在煤矸石中种植巨型黍（Pennisetum giganteum）和紫花苜蓿（Medicago sativa）以减轻和控制铁锰污染：根系动态及植物修复潜力

《Plant and Soil》：Intercropping Pennisetum giganteum and Medicago sativa for Iron-manganese mitigation and control in coal gangue: root system dynamics and phytoremediation potential

煤矸石污染土壤修复中，间作巨型中心草与苜蓿可协同调控铁锰分布，减少20-40cm土层Fe（4.55%-5.04%）和Mn（12.01%-14.10%）浓度，同时提升植物根系特征和元素吸收效率，使苜蓿根Fe含量增加78.96%，巨型中心草Mn含量提升23.81%，并促进植物内铁锰向残留态转化。该系统可降低铁锰淋失量34.80%和11.75%，互补根系垂直分布是关键机制。

　　

摘要

背景与目的

间作对煤矸石堆中铁和锰污染的修复效果及其作用机制仍有待进一步阐明。

方法

本研究采用渗滤柱实验，评估了种植Pennisetum giganteum Z.X.Lin和Medicago sativa L.对煤矸石污染土壤中Fe/Mn浓度、化学成分以及植物根系反应的影响。

结果

研究结果表明：(1) 间作协同调节了煤矸石土壤中Fe/Mn的分布和比例，与对照组相比，深层土壤（20-40厘米）中的Fe和Mn浓度分别降低了4.55%和5.04%，而残余Fe和酸提取Mn的比例分别增加了8%和7%。(2) 间作显著增加了根的长度和根组织密度，其中根的比表面积被确定为影响煤矸石土壤中Fe/Mn含量的关键因素。间作使M. sativa根部的Fe含量增加了78.96%，地上部分的Mn含量增加了23.51%；同样，间作也显著提高了P. giganteum根部的Fe含量（21.99%）和Mn含量（23.81%），并促进了植物体内Fe和Mn向残余成分的转化。(3) 间作系统使Fe和Mn的渗漏量分别减少了34.80%和11.75%。种植模式和根系中铁斑中的Mn含量分别被认为是Fe和Mn渗漏的主要影响因素。

结论

P. giganteum/M. sativa间作通过互补的根系垂直分层作用减少了Fe和Mn的扩散，为煤矸石堆的生态修复提供了一种有效的技术方法。