混種牛膝菊嫁接后代對生菜鎘積累的影響①

黃科文，林立金，石 軍，馬倩倩，李克強(qiáng)，廖明安*

混種牛膝菊嫁接后代對生菜鎘積累的影響①

黃科文1，林立金2，石 軍3，馬倩倩4，李克強(qiáng)1，廖明安1*

(1四川農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，成都 611130；2 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)果蔬研究所，成都 611130；3 綿陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，四川綿陽 621023； 4達(dá)州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，四川達(dá)州 635000)

采用盆栽試驗(yàn)，將兩種生態(tài)型(農(nóng)田和礦山)鎘超富集植物牛膝菊進(jìn)行正反嫁接：以礦山生態(tài)型牛膝菊為砧木(后代為礦砧)、農(nóng)田生態(tài)型牛膝菊為接穗(后代為農(nóng)穗)進(jìn)行嫁接和以農(nóng)田生態(tài)型牛膝菊為砧木(后代為農(nóng)砧)、礦山生態(tài)型牛膝菊為接穗(后代為礦穗)進(jìn)行嫁接，研究了混種兩種生態(tài)型牛膝菊正反嫁接實(shí)生后代(農(nóng)田、礦山、農(nóng)砧、礦砧、農(nóng)穗、礦穗)對生菜鎘(Cd)積累的影響。結(jié)果表明：與生菜單種處理相比，只有混種農(nóng)穗及礦穗處理不同程度提高了生菜根系及地上部分的生物量(其中，混種礦穗處理的生菜地上部分生物量最大，較生菜單種處理提高了10.98%)，其他混種處理均抑制了生菜的生長。另外，混種農(nóng)穗及礦穗處理顯著提高了生菜葉片過氧化物酶(POD)及過氧化氫酶(CAT)活性，但對其超氧化物歧化酶(SOD)活性的影響不大?；旆N牛膝菊嫁接后代顯著降低了生菜地上部分的Cd含量，且與礦穗混種處理的Cd含量最低，較生菜單種處理降低了29.18%。因此，生菜與礦穗混種，既能有效降低生菜可食用部位(地上部分)的Cd含量，還能促進(jìn)其生長。

牛膝菊；嫁接后代；生菜；混種；鎘

隨著城市污染、礦區(qū)開采，工業(yè)“三廢”的排放加劇，城郊菜區(qū)土壤重金屬污染日益嚴(yán)重[1]。鎘(Cd)是毒性最強(qiáng)的重金屬之一，易在土壤中長期積累，造成蔬菜品質(zhì)下降，并通過食物鏈危害人體健康[2]。不同類型的蔬菜對土壤重金屬的積累存在較大差異，重金屬在蔬菜中的含量由高到低依次為葉菜類、根莖類、瓜果類[3]。近年來，葉菜類蔬菜因其在生產(chǎn)過程中相較其他類型蔬菜擁有更高的重金屬積累量，引起了人們廣泛的關(guān)注[4-5]。植物修復(fù)技術(shù)是利用重金屬超富集植物吸收、轉(zhuǎn)移土壤重金屬的一種綠色、安全的修復(fù)措施[6]。將重金屬超富集植物與普通植物混種，實(shí)現(xiàn)修復(fù)重金屬污染土壤的同時(shí)進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是植物修復(fù)技術(shù)的重要研究方向[7-8]。研究表明，Cd超富集植物續(xù)斷菊與經(jīng)濟(jì)作物(玉米、蠶豆)混種，可在降低經(jīng)濟(jì)作物Cd含量的同時(shí)有效促進(jìn)續(xù)斷菊對土壤Cd的積累[9-10]。相較于蔬菜單種，混種重金屬超富集植物雞眼草可顯著降低番茄、白菜、卷心菜可食用部位的Cd含量，但提高了油冬菜及花椰菜對土壤鉛(Pb)、鋇(Ba)的積累[11]。超富集植物東南景天與大豆、玉米混種均顯著提高了東南景天地上部分的Pb、Zn(鋅)含量，與黑麥草混種卻抑制了東南景天對Pb、Zn的積累；相較于作物單種，混種東南景天可顯著抑制黑麥草及玉米對Cd、Zn的吸收，但顯著促進(jìn)了玉米對Pb的積累[12]。這些研究表明不同混種模式對植物重金屬含量的影響存在較大差異。因此，篩選合適的重金屬超富集植物-普通植物混種模式來降低經(jīng)濟(jì)作物的重金屬含量具有重要意義。

生菜()是葉用萵苣的俗稱，為菊科萵苣屬一年生或二年生草本植物，富含多種維生素以及鈣、鐵、磷鹽，具有較高的食用價(jià)值[13]。有研究發(fā)現(xiàn)，生菜在生長過程中會吸收并積累土壤中的Cd，對人體健康存在一定危害[14]。牛膝菊()為菊科牛膝菊屬一年生草本植物，是一種生長迅速、廣泛分布的Cd超富集植物，且在不同生態(tài)環(huán)境條件下，不同生態(tài)型的牛膝菊對土壤Cd的積累能力存在較大差異[15-16]。梁歡[17]以不同密度的牛膝菊與生菜混種，發(fā)現(xiàn)混種低密度牛膝菊可有效降低生菜可食用部位的Cd含量。前期的初步研究發(fā)現(xiàn)，兩種生態(tài)型(農(nóng)田和礦山)牛膝菊正反嫁接實(shí)生后代的Cd積累特性存在明顯差異，這可能與嫁接導(dǎo)致的DNA甲基化模式改變遺傳給后代有關(guān)[18]。鑒于此，本試驗(yàn)分別將這兩種生態(tài)型的牛膝菊正反嫁接實(shí)生后代與生菜混種，研究了混種牛膝菊嫁接后代對生菜Cd積累的影響，以期篩選出可以顯著降低生菜Cd含量且能使生菜穩(wěn)產(chǎn)或高產(chǎn)的牛膝菊嫁接后代植株，為Cd污染地區(qū)的蔬菜栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

2015年9月，分別在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)雅安校區(qū)農(nóng)場農(nóng)田(30°23′ N，103°48′ E，農(nóng)田生態(tài)型)和四川省雅安市漢源縣唐家山鉛鋅礦區(qū)(29°24′ N, 102°38′ N，礦山生態(tài)型)采集成熟的牛膝菊種子保存。

四川農(nóng)業(yè)大學(xué)雅安校區(qū)農(nóng)場位于四川省雅安市雨城區(qū)，平均海拔620 m，屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均氣溫16.2 ℃，多年平均降雨量為1 743.3 mm，多年平均日照1 035 h，多年平均蒸發(fā)量為1 011.2 mm[19]。農(nóng)田土壤(非污染土壤)為紫色土，其基本理化性質(zhì)為：pH 6.94，有機(jī)質(zhì)43.64 g/kg，全氮3.63 g/kg，全磷0.38 g/kg，全鉀17.54 mg/kg，堿解氮195.00 mg/kg，有效磷6.25 mg/kg，速效鉀191.13 mg/kg，有效態(tài)Cd 0.022 mg/kg[19]。

唐家山鉛鋅礦區(qū)位于四川省雅安市漢源縣唐家鄉(xiāng)，平均海拔890 m，現(xiàn)保有鉛鋅礦儲量為1.5×106t，年采礦10萬t，零星堆積約60多萬m3廢礦渣。礦區(qū)地處北溫帶與季風(fēng)帶之間的山地亞熱帶氣候區(qū)，具有典型的干熱河谷氣候特點(diǎn)，多年平均氣溫為17.9 ℃，年均降雨量為741.8 mm，年均日照為1 475.8 h，年均蒸發(fā)量為1 248.2 mm[19]。礦區(qū)土壤(鎘污染土壤)為黃棕壤，其基本理化性質(zhì)為：pH 8.17，有機(jī)質(zhì)26.56 g/kg，全氮1.16 g/kg，全磷1.93 g/kg，全鉀0.59 g/kg，堿解氮13.14 mg/kg，有效磷0.26 mg/kg，速效鉀7.98 mg/kg，有效態(tài)Cd 16.78 mg/kg[19]。

生菜品種為意大利散葉生菜(全年抗熱耐抽薹)，購自保豐種子商行。

供試土壤為潮土，取自成都市溫江區(qū)農(nóng)田，土壤基本理化性質(zhì)參照鮑士旦[20]方法測定：pH 7.35，有機(jī)質(zhì)41.38 g/kg，全氮3.05 g/kg，全磷0.31 g/kg，全鉀15.22 g/kg，堿解氮165.30 mg/kg，有效磷5.87 mg/kg，速效鉀187.03 mg/kg，未檢測出Cd。

1.2 嫁接

2015年10月，將采集的兩種生態(tài)型牛膝菊種子置于溫度25 ℃，光照4 000 lx，空氣濕度80% 條件下育苗。待幼苗高約3 cm、2片真葉展開時(shí)，移栽于無Cd污染盆中。當(dāng)牛膝菊苗高約10 cm時(shí)，對兩種生態(tài)型牛膝菊進(jìn)行正反嫁接。

嫁接處理方式如下：

1)礦山生態(tài)型不嫁接處理(礦山)：直接將礦山生態(tài)型牛膝菊幼苗移栽種植，收集種子保存。

2)農(nóng)田生態(tài)型不嫁接處理(農(nóng)田)：直接將農(nóng)田生態(tài)型牛膝菊幼苗移栽種植，收集種子保存。

3)礦山生態(tài)型作為砧木(后代為礦砧)與農(nóng)田生態(tài)型作為接穗(后代為農(nóng)穗)進(jìn)行嫁接：將礦山生態(tài)型和農(nóng)田生態(tài)型牛膝菊幼苗分別從離地約6 cm處剪斷，礦山生態(tài)型牛膝菊下部苗(6 cm)作為砧木，農(nóng)田生態(tài)型牛膝菊的上部苗(4 cm)作為接穗進(jìn)行嫁接，保留砧木葉片及幼芽。

4)農(nóng)田生態(tài)型作為砧木(后代為農(nóng)砧)與礦山生態(tài)型作為接穗(后代為礦穗)進(jìn)行嫁接：將礦山生態(tài)型和農(nóng)田生態(tài)型牛膝菊幼苗分別從離地約6 cm處剪斷，農(nóng)田生態(tài)型牛膝菊下部苗(6 cm)作為砧木，礦山生態(tài)型牛膝菊的上部苗(4 cm)作為接穗進(jìn)行嫁接，保留砧木葉片及幼芽。

嫁接方法為劈接法，用寬約1 cm、長20 cm的塑料帶進(jìn)行綁縛，使砧木與接穗的結(jié)合部位緊密地貼在一起。嫁接后澆水并保持土壤田間持水量為80%，用地膜覆蓋保濕，并用遮陽網(wǎng)遮陰。10 d后逐步移除地膜和遮陽網(wǎng)，并取下綁縛的塑料帶。嫁接成活后，所有植株均種植在無重金屬污染的土壤中，根據(jù)土壤水分實(shí)際情況不定期澆水確保土壤水分保持在田間持水量的80% 左右。待牛膝菊成熟后，分別收集未嫁接以及正反嫁接處理的砧木及接穗的后代種子保存。

1.3 試驗(yàn)方法

2016年2月參照梁歡[17]的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，將土壤風(fēng)干、壓碎，稱取2.5 kg裝于21 cm × 20 cm(高×直徑)的塑料盆內(nèi)，加入分析純CdCl2·2.5H2O，使其Cd含量為10 mg/kg，并與土壤充分混勻，保持土壤田間持水量的80%，自然放置平衡4周，不定期翻土，使土壤充分混合均勻。

2016年3月，將牛膝菊嫁接后代種子和生菜種子分別在20 ℃下，置于裝有營養(yǎng)土的培養(yǎng)皿中催芽。當(dāng)有80% 的種子發(fā)芽后移植于穴盤中，在溫度25 ℃，光照強(qiáng)度4 000 lx，空氣濕度80% 的條件下育苗。2016年4月，待牛膝菊幼苗高約3 cm、2片真葉展開時(shí)，移栽至準(zhǔn)備好的含Cd土壤中與長勢一致的生菜幼苗混種：生菜混種農(nóng)田生態(tài)型牛膝菊(生菜混農(nóng)田)、生菜混種礦山生態(tài)型牛膝菊(生菜混礦山)、生菜混種農(nóng)田生態(tài)型牛膝菊砧木后代(生菜混農(nóng)砧)、生菜混種礦山生態(tài)型牛膝菊砧木后代(生菜混礦砧)、生菜混種農(nóng)田生態(tài)型牛膝菊接穗后代(生菜混農(nóng)穗)、生菜混種礦山生態(tài)型牛膝菊接穗后代(生菜混礦穗)以及生菜單種，每個處理種植4盆?；旆N處理每盆種植3株生菜和1株牛膝菊，單種處理每盆種植4株生菜。整個生長過程中不定期交換盆與盆的位置以減弱邊際效應(yīng)的影響，并及時(shí)去除雜草，防治病蟲害。

2016年6月，種植2個月后，選取生菜幼嫩葉片，測定其抗氧化酶活性：超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮藍(lán)四唑法測定[21]，過氧化物酶(POD)活性采用愈創(chuàng)木酚法測定[21]，過氧化氫酶(CAT)活性采用高錳酸鉀滴定法測定[21]。之后整株收獲，用自來水洗凈，再用去離子水反復(fù)沖洗，于105 ℃下殺青15 min后，在70 ℃下烘至恒重。稱重，粉碎，過100目篩后，分別稱取生菜根系及地上部分樣品0.500 g，并加入硝酸-高氯酸(體積比為4∶1)放置12 h。待溶液消化至透明后，過濾，定溶至50 ml，用iCAP 6300型ICP光譜儀測定(Thermo Scientific，USA)樣品Cd含量[20]。牛膝菊整株收獲后，分成根系和地上部分分別進(jìn)行清洗、烘干和Cd含量的測定，其處理過程和測定方法與生菜相同，同時(shí)計(jì)算牛膝菊的Cd積累量，即Cd含量×生物量[22]。

收集土壤，風(fēng)干，過1 mm篩后，稱取10 g土樣置于25 ml燒杯中，加入0.01 mol/L CaCl210 ml混勻，靜置30 min后，用校正過的PHS-25型pH值測試儀測定懸液pH[20]。土壤有效Cd含量用0.005 mol/L DTPA-TEA浸提(土液比為1∶2.5)[20]，用iCAP 6300型ICP光譜儀測定[20]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用DPS進(jìn)行方差分析(Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較)。

2 結(jié)果與分析

2.1 混種牛膝菊嫁接后代對生菜生物量的影響

由表1 可知，在Cd脅迫條件下與牛膝菊嫁接后代混種后，生菜各部位的生物量均受到不同程度的影響。與生菜單種處理相比，只有混種農(nóng)穗處理顯著提高了生菜根系的生物量，且較單種處理提高了8.21%(<0.05)，除混種礦穗處理外，其他混種處理均顯著降低了生菜根系的生物量。生菜地上部分與整株生物量的大小順序均為：生菜混礦穗>生菜混農(nóng)穗>生菜單種>生菜混礦砧>生菜混農(nóng)田>生菜混礦山>生菜混農(nóng)砧。與生菜單種處理相比，混種礦穗處理顯著提高了生菜地上部分的生物量，且較單種處理提高了10.98%(<0.05)。除混種農(nóng)穗、礦砧處理對生菜地上部分的生物量無顯著影響外，其他處理均顯著降低了生菜地上部分的生物量。對生菜的整株生物量，只有混種礦穗處理顯著提高了生菜的整株生物量，且較單種處理提高了10.12%(<0.05)。另外，生菜混農(nóng)砧以及生菜混農(nóng)穗處理的根冠比較單種有所提高，其余混種處理均降低了生菜根冠比。

表1 混種牛膝菊嫁接后代對生菜生物量的影響(以干物質(zhì)量計(jì))

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差；同一列數(shù)據(jù)后英文小寫字母不同表示不同處理間某指標(biāo)差異顯著(<0.05)，下同。

2.2 混種牛膝菊嫁接后代對生菜抗氧化酶活性的影響

由表2 可知，在Cd脅迫下，相較于生菜單種處理，混種農(nóng)田處理顯著提高了生菜葉片的SOD活性，且較單種處理提高了16.39%(<0.05)；混種農(nóng)砧處理顯著降低了生菜葉片的SOD活性，且較單種處理降低了44.45%(<0.05)，其余混種處理對其SOD活性影響不大。對生菜葉片的POD活性，混種農(nóng)穗及礦穗處理顯著提高了生菜葉片的POD活性，且較單種處理分別提高了10.80%、10.19%(<0.05)；混種農(nóng)砧處理顯著降低了生菜葉片的POD活性，且較單種處理降低了37.38%(<0.05)，其余混種處理對其POD活性影響不大。對生菜葉片的CAT活性，混種處理顯著提高了生菜葉片的CAT活性，其大小順序?yàn)椋荷嘶燹r(nóng)砧>生菜混礦穗>生菜混礦砧>生菜混農(nóng)穗>生菜混農(nóng)田>生菜混礦山>生菜單種，分別較生菜單種處理提高了67.50%、39.65%、23.60%、18.26%、9.97% 和2.55%(<0.05)。

表2 混種牛膝菊嫁接后代對生菜抗氧化酶活性的影響(以鮮物質(zhì)量計(jì)，U/g)

2.3 混種牛膝菊嫁接后代對生菜鎘含量的影響

由表3 可知，在Cd脅迫條件下，相較于生菜單種處理，混種農(nóng)砧、農(nóng)穗處理顯著提高了生菜根系的Cd含量，分別較單種處理提高了12.84%、15.19% (<0.05)；混種礦山、礦砧及礦穗處理顯著降低了生菜根系的Cd含量，分別較單種處理降低了22.15%、19.80%、14.28%(<0.05)。對生菜地上部分的Cd含量，混種處理顯著降低了生菜的地上部分Cd含量，其大小順序?yàn)椋荷藛畏N>生菜混農(nóng)砧>生菜混農(nóng)穗>生菜混農(nóng)田>生菜混礦山>生菜混礦砧>生菜混礦穗，分別較生菜單種處理降低了10.92%、12.43%、16.63%、18.68%、20.14%、29.18%(<0.05)。生菜整株的Cd含量大小順序與其地上部分的Cd含量相同，其中混種礦穗處理使生菜整株Cd含量最低，較生菜單種處理降低了26.85%(<0.05)。說明與牛膝菊嫁接后代混種可以有效降低生菜的Cd含量。

2.4 牛膝菊嫁接后代的鎘積累量

由表4 可知，在Cd脅迫條件下，混種對不同牛膝菊嫁接后代生物量及Cd含量的影響存在差異。對牛膝菊嫁接后代的根系生物量，礦穗混生菜處理的根系生物量最大，且顯著高于礦山混生菜、礦砧混生菜及農(nóng)穗混生菜處理(<0.05)。對牛膝菊嫁接后代的地上部分生物量，其大小順序?yàn)椋旱V穗混生菜>農(nóng)穗混生菜>礦山混生菜>農(nóng)田混生菜>農(nóng)砧混生菜>礦砧混生菜，其中農(nóng)穗混生菜及礦穗混生菜處理的地上部分生物量顯著高于其他處理(<0.05)。對牛膝菊嫁接后代的根系Cd含量，其大小順序?yàn)椋恨r(nóng)穗混生菜>礦山混生菜>農(nóng)砧混生菜>礦穗混生菜>礦砧混生菜>農(nóng)田混生菜，其中農(nóng)穗混生菜處理的根系Cd含量最大且顯著高于其他混種處理(<0.05)。對牛膝菊嫁接后代的地上部分Cd含量，礦砧混生菜及礦穗混生菜處理的地上部分Cd含量顯著高于其他處理，農(nóng)穗混生菜處理的地上部分Cd含量最低。對牛膝菊嫁接后代的根系Cd積累量，其大小順序?yàn)椋旱V穗混生菜>農(nóng)砧混生菜>礦山混生菜>農(nóng)穗混生菜>礦砧混生菜>農(nóng)田混生菜，其中礦穗混生菜處理的根系Cd積累量最大，相較于農(nóng)田混生菜處理高出了81.32%(<0.05)。對牛膝菊嫁接后代的地上部分Cd積累量，礦穗混生菜處理的根系Cd積累量達(dá)到90.714 μg/株，分別較農(nóng)田混生菜、礦山混生菜、農(nóng)砧混生菜、礦砧混生菜及農(nóng)穗混生菜處理Cd顯著高出了24.50%、16.19%、35.93%、54.52%、12.10%(<0.05)。

表3 混種牛膝菊嫁接后代對生菜Cd含量的影響(以干物質(zhì)量計(jì)，mg/kg)

表4 牛膝菊嫁接后代的Cd積累量

2.5 混種對土壤pH及土壤有效態(tài)鎘含量的影響

由圖1可知，在Cd污染條件下，相較于生菜單種處理，混種處理顯著降低了土壤pH(<0.05)，各處理的土壤pH的大小順序?yàn)椋荷藛畏N>生菜混種農(nóng)田>生菜混種農(nóng)穗>生菜混種礦山>生菜混種礦穗>生菜混種農(nóng)砧>生菜混種礦砧。與生菜單種相比，生菜混種礦山、礦砧、農(nóng)穗及礦穗處理均顯著提高了土壤中有效態(tài)Cd含量(<0.05)，而其他混種處理則對其影響不大。

圖1 混種對土壤pH 和有效Cd含量的影響

3 討論

間(混)種是指在相同土地上，同時(shí)種植兩種或兩種以上生育期相近或相同植物的種植方式，可以實(shí)現(xiàn)植物對光能、熱能、養(yǎng)分、水分、土地等資源集約化的利用，達(dá)到提高作物產(chǎn)量，改善籽實(shí)品質(zhì)的目的[23-24]。吳娜等[25]研究發(fā)現(xiàn)，與馬鈴薯單作相比，馬鈴薯-燕麥混種模式有效增加了馬鈴薯單株塊莖重以及單株商品薯重，顯著提高了馬鈴薯產(chǎn)量。馮曉敏等[26]研究發(fā)現(xiàn)，豆科-燕麥混種模式明顯優(yōu)于單作，且大豆與燕麥混種對大豆、燕麥的生長均有促進(jìn)作用。正常情況下，植物體內(nèi)的活性氧與抗氧化系統(tǒng)之間存在動態(tài)平衡，但在Cd脅迫下，活性氧大量積累會直接導(dǎo)致細(xì)胞膜的損傷和破壞[27-28]。超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)以及過氧化氫酶(CAT)是植物為避免活性氧的損害而形成的內(nèi)源保護(hù)系統(tǒng)，通過這3種酶的協(xié)同作用，可以及時(shí)清除植物體內(nèi)的活性氧，避免活性氧大量累積對植物造成損害[29-30]。本研究發(fā)現(xiàn)，除混種農(nóng)穗及礦穗處理不同程度提高了生菜各部位的生物量外，其他處理均抑制了生菜的生長。另外，生菜混種農(nóng)穗、生菜混種礦穗處理使牛膝菊嫁接后代的地上部分生物量均顯著高于其他處理。同時(shí)，相較于生菜單種處理，混種農(nóng)穗及礦穗處理均顯著提高了生菜葉片的POD以及CAT活性。這說明生菜-農(nóng)穗及生菜-礦穗這兩種混種模式具有一定的間作優(yōu)勢，通過相互作用促進(jìn)了生菜的生長。

混種模式下，植物間的相互作用增強(qiáng)，通過種間的競爭、促進(jìn)作用以及“根際對話”可以改變植物根際的理化性質(zhì)，進(jìn)而影響植物對土壤重金屬的積累能力[31-32]。楊遠(yuǎn)祥等[33]在鋅鎘復(fù)合污染條件下將白三葉與香根草以不同比例混種，發(fā)現(xiàn)合適的混種比例可以顯著提高兩種植物對土壤重金屬的積累量。秦歡等[8]研究發(fā)現(xiàn)，大葉井口邊草與玉米混種，有效促進(jìn)了大葉井口邊草根系及地上部分對砷的吸收，并顯著降低了玉米莖中砷的含量。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，混種牛膝菊嫁接后代可以顯著降低生菜可食用部分(地上部分)的Cd含量，與前人的研究結(jié)果相似[34]?；旆N不同處理的牛膝菊嫁接后代對生菜Cd含量的影響存在差異，這可能與不同混種處理對土壤理化性質(zhì)的影響存在差異有關(guān)。土壤pH是影響土壤重金屬離子吸附、解吸，改變其遷移及有效態(tài)的重要因子[35-36]。本研究發(fā)現(xiàn)，生菜混種牛膝菊嫁接后代顯著降低了土壤pH，其中只有生菜混種礦山、礦砧、農(nóng)穗及礦穗處理顯著提高了土壤中有效態(tài)Cd的含量，而其他處理對其影響不大，說明土壤的有效態(tài)Cd含量是土壤pH和其他因子共同決定的，可能還與土壤酶、土壤微生物以及土壤水分等因子相關(guān)[37-39]。在不同混種模式中，生菜-礦穗混種模式顯著抑制了生菜對土壤Cd的吸收，使其地上部分及整株Cd含量達(dá)到最低。同時(shí)，在生菜-礦穗的混種模式下，牛膝菊嫁接后代根系及地上部分的Cd積累量最高且顯著高于其他混種模式。這可能是因?yàn)樵诨旆N模式下，生菜與礦穗間的“根際對話”最為頻繁，促進(jìn)了根系分泌物的釋放，鈍化了土壤Cd的活性，從而抑制了生菜對土壤Cd的積累[40]。另外，嫁接可能導(dǎo)致一定頻率的DNA甲基化模式的改變，且接穗發(fā)生的變化更為劇烈[18]。相較于農(nóng)田生態(tài)型牛膝菊，礦山生態(tài)型牛膝菊對土壤中的Cd具有更強(qiáng)的富集能力，將其嫁接到農(nóng)田生態(tài)型牛膝菊上，可能增強(qiáng)了接穗對Cd的耐性并將這種性狀遺傳到了后代(礦穗)。讓礦穗在生菜-礦穗混種模式下，對土壤Cd的吸收競爭中占據(jù)優(yōu)勢，從而在提高礦穗Cd含量的同時(shí)降低了生菜的Cd含量，但混種降低生菜Cd含量的機(jī)制還需進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

與生菜單種處理相比，混種礦穗處理在提高生菜地上部分生物量的同時(shí)有效降低了其可食用部位的Cd含量，對生菜具有安全、增產(chǎn)的雙重效果。另外，相較于其他混種處理，生菜-礦穗的混種模式有效促進(jìn)了牛膝菊嫁接后代的生長以及對土壤中Cd的吸收，使牛膝菊嫁接后代各部分的Cd積累量達(dá)到最大，為實(shí)現(xiàn)降低生菜Cd含量的同時(shí)有效修復(fù)Cd污染土壤提供了理論依據(jù)。

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Effect of Intercropping with Grafting Offspring ofon Cadmium Accumulation of Lettuce

HUANG Kewen1,LIN Lijin2, SHI Jun3, MA Qianqian4, LI Keqiang1, LIAO Ming′an1*

(1College of Horticulture, Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130, China; 2 Institute of Pomology and Olericulture,Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130, China; 3Mianyang Academy of Agricultural Sciences, Mianyang, Sichuan 621023, China; 4 Dazhou Academy of Agricultural Sciences, Dazhou, Sichuan 635000, China)

A pot experiment was conducted to study the effects of intercropping with positive and negative grafting offspring of two ecotypes (farmland and mining) of cadmium (Cd) hyperaccumulator plantson Cd accumulation of lettuce. The positive grafting: the rootstock was mining ecotype of(grafting offspring was defined as mining-rootstock) and the scion was farmland ecotype of(grafting offspring was defined as farmland-scion); the negative grafting: the rootstock was farmland ecotype of(grafting offspring was defined as farmland-rootstock) and the scion was mining ecotype of(grafting offspring was defined as mining-scion). The results showed that compared with the monoculture of lettuce, only farmland-scion and mining-scion increased the root and shoot biomasses of lettuce (intercropping with mining-scion had the maximum of shoot biomass, increased by 10.98% compared with the monoculture), but the other treatments inhibited the growth of lettuce. In addition, intercropping with farmland-scion and mining-scion also significantly improved POD and CAT activities but had no obvious effects on SOD activity of lettuce. Compared to the monoculture of lettuce, intercropping with grafting offspring ofsignificantly reduced Cd contents in shoots of lettuce, and intercropping with mining-scion had the minimum content, reduced by 29.18% compared with the monoculture. Therefore, intercropping with mining-scion not only effectively reduced Cd contents in the edible parts (shoots) of lettuce, but also promoted the growth of lettuce.

; Grafting offspring; Lettuce; Intercropping; Cadmium

X53；S636.2

A

10.13758/j.cnki.tr.2020.01.018

黃科文, 林立金, 石軍, 等. 混種牛膝菊嫁接后代對生菜鎘積累的影響. 土壤, 2020, 52(1): 127–133.

四川省教育廳項(xiàng)目(17ZB0342)資助。

黃科文(1992—)，男，四川雙流人，博士研究生，主要從事果樹生理生態(tài)研究。E-mail: 263733029@qq.com