土壤采自四川某Cd污染试验田，土壤类型为黄壤，质地为壤土。试验于2023年4月~8月进行，植株于4月初进行播种，8月10日收获。供试玉米为课题组前期筛选的低积累品种川单15，Cd富集植物为荨麻科苎麻，实验设置4个小区，分别为空白组(无植物，CK0)，玉米单作(CKY)，苎麻单作(CKZ)，玉米苎麻套作(T1)，其中套作处理共3种处理方案，玉米(Y)与苎麻(Z)种植行距设置为60 cm，玉米株距设置为40 cm，苎麻株距设置为20 cm，每个处理设重复实验，每个小区面积规模为4 × 8 m，间作方案株间距为1 m。取样时每组方案随机取样6组样品。种植过程定期浇水、施肥、除草和驱虫，8月收获取样，玉米与苎麻整株采集，同时点对点采集根际土进行处理与样品制作，并对制作完成的样品进行分析。

1) 植物样品的采集与制备

在玉米成熟期对各种植株进行采集，各小区随机选取6个点采集长势一致的玉米与其他植株，采取五点取样法，在玉米成熟期对各种植株进行采集并记录株高、质量，每小区取6株玉米，分别将根、茎、叶、玉米粒装袋。苎麻样品同样按照五点取样法，每小区每种植物各采6株长势具有代表性的苎麻，将其根、茎、原麻分别装袋。

对每小区样品实收测产，并对采集分装好后的样品用蒸馏水洗根、进行曝晒，将晒干的不同植株的秸秆(茎与叶片)、籽粒烘干至恒重，并利用粉碎机粉碎装袋备用。

2) 土壤样品的采集

分别取各处理的根际土，带回实验室自然风干1个月，风干后的土壤经研磨，过100目筛后装袋备用。

3) 土壤基本理化性质分析

根据鲍士旦《土壤农化分析》(第三版)的测定方法 [10] ，结合农业部NY/T1121土壤检测系列标准，测定土壤pH (电位法)、总磷(酸溶——钼锑抗比色法)、有效磷(钼锑抗比色法)、速效钾(火焰光度计法)、总钾(NaOH熔融法，火焰光度法)、有机质(重铬酸钾容量法)、碱解氮(碱解扩散法)。

4) 土壤和植物镉含量的测定

植物各部分Cd全量采用HNO₃-HClO₄(V:V = 9:1)消化，电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定；土壤Cd全量采用HF-HNO₃-HClO₄(V:V:V = 4:1:1)消化，ICP-MS测定。运用此方法测定操作简便，分析速度快，硝酸使用量少，对环境污染小且效率高 [11] 。

作物富集系数(BCF)指作物地上部分Cd含量与土壤中Cd含量的比值，是作为描述Cd迁移能力与预测植物对重金属富集能力的指标之一，其值越大表示植物富集积累能力越强，农作物食品安全受到的威胁越大，BCF的数值主要受土壤的重金属含量、有机质含量、pH大小与CEC含量的影响，其计算的公式(2.2.1)为：

$\text{BCF}=植物地上部分\text{Cd}含量(\text{mg}\cdot {\text{kg}}^{-\text{1}})/土壤\text{Cd}含量(\text{mg}\cdot {\text{kg}}^{-\text{1}})$(2.2.1)

作物转运系数(TF)表示的是植物地上部分Cd含量与植物地下部分中Cd含量的比值，反映植物吸收Cd后其在植物体内的转移能力，其计算公式(2.2.2)为：

$\text{TF}=植物地上部分\text{Cd}含量(\text{mg}\cdot {\text{kg}}^{-\text{1}})/根\text{Cd}含量(\text{mg}\cdot {\text{kg}}^{-\text{1}})$(2.2.2)

所有数据采用方差分析，比较差异显著性( 表1~5 )，对植物体的富集系数(BCF)、转运系数(TF) ( 图1 )进行对比分析。所有试验数据采用SPSS5.0统计分析，Excel2010制图。

表1 显示，套种处理的苎麻的干重、根重、地上部分重量、株高生物量指标均显著上升(p < 0.01)。上涨幅度24.02%至789.49%，重量提升幅度较大，株高小幅增长。根据邱丹等将玉米与蜈蚣草套作以修复砷污染农田土壤的实验，其中开放式套作蜈蚣草的生物量显著提高，地上部提高了55.7% [12] ；陈国皓等将玉米与伴矿景天进行间套作处理，伴矿景天单株生物量显著上升了20.3%~73.4% [13] ；可以推测，将超富集植物与玉米套作，会提升超富集植物的生物量。因此，苎麻的生物量提升的结果是可信的。

^*p < 0.05，^**p < 0.01。

表2 显示，套种处理后的玉米的干重和根重生物量指标显著下降(p < 0.05)。套作处理在一定程度上使得玉米的根重与地上部重量(整体干重 = 根重 + 地上部重量)下降，幅度为15.81%，为小幅度下降，考虑苎麻重量的大幅提升，在一定程度上使得玉米的整体重量有所下降，玉米套作处理后的有效磷虽未显著下降，但考虑样本数量仅为6，且均值下降50%左右，考虑是苎麻玉米套作，使得玉米有效磷下降进而使得玉米重量下降。

^*p < 0.05，^**p < 0.01。

表3 显示，套种处理后苎麻的茎部和果实部对Cd的富集量显著下降(p < 0.05)。根部与根际土的重金属Cd全量没有显著变化。王家悦等利用Cd高积累番茄与玉米间作，结果显示间作后番茄根、茎、叶中Cd含量均有所提高 [14] ，刘海军等将马唐与玉米间作，发现间作马唐积累的镉高于单作马唐 [15] ，在Caifang Wu等的研究中表明将龙葵、双叶茄与树番茄间套种，结果显著降低树番茄幼苗的镉含量 [16] ，在重金属富集植物花叶滇苦菜和玉米的套作实验中，两种植物的生物量均上升，花叶滇苦菜对重金属Cd的富集能力得到一定提升，同时玉米中的重金属Cd含量下降 [17] ；但在Zhihua Xiao等的研究中发现和黑麦草间作促进了油菜镉的积累 [18] ，冯子龙将玉米与香根草、伴矿景天间作探究其对重金属Cd污染土壤的修复效果的研究，发现伴矿景天、香根草与玉米间套种抑制了伴矿景天对Cd的吸收，相比于单作，降低幅度最高可达65.86% [9] 。因此，在植物间套种修复镉污染土壤的大田实验中，有的方案能够促进高富集植物对镉的富集吸收，有的也不能达到很好的处理吸附效果，对修复镉污染土壤没有增益。

^*p < 0.05，^**p < 0.01。

本实验苎麻玉米套作方案中，苎麻对Cd的吸收下降幅度为45.3%，相比其他修复镉污染土壤的套作方式，苎麻与玉米套作方案不是最佳的方案，但为研究超富集植物与玉米套作边生产边修复镉污染土壤提供了一项值得改进和考虑的方案。

^*p < 0.05，^**p < 0.01。

表4 显示，套种处理后的玉米的根际土壤Cd含量显著上升(p < 0.01)，提升幅度为50%，叶部Cd全量显著上升(p < 0.05)，提升幅度为178.15%，其余部位没有显著变化。果实部位的Cd含量有所下降，虽未呈显著变化，但过半样品的Cd全量均小于单作的值，如果后续加大样品的采集量，排除其余干扰，或许能得出果实部位Cd全量显著下降的结果。且有可能是土壤pH值和Cd总量等关键因子可以掩盖其它土壤性质对Cd在籽粒中积累的贡献 [19] 。

^*p < 0.05，^**p < 0.01。

根据植物根部重量(g)与地上部重量(g)与相应部位对Cd的富集量(ppm)的乘积，计算出不同种植方式单个植株相应部位对Cd的富集总量，如 表5 ，结果显示苎麻在套种处理后，其单个植株对Cd的富集总量显著提升(p < 0.01)，单个植株所富集的镉总量(mg)量提升3.84倍~6.78倍，效果显著；单个玉米根部Cd总量(mg)没有显著变化，地上部总量提升1倍(p < 0.05)，主要提升部位为玉米的叶部，提升了1.8倍，主要原因考虑为套种使得玉米根际土中的Cd含量增加进而使得玉米富集的Cd含量增加。

可以考虑添加可降解螯合剂提高Cd污染土壤中玉米的植物修复效率 [20] ，也可以施加不同的氮肥来提升套作系统中玉米各器官的生物量，以及不同的氮肥施用量来提升超富集植物对Cd的富集并降低玉米对Cd的富集浓度 [21] ；也可以添加钝化剂使玉米与超富集植物套作系统生物量增大，从而减少玉米植株对Cd的富集 [13] 。因此，单纯的将苎麻与玉米套作，不添加其他促进措施，在一定程度上能够显著提升苎麻的生物量以及对Cd的富集总量，但同时玉米的生物质量会有所下降，并且叶部Cd富集量会有所上升，故此方案需要在套种过程中添加其他促进利好的措施以达到良好效果。

各处理后土壤pH、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量分别在6.07~6.23、17.18~32.81、27.67~37.88、18.24~26.61以及241.15~366.43之间( 表6 )。整体表现为T1 > CKY > CKZ > CK0，说明种植植物对土壤营养成分有一定的提升，套作要优于单作。

不同种植处理方式的苎麻、玉米的Cd富集系数与位移系数计算结果如 图1 ，由 图1 可知套种处理后苎麻的BCF系数有所下降，下降幅度达39.77%，玉米的BCF系数反而有所上升，上涨幅度达128%；苎麻的TF系数有所下降，相反，玉米的TF系数有所上升，上涨幅度超过1倍。虽土壤中的有效态Cd与土壤pH值呈负相关的关系 [22] ，但本研究pH没有显著变化，因此排除pH的干扰；且在伴矿景天与玉米套作的实验中，伴矿景天地上部、地下部Cd含量均有提高，但玉米各部位Cd含量没有显著改变，但玉米Cd含量在收获期会有所下降 [22] ，故针对本实验中苎麻、玉米富集位移系数的变化，考虑为在种间关系，采集时间 [23] ，施肥方式 [21] 等复合情况共同影响下导致的结果。