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user: 3. 结果与分析 3.1. 试验土壤重金属含量、pH值及肥力水平 本试验土壤重金属背景值及pH值如表1所示。菌草品种比较试验土壤pH值为5.19，属酸性土壤，土壤Cd浓度超过《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)二级标准(土壤pH < 6.5) 620%，而Pb、Cr、As、Hg均未超标，为Cd单一污染的酸性土壤。土壤有机质含量42.2 g/kg，碱解氮165 mg/kg，速效磷12.16 mg/kg，速效钾192 mg/kg，根据全国第二次土壤普查土壤养分含量分级标准，试验土壤有机质含量为1级(极丰富)，碱解氮为1级(极丰富)，速效钾为2级(丰富)，速效磷为3级(中上)，土壤肥力水平评价为上等，可适当补充磷元素。 Table 1 Soil pH and soil heavy metal background valu 土壤样品 PH 总Cd 有效态Cd Hg As Pb Cr 株洲市芦淞区燎原村 5.19 2.16 1.70 0.299 20.2 137 102 《国家土壤环境质量标准》 <6.5 0.3 0.3 30 250 250 表1. 土壤pH及土壤重金属背景值(mg/kg) 注：《国家土壤环境质量标准》(GB15618-1995)二级标准(土壤pH < 6.5)。 3.2. 菌草品种生物量比较 试验表明(表2)，四个菌草品种地上部生物量排序是：巨菌草 > 巨菌草J1 > 紫菌草 > 莱牧1号，地上部鲜重品种间差异极显著(P < 0.01，下同)，地上部干重品种间差异显著(P < 0.05，下同)。其中，地上部鲜重巨菌草和巨菌草J1极显著高于莱牧1号，巨菌草显著高于紫菌草，紫菌草显著高于莱牧1号(表3)；地上部干重巨菌草极显著高于莱牧1号、显著高于紫菌草，巨菌草J1显著高于莱牧1号(表4)。 Table 2 Comparison of shoot biomass of four JUNCAO varietie 品种 GZ1 GZ2 GZ3 GZ4 平均 地上部鲜重(kg/株) 5.59 ± 0.97 4.75 ± 0.6 1.00 ± 0.20 3.20 ± 1.01 3.63 ** 地上部干重(kg/株) 1.35 ± 0.34 1.11 ± 0.12 0.26 ± 0.09 0.71 ± 0.28 0.86 * 表2. 菌草品种生物量比较表 注：表中数据为三个重复的平均数 ± 标准差。 ** 表示品种种间差异极显著(P < 0.01)， * 表示品种种间差异显著(P < 0.05)，下同。 Table 3 Two-tailed probability of TDIST function of aboveground fresh weight and multiple compariso 品种 地上部鲜重Ti.(mg/株) GZ1 GZ2 GZ4 GZ3 5.59 4.75 3.20 1.00 GZ3 1.00 0.002 ** 0.005 ** 0.045 * GZ4 3.20 0.033 * 0.125 GZ2 4.75 0.371 A1 5.59 表3. 地上部鲜重TDIST函数两尾概率值与多重比较表(LSD法) Table 4 Two-tailed probability of TDIST function of aboveground dry weight and multiple compariso 品种 地上部鲜重Ti.(mg/株) A1 A2 A4 A3 1.35 1.11 0.71 0.26 GZ3 0.26 0.005 ** 0.015 * 0.129 GZ4 0.71 0.044 * 0.163 GZ2 1.11 0.377 GZ1 1.35 表4. 地上部干重TDIST函数两尾概率值与多重比较表(LSD法) 3.3. 菌草品种重金属含量比较 Cd含量比较：由表5可知，四个菌草品种平均茎Cd含量为3.53 mg/kg，其中，紫菌草含量最高，莱牧1号最低，但品种间无显著差异。四个菌草品种平均叶Cd含量为2.4 mg/kg，排序为：巨菌草J1 > 巨菌草 > 紫菌草 > 莱牧1号，品种间差异达到显著水平，多重比较表明，巨菌草J1和巨菌草均极显著高于莱牧1号(表6)。四个菌草品种地上部加权平均Cd含量排序和差异显著性与叶相同。T-test检验表明，四个菌草品种平均茎Cd含量显著高于叶(P < 0.05，下同)。 Pb含量比较：菌草品种平均茎Pb含量为0.47 mg/kg，其中，莱牧1号含量最高；菌草品种平均叶Pb含量为7.82 mg/kg，其中，巨菌草含量最高。但茎、叶Pb含量品种间差异均不显著。T-test检验表明，菌草品种平均叶Pb含量极显著高于茎(P < 0.01，下同)。 Cr含量比较：菌草品种平均茎Cr含量为2.00 mg/kg，其中，巨菌草含量最高，莱牧1号最低，但品种间无显著差异。菌草品种平均叶Cr含量为4.37 mg/kg，品种间差异显著，其中：紫菌草叶Cr含量极显著高于巨菌草、显著高于巨菌草J1和莱牧1号(表7)。菌草品种地上部加权平均Cr含量排序与叶一致，紫菌草显著高于其它品种(表8)。T-test检验表明，菌草品种平均叶Cr含量极显著高于茎。 As含量比较：菌草品种平均茎As含量为0.07 mg/kg，其中，莱牧1号含量最高；菌草品种平均叶As含量为1.137 mg/kg，其中，紫菌草含量最高，莱牧1号最低。但茎、叶As含量品种间均无显著差异。T-test检验表明，菌草品种平均叶As含量极显著高于茎。 Hg含量比较：菌草品种平均茎Hg含量为0.003 mg/kg，其中，莱牧1号含量最高，但品种间差异很小。菌草品种平均叶Hg含量为0.032 mg/kg，其中，莱牧1号含量是其它品种的2倍左右，但品种间未达显著水平。T-test检验表明，菌草品种平均叶Hg含量极显著高于茎。 Table 5 Data and analysis table of cadmium content in stem and leaf of different strains of JUNCA 重金属 品种 茎含量 叶含量 地上部加权平均含量 Cd GZ1 3.46 ± 1.02 2.88 ± 0.25 3.06 ± 0.54 GZ2 3.82 ± 0.25 3.00 ± 0.35 3.38 ± 0.09 GZ3 2.95 ± 1.98 1.53 ± 0.46 2.01 ± 0.99 GZ4 3.88 ± 0.51 2.21 ± 0.09 2.82 ± 0.16 平均 3.53(a) 2.40(b) 2.82 Pb GZ1 0.46 ± 0.02 8.50 ± 0.73 5.57 ± 0.57 GZ2 0.49 ± 0.02 8.47 ± 1.06 5.00 ± 0.91 GZ3 0.52 ± 0.06 6.76 ± 1.14 4.74 ± 0.67 GZ4 0.41 ± 0.07 7.54 ± 0.02 4.96 ± 0.12 平均 0.47(B) 7.82(A) 5.07 Cr GZ1 2.31 ± 0.13 3.52 ± 0.26 3.07 ± 0.09 GZ2 1.95 ± 0.33 3.97 ± 0.47 3.06 ± 0.36 GZ3 1.55 ± 0.11 4.12 ± 0.90 3.29 ± 0.57 GZ4 2.18 ± 0.30 5.85 ± 0.54 4.53 ± 0.50 平均 2.00(B) 4.37(A) 3.48 AS GZ1 0.068 ± 0.004 1.194 ± 0.101 0.792 ± 0.136 GZ2 0.068 ± 0.007 1.208 ± 0.299 0.723 ± 0.230 GZ3 0.075 ± 0.004 0.926 ± 0.102 0.653 ± 0.068 GZ4 0.071 ± 0.005 1.220 ± 0.253 0.802 ± 0.149 平均 0.070(B) 1.137(A) 0.742 Hg GZ1 0.003 ± 0.000 0.025 ± 0.002 0.017 ± 0.002 GZ2 0.003 ± 0.000 0.023 ± 0.002 0.014 ± 0.002 GZ3 0.004 ± 0.001 0.053 ± 0.041 0.037 ± 0.029 GZ4 0.003 ± 0.000 0.027 ± 0.005 0.018 ± 0.003 平均 0.003(B) 0.032(A) 0.022 表5. 菌草品种地上部重金属含量表(mg/kg) 注：同行括号内不同大写字母表示差异极显著(P < 0.01)，不同小写字母表示差异显著(P < 0.05)。 地上部加权平均含量 = (茎干重 × 茎含量 + 叶干重 × 叶含量)/(茎干重 + 叶干重) Table 6 Two-tailed probability of TDIST function of leaf Cd content and multiple comparison tabl 品种 叶Cd含量Ti.(mg/kg) GZ2 GZ1 GZ4 GZ3 3.00 2.88 2.21 1.53 GZ3 1.53 0.006 ** 0.009 ** 0.104 GZ4 2.21 0.069 0.111 GZ1 2.88 0.742 GZ2 3.00 表6. 叶Cd含量TDIST函数两尾概率值与多重比较表(LSD法) Table 7 Two-tailed probability of TDIST function of leaf Cr content and multiple comparison tabl 品种 叶Cr含量Ti.(mg/kg) GZ4 GZ3 GZ2 GZ1 5.85 4.12 3.97 3.52 GZ1 3.52 0.005 ** 0.307 0.437 GZ2 3.97 0.012 * 0.787 GZ3 4.12 0.017 * GZ4 5.85 表7. 叶Cr含量TDIST函数两尾概率值与多重比较表(LSD法) Table 8 Two-tailed probability of TDIST function of leaf Cr content and multiple comparison tabl 品种 地上部Cr含量Ti.(mg/kg) GZ4 GZ3 GZ1 GZ2 4.53 3.29 3.07 3.06 GZ2 3.06 0.016 * 0.623 0.983 GZ1 3.07 0.016 * 0.638 GZ3 3.29 0.030 * GZ4 4.53 表8. 地上部Cr含量TDIST函数两尾概率值与多重比较表(LSD法) 3.4. 菌草品种重金属积累量比较 Cd积累量比较：由表9可知，四个菌草品种平均单株茎Cd积累量为1.1 mg/株，排序为：巨菌草J1 > 巨菌草 > 紫菌草 > 莱牧1号，品种间差异显著，其中：巨菌草J1和巨菌草均极显著高于莱牧1号，巨菌草J1显著高于紫菌草，其它品种间差异不显著(表10)。四个菌草品种平均单株叶Cd积累量为1.45 mg/株，排序为：巨菌草 > 巨菌草J1 > 紫菌草 > 莱牧1号，品种间差异未达显著水平。四个菌草品种平均单株地上部Cd积累量排序与叶相同，品种间存在显著差异，其中：巨菌草极显著高于莱牧1号、显著高于紫菌草，巨菌草J1显著高于莱牧1号，其它品种间差异不显著(表11)。T-test检验表明，四个菌草品种平均单株茎Cd积累量与叶Cd积累量之间没有统计学意义。 Pb积累量比较：四个菌草品种平均单株茎Pb积累量为0.15 mg/株，排序为：巨菌草 > 巨菌草J1 > 紫菌草 > 莱牧1号，品种间差异极显著，其中：巨菌草J1和巨菌草均极显著高于莱牧1号，紫菌草显著高于莱牧1号，其它品种间差异不显著(表12)。四个菌草品种平均单株叶Pb积累量和地上部Pb积累量分别为4.37 mg/株、4.52 mg/株，排序为：巨菌草 > 巨菌草J1 > 紫菌草 > 莱牧1号，品种间差异未达显著水平。T-test检验表明，四个菌草品种平均单株叶Pb积累量显著高于茎。 Cr积累量比较：四个菌草品种平均单株茎Cr积累量为0.68 mg/株，排序为：巨菌草J1 > 巨菌草 > 紫菌草 > 莱牧1号，品种间差异极显著，其中：巨菌草J1和巨菌草均极显著高于莱牧1号，巨菌草J1显著高于紫菌草(表13)。四个菌草品种平均单株叶Cr积累量和地上部Cr积累量分别为2.26 mg/株、2.94 mg/株，排序为：巨菌草 > 巨菌草J1 > 紫菌草 > 莱牧1号，但品种间差异均未达显著水平。T-test检验表明，四个菌草品种平均单株叶Cr积累量显著高于茎。 As积累量比较：四个菌草品种平均单株茎As积累量为0.022 mg/株，排序为：巨菌草J1 > 巨菌草 > 紫菌草 > 莱牧1号，品种间差异极显著，其中：巨菌草J1和巨菌草均极显著高于莱牧1号，巨菌草J1显著高于紫菌草(表14)。四个菌草品种平均单株叶As积累量和地上部As积累量分别为0.650 mg/株、0.672 mg/株，排序为：巨菌草 > 巨菌草J1 > 紫菌草 > 莱牧1号，但品种间差异均未达显著水平。T-test检验表明，四个菌草品种平均单株叶As积累量显著高于茎。 Hg积累量比较：四个菌草品种平均单株茎Hg积累量为0.001 mg/株，排序为：巨菌草J1 > 巨菌草 > 紫菌草 > 莱牧1号，品种间差异极显著，其中：巨菌草J1和巨菌草均极显著高于莱牧1号、显著高于紫菌草(表15)。四个菌草品种平均单株叶和地上部Hg积累量分别为0.650 mg/株、0.672 mg/株，排序为：巨菌草 > 巨菌草J1 > 紫菌草 > 莱牧1号，但品种间差异均未达显著水平。T-test检验表明，四个菌草品种平均单株叶Hg积累量极显著高于茎。 Table 9 Accumulation scale of heavy metals in stem and leaf of different strains of JUNCA 重金属 品种 茎积累量 叶积累量 地上部积累量 Cd GZ1 1.63 ± 0.53 2.59 ± 1.04 4.22 ± 1.45 GZ2 1.81 ± 0.13 1.95 ± 0.63 3.76 ± 0.50 GZ3 0.22 ± 0.10 0.25 ± 0.06 0.47 ± 0.14 GZ4 0.94 ± 0.23 1.02 ± 0.46 1.96 ± 0.67 平均 1.1(a) 1.45(a) 2.60 Pb GZ1 0.21 ± 0.01 7.47 ± 2.49 7.68 ± 2.50 GZ2 0.23 ± 0.02 5.43 ± 1.62 5.66 ± 1.63 GZ3 0.04 ± 0.01 1.161 ± 0.34 1.20 ± 0.35 GZ4 0.11 ± 0.04 3.43 ± 1.42 3.54 ± 1.46 平均 0.15(b) 4.37(a) 4.52 Cr GZ1 1.08 ± 0.10 3.05 ± 0.88 4.12 ± 0.90 GZ2 0.93 ± 0.18 2.50 ± 0.58 3.43 ± 0.74 GZ3 0.13 ± 0.03 0.75 ± 0.36 0.87 ± 0.39 GZ4 0.58 ± 0.28 2.77 ± 1.42 3.34 ± 1.70 平均 0.68(b) 2.26(a) 2.94 AS GZ1 0.032 ± 0.003 1.084 ± 0.464 1.116 ± 0.466 GZ2 0.032 ± 0.005 0.798 ± 0.348 0.830 ± 0.351 GZ3 0.006 ± 0.002 0.159 ± 0.039 0.165 ± 0.041 GZ4 0.018 ± 0.008 0.557 ± 0.251 0.575 ± 0.258 平均 0.022(b) 0.650(a) 0.672 Hg GZ1 0.0014 ± 0.0001 0.0221 ± 0.0086 0.0235 ± 0.0086 GZ2 0.0014 ± 0.0001 0.0149 ± 0.0040 0.0163 ± 0.0040 GZ3 0.0003 ± 0.0002 0.0118 ± 0.0122 0.0121 ± 0.0124 GZ4 0.0008 ± 0.0003 0.0130 ± 0.0077 0.0137 ± 0.079 平均 0.0010(B) 0.0154(A) 0.0164 表9. 菌草品种地上部重金属积累量表(mg/株) 注：同行括号内不同大写字母表示差异极显著(P < 0.01)，不同小写字母表示差异显著(P < 0.05)。 Table 1 0 Two-tailed probability of TDIST function of stem Cd accumulation and multiple compariso 品种 茎Cd积累量(mg/株) GZ2 GZ1 GZ4 GZ3 1.81 1.63 0.94 0.21 GZ3 0.21 0.004 0.006 0.079 GZ4 0.94 0.045 0.092 GZ1 1.63 0.618 GZ2 1.81 表10. 茎Cd积累量TDIST函数两尾概率值与多重比较表(LSD法) Table 1 1 Two-tailed probability of TDIST function of aboveground Cd accumulation and multiple compariso 品种 地上部Cd积累量(mg/株) GZ1 GZ2 GZ4 GZ3 4.22 3.76 1.96 0.47 GZ3 0.47 0.006 0.011 0.154 GZ4 1.96 0.049 0.097 GZ2 3.76 0.635 GZ1 4.22 表11. 地上部Cd积累量TDIST函数两尾概率值与多重比较表(LSD法) Table 1 2 Two-tailed probability of TDIST function of stem Pb accumulation and multiple compariso 品种 茎Pb积累量(mg/株) A2 A1 A4 A3 0.23 0.21 0.10 0.04 A3 0.04 0.000 0.001 0.050 A4 0.10 0.003 0.006 A1 0.21 0.537 A2 0.23 表12. 茎Pb积累量TDIST函数两尾概率值与多重比较表(LSD法) Table 1 3 Two-tailed probability of TDIST function of stem Cr accumulation and multiple compariso 品种 茎Pr积累量(mg/株) A1 A2 A4 A3 1.08 0.93 0.58 0.13 A3 0.13 0.002 0.006 0.056 A4 0.58 0.039 0.113 A2 0.93 0.465 A1 1.08 表13. 茎Cr积累量TDIST函数两尾概率值与多重比较表(LSD法) Table 1 4 Two-tailed probability of TDIST function of stem As accumulation and multiple compariso 品种 茎As积累量(mg/株) A2 A1 A4 A3 0.032 0.032 0.018 0.006 A3 0.006 0.003 0.003 0.070 A4 0.018 0.040 0.048 A1 0.032 0.895 A2 0.032 表14. 茎As积累量TDIST函数两尾概率值与多重比较表(LSD法) Table 1 5 Two-tailed probability of TDIST function of stem Hg accumulation and multiple compariso 品种 茎Hg积累量(mg/株) A2 A1 A4 A3 0.0014 0.0014 0.0008 0.0003 A3 0.0003 0.001 0.001 0.069 A4 0.0008 0.013 0.016 A1 0.0014 0.878 A2 0.0014 表15. 茎Hg积累量TDIST函数两尾概率值与多重比较表(LSD法) 3.5. 菌草Cd污染土壤修复应用 巨菌草为高产型的Cd超富集植物 [ 6 ]，2018~2020年在株洲市茶陵县Cd染污土壤结构调整中，生产示范1000亩，土壤Cd背景值为0.6 mg/kg，生产中以沼气液肥为主，亩栽巨菌草2000株左右，巨菌草产品主要用于生物发电，亩生产效益4000元左右。2019年12月25号，进行了田间多点土壤取样，检测结果表明，采用ICPMS与石墨炉法的土壤Cd含量分别为0.558 mg/kg、0.557 mg/kg，较背景值降低7.08%，平均每年降低3.54%，降Cd效果明显，实现了“零”成本治理，具有广泛的应用前景。