化差異顯著，植物吸收主要影響根際土壤交換態(tài)銅、碳酸鹽態(tài)銅和鋅的變化，對(duì)Cd和Pb形態(tài)變化影響不大［36］。另有研究認(rèn)為，在土壤重金屬含量(Cu、Zn、Ni、Pb、Cd、Cr、Hg、As)符合土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的前提下，玉米籽粒能夠達(dá)到食用標(biāo)準(zhǔn)；土壤中Pb、Cd、Hg含量與玉米中Pb、Cd、Hg含量相關(guān)性不顯著(P>0.05)，Ni、Cr、As含量相關(guān)性顯著(PvO.O5)，Cu、Zn含量相關(guān)性極顯著(Pv0.01)［37］。綜上所述，前人就重金屬脅迫對(duì)玉米影響方面的研究多集中在初次脅迫上，而有關(guān)次生脅迫及后效對(duì)玉米影響的研究則鮮有報(bào)道。因此，本研究以重金屬Cd、Pb、As、Hg、Cr污染的受損農(nóng)田為材料，研究重金屬脅迫后效對(duì)2010-2012年小麥-玉米輪作系統(tǒng)中玉米產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)系數(shù)的影響，為重金屬污染條件下的土壤修復(fù)、環(huán)境保護(hù)及食品安全等提供借鑒。材料和方法試驗(yàn)地概況試驗(yàn)地位于黃淮海平原農(nóng)業(yè)部鄭州潮土生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)野外科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站(34°47N113°40'E)內(nèi)，氣候類型為暖溫帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫14.4°C,大于10C積溫約5169C。7月最熱，平均27.3C;1月最冷，平均0.2°C;年平均降雨量645mm，無(wú)霜期224d，年平均蒸發(fā)量1450mm,年日照時(shí)間約2400h。土壤類型為潮土，pH值8.3，土壤有機(jī)質(zhì)10.2g/kg,土壤堿解氮50.79mg/kg,有效磷8.66mg/kg，有效鉀94.5mg/kg。試驗(yàn)設(shè)計(jì)本研究選取Cd、Pb、Cr、Hg、As5種重金屬。以不添加重金屬的土壤為對(duì)照(CK),5種重金屬的添加量分別設(shè)置2個(gè)梯度:1(Cd1、Pb1、Cr1、Hg1、As1)和(Cd2、Pb2、Cr2、Hg2、As2),添加量二土壤背景口級(jí)標(biāo)準(zhǔn)x添加系數(shù)(表1)。試驗(yàn)小區(qū)面積為1.5mx1.5m,每個(gè)處理重復(fù)3次，共計(jì)33個(gè)小區(qū)，完全隨機(jī)排列。重金屬添加前，先將每個(gè)小區(qū)耕層20cm的土壤全部取出，晾干、磨勻；然后按照設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)濃度加水稀釋重金屬溶液至一定量，以能夠充分與小區(qū)土拌勻?yàn)樵瓌t，使重金屬溶液與土壤充分混合、拌勻；最后再回填相應(yīng)的小區(qū)內(nèi)，壓實(shí)后老化30d左右，以保證重金屬與土壤的充分融合，各小區(qū)之間用高為50cm的PVC塑料板分隔。2012年2年間在重金屬污染的土壤中種植的作物順序?yàn)?小麥(2010-10-06)-玉米(2011-06-2011-09)-小麥(2011-10-2012-06)-玉米(2012-06-09)，試驗(yàn)選用的玉米品種為鄭單958(2011年，第2季)、浚單20(2012年，第4季)。玉米均在當(dāng)年6月中旬播種，人工開溝點(diǎn)播，寬窄行距分別為80,40cm，種植密度為62000株/hm2。氮肥為尿素，施純N187.5kg/hm2；磷肥為磷酸二氫鈣，施用量41kg/hm2;鉀肥為硫酸鉀，施用量78kg/hm2；60%氮肥與磷、鉀肥做基肥一次施入，剩余40%氮肥在喇叭口期作為追肥施入。玉米均在當(dāng)年9月中下旬收獲，各小區(qū)實(shí)收測(cè)產(chǎn)、考種;各小區(qū)田間管理一致。表1不同重金屬各處理水平添加量Tab.1Applieddoselevelsofdifferentheavymetalsmg/kg重金屬Heavymetal添加系數(shù)Coefficient添加量Dose添加系數(shù)2Coefficient添加量Dose土壤背景口級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Soilbackground口As[Na3AsO4(V)]0.7518.751.5037.5025.00Cd(CdSO4?5H2O)1.000.602.001.200.60Hg(HgCl2)1.001.002.002.001.00Cr[CrCI3(皿)]0.75187.501.00250.00250.00Pb(PbNO3)0.50175.001.00350.00350.00測(cè)定及分析方法在成熟期，各小區(qū)連續(xù)收獲3株進(jìn)行穗軸質(zhì)量、單穗籽粒質(zhì)量及生物產(chǎn)量的測(cè)定[38-39];小區(qū)實(shí)收計(jì)算產(chǎn)量。數(shù)據(jù)用Excel2003、SPSS等軟件進(jìn)行整理和統(tǒng)計(jì)分析。2結(jié)果與分析2.1重金屬脅迫后效對(duì)玉米穗軸質(zhì)量及單穗籽粒質(zhì)量的影響由圖1可知，重金屬污染的土壤經(jīng)過小麥-玉米-小麥3季作物種植后，玉米的穗軸質(zhì)量以Hg2、Cd2、Hg1、As2處理較大，分別達(dá)到21.5,20.5,20.5,20.5g/穗，而Pb1、As2、Cr1、Cr2處理較低，分別為17.2,17.0,16.0,17.2g/穗。重金屬處理的玉米穗軸質(zhì)量均高于CK，其中Hg2、Cd2、Hg1、As2處理顯著高于CK。同一重金屬不同質(zhì)量濃度間穗軸質(zhì)量表現(xiàn)為:高質(zhì)量濃度>低質(zhì)量濃度，但差異不顯著。由圖2可以看出，在種植的第2季，重金屬Pb1(163.8g/穗)、Cd1(153.8g/穗)、Cr2(143.4g/穗)、Hg2(142.9g/穗)處理單穗籽粒質(zhì)量較高，Cd2(134.6g/穗)、As2(131.2g/穗)、Pb2(129.3g/穗)、Cr1(128.0g/穗)處理較低；所有重金屬處理單穗籽粒質(zhì)量均高于CK，但是各處理間差異不顯著(圖2-A)。不同小、大寫字母分別代表在Pv0.05、PV0.01水平差異顯著。圖2,3、表2同。ThedifferentsmalllettersandcapitallettersmeansignificantlevelsatP<0.05andP<0.01respectively.ThesameasFig.2,3,Tab.2.圖1不同重金屬脅迫后效對(duì)玉米穗軸質(zhì)量的影響Fig.1Latereffectsofheavymetalsonweightofcorncobs在種植的第4季，重金屬As2、Hg2、Cd2處理玉米單穗籽粒質(zhì)量較大，分別為211.0,210.2,208.0g/穗，顯著大于Pb1(177.7g/穗)和Cr1(172.3g/穗)處理；單穗籽粒質(zhì)量在同一重金屬的不同質(zhì)量濃度間均表現(xiàn)為:高質(zhì)量濃度>低質(zhì)量濃度，但是差異不顯著(圖2-B)。A、B分別為小麥-玉米-小麥-玉米種植周期中的第2,4季。圖3同。AandBmeansthesecondandthefourthseasonofmaizeduringwheat-maize-wheat-maizegrowingperiodrespectively.ThesameasFig.3.圖2不同重金屬脅迫后效對(duì)單穗籽粒質(zhì)量的影響Fig.2Latereffectsofheavymetalsonweightofgrainsperplant2.2重金屬脅迫后效對(duì)玉米籽粒產(chǎn)量及生物產(chǎn)量的影響經(jīng)過1季小麥種植后，不同重金屬脅迫后效對(duì)玉米籽粒有一定的影響。由表2可以看出，幾乎所有重金屬(Cr1除外)處理玉米籽粒產(chǎn)量均高于CK,Cd1、Pb1、Hg1處理較高，分別達(dá)到了8276.7,8059.9,7879.5kg/hm2，而Cd2、As1、Cr1處理較低，僅分別為7130.4,7032.6,6457.7kg/hm2。其中Cd1、Pb1處理分別比CK(6675.5kg/hm2)高1601.2,1384.4kg/hm2，達(dá)到顯著水平。同一重金屬不同質(zhì)量濃度間籽粒產(chǎn)量差異不顯著。經(jīng)過小麥-玉米-小麥3季種植后，第4季玉米的籽粒產(chǎn)量以As1、Hg2、Pb1處理較高，分別達(dá)到11745.1,11527.2,11494.6kg/hm2，而Cd2、Pb2、Cr2處理較低，分別為10926.9,10912.1,10672.0kg/hm2;同一重金屬處理低質(zhì)量濃度籽粒產(chǎn)量均大于高質(zhì)量濃度處理。由表2可以看出，不同重金屬脅迫后效對(duì)玉米生物產(chǎn)量的影響與籽粒較為相近。經(jīng)過1季小麥種植后，重金屬Cd1、Hg1、Pb1處理玉米生物產(chǎn)量較高，而重金屬Cd2、As1、Cr1處理相對(duì)較低，其中Cd1、Hg1、Pb1處理分別比Cr1處理高3266.9,2910.2,2731.3kg/hm2，達(dá)到顯著水平；此外，僅有Cd1處理生物產(chǎn)量顯著高于CK,其他處理與CK差異均未達(dá)到顯著水平。經(jīng)過小麥-玉米-小麥3季種植后，重金屬Hg2、Hg1、As1、Cd1處理玉米生物產(chǎn)量較高，除Cr2處理外，其他重金屬處理玉米生物產(chǎn)量均高于CK。表2不同重金屬脅迫后效對(duì)玉米籽粒及生物產(chǎn)量的影響Tab.2Latereffectsofheavymetalsonmaizegrainyieldsandbiomassproductionkg/hm2處理Treatments20112012籽粒產(chǎn)量Grainyields生物產(chǎn)量Biomassproduction籽粒產(chǎn)量Grainyields生物產(chǎn)量BiomassproductionAs17032.6bcdAB12079.3abcA11745.1aA17822.0aAAs27505.7abcdAB13484.1abcA11054.4aA17718.1aACd18276.7aA14464.4aA11439.8aA17810.1aACd27130.4abcdAB12297.6abcA10926.9aA17590.7aACr16457.8dB11197.5cA11067.8aA16340.0aACr27398.2abcdAB12608.9abcA10672.0aA16001.1aAHg17879.5abcAB14107.7abA11527.2aA17888.8aAHg27494.5abcdAB12977.5abcA11472.4aA18211.8aAPb18059.9abAB13928.8abA11494.6aA17278.1aAPb27498.1abcdAB12326.9abcA10912.1aA16951.1aACK6675.5cdAB11952.0bcA11063.3aA16023.2aA重金屬脅迫后效對(duì)玉米經(jīng)濟(jì)系數(shù)的影響由圖3-A可以看出，經(jīng)過小麥1季種植后，不同重金屬脅迫后效對(duì)第2季玉米植株光合產(chǎn)物的運(yùn)轉(zhuǎn)效率產(chǎn)生了一定的影響，Pb2(0.6249)、Cr2(0.5853)、As1(0.5821)、Cd2(0.5801)、Pb1(0.5787)、Hg2(0.5771)、Cr1(0.5769)、Cd1(0.5722)處理經(jīng)濟(jì)系數(shù)較高，而Hg1(0.5585)、As2(0.5575)處理較低，其中Pb2處理經(jīng)濟(jì)系數(shù)顯著高于Hg1、As2處理。重金屬處理間經(jīng)濟(jì)系數(shù)差異均不顯著。由圖3-B可以看出，經(jīng)過小麥-玉米-小麥3季種植后，所有重金屬處理的玉米經(jīng)濟(jì)系數(shù)均低于CK(0.6907)。其中Hg1(0.6445)、Pb2(0.6430)、Cd1(0.6421)處理顯著低于CK(0.690刀,Hg2(0.6303)、As2(0.6232)、Cd2(0.6214)處理極顯著低于CK。同一重金屬不同質(zhì)量濃度間沒有顯著差異。圖3不同重金屬脅迫后效對(duì)玉米經(jīng)濟(jì)系數(shù)的影響Fig.3Latereffectofheavymetalsonmaize'seconomiccoefficient3結(jié)論與討論關(guān)于重金屬脅迫對(duì)玉米影響的研究已有較多報(bào)道。盆栽條件下，多數(shù)研究認(rèn)為重金屬脅迫下首先玉米苗和根的生長(zhǎng)受到抑制［14-17］、葉綠素合成受到抑制和酶活性下降［20,26］、細(xì)胞質(zhì)膜受到破壞［19］，進(jìn)而造成株高和干質(zhì)量降低［18,20］、籽粒蛋白質(zhì)及脂肪含量下降［19］。但是也有研究認(rèn)為金屬在一定質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，對(duì)植物生長(zhǎng)有促進(jìn)作用［15-17］。本研究發(fā)現(xiàn)重金屬污染的土壤經(jīng)過1季或3季作物種植后，能夠增加玉米穗軸及單穗籽粒質(zhì)量、提高產(chǎn)量和生物產(chǎn)量；隨著種植季的增加，玉米的經(jīng)濟(jì)系數(shù)在同一重金屬處理內(nèi)也相應(yīng)地增加，但是與CK相比則下降。本研究的第一季小麥在5種重金屬脅迫下，只有Cr脅迫顯著降低了小麥籽粒產(chǎn)量，而Cd、Hg、Pb、As脅迫則沒有降低產(chǎn)量［40-41］;在種植的第2,4季重金屬對(duì)玉米籽粒產(chǎn)量均未表現(xiàn)出抑制作用，說(shuō)明大田重金屬脅迫后效對(duì)玉米籽粒產(chǎn)量影響較小。由于玉米對(duì)不同重金屬均有積累能力［28-29］，但是積累能力存在高、中、低3種類型［33］，大田重金屬脅迫的玉米種群相對(duì)生長(zhǎng)率較低、生活史縮短、植株矮化、產(chǎn)量下降［31］。這與本研究的結(jié)論存在一定的差異，可能與大田條件下次生脅迫作用已經(jīng)被上季作物吸收而減弱有關(guān)。此外，有研究認(rèn)為土壤重金屬含量在符合土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的前提下，生產(chǎn)的玉米籽粒重金屬含量符合糧食重金屬限量要求，達(dá)到食用標(biāo)準(zhǔn)［37］。本研究的結(jié)論表明，在重金屬污染的土壤上均能獲得較高玉米籽粒產(chǎn)量和生物產(chǎn)量，這對(duì)于利用玉米來(lái)修復(fù)受重金屬污染的農(nóng)田以及開發(fā)利用富集植物提取有價(jià)值的重金屬元素有重要的啟示意義;但這并不能保證這種條件下生產(chǎn)的糧食可以達(dá)到食用標(biāo)準(zhǔn)，能否食用還需要進(jìn)一步的研究。研究結(jié)果表明，在大田條件下，重金屬Hg、Cd、As、Pb、Cr脅迫經(jīng)過小麥1季或小麥-玉米-小麥3季作物種植后，玉米穗軸質(zhì)量、玉米生物產(chǎn)量與CK持平或高于CK，其中Hg2、Cd2、Hg1、As2處理的玉米穗軸質(zhì)量顯著高于CK；玉米穗軸質(zhì)量、單穗籽粒質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)系數(shù)在同一重金屬的不同質(zhì)量濃度間均為:高質(zhì)量濃度＞低質(zhì)量濃度，但是差異不顯著；所有處理間的玉米生物產(chǎn)量差異均不顯著。經(jīng)過小麥-玉米-小麥3季種植后，所有重金屬處理的玉米經(jīng)濟(jì)系數(shù)均低于CK，Hg1、Pb2、Cd1處理顯著低于CK(0.690刀，Hg2、As2、Cd2處理極顯著低于CK。經(jīng)過小麥1季種植后，重金屬(Cr1除外)處理的玉米籽粒產(chǎn)量均高于CK,Cd1、Pb1、Hg1處理較高，分別達(dá)到8276.7,859.9,7879.5kg/hm2，而Cd2、As1、Cr1處理較低，分別僅為7130.4,7032.6,6457.7kg/hm2,重金屬Cd1、Pb1處理分別比CK(6675.5kg/hm2)高1601.2,1384.4kg/hm2，達(dá)到顯著水平。經(jīng)過小麥-玉米-小麥3季種植后，第4季的玉米籽粒產(chǎn)量以As1、Hg2、Pb1處理較高，分別達(dá)到11745.1,11527.2,11494.6kg/hm2，而Cd2、Pb2、Cr2處理相對(duì)較低，分別為10926.9,10912.1,10672.0kg/hm2；同一重金屬處理低質(zhì)量濃度玉米籽粒產(chǎn)量大于高質(zhì)量濃度；重金屬處理玉米籽粒產(chǎn)量與CK均未達(dá)到顯著差異。此外，由于本研究是在大田條件下進(jìn)行的，研究的風(fēng)險(xiǎn)以及研究受到外界自然環(huán)境等因素的影響較大，所得的研究結(jié)論也有待于進(jìn)一步研究和驗(yàn)證。參考文獻(xiàn)：【相關(guān)文獻(xiàn)】孫波，周生路,趙其國(guó)?基于空間變異分析的土壤重金屬?gòu)?fù)合污染研究[幾農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2003,22(2):248-251.AbdolkarimC,MitraN,HosseinLY.Phytoremediationofheavy-metal-pollutedsoils:ScreeningfornewaccumulatorplantsinAngouranmine(Iran)andevaluationofremovalability[J].EcotoxicologyandEnvironmentalSafety,2009,72(5):1349-1353.LiphadziMS,KirkhamMB.AvailabilityandplantuptakeofheavymetalsinEDTA-assistedphytoremediationofsoilandcompostedbiosolids[J].SouthAfricanJournalofBotany,2006,72(3):391-397.LiGL,ZhaoZS,LiuJY,etal.Effectiveheavymetalremovalfromaqueoussystemsbythiolfunctionalizedmagneticmesoporoussilica[J].JournalofHazardousMaterials,2011,192(1):277-283.JulienL,MagaliC,ChristopheD.Heavymetalsuptakebysonicatedactivatedsludge:Relationwithflocsurfaceproperties[J].JournalofHazardousMaterials,2009,162(2-3):652-660.YangXE,FengY,HeZL,etal.Molecularmechanismsofheavymetalhyperaccumulationandphytoremediation[J].JournalofTraceElementsinMedicineandBiology,2005,18(4):339-353.WeiBG,YangLS.Areviewofheavymetalcontaminationsinurbansoils,urbanroaddustsandagriculturalsoilsfromChina[J].MicrochemicalJournal,2010,94(2):99-107.ChenWM,WuCH,EuanKJ,etal.MetalbiosorptioncapabilityofCupriavidustaiwanensisanditseffectsonheavymetalremovalbynodulatedMimosapudica[J].JournalofHazardousMaterials,2008,151(2-3):364-371.KwonJS,YunST,LeeJH,etal.Removalofdivalentheavymetals(Cd,Cu,Pb,andZn)andarsenic(III)fromaqueoussolutionsusingscoria:Kineticsandequilibriaofsorption[J].JournalofHazardousMaterials,2010,174(1-3):307-313.張勝,胡炳義，陳龍?重金屬及有機(jī)物污染土壤的植物修復(fù)機(jī)制[幾河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2006(7):10-14.DaiJ,BecquerT,RouillerJH,etal.InfluenceofheavymetalsonCandNmineralizationandmicrobialbiomassinZn-,Pb-,Cu-,andCd-contaminatedsoils[J].AppliedSoilEcology,2004,25(2):99-109.KhanS,CaoQ,ZhengYM,etal.HealthrisksofheavymetalsincontaminatedsoilsandfoodcropsirrigatedwithwastewaterinBeijing,China[J].EnvironmentalPollution,2008,152(3):686-692.李海華，張杰，申?duì)N杰?鄭州市近郊土壤和蔬菜中重金屬污染狀況調(diào)查與評(píng)價(jià)J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2007(1):90-92.孫健,鐵柏清，錢湛，楊余維，等?復(fù)合重金屬脅迫對(duì)玉米和高粱成苗過程的影響[J].山地農(nóng)業(yè)生物學(xué)報(bào),2005,24(6):514-521.劉文勝，周嬋，郭盤江，等?鎘對(duì)玉米種子萌發(fā)及胚生長(zhǎng)的影響[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,49(4):842-844.李國(guó)良?重金屬鎘污染對(duì)玉米種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響[J]屆土與自然資源研究,2006(2):91-92.李曄，李玉雙,孫麗娜，等?重金屬Cd脅迫對(duì)不同玉米品種生理生化指標(biāo)的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,39(5),2627-2628,2657.李勇，黃占斌,王文萍，等?重金屬Pb鎘對(duì)玉米生長(zhǎng)及土壤微生物的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2009,28(11):2241-2245.曹瑩，黃瑞冬,蔣文