CN108076877A - 一种降低镉污染土壤中豆瓣菜的镉含量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种降低镉污染土壤中豆瓣菜的镉含量的方法，该方法包括如下步骤：以油菜或萝卜植株作为砧木，以豆瓣菜枝条作为接穗进行嫁接，嫁接完毕后进行扦插。本发明可以显著的降低在镉污染土壤中种植的豆瓣菜中的镉含量。

Description

一种降低镉污染土壤中豆瓣菜的镉含量的方法

技术领域

本发明属于农业技术领域，具体涉及一种降低镉污染土壤中豆瓣菜的镉含量的方法。

背景技术

镉是一种具有生物毒性的重金属元素，在环境系统中迁移极为活跃，已被联合国环境规划署、世界卫生组织和美国农业委员会等列为优先关注污染物之一。随着社会经济的发展，耕地土壤重金属污染面积不断扩大，污染程度也不断加重,农产品重金属污染问题已成为人们日益关注的焦点。过量的Cd会影响作物生长，最终通过食物链进入人体，危害人类健康。镉通过食物链进入人体，人体中的镉1/3被肾脏吸收，剩余会微量的蓄积在如甲状腺、脾、胰和毛发等位置，会引发一系列疾病。有研究表明，土壤镉未超标时，叶菜产品中也可能会有镉超标现象。因此，叶菜类蔬菜生产中更要注意镉污染现象。豆瓣菜(Nasturtiumofficinale)又称西洋菜、水田芥，属多年生十字花科挺水草本植物。豆瓣菜的幼嫩茎叶可作为野菜食用，具有重要的营养价值和药用价值。

因此，如何降低镉污染土壤中豆瓣菜中的镉含量，是充分发挥豆瓣菜价值的关键。

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降低镉污染土壤中豆瓣菜的镉含量的方法，该方法包括如下步骤：以油菜或萝卜植株作为砧木，以豆瓣菜枝条作为接穗进行嫁接，嫁接完毕后进行扦插。

作为本发明的优选方案，选择油菜植株作为砧木。

优选的，进行所述嫁接时，采用劈接法。进行所述嫁接时，保留砧木叶片。

作为本发明的一个可选方案，进行所述扦插时，剪取10cm嫁接苗枝条进行。

作为本发明的一个可选方案，进行所述劈接时，用宽1cm、长20cm的塑料带进行绑缚，使砧木与接穗的结合部分牢牢地贴在一起。

一般而言，嫁接成活后，保持田间持水量为80％。

所述镉污染土壤中，镉含量不低于10mg/kg。

本发明的有益效果：

本发明可以显著的降低在镉污染土壤中种植的豆瓣菜中的镉含量。

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。

1材料和方法

1.1嫁接

2016年9月，将取自四川农业大学雅安校区农场的同一株豆瓣菜长约10cm的枝条进行嫁接处理。嫁接处理分为不嫁接(CK)、油菜砧木嫁接、萝卜砧木嫁接、小白菜砧木嫁接、无瓣蔊菜砧木嫁接。不嫁接(CK)：豆瓣菜枝条直接扦插种植。油菜砧木嫁接：将豆瓣菜枝条直接嫁接在油菜植株上，并保留砧木叶片。萝卜砧木嫁接：将豆瓣菜枝条直接嫁接在萝卜植株上，并保留砧木叶片。小白菜砧木嫁接：将豆瓣菜枝条直接嫁接在小白菜植株上，并保留砧木叶片。无瓣蔊菜砧木嫁接：将豆瓣菜枝条直接嫁接在无瓣蔊菜植株上，并保留砧木叶片。嫁接方法为劈接法，用宽约1cm、长20cm的塑料带进行绑缚，使砧木与接穗的结合部分牢牢地贴在一起。嫁接后浇水并保持土壤田间持水量为80％，用地膜覆盖保湿，并用遮阳网遮盖。10d后逐步移除地膜和遮阳网，并取下绑缚的塑料薄膜。嫁接成活后，根据土壤水分实际情况不定期浇水确保土壤水分保持在田间持水量的80％左右。1.2试验设计

2016年10月，将取自四川农业大学温江校区附近农田的潮土风干，过5mm筛，分别称取3.0kg装于15cm×18cm(高×直径)的塑料盆内。将分析纯CdCl₂·2.5H₂O溶液加入土壤中，使土壤镉含量为10mg/kg，加水使土壤完全处于淹水状态，放置30d，不定期翻土混合，使土壤充分混合均匀。2016年11月，将嫁接处理好的豆瓣菜枝条(10cm)剪下扦插于盆中，每盆扦插3株。试验处理分为4个处理：不嫁接(CK)、油菜砧木嫁接、萝卜砧木嫁接、小白菜砧木嫁接、无瓣蔊菜砧木嫁接，每个处理重复5次。保持土壤处于淹水状态，豆瓣菜生长初期(两周内)保持水面高出土壤表面2cm，两周后保持水面高出土壤表面5cm。

1.3测定项目与方法

豆瓣菜生长两个月后，采用乙醇-丙酮浸提法测定叶片叶绿素含量，采用常规方法测定可溶性蛋白含量、抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性。之后，对植物整株收获，用自来水将根系、茎秆、叶片清洗干净，再用去离子水冲洗3次，于110℃杀青15min，75℃烘干至衡重，称重，粉碎，过100目筛。称取0.500g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光谱仪测定镉含量，并计算转运系数(TF)＝植物地上部分镉含量/根系镉含量。

1.4数据处理方法

数据采用Excel、SPSS软件进行整理与分析。

2结果与分析

2.1不同砧木嫁接后扦插对豆瓣菜生物量的影响

从表1可以看出，豆瓣菜与不同砧木嫁接后扦插的根系、地上部分和整株的生物量均表现一致，大小顺序为：油菜砧木>萝卜砧木>未嫁接>无瓣焊菜砧木>小白菜砧木，与未嫁接的豆瓣菜相比，以油菜和萝卜作为砧木的豆瓣菜的根系、地上部分和整株的生物量均显著高于未嫁接，与未嫁接相比，油菜砧木和萝卜砧木的豆瓣菜根系生物量分别提高了38.85％、30.57％，地上部分生物量分别提高了18.48％、13.67％，整株的生物量分别提高了21.34％、16.05％。以无瓣焊菜作为砧木的豆瓣菜的根系、地上部分和整株的生物量与未嫁接的豆瓣菜之间差异均不显著。以小白菜作为砧木的豆瓣菜的根系、地上部分和整株的生物量均显著低于未嫁接，分别降低了33.76％、7.93％、11.57％。豆瓣菜的根冠比大小顺序为：油菜砧木>萝卜砧木>未嫁接>无瓣焊菜砧木>小白菜砧木，说明油菜砧木和萝卜砧木能够增加豆瓣菜根系生物量所占的比重以增强对镉的耐性。

表1不同砧木嫁接后扦插对豆瓣菜生物量的影响

2.2不同砧木嫁接后扦插对豆瓣菜光合色素含量的影响

从表2可以看出，就叶绿素a和类胡萝卜素的含量的而言，4种砧木嫁接的豆瓣菜与未嫁接的豆瓣菜的差异均不显著。就叶绿素b和叶绿素总量而言，以萝卜、油菜和无瓣焊菜作为砧木的豆瓣菜与未嫁接的差异均不显著，以小白菜作为砧木的豆瓣菜均显著低于未嫁接的豆瓣菜，分别降低了12.25％(P<0.05)和9.20％(P<0.05)。从叶绿素a/b来看，与未嫁接的豆瓣菜相比，4种砧木嫁接到豆瓣菜的叶绿素a/b均有所升高。

表2不同砧木嫁接后扦插对豆瓣菜光合色素含量的影响

2.3不同砧木嫁接后扦插对豆瓣菜抗氧化酶活性的影响

从表3可以看出，SOD、POD、CAT活性以及可溶性蛋白含量的大小顺序均为油菜砧木>萝卜砧木>未嫁接>无瓣焊菜砧木>小白菜砧木，以油菜作为砧木的豆瓣菜的SOD、POD、CAT活性以及可溶性蛋白含量均为最高，以小白菜作为砧木的豆瓣菜的SOD、POD、CAT活性以及可溶性蛋白含量均为最低。以油菜和萝卜作为砧木提高了豆瓣菜抗氧化酶的活性和可溶性蛋白的含量，SOD活性分别提高了6.92％(P<0.05)、2.87％(P>0.05)，POD活性分别提高了13.37％(P<0.05)、8.42％(P<0.05)，CAT活性分别提高了3.26％(P<0.05)、0.93％(P>0.05)，可溶性蛋白含量分别提高了42.70％(P<0.05)、0.93％(P>0.05)。以无瓣焊菜和小白菜作为砧木降低了豆瓣菜抗氧化酶的活性和可溶性蛋白的含量，SOD活性分别降低了15.62％(P<0.05)、18.10％(P<0.05)，POD活性分别降低了0.19％(P>0.05)、15.30％(P<0.05)，CAT活性分别降低了15.35％(P<0.05)、29.3％(P<0.05)，可溶性蛋白含量分别降低了3.44％(P>0.05)、13.30％(P>0.05)。

表3不同砧木嫁接后扦插对豆瓣菜抗氧化酶活性的影响

2.4不同砧木嫁接后扦插对豆瓣菜镉含量的影响

从表4可以看出，与未嫁接的豆瓣菜相比，以萝卜、油菜和无瓣焊菜作为砧木均显著降低了豆瓣菜根系的镉含量，而以小白菜作为砧木提高了豆瓣菜根系的镉含量，但提高不显著(P>0.05)。就豆瓣菜地上部分的镉含量而言，以萝卜、油菜和无瓣焊菜作为砧木均显著降低了豆瓣菜地上部分的镉含量，分别比未嫁接降低了11.64％、18.87％、7.12％。而以小白菜作为砧木提高了豆瓣菜地上部分的镉含量，但提高不显著(P>0.05)，这与根系的镉含量表现相同。地上部分富集系数大小顺序为：小白菜砧木>未嫁接>无瓣焊菜砧木>萝卜砧木>油菜砧木。转运系数大小顺序为：萝卜砧木>油菜砧木>无瓣焊菜砧木>未嫁接>小白菜砧木。

表4不同砧木嫁接后扦插对豆瓣菜镉含量的影响

相同接穗嫁接到不同砧木后，嫁接苗的表型、生长状况、生理生化特性及基因表达都有所改变。在本发明中，将不同砧木的豆瓣菜嫁接后扦插于镉污染土壤中，结果表明，油菜砧木和萝卜砧木嫁接的豆瓣菜的生物量都显著高于未嫁接的豆瓣菜，其中以油菜砧木嫁接的豆瓣菜生物量最高，小白菜砧木嫁接的豆瓣菜的生物量都显著低于未嫁接的豆瓣菜，无瓣焊菜砧木嫁接的豆瓣菜的生物量与未嫁接的豆瓣菜无明显差别，说明豆瓣菜与油菜、萝卜、小白菜砧木嫁接后的生理特性及基因表达都有所改变，从而改变了豆瓣菜对镉胁迫的抵御能力，其变异机理还有待进一步研究。SOD、POD、CAT是植物体内主要的抗氧化酶，其活性高低与植物抵御逆境的能力有密切关系。三者协同作用，可清除逆境下机体产生的有害自由基，防止过氧化伤害。在重金属胁迫条件下，普通植物的叶绿体遭到破坏，叶绿素含量降低，抗氧化酶活性也被抑制，致使植物产生一系列的生理毒害，最终可能导致死亡。本发明发现，不同砧木嫁接的豆瓣菜光合色素含量表现各有差异，其中以萝卜砧木、未嫁接、油菜砧木为最高，小白菜砧木为最低。可溶性蛋白含量、SOD活性、POD活性、CAT活性表现也各有差异，其中可溶性蛋白含量、SOD活性、POD活性、CAT活性均以油菜砧木为最高、小白菜砧木为最低，说明了嫁接改变了豆瓣菜的生理生化特性。

在镉胁迫条件下，植物最先受到毒害的器官是根系，而根系的生长状况直接影响到地上部分的生物量。本发明发现，油菜砧木和萝卜砧木嫁接后的豆瓣菜地上部镉含量均显著低于未嫁接的豆瓣菜，且转运系数均高于未嫁接的豆瓣菜，说明油菜砧木和萝卜砧木不仅能有效降低豆瓣菜地上部的镉含量，还能使豆瓣菜对镉胁迫的耐性增强，而小白砧木和无瓣焊菜砧木嫁接后的豆瓣菜地上部的镉含量与未嫁接的豆瓣菜地上部的镉含量无明显差异，且转运系数差距也不大，说明小白菜砧木和无瓣焊菜砧木嫁接对豆瓣菜地上部镉含量的影响不大。综上所述，与不同砧木嫁接对豆瓣菜的生长发育和豆瓣菜地上部的镉含量产生的影响不同，豆瓣菜与油菜和萝卜砧木嫁接能够促进豆瓣菜的生长发育，降低豆瓣菜地上部的镉含量，豆瓣菜与小白菜砧木嫁接会抑制豆瓣菜的生长发育，增加豆瓣菜地上部的镉含量，豆瓣菜与无瓣焊菜砧木嫁接对豆瓣菜的生长发育以及豆瓣菜地上部的镉含量影响都不大。因此，本发明可以用于改良豆瓣菜的生产，减少豆瓣菜镉超标现象，其中油菜砧木的效果最佳。

Claims (8)

1.一种降低镉污染土壤中豆瓣菜的镉含量的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：以油菜或萝卜植株作为砧木，以豆瓣菜枝条作为接穗进行嫁接，嫁接完毕后进行扦插。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选择油菜植株作为砧木。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进行所述嫁接时，采用劈接法。

4.根据权利要求1～3所述的方法，其特征在于，进行所述嫁接时，保留砧木叶片。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，进行所述扦插时，剪取10cm嫁接苗枝条进行。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，进行所述劈接时，用宽1cm、长20cm的塑料带进行绑缚，使砧木与接穗的结合部分牢牢地贴在一起。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，嫁接成活后，保持田间持水量为80％。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述镉污染土壤中，镉含量不低于10mg/kg。