[发明专利]一种在镉胁迫下不同密度的牛膝菊与叶菜类生菜混作方法

说明书

本发明公开了一种镉胁迫下不同密度的牛膝菊与叶菜类生菜混作方法，采用镉污染土培盆栽的试验方法人工模拟常见蔬菜的田间耕作模式，以镉超富集植物牛膝菊和叶菜类生菜为试验材料；在镉污染胁迫下设置牛膝菊种植密度分别与叶菜类生菜混植；同时以相应密度单植作为对照；分析各处理下两种植物生长状况、镉积累特性、营养吸收，生菜生理生化、品质指标，以及根际土壤各项理化性质的变化规律，分析牛膝菊种植密度对牛膝菊镉积累特性和生菜安全生产的调控机制。本发明为四川地区镉污染农田的蔬菜安全生产提供理论参考，进而解决了四川地区镉污染造成农田生态难以修复的问题。

技术领域

本发明属于安全蔬菜生产技术领域域，尤其涉及一种在镉胁迫下不同密度的牛膝菊与叶菜类生菜混作方法。

背景技术

近年来随着社会经济不断发展，工业“三废”的不合理排放、矿产资源的大规模开采和冶炼、城市生活垃圾的不当处置以及化肥和农药中的随意施用，导致土壤重金属污染日益严重。重金属是一种极难控制且不可降解的污染物，它们可以通过植物的吸收和积累经由食物链放大作用来威胁人类健康，从而引发了一系列的食品质量和安全问题。加之，镉是生物毒性最强的重金属之一，其在生物圈中迁移性强，极易被植物吸收且积累在籽粒等可食用部位^[5]。有关资料显示，我国各地的农田土壤普遍存在不同程度的镉污染问题，全国菜地样本中镉含量超过国家土壤环境质量二级标准的约占24.10％。因此，对农田生态系统的重金属镉污染进行治理与修复，从而实现镉污染农田中蔬菜的安全生产显得十分重要且迫在眉睫。

目前，治理土壤重金属污染的方法和技术主要有物理修复技术、化学修复技术、生物修复技术以及改良剂修复技术等。相较于传统的物理和化学修复方法技术复杂、投资费用高且会破坏土壤生态环境，改良剂修复方法又易造成二次污染，新兴的植物修复技术因其成本低廉且环境友好而备受关注。但由于已知的超富集植物地上部分生物量普遍偏小，生长较慢，导致植物修复方法作用周期长，因而限制了植物修复技术的推广应用。所以，发展高效的土壤重金属污染修复技术，减少重金属的生物可利用率是当务之急。

在农业生产上，历史悠久的混(间、套)作农艺措施可以增加蔬菜产量的原因在于植物根系和地上部形态结构的互补作用能提高蔬菜对土壤养分、水分和光照资源的有效利用率，而适宜的种植密度一直以来更被人们认为是提高蔬菜产量和品质的关键因素之一。已有大量研究表明，将超富集植物与普通植物或具有一定富集能力的植物混种能够提高超富集或富集植物中的重金属积累量，同时降低重金属在普通植物中的积累。在植物修复的过程中，适当注重对超富集植物的密度控制，将更有利于增加其对土壤中重金属元素的吸收，进而提高植物对重金属污染的修复效率。由此从生物物种多样性的角度出发，结合田间生产实际，将超富集植物与普通蔬菜混作并关注合理密植，既可以提高超富集植物修复农田重金属污染的效率，又可以保证污染农田中的普通蔬菜正常安全生产，进而提供一条农田重金属污染治理与修复技术的新思路和新的研究方向，创造更高的生态和经济效益。

不同的蔬菜对土壤重金属的吸收存在很大的差异，重金属在蔬菜中的含量由高到低依次为叶菜类、根茎类、瓜果类。近年来，叶菜类蔬菜以其在生产过程中较之其他类型蔬菜更高的重金属积累量，引起了人们的广泛关注。生菜(Lactuca sativa)作为四川地区叶菜类蔬菜的常见代表，已经有研究证实其在受重金属污染的土壤上生长时对重金属镉具有一定的积累量。牛膝菊(Galinsoga parviflora)是西南地区常见的一种农田杂草，属一年生直立性草本，高10～80cm，须根发达，周年生长，花果期为7～10月。2011年冬季本课题组首次筛选鉴定牛膝菊为重金属镉的超富集植物，并进一步对其镉富集特性及机制进行了较为深入的研究。前期研究表明，在土壤Cd浓度≥75.00mg·kg^-1时，牛膝菊地上部Cd含量为102.16mg·kg^-1～164.73mg·kg^-1，超过了镉超富集植物阈值100.0mg·kg^-1；且其富集系数和转运系数均大于1.0。同时，整体上看供试牛膝菊植株体所积累86.02％～87.35％的镉都集中到了地上部份。因此，在修复实践中牛膝菊表现出了良好的修复能力。