CN106888777A - 一种促进西洋菜生长、降低茎叶镉含量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种促进西洋菜生长、降低茎叶镉含量的方法，该方法包括如下步骤：将破碎后的秸秆施入种植着西洋菜的镉污染土壤中；或，将破碎后的秸秆施入镉污染土壤中，然后将西洋菜幼苗种植其中；所述秸秆为红果黄鹌菜秸秆、牛膝菊秸秆、豨莶秸秆、三叶鬼针草秸秆中的至少一种。本发明可以促进西洋菜的生长，提高其生物量和地上部分的比重，同时本发明还可以显著的降低西洋菜地上部分的镉含量；本发明可以防止或降低镉污染对西洋菜可食用部分的影响，提高了西洋菜种植的经济效益。

Description

一种促进西洋菜生长、降低茎叶镉含量的方法

技术领域

本发明属于农业生产技术领域，具体涉及一种促进西洋菜生长、降低茎叶镉含量的方法。

背景技术

由于重金属大量的排放，重金属污染已经严重威胁到人们的健康。据调查，中国约有19.4％的耕地重金属超过土壤环境限量标准。重金属镉是植物生长的非必需元素，当镉进入植物体内并积累达到一定程度时，会对植物造成毒害，影响其光合作用，导致蛋白质变性，降低酶活性，影响营养元素的吸收，进而导致植物生长迟缓、植株矮小、退绿、产量下降、质量下降等。

西洋菜(Nasturtium officinale R.Br.)，又称豆瓣菜，属多年生十字花科挺水草本植物。其食用部分为植物的嫩茎叶，性味甘凉，具有清肺热、润肺燥的功效。西洋菜含有较多的蛋白质、维生素A、维生素C及少量的维生素D，大量的铁、钙等元素，同时还含有较高抗衰老素――过氧化物歧化酶。

由于镉污染日益严重，如何防止镉进入西洋菜可食用部分或降低西洋菜可食用部分中的镉含量已成为本领域亟待解决的问题。

对于镉污染的处理，现有技术一般着眼于镉污染土壤的治理，如四川农业大学的中国专利201410268051.2中记载了利用超富集植物提高牛膝菊修复镉污染土壤能力的方法。不过，该方法不能解决显著降低植物中可食用部分镉含量的技术问题。

另外，理想的方法应该还具有促进目的植物生长作用。

综上所述，本领域亟需一种可以促进西洋菜生长并降低其可食用部分中镉含量的方法。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种促进西洋菜生长、降低茎叶镉含量的方法，该方法包括如下步骤：

将破碎后的秸秆施入种植着西洋菜的镉污染土壤中；

或，

将破碎后的秸秆施入镉污染土壤中，然后将西洋菜幼苗种植其中；

所述秸秆为红果黄鹌菜秸秆、牛膝菊秸秆、豨莶秸秆、三叶鬼针草秸秆中的至少一种。

所述秸秆的粒径不超过5mm。

所述秸秆的施用量为300～400kg/亩。

作为更利于本发明实施的方案，将破碎后的秸秆施入镉污染土壤后，浇水保持湿润，平衡后再种植西洋菜幼苗。

优选的，所述平衡时间为一周。

优选的，种植幼苗时，采用高2～4cm的幼苗进行扦插。

优选的，所述秸秆为红果黄鹌菜秸秆或牛膝菊秸秆。

作为更有利于本发明实施的方案，所述方法还包括浇水管理，所述浇水管理为：在西洋菜幼苗种植后两周内确保水面高出土壤1cm，在西洋菜幼苗种植后两周之后确保水面高出土壤3cm。

本发明的有益效果：

本发明可以促进西洋菜的生长，提高其生物量和地上部分的比重，同时本发明还可以显著的降低西洋菜地上部分的镉含量；本发明可以防止或降低镉污染对西洋菜可食用部分的影响，提高了西洋菜种植的经济效益。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只是用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述发明内容所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1

将破碎后的红果黄鹌菜秸秆、牛膝菊秸秆、豨莶秸秆和三叶鬼针草秸秆分别施入种植着西洋菜的镉污染土壤中；秸秆过5mm筛；施用量为300kg/亩。

实施例2

将破碎后的红果黄鹌菜秸秆、牛膝菊秸秆、豨莶秸秆和三叶鬼针草秸秆分别施入种植着西洋菜的镉污染土壤中；秸秆过5mm筛；施用量为400kg/亩。

实施例3

将破碎后的红果黄鹌菜秸秆、牛膝菊秸秆、豨莶秸秆和三叶鬼针草秸秆分别施入种植着西洋菜的镉污染土壤中；秸秆过5mm筛；施用量为350kg/亩。

实施例4

将破碎后的秸秆施入镉污染土壤中，浇水保持湿润，平衡一周后将西洋菜幼苗扦插种植其中；所述幼苗高2～4cm。西洋菜生长初期(两周内)保持水面高出土壤表面1cm，两周后保持水面高出土壤表面3cm。

实验例

试验于2013年9-12月在四川农业大学雅安校区农场进行。2013年9月，将土壤风干、压碎、过5mm筛后，分别称取12.0kg装于20cm×27cm(高×直径)的塑料桶内，加入分析纯CdCl₂·2.5H₂O溶液，使其镉浓度为45mg/kg，并与土壤充分混匀，保持淹水状态，自然放置平衡4周后再次混合备用。2013年10月，处理好的四种镉超富集植物秸秆分别施入制备好的镉污染土壤中，施入量为每盆24g，即每千克土2g，混匀，浇水保持湿润，平衡一周后种植西洋菜幼苗。将选择长势一致，约3cm高的幼苗扦插至桶中，每桶种植2株，每个处理重复6次。西洋菜生长初期(两周内)保持水面高出土壤表面1cm，两周后保持水面高出土壤表面3cm。试验共计5个处理：未施用(CK)、施用红果黄鹌菜、施用牛膝菊、施用豨莶、施用三叶鬼针草。60天后(2013年12月)测定西洋菜叶片的光合色素含量。之后，测量株高并整株收获，记录每株中长度大于1cm的主茎一级分枝数量并测量每株的最长根长。将植物根系和地上部分分别封装，用自来水洗净，再用去离子水冲洗3次后，于110℃杀青15min，75℃烘干至衡重，称重，粉碎，过100目筛。称取0.500g植物样品，加入硝酸-高氯酸(体积比为4:1)放置12h后消化至溶液透明，过滤，定容至50ml，用iCAP 6300型ICP光谱仪测定(Thermo Scientific,USA)镉含量。

数据采用DPS系统进行方差分析(Duncan新复极差法进行多重比较)。根冠比＝根系生物量/地上部分生物量，耐性系数＝各处理根系长度/对照根系长度，转运系数(TF)＝植物地上部分镉含量/根系镉含量。

结果与分析

土施超富集植物秸秆对西洋菜生物量的影响

由表1可以看出，土施四种镉超富集植物秸秆后，西洋菜的根、茎、叶生物量均显著高于对照，同时各处理间差异均达显著水平，其根、茎、叶生物量大小顺序均为：土施红果黄鹌菜秸秆＞土施牛膝菊秸秆＞土施豨莶秸秆＞土施三叶鬼针草秸秆。这表明土施这四种镉超富集植物秸秆有利于西洋菜生长，且对于生长的促进效果存在差异，其中以红果黄鹌菜秸秆效果最佳，其根、茎、叶生物量较对照分别增加192.77％，537.40％，374.08％。四种处理的西洋菜根冠比均低于对照，说明土施这四种镉超富集植物秸秆能够促进西洋菜生长，增加其地上部分比重。

表1西洋菜生物量

注：不同小写字母表示不同处理在5％显著水平上差异显著，下同。

土施超富集植物秸秆对西洋菜株高、分枝数及根长的影响

由表2可以看出，土施四种镉超富集植物秸秆后，西洋菜株高、分枝数、根长、耐性系数均高于对照。其中土施红果黄鹌菜秸秆的西洋菜株高、分枝数、根长与对照差异显著，而土施牛膝菊、豨莶、三叶鬼针草秸秆后，西洋菜仅分枝数、根长与对照差异达显著水平，株高与对照差异不显著。因此，土施这四种镉超富集植物秸秆不仅能促进西洋菜纵向生长，还能促进其分枝，其中以红果黄鹌菜效果最佳。根系耐性系数是反映植物对重金属耐性大小的重要指标^[20]，虽然四种处理的西洋菜耐性系数均大于对照，但其对重金属的耐性大小也存在差异，其耐性大小依次为：土施红果黄鹌菜秸秆＞土施牛膝菊秸秆＞土施豨莶秸秆＞土施三叶鬼针草秸秆。

表2西洋菜株高、分枝数及根长

土施超富集植物秸秆对西洋菜光合色素含量的影响

叶绿素含量是评价光合能力的重要因素，叶绿素a是光合作用的中心，因此植物叶绿素含量高，光合作用强，对生长有利。由表3可以看出，施用四种镉超富集植物秸秆后，西洋菜叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量均显著高于对照，且大小顺序为：土施红果黄鹌菜秸秆＞土施牛膝菊秸秆＞土施豨莶秸秆＞土施三叶鬼针草秸秆，这与西洋菜生物量的结果相同。而叶绿素a与叶绿素b的比值大小则是：未施用＞土施牛膝菊秸秆＞土施豨莶秸秆＞土施红果黄鹌菜秸秆＞土施三叶鬼针草秸秆，这与叶绿素含量并不同步。类胡萝卜素是植物抗氧化防御体系总要的组成部分，表3中类胡萝卜素大小依次为：土施红果黄鹌菜秸秆＞土施牛膝菊秸秆＞土施豨莶秸秆＞土施三叶鬼针草秸秆＞未施用，这表明施用镉超富集植物秸秆能提高西洋菜的抗性，并且土施红果黄鹌菜秸秆的提升效果最好。

表3西洋菜光合色素含量

土施超富集植物秸秆对西洋菜镉含量的影响

由表4可知，土施四种镉超富集植物秸秆后，西洋菜根系镉含量均显著高于对照，但其茎、叶、地上部分均低于对照，且除土施三叶鬼针草秸秆后的叶片镉含量外，其余均达显著水平。西洋菜根系镉含量的大小顺序为：土施红果黄鹌菜秸秆＞土施牛膝菊秸秆＞土施豨莶秸秆＞土施三叶鬼针草秸秆＞未施用；而西洋菜茎、叶、地上部分镉含量大小顺序为：未施用＞土施三叶鬼针草秸秆＞土施豨莶秸秆＞土施红果黄鹌菜秸秆＞土施牛膝菊秸秆，这说明土施这四种秸秆对根系和地上部分的镉含量影响效果存在差异。就转运系数(TF)来说，土施镉超富集植物秸秆降低了西洋菜的转运系数，这说明土施镉超富集植物秸秆可能减少了镉向地上部分转运，或增加了其根系的富集能力。

表4西洋菜镉含量

本试验结果表明，土施四种镉超富集植物秸秆均能提高西洋菜各部分生物量、株高和分枝数。西洋菜喜横向生长，易分枝,同时有研究表明，低P条件下植物体内生长素、独角金内酯含量增加，使得株型紧凑，不利于分枝，因此在施用秸秆后，土壤中N、P含量增加，养分充足，使得西洋菜大量分枝从而增加其生物量，促进其在镉胁迫下生长。而罗小勇等在《20种菊科植物不同器官的化感活性研究》中的研究表明施用20种菊科植物粉末对生菜幼苗的生长产生了不同程度的抑制作用，这可能是由于镉超富集植物秸秆腐解产生的养分对西洋菜生长的促进作用大于化感物质对其生长的抑制作用。同时由于植物秸秆种类的不同，其腐解速率和所产生的营养物质、化感物质存在差异，因此促进效果存在差异，效果大小依次为：土施红果黄鹌菜秸秆＞土施牛膝菊秸秆＞土施豨莶秸秆＞土施三叶鬼针草秸秆。

光合速率是表征光合作用强弱的指标,叶绿素含量是影响光合作用的重要原因。植物在逆境胁迫或衰老过程中,叶绿素含量下降,光合作用弱,对植物生长必然不利。本试验表明，在镉胁迫下，土施四种镉超富集植物秸秆均能够提高西洋菜叶绿素含量，有利其生长，且不同秸秆的作用大小顺序与生物量保持一致。谷绪环等研究表明，随着镉浓度的增加，八棱海棠叶片叶绿素a所受影响高于叶绿素b。而杨军等研究表明在一定水平内，随着钾浓度的升高，叶绿素a/b值降低。本试验四种处理的叶绿素a/b值均低于对照，或许是因为钾浓度升高对其影响大于植物体内镉浓度差异的影响。类胡萝卜素含量能一定程度上说明西洋菜抗性大小，本试验种类胡萝卜素含量大小顺序与生物量、叶绿素含量一致。

本试验结果表明土施四种镉超富集植物秸秆后，西洋菜根系镉含量均高于对照，而地上部分却均低于对照，且转运系数也较对照降低。这表明土施这四种秸秆能虽然能有效地提高西洋菜根系镉富集能力，但对地上部分富集能力和转运能力有相反的作用。

Claims (8)

1.一种促进西洋菜生长、降低茎叶镉含量的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

将破碎后的秸秆施入种植着西洋菜的镉污染土壤中；

或，

将破碎后的秸秆施入镉污染土壤中，然后将西洋菜幼苗种植其中；

所述秸秆为红果黄鹌菜秸秆、牛膝菊秸秆、豨莶秸秆、三叶鬼针草秸秆中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述秸秆的粒径不超过5mm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述秸秆的施用量为300～400kg/亩。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将破碎后的秸秆施入镉污染土壤后，浇水保持湿润，平衡后再种植西洋菜幼苗。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述平衡时间为一周。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，种植幼苗时，采用高2～4cm的幼苗进行扦插。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述秸秆为红果黄鹌菜秸秆或牛膝菊秸秆。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括浇水管理，所述浇水管理为：在西洋菜幼苗种植后两周内确保水面高出土壤1cm，在西洋菜幼苗种植后两周之后确保水面高出土壤3cm。