趙寧寧，杜芮萍，邱丹，韋燕燕，何冰，顧明華，王學(xué)禮

廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院/廣西農(nóng)業(yè)環(huán)境與農(nóng)產(chǎn)品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530004

近年來，中國(guó)農(nóng)田土壤砷（As）污染程度日趨嚴(yán)重，給農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全和人類健康帶來了巨大隱患。據(jù)2014年4月全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)顯示，中國(guó)土壤污染總超標(biāo)率為 16.1%，其中 As點(diǎn)位超標(biāo)2.7%。就As污染分布情況來看，呈現(xiàn)從西北到東南、從東北到西南方向逐漸升高的態(tài)勢(shì)（施秋伶，2015）。已有研究表明，土壤中的 As可被作物強(qiáng)烈吸收，并通過食物鏈的生物放大作用對(duì)人體健康產(chǎn)生不良影響。例如，砷污染農(nóng)田上種植的小麥（Triticum aestivum），67%的籽粒As含量高于《食品中污染物限量》（GB2762—2012）中規(guī)定的限值（段明宇等，2017）。貴州西部某燃煤電廠周邊農(nóng)田中種植的玉米（Zea mays），22.20%的籽粒樣品超過《食品中污染物限量》（GB2762—2005）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的As含量限值0.2 mg·kg-1（楊金秀等，2014）。廣西作為中國(guó) As采出量最多的省區(qū)，As潛在污染風(fēng)險(xiǎn)較大。廣西西北部尤其刁江及金城江流域，是 As污染土壤的主要分布地區(qū)（宋波等，2017）。研究發(fā)現(xiàn)廣西大廠礦區(qū)下游某村水田土壤、蔬菜地土壤As超標(biāo)率分別為100%、85.7%（張麗娥，2015）。鑒于中國(guó)人口眾多、耕地資源緊張這一基本國(guó)情，如何保證 As污染農(nóng)田農(nóng)產(chǎn)品安全及持續(xù)生產(chǎn)，又可同時(shí)修復(fù) As污染的農(nóng)田，是目前亟待解決的問題。

很多研究已證實(shí)農(nóng)作物與超富集植物間套作不僅提高了超富集植物對(duì)重金屬的吸收，還可降低農(nóng)作物對(duì)重金屬的吸收。如玉米與東南景天（Sedum alfredii）套作較單作顯著提高東南景天地上部鋅（Zn）含量 21.69%，顯著降低玉米對(duì) Zn的吸收（蔣成愛等，2009）。玉米與大葉井邊草（Pteris cretica）套作顯著提高大葉井邊草對(duì)As、Cd、Pb的吸收，玉米莖部As濃度顯著降低（Qin et al.，2012））。小麥套作伴礦景天（Sedum plumbizincicola）顯著降低小麥 Cd含量，降幅達(dá)52.4%（Ju et al.，2015）。蜈蚣草（Pteris vittata）-玉米錯(cuò)位套作和并列套作均顯著提高蜈蚣草生物量及其As累積量，降低了玉米籽粒中的As含量（Ma et al.，2017）。然而，大多研究都是分析植物吸收轉(zhuǎn)運(yùn)重金屬的影響，對(duì)于套作模式下農(nóng)作物體內(nèi)重金屬含量減少的生理機(jī)制的報(bào)道仍然較少。

本課題組前期試驗(yàn)表明，As脅迫下，限制性套作和開放性套作使玉米籽粒中 As含量分別顯著降低了12.12%和24.24%，但同時(shí)均顯著提高了蜈蚣草地上部As含量（邱丹等，2017）。為了明確套作模式對(duì)玉米 As脅迫的緩解效應(yīng)，本研究采用土培試驗(yàn)，設(shè)置單作、限制性套作、開放性套作3種處理，用于研究玉米-蜈蚣草套作模式下 As脅迫對(duì)玉米根系形態(tài)的影響；采用水培試驗(yàn)，設(shè)置玉米單作、玉米-蜈蚣草套作2個(gè)處理，用于研究玉米-蜈蚣草套作模式下 As脅迫對(duì)玉米根系有機(jī)酸分泌及其體內(nèi)抗氧化酶活性和MDA含量的影響。研究結(jié)果將為農(nóng)田污染土壤的修復(fù)及作物安全生產(chǎn)提供技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試玉米品種為課題組篩選出的低積累玉米品種正大999，蜈蚣草為富集能力較強(qiáng)的生態(tài)型。

供試土壤來自于廣西刁江流域某污染農(nóng)田 0-20 cm的表層土壤，經(jīng)過室溫風(fēng)干、磨碎、混勻、過2 mm篩，備用。土壤的基本理化性質(zhì)為：pH值6.40，有機(jī)質(zhì) 24.76 g·kg-1，全氮 1.49 g·kg-1，全磷1.22 g·kg-1，全鉀17.13 g·kg-1，堿解氮122.0 mg·kg-1，速效磷 29.5 mg·kg-1，速效鉀 116.8 mg·kg-1，總砷含量 550.5 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境科學(xué)系溫室大棚進(jìn)行盆栽試驗(yàn)。試驗(yàn)分別設(shè)置土培試驗(yàn)和水培試驗(yàn)，其中土培試驗(yàn)用于研究不同種植模式對(duì)玉米生物量、根系形態(tài)的影響，水培試驗(yàn)用來分析不同種植模式對(duì)玉米根系有機(jī)酸分泌及其體內(nèi)抗氧化酶活性和MDA含量的影響。兩種試驗(yàn)的設(shè)計(jì)如下：

土培試驗(yàn)：設(shè)置單作、限制性套作、開放性套作3個(gè)處理，每個(gè)處理5次重復(fù)，共15盆。單作：兩種植物根系用塑料薄膜（厚度為0.036 mm）隔離（由于塑料薄膜不容許作物根系和養(yǎng)分以及水分穿過，作物種間的促進(jìn)作用和養(yǎng)分競(jìng)爭(zhēng)作用均被消除）。限制性套作：兩種植物根系采用 400目尼龍紗網(wǎng)隔離（根系無交叉，但水分和養(yǎng)分及可移動(dòng)的重金屬可以自由通過，即重金屬、養(yǎng)分移動(dòng)的競(jìng)爭(zhēng)作用仍然存在，同時(shí)種間促進(jìn)作用也可能發(fā)生）。開放性套作：兩種植物根系無隔離（兩根系完全交叉，水分和養(yǎng)分及可移動(dòng)的重金屬可自由流通，種間地下部競(jìng)爭(zhēng)和促進(jìn)作用共存）。試驗(yàn)盆栽所用塑料桶高35.0 cm、直徑30.0 cm，裝土15.0 kg。各處理氮、磷、鉀施用量相同，N為240 mg·kg-1（以尿素提供），P2O5為120 mg·kg-1（以過磷酸鈣提供），K2O為240 mg·kg-1（以氯化鉀提供）。于2015年3月 29日將土壤和肥料混合均勻后裝盆，施水至土壤田間最大持水量。平衡一周后，在套作處理的盆中種植一株蜈蚣草（因?yàn)轵隍疾菝缙谏L(zhǎng)速度較為緩慢，所以提前種植一段時(shí)間使其穩(wěn)定），并于2015年5月11日將已浸泡12 h的玉米種子播入每盆相應(yīng)位置。每盆播2粒種子，待長(zhǎng)出幼苗后每盆留1株。培養(yǎng)期間各處理之間管理措施相同，澆水采用稱重法維持土壤田間持水量在60%-70%。于成熟期（2015年8月24日）采集植物樣品，分析玉米產(chǎn)量、根系形態(tài)。

水培試驗(yàn)：設(shè)置玉米單作、玉米-蜈蚣草套作2個(gè)處理，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，共6盆。試驗(yàn)所用容器為容積1 L的塑料桶，其外圍纏有黑色膠帶以為植物根部生存提供黑暗環(huán)境，培養(yǎng)液采用1/5霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液，pH 為 6.0（用 1.0 mol·L-1NaOH 或HCl溶液調(diào)控pH），每3天更換1次營(yíng)養(yǎng)液。移栽經(jīng)去離子水浸泡12 h并放置在28 ℃恒溫箱中于黑暗狀態(tài)下催芽至地上部長(zhǎng)至 3-4 cm的玉米和經(jīng)滅菌基質(zhì)育苗并將根部先后用自來水、去離子水清洗干凈的生長(zhǎng)一致的蜈蚣草幼苗，用海綿將植株固定在塑料桶的黑色板上進(jìn)行玉米單作和套作，其中，單作處理每盆移栽6株植物，套作處理每盆移栽玉米和蜈蚣草各6株。采用間斷式充氣（每1 h通氣15 min），待玉米生長(zhǎng)至三葉一心期時(shí)，加入As脅迫，即用 Na3AsO4·12H2O 配制濃度為 5 mol·L-1As(V)溶液，連續(xù)培養(yǎng)3 d后，將植株從水培容器中取出，先后用自來水、去離子水將其根系沖洗干凈，放入盛有去離子水的 1 L黑色塑料桶中，光照下曝氣收集6 h，收集塑料桶中的溶液，用于根系分泌物中低分子量有機(jī)酸的分析測(cè)定。之后，采集玉米三葉一心期時(shí)的第二片完全展開葉，先后用自來水、去離子水將其沖洗干凈并用濾紙吸干水分，用于抗氧化酶活性和 MDA（Malondialdehyde）含量的測(cè)定。

1.3 樣品分析測(cè)定方法

土壤基本理化性質(zhì)測(cè)定參照鮑士旦（2000）的方法：土壤pH值采用1∶2.5的土水比，用酸度計(jì)（梅特勒-托利多SevevMulti型pH計(jì)）進(jìn)行測(cè)定；土壤有機(jī)質(zhì)采用 H2SO4-K2CrO7外加熱法測(cè)定；土壤全氮采用半微量開氏法測(cè)定；全磷采用 NaOH熔融-鉬銻抗比色法測(cè)定；全鉀采用 NaOH熔融-火焰光度法測(cè)定；土壤速效磷采用NaHCO3-鉬銻抗比色法測(cè)定；土壤速效鉀采用NH4OAc-火焰光度法測(cè)定；土壤As總量采用王水消解-氫化物發(fā)生原子熒光光譜法（HG-AFS，AF-610A原子熒光光譜儀，北京瑞利儀器公司）測(cè)定。

根系形態(tài)采用根系掃描儀（Epson Expression 10000XL，日本）進(jìn)行根系掃描，并用專業(yè)根系分析應(yīng)用軟件WinRHIZO分析根系的總長(zhǎng)（cm）、平均直徑（mm）、總表面積（cm2）及總體積（cm3）等根系指標(biāo)。

根系分泌物經(jīng)過柱吸附、洗脫濃縮、溶解過濾等前期處理后，用于有機(jī)酸的分析測(cè)定，具體步驟如下：將收集液依次通過已填充5 g H+型陽(yáng)離子樹脂（Amberlite IR-120B，Organo Co.，Japan）的陽(yáng)離子交換柱（16 mm×14 cm）和已填充2 g甲酸型陰離子樹脂（Dowex 1-X8，100-200目，The Dow Chemical.，USA）的陰離子交換柱（16 mm×14 cm），以去除陽(yáng)離子并使有機(jī)酸吸附于陰離子樹脂上。用15 mL 2 mol·L-1HCl（GR）分3次洗脫陰離子樹脂，收集洗脫液于150 mL茄形濃縮瓶中，再用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（N-1000V，Eyela. Co.，Japan）將其在40 ℃水浴條件下真空旋轉(zhuǎn)濃縮至蒸干。然后，用1.0 mL Milli-Q超純水溶解濃縮物，經(jīng)0.45 μm水系微孔濾膜過濾，濾液貯于-20 ℃冰箱中，待低分子量有機(jī)酸分析測(cè)定。

采用離子色譜法（ICS-5000，DIONEX，USA）進(jìn)行低分子量有機(jī)酸的測(cè)定。測(cè)試條件如下：色譜柱為 Dionex IonpacTMAS11-HC（4×250 mm），流動(dòng)相：A泵為超純水，B泵為250 mmol·L-1NaOH，淋洗液流速為1.2 mL·min-1，采用梯度洗脫：0-5 min，6%-10% B，94%-90% A；5-12 min，10%-25% B，90%-75% A；12-12.1 min，25%-6%B，75%-94% A；12.1-20 min，6% B，94% A。電導(dǎo)檢測(cè)器：ASRS 4 mm。

抗氧化酶活性的測(cè)定（張志良等，2003）：將葉片剪碎后，快速稱取0.4 g植物樣品，加入10倍量（m∶V）預(yù)冷的酶提取液（用50 mmol·L-1pH 7.8的磷酸緩沖液配制，內(nèi)含1%的聚乙烯吡咯烷酮與5 mmol·L-1的乙二胺四乙酸）和少許石英砂，冰浴研磨，4 ℃，9000 r·min-1離心15 min，所得上清液為粗酶液，用于SOD（Superoxide Dismutase）、POD（Peroxidase）、CAT（Catalase）活性測(cè)定。其中，SOD活性采用南京建成公司試劑盒測(cè)定，將酶液與試劑按照對(duì)應(yīng)順序和比例混合后，用酶標(biāo)儀在 550 nm處掃描測(cè)定吸光值，酶活性單位為U·mg-1；POD活性采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定，在 470 nm處測(cè)定 OD增加速度，酶活性單位為U·mg-1；CAT活性采用過氧化氫法測(cè)定，在240 nm處測(cè)定OD降低速度，酶活性單位為U·mg-1。

MDA含量的測(cè)定（張志良等，2003）：稱取0.3 g植物樣品于常溫研缽中，加入10%三氯乙酸（TCA）3 mL和少許石英砂，研磨后，12000 r·min-1離心15 min，上清液用于MDA含量測(cè)定。采用硫代巴比妥酸（TBA）法測(cè)定MDA，分別于450、532和600 nm處測(cè)定OD值，單位為μmol·g-1。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理由Microsoft Excel 2013完成，圖表由Origin 8.0完成，由SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用 Duncan檢驗(yàn)法進(jìn)行多重比較檢驗(yàn)處理間的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植模式對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

由圖 1可知，單作、限制性套作、開放性套作模式下，玉米籽粒干重分別為5.79、5.88、5.96 g。與單作相比，兩種套作模式對(duì)玉米產(chǎn)量影響不顯著。

圖1 不同種植模式下玉米產(chǎn)量Fig. 1 Maize yield (dry mass) under different planting patterns

2.2 不同種植模式對(duì)植株As含量的影響

由表1可知，與單作相比，限制性套作和開放性套作分別使玉米莖、葉、籽粒中 As含量顯著降低了31.90%、18.59%、12.12%、35.16%、21.92%、24.24%。限制性套作較單作顯著提高蜈蚣草地上部As含量11.29%，開放性套作較單作分別顯著提高蜈蚣草根部和地上部As含量32.43%和17.87%。

2.3 不同種植模式對(duì)植株根際土壤有效態(tài)As含量的影響

由圖2可知，與單作相比，限制性套作和開放性套作分別顯著降低玉米根際土壤有效態(tài) As含量8.46%和8.32%。開放性套作較單作顯著提高蜈蚣草根際土壤有效態(tài)As含量15.42%，而限制性套作影響不顯著。

表1 不同種植模式下玉米、蜈蚣草各部位As含量Table 1 As concentration of each part of maize and Pteris vittata under different planting patterns mg·kg-1

圖2 不同種植模式下玉米、蜈蚣草根際土壤有效態(tài)As含量Fig. 2 Concentration of available As in rhizophere soil of maize and Pteris vittata under different planting patterns

2.4 不同種植模式對(duì)玉米根系形態(tài)的影響

由表 2可知，與單作相比，限制性套作和開放性套作分別顯著降低玉米根系總長(zhǎng)度與根系總表面積26.54%、30.94%和16.25%、19.61%。開放性套作較單作顯著增加玉米根系平均直徑24.24%。兩種套作處理均對(duì)玉米根系總體積未產(chǎn)生顯著影響。

表2 不同種植模式下玉米的根系形態(tài)Table 2 Root morphology of maize under different planting patterns

表3 不同種植模式下玉米根系分泌的有機(jī)酸種類與濃度Table 3 The organic acids kind and concentration secreted by maize roots under different planting patterns g·kg-1

2.5 不同種植模式對(duì)玉米根系分泌有機(jī)酸的影響

由表3可知，單作、套作模式下，玉米根系分泌的有機(jī)酸均主要有3種，即草酸、乙酸、檸檬酸（其他有機(jī)酸分泌的含量低于儀器檢測(cè)限，故未檢測(cè)出來）。與單作相比，套作模式下玉米根系分泌的乙酸和草酸量分別顯著增加844.68%和59.49%，但對(duì)檸檬酸分泌量影響不顯著。

2.6 不同種植模式下玉米根系分泌有機(jī)酸與As含量的相關(guān)性

由表4可知，套作后，玉米根系乙酸和草酸與根、莖、葉、籽粒 As含量呈顯著負(fù)相關(guān)，而檸檬酸與玉米各部位As含量無顯著相關(guān)性。

表4 不同種植模式下玉米根系分泌有機(jī)酸與As含量的相關(guān)性分析Table 4 Correlations between the contents of organic acids in root exudates and the contents of As in maize under different planting patterns

2.7 不同種植模式對(duì)玉米抗氧化酶活性和MDA含量的影響

由圖 3可知，單作和套作模式下，玉米葉片SOD、CAT和POD活性分別為2361、30.00、84.21 U·mg-1和 1931、16.60、80.70 U·mg-1，套作相比單作顯著降低玉米葉片SOD活性和CAT活性18.21%和44.67%，但對(duì)POD活性影響不顯著。

圖3 不同種植模式對(duì)玉米葉片抗氧化酶活性的影響Fig. 3 Antioxidant enzymes activity in maize leaf under different planting patterns

圖4 不同種植模式對(duì)玉米葉片MDA含量的影響Fig. 4 Concentration of MDA under different planting patterns

由圖 4可知，單作和套作模式下，玉米葉片MDA 含量分別為 9.16、7.19 μmol·g-1。與單作相比，套作顯著降低玉米葉片中MDA含量21.51%。

3 討論

產(chǎn)量是反映植物的生長(zhǎng)狀況和土壤環(huán)境變化的重要指標(biāo)之一。本研究結(jié)果表明，單作、限制性套作和開放性套作下，玉米產(chǎn)量未達(dá)到顯著差異，說明兩種套作模式對(duì)玉米的正常生長(zhǎng)沒有顯著影響。根系是作物固定、運(yùn)輸和吸收水分與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)最關(guān)鍵的器官，也是作物新陳代謝與物質(zhì)合成的重要器官之一（齊健等，2007）。在間套作模式下，植物的相互作用會(huì)影響根系的空間分布，從而影響其對(duì)重金屬的吸收與積累。限制性套作和開放性套作模式下，蜈蚣草和玉米根系的相互作用顯著降低了玉米根、莖、葉中的As含量和提高了蜈蚣草地上部As含量。從本研究結(jié)果可知：兩種套作模式顯著降低了玉米根際土壤有效態(tài)As含量，而開放性套作顯著提高了蜈蚣草根際土壤有效態(tài)As含量。大量研究表明，植株體內(nèi)As含量與土壤As的活性高度相關(guān)（Hua et al.，2009）。因此，玉米體內(nèi)As含量降低的可能原因是根系的相互作用降低了根際土壤As的生物有效性，從而減少了玉米對(duì)As的吸收。在重金屬脅迫下，植物可通過改變根系形態(tài)的分布，以適應(yīng)環(huán)境脅迫（劉瑩等，2003）。胡椒（Piper nigrum）-檳榔（Areca catechu）間作系統(tǒng)種間競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致兩種植物總根長(zhǎng)、總根表面積、平均根系直徑與總根體積等根系形態(tài)指標(biāo)均低于單作（楊建峰等，2015）。本研究中，As脅迫下，限制性套作和開放性套作相比單作顯著降低了玉米根系總長(zhǎng)和總表面積，這就減少了根系與土壤中 As的有效接觸，從而降低玉米對(duì)As的吸收。此外，開放性套作顯著增加玉米根系直徑而限制性套作無顯著影響的可能原因是開放性套作下與玉米根系交叉的蜈蚣草根系具有較強(qiáng)的 As吸收能力，吸收了土壤中大部分的 As，降低了玉米對(duì)As的吸收，從而緩解了As脅迫對(duì)玉米根系的影響，再者，玉米根系生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素等激素含量因As脅迫可能發(fā)生變化，使根尖細(xì)胞的分裂與伸長(zhǎng)受阻，從而緩解脅迫危害以維持自身正常生長(zhǎng)，玉米根系只能橫向增粗（何俊瑜等，2008；王麗紅等，2013），而限制性套作無此效應(yīng)。

植物根系分泌的帶有羧基官能團(tuán)（-COOH）的有機(jī)酸、氨基酸等物質(zhì)會(huì)通過改變根際環(huán)境的酸堿度（pH）或與重金屬絡(luò)合，降低其毒性并阻止其進(jìn)入植物體內(nèi)，在根際土壤重金屬移動(dòng)性、溶解性和生物有效性調(diào)節(jié)中起著重要作用（Ma et al.，2001；Chiang et al.，2011；Luo et al.，2014；陳秀玲等，2014）。玉米-超富集植物小花南芥間作顯著降低44%玉米根部Pb含量，其分泌的草酸、檸檬酸、蘋果酸和乙酸含量分別增加了167%、103%、127%和 1700%，而經(jīng)相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，間作模式下玉米根部Pb含量與根系分泌草酸、檸檬酸、蘋果酸和酒石酸顯著相關(guān)（王吉秀等，2016）。本研究發(fā)現(xiàn)，蜈蚣-玉米套作對(duì)玉米根系分泌有機(jī)酸的種類無顯著影響，但可增加其根系對(duì)乙酸和草酸的分泌量。相關(guān)性分析結(jié)果表明，玉米根、莖、葉和籽粒As含量與根系分泌乙酸、草酸呈顯著負(fù)相關(guān)，這可能降低了根際 pH，使 As生物有效性降低，從而減少了玉米對(duì)As的吸收。已有的研究表明，間套作體系下，兩種植物根系的交叉可使一種植株的根系分泌物通過土壤擴(kuò)散到另外一種植株的根際，改變其根際土壤中重金屬的有效性，從而影響另一種植株對(duì)重金屬的吸收（Cakmak et al.，1991；左元梅等，2004；陳佰巖等，2009）。草酸作為蜈蚣草根系分泌有機(jī)酸的主要成分，對(duì)土壤中As的釋放起到了重要作用（吳佳，2011；劉雪，2017）。本研究中開放性套作模式下玉米和蜈蚣草根系相互接觸，部分根系處于一個(gè)共同的根際環(huán)境，玉米根系分泌的草酸有可能擴(kuò)散至蜈蚣草根際，造成蜈蚣草根際草酸含量顯著增加，螯合As的能力增強(qiáng)（De et al.，2004），促進(jìn)了蜈蚣草對(duì)As的吸收。蜈蚣草-桑樹（Morus alba）間作可分別顯著降低和提高桑樹和蜈蚣草體內(nèi)As濃度，研究發(fā)現(xiàn)無論單作或間作模式，蜈蚣草根系周圍土壤中As的空間分布呈“山谷”形狀，這暗示了蜈蚣草根區(qū)周圍的As已被大量吸收（Wan et al.，2017）。蜈蚣草具有強(qiáng)吸收并富集As的能力，與玉米產(chǎn)生強(qiáng)烈的競(jìng)爭(zhēng)作用，這也可能是開放性模式降低玉米中As含量而同時(shí)提高蜈蚣草中As含量的機(jī)制之一。此外，微生物活動(dòng)及其群落結(jié)構(gòu)也會(huì)對(duì)植物根際重金屬的生物有效性帶來影響（Jones et al.，2003；Li et al.，2007），對(duì)于本研究植物根際微生物的作用是否影響了As的有效性，有待進(jìn)一步探究。

As脅迫下，植物細(xì)胞會(huì)積累大量的活性氧破壞膜系統(tǒng)，影響正常生理代謝，從而影響植物生長(zhǎng)。丙二醛（MDA）作為植株體內(nèi)膜脂類過氧化的最終產(chǎn)物，對(duì)細(xì)胞有毒害作用，其產(chǎn)生數(shù)量可反映膜系統(tǒng)傷害程度。研究表明植物體內(nèi)的MDA含量上升會(huì)抑制植物生長(zhǎng)，造成植株矮化和生長(zhǎng)遲緩（湯葉濤等，2010；郭艷杰等，2011）。在一定范圍的Cu2+脅迫條件下，玉米-豌豆（Pisum sativum）間作種植模式較單作可降低玉米根和葉中的MDA含量以維持玉米的正常生長(zhǎng)（王曉維等，2014）。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在 As脅迫下，套作相比單作顯著降低了玉米葉片中MDA含量，這說明套作降低了玉米體內(nèi)活性氧自由基的含量，減輕了膜脂過氧化作用，從而在一定程度上緩解了細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能的受損程度?？寡趸到y(tǒng)（SOD、POD、CAT）是植物為緩解危害，在長(zhǎng)期進(jìn)化與對(duì)環(huán)境的適應(yīng)中形成的內(nèi)源保護(hù)機(jī)制，可以有效清除植物體內(nèi)的活性氧自由基（Srivastava et al.，2005；Schneider et al.，2017）。其中 SOD是酶促活性氧清除系統(tǒng)的第一道防線，其催化Mehler反應(yīng)產(chǎn)生的超氧自由基生成H2O2和O2，而H2O2可被CAT進(jìn)一步分解或被POD利用。多數(shù)研究表明，套作可通過降低植物氧化損傷和增強(qiáng)抗氧化酶活性而提高其對(duì)重金屬的抗性（Cui et al.，2018；Tang et al.，2017；王曉維等，2014）。然而，本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在 As脅迫下套作顯著降低了玉米體內(nèi)的SOD和CAT活性，這和徐佳佳等（2016）的研究結(jié)果一致?？赡苁且?yàn)樘鬃髂Ｊ较?，玉米分泌的有機(jī)酸與As螯合，降低了As活性，減少了進(jìn)入玉米體內(nèi)的As，致使玉米體內(nèi)的抗氧化酶活性低于單作。

4 結(jié)論

蜈蚣草-玉米套作降低了玉米根長(zhǎng)和總表面積，增加了根直徑；促進(jìn)了玉米根系乙酸和草酸的分泌量，降低了玉米根際土壤有效態(tài) As含量；降低了玉米體內(nèi)抗氧化酶活性，緩解了 As脅迫對(duì)玉米的毒害。