CN110122091A - 一种降低西瓜果实中Cd含量同时减少土壤Cd污染的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降低西瓜果实中Cd含量同时减少土壤Cd污染的方法，本发明属于控制西瓜果实重金属含量及修复Cd污染土壤的技术领域。本发明利用嫁接技术，普通西瓜作为接穗，中国南瓜作为砧木进行嫁接，嫁接得到的西瓜植株具有中国南瓜根系富集Cd的能力，降低Cd向叶片和果实的转运迁移，从而降低西瓜果实中Cd的积累量，减少土壤Cd含量。本发明中将西瓜接穗于中国南瓜砧木上的嫁接技术，在中度镉污染的土壤中可以通过本发明的嫁接技术，获得Cd含量不超标的西瓜；同时中国南瓜砧木通过吸收降低土壤中的Cd含量，起到修复镉污染土壤的效果，达到既经济又实效的生物修复效果。

Description

一种降低西瓜果实中Cd含量同时减少土壤Cd污染的方法
技术领域
本发明属于控制西瓜果实重金属含量及修复Cd污染土壤的技术领域，特别 涉及一种降低西瓜果实中Cd含量同时减少土壤Cd污染的方法。
背景技术
西瓜属葫芦科一年生蔓生藤本作物，起源于非洲。西瓜是世界十大水果之 一，在我国普遍种植，经济附加值高，我国西瓜年种植面积和产量均居世界第 一，是农业增效、农民增收，农业供给侧结构性改革的有效手段。西瓜生产以 冬春设施等栽培方式为主。目前，日韩等发达国家早已大面积采用嫁接技术来 克服西瓜连作障碍及低温胁迫，嫁接西瓜种植面积占总面积的90％以上，而我 国西瓜嫁接栽培应用远落后于日韩等国。嫁接因其在抗病虫、耐高温等非生物 胁迫抗性、提高水肥利用率、减药减肥、减少环境污染、提高产量等方面的优 势，在西瓜等瓜菜作物中应用面积不断增加。目前西瓜嫁接砧木以葫芦、野生 西瓜、印中杂交类型南瓜为主。
Cd污染土壤修复活动应当优先采取不影响农业生产、不降低土壤生产功能 生物修复措施，阻断或减少污染物进入农作物食用部分，确保农产品质量安全。 因此对含重金属土壤的生物修复措施进行研究十分重要。在我国浙江等东部地 区，包括宁波，土壤重金属主要以Cd、Pb等为主。在东部地区，重金属Cd主 要以离子交换态、弱有机结合态、铁锰氧化态、残渣态为主。易被植物吸收利 用，在植物、动物、人体之间迁移集聚，对环境及人类健康危害较大。但目前 富集能力较高的植物主要为杂草、花卉、树木等，少有可在保障农业安全生产 的基础上降低土壤重金属含量的方法，一定程度上限制了我国粮食安全生产供 应能力。
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西瓜果实中Cd含量 同时减少土壤Cd污染的方法。所述方法利用嫁接技术以中国南瓜作为砧木降低 西瓜果实中Cd含量，同时可有效减少土壤中包含Cd在内的重金属，进行污染 土壤修复。本发明的方法为控制西瓜果实中Cd含量及减少土壤Cd含量提供了 一种新的途径，尤其为土壤重金属背景值较高的西瓜产区进行西瓜安全生产提 供了一种低成本易操作的技术选择。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种降低西瓜果实中Cd含量 同时减少土壤Cd污染的方法，该方法利用嫁接技术以中国南瓜作为砧木降低西 瓜果实中Cd含量，同时减少土壤Cd污染的方法，具体内容为：将西瓜作为接 穗，中国南瓜作为砧木进行嫁接，嫁接得到的西瓜材料具有根系富集Cd的能力， 降低Cd向地上部的转运，减少Cd向果实中的迁移，从而降低Cd在西瓜果实 中的积累量，同时可有效减少土壤中重金属Cd含量。
该方法具体步骤如下：
(1)以中国南瓜作为砧木，提前利用穴盘育苗，待南瓜幼苗出土后开始西 瓜接穗育苗，接穗可使用方盘进行育苗；砧木比接穗早播种3-5天；
(2)当南瓜砧木第一片真叶未完全展开，西瓜接穗破土，西瓜接穗下胚轴 直立到子叶平展前时，进行嫁接；
(3)嫁接方法采用插接法，嫁接后把嫁接苗放入小拱棚内进行嫁接苗培育；
(4)嫁接苗培育生长至2-3叶1心时即可进行定植，定植于有Cd污染的土 壤，按种植地的常规西瓜种植方法进行管理，待果实成熟后进行西瓜收获，西 瓜收获后从土壤中拔出砧木根系，获得Cd含量低的西瓜果实、并且土壤Cd含 量有效降低。
与不经嫁接的西瓜实生苗的果实及不经嫁接的西瓜种植的农田土壤相比， 本发明的利用中国南瓜作为砧木的嫁接技术所获得的西瓜果实中Cd含量显著降 低，土壤Cd含量有效降低。
步骤(1)中所述的中国南瓜为思壮111、合生3号、京欣砧5号南瓜砧木 品种中的一种。
步骤(1)中所述的穴盘育苗，具体步骤如下：选取饱满一致的南瓜砧木种 子，70℃热水烫种消毒15分钟，不断搅拌，浸种完毕，清洗种子，再放于室 温下清水浸4-6小时，其间搓洗2次；浸种后用湿毛巾包裹种子保湿，置于培养 箱内，保持在28-30℃催芽；其间要加水保湿；待种子露白后挑种并分批播种； 播种前1天浇透底水，种子平放，胚根朝下，一穴一粒，盖1.5cm厚的盖籽泥， 覆地膜；出苗前育苗床温度保持25-30℃，并保持湿度60％以上，减少带帽现 象；顶土时及时揭除地膜，50％出苗后要降低苗床温度至15-25℃，防止下胚轴徒长；夜间覆盖小拱棚；出苗后白天温度20-25℃，夜间不低于15℃；砧木出 土后要及时脱帽；嫁接前3-4天要浇透水，嫁接前1-2天，控水并适当通风，以 提高砧木的适应性和下胚轴粗壮。
步骤(1)中所述的西瓜接穗育苗，具体步骤如下：西瓜种子选取饱满一致 的种子，先在55℃水中浸15分钟，不断搅拌，再在室温下浸清水2-4小时， 其间搓洗1次；然后将种子用湿毛巾包裹种子保湿，置于培养箱内，保持28-30℃ 催芽；其间用清水洗1-2次并加水保湿；至50％以上种子露白后及时播种；播种 时种子要平放，胚根朝下，播距1cm见方，盖上1cm厚的盖籽泥，浇透水， 覆地膜；出苗前育苗床温度保持25-30℃，出苗后要及时揭除地膜；出苗后白 天温度在20-25℃，夜间不低于15℃，及时脱壳；嫁接前1天适当让其徒长。
步骤(1)中所述的种子露白具体指胚根长0.8-1.2mm时。
步骤(2)中所述的南瓜砧木第一片真叶未完全展开，为南瓜砧木第一片真 叶露出至完全展开。
步骤(2)中进行嫁接时，西瓜接穗的下胚轴生长至2-3cm。
步骤(3)中所述的嫁接苗培育的方法，具体步骤如下：嫁接头三天，用小 拱棚覆盖，保证湿度在90％以上；睛天时要用遮阳网遮阴，以免阳光直照苗床； 为防止病害和产生高脚苗，第三天开始通风降湿和炼苗，头一天早晚打开小拱 棚透气10-15分钟，第四天后逐渐延长通风时间，但不能让风直接吹向苗床，以 免脱水萎蔫；嫁接后第5天淋施0.1％磷酸二氢钾加0.1％尿素的混合液；嫁接后 的第5-7天，应避免强光直射苗床，睛天要用遮阳网遮阴，否则嫁接口易失水干 枯，难以愈合；如遇阴雨天气，则不要遮阳，充分利用自然光照提高棚内温度， 促进愈合；嫁接后7天后会长出真叶，长时间打开覆盖膜不萎蔫，就可不盖膜， 加大炼苗；嫁接后10天，要及时摘除砧木的侧芽，待嫁接苗生长至2-3叶1心 时即可定植。
步骤(4)中所述的有Cd污染的土壤为Cd含量0.6mg/L以下的Cd污染土 壤。
步骤(4)中所述的土壤Cd含量有效降低指西瓜收获后，拔除西瓜主要的 根系后的土壤中Cd含量有效降低。
本发明的方法利用嫁接技术以中国南瓜为砧木降低西瓜果实中Cd含量的原 理为：将西瓜作为接穗，中国南瓜作为砧木进行嫁接，嫁接得到的西瓜材料具 有根系富集Cd的能力，降低Cd向地上部的转运，同时地上部分的叶片富集Cd 的能力也远高于果实富集Cd的能力，减少Cd向果实中的迁移，从而降低Cd 在西瓜果实中的积累量，保障西瓜果实的食用安全，同时有效降低土壤中Cd含 量。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明的利用嫁接技术将西瓜嫁接到中国南瓜砧木的方法，将普通西 瓜作为接穗，中国南瓜作为砧木进行嫁接，嫁接得到的西瓜植株具有中国南瓜 根系富集Cd的能力，降低Cd向叶片和果实的转运迁移，从而降低西瓜果实中 Cd的积累量，保障显著Cd污染土壤条件下种植的西瓜镉含量在安全标准内， 还可以降低土壤中Cd的含量；对西瓜果实安全生产提供了显著的保障作用，同 时提高了镉污染田地的生产利用能力，并有效降低土壤镉污染水平。
(2)本发明中将西瓜接穗嫁接于中国南瓜砧木上的嫁接技术，在显著Cd 污染的土壤中可以通过本发明的嫁接技术，根据国家食品安全国家标准GB2762 —2012，获得Cd含量不超标的西瓜；同时中国南瓜砧木通过吸收降低土壤中的 Cd含量，起到修复镉污染土壤的效果，达到既经济又实效的生物修复效果。
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1：一种降低西瓜果实中Cd含量同时减少土壤Cd污染的方法
1材料和方法
1.1嫁接育苗
2018年秋季在宁波高新农业技术实验园区育苗温室进行嫁接育苗。
(1)选取饱满一致的中国南瓜砧木思壮111种子(该品种由宁波市农业科 学研究院自主选育)，70℃热水烫种消毒15分钟，不断搅拌，浸种完毕，清洗 种子，再放于室温下清水浸4-6小时；其间搓洗2次；浸种后用湿毛巾包裹种子 保湿，置于培养箱内，保持在28-30℃左右催芽；其间要加水保湿，待种子露 白(胚根长0.8-1.2mm时)后挑种并分批播种；播种前1天浇透底水，种子平 放，胚根朝下，一穴一粒，盖1.5cm厚的盖籽泥，覆地膜；出苗前育苗床温度 保持25-30℃，并保持湿度60％以上，减少带帽现象；顶土时及时揭除地膜， 50％出苗后要降低苗床温度至15-25℃，防止下胚轴徒长；夜间覆盖小拱棚；出 苗后白天温度20-25℃，夜间不低于15℃；砧木出土后要及时脱帽；嫁接前 3-4天要浇透水，嫁接前1-2天，控水并适当通风，以提高砧木的适应性和下胚 轴粗壮；西瓜种子选取饱满一致的种子，先在55℃水中浸15分钟，不断搅拌， 再在室温下浸清水2-4小时，其间搓洗1次；然后将种子用湿毛巾包裹种子保湿， 置于培养箱内，保持28-30℃催芽；其间用清水洗1-2次并加水保湿；至50％ 以上种子露白(胚根长0.8-1.2mm时)后及时播种；播种时种子要平放，胚根 朝下，播距1cm见方，盖上1cm厚的盖籽泥，浇透水，覆地膜；出苗前育苗 床温度保持25-30℃，出苗后要及时揭除地膜；出苗后白天温度在20-25℃， 夜间不低于15℃，及时脱壳；嫁接前1天适当让其徒长；
(2)当中国南瓜砧木第一片真叶未完全展开，西瓜接穗下胚轴(生长值 2-3cm)直立到子叶平展前时进行嫁接；砧木比接穗早播种3-5天；
(3)采用插接法进行嫁接，嫁接后头三天，用小拱棚覆盖，保证湿度在90％ 以上睛天时要用遮阳网遮阴，以免阳光直照苗床；为防止病害和产生高脚苗， 第三天开始通风降湿和炼苗，头一天早晚打开小拱棚透气10-15分钟，第四天后 逐渐延长通风时间，但不能让风直接吹向苗床，以免脱水萎蔫；嫁接后第5天 淋施0.1％磷酸二氢钾加0.1％尿素的混合液；嫁接后的第5-7天，应避免强光直 射苗床，睛天要用遮阳网遮阴，否则嫁接口易失水干枯，难以愈合；如遇阴雨 天气，则不要遮阳，充分利用自然光照提高棚内温度，促进愈合；嫁接后7天 后会长出真叶，长时间打开覆盖膜不萎蔫，就可不盖膜，加大炼苗；嫁接后10 天，要及时摘除砧木的侧芽，待嫁接苗生长至2-3叶1心时即可定植。
嫁接后播种不嫁接的西瓜实生苗，浸种、催芽方法同嫁接前接穗，种子露 白后播种于50孔塑料穴盘，生长至2-3叶1心时即可定植。
1.2定植及管理
嫁接苗以及未嫁接的实生苗定植于盛有营养液的10L水培桶内，营养液配 方见表1)。以泡沫棉固定，水培桶内加入功率24W的加气装置。嫁接苗及实生 苗各定植30株，分别添加重金属CdCl2进行处理，处理浓度为0.6mg/L，以及 未添加重金属CdCl2的为对照。处理及对照分别定植嫁接苗和实生苗各15株。 生长期间不定期按需添加重金属CdCl2浓度为0.6mg/L的营养液。单蔓整枝， 后期管理同常规。待果实成熟后检测果实和根中重金属Cd含量，以及剩余营养 液的重金属Cd含量。
表1 营养液成分及含量
结果各处理的果实中重金属Cd含量如表2。在两个处理浓度中，嫁接材料 根部的重金属Cd含量较未嫁接的高，果实的则相反。其中在嫁接材料果实中重 金属含量较未嫁接的降低38.32％，叶片中降低34.82％，茎部降低39.83％，根 部则提高29.35％。去除嫁接西瓜的根后，剩余营养液中Cd含量则可以降低至 0.22mg/L。表明以中国南瓜为砧木嫁接可显著降低西瓜接穗果实、叶片等地上 部的重金属Cd含量，通过根部的富集和嫁接的阻隔，降低土壤中重金属Cd含 量。
表2 Cd处理西瓜果实和根中重金属含量
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施 例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替 代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种降低西瓜果实中Cd含量同时减少土壤Cd污染的方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：
(1)以中国南瓜作为砧木，提前利用穴盘育苗，待南瓜幼苗出土后开始西瓜接穗育苗，接穗可使用方盘进行育苗；砧木比接穗早播种3-5天；
(2)当南瓜砧木第一片真叶未完全展开，西瓜接穗破土，西瓜接穗下胚轴直立到子叶平展前时，进行嫁接；
(3)嫁接方法采用插接法，嫁接后把嫁接苗放入小拱棚内进行嫁接苗培育；
(4)嫁接苗培育生长至2-3叶1心时即可进行定植，定植于有Cd污染的土壤，按种植地的常规西瓜种植方法进行管理，待果实成熟后进行西瓜收获，西瓜收获后从土壤中拔出砧木根系，获得Cd含量低的西瓜果实、并且土壤Cd含量有效降低。
2.根据权利要求1所述的降低西瓜果实中Cd含量同时减少土壤Cd污染的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的中国南瓜为思壮111、合生3号、京欣砧5号南瓜砧木品种中的一种。
3.根据权利要求1所述的降低西瓜果实中Cd含量同时减少土壤Cd污染的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的穴盘育苗，具体步骤如下：选取饱满一致的南瓜砧木种子，70℃热水烫种消毒15分钟，不断搅拌，浸种完毕，清洗种子，再放于室温下清水浸4-6小时，其间搓洗2次；浸种后用湿毛巾包裹种子保湿，置于培养箱内，保持在28-30℃催芽；其间要加水保湿；待种子露白后挑种并分批播种；播种前1天浇透底水，种子平放，胚根朝下，一穴一粒，盖1.5cm厚的盖籽泥，覆地膜；出苗前育苗床温度保持25-30℃，并保持湿度60％以上，减少带帽现象；顶土时及时揭除地膜，50％出苗后要降低苗床温度至15-25℃，防止下胚轴徒长；夜间覆盖小拱棚；出苗后白天温度20-25℃，夜间不低于15℃；砧木出土后要及时脱帽；嫁接前3-4天要浇透水，嫁接前1-2天，控水并适当通风，以提高砧木的适应性和下胚轴粗壮。
4.根据权利要求1所述的降低西瓜果实中Cd含量同时减少土壤Cd污染的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的西瓜接穗育苗，具体步骤如下：西瓜种子选取饱满一致的种子，先在55℃水中浸15分钟，不断搅拌，再在室温下浸清水2-4小时，其间搓洗1次；然后将种子用湿毛巾包裹种子保湿，置于培养箱内，保持28-30℃催芽；其间用清水洗1-2次并加水保湿；至50％以上种子露白后及时播种；播种时种子要平放，胚根朝下，播距1cm见方，盖上1cm厚的盖籽泥，浇透水，覆地膜；出苗前育苗床温度保持25-30℃，出苗后要及时揭除地膜；出苗后白天温度在20-25℃，夜间不低于15℃，及时脱壳；嫁接前1天适当让其徒长。
5.根据权利要求3或4所述的降低西瓜果实中Cd含量同时减少土壤Cd污染的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的种子露白具体指胚根长0.8-1.2mm时。
6.根据权利要求1所述的降低西瓜果实中Cd含量同时减少土壤Cd污染的方法，其特征在于：步骤(2)中所述的南瓜砧木第一片真叶未完全展开，为南瓜砧木第一片真叶露出至完全展开。
7.根据权利要求1所述的降低西瓜果实中Cd含量同时减少土壤Cd污染的方法，其特征在于：步骤(2)中进行嫁接时，西瓜接穗的下胚轴生长至2-3cm。
8.根据权利要求1所述的降低西瓜果实中Cd含量同时减少土壤Cd污染的方法，其特征在于：步骤(3)中所述的嫁接苗培育的方法，具体步骤如下：嫁接头三天，用小拱棚覆盖，保证湿度在90％以上；睛天时要用遮阳网遮阴，以免阳光直照苗床；为防止病害和产生高脚苗，第三天开始通风降湿和炼苗，头一天早晚打开小拱棚透气10-15分钟，第四天后逐渐延长通风时间，但不能让风直接吹向苗床，以免脱水萎蔫；嫁接后第5天淋施0.1％磷酸二氢钾加0.1％尿素的混合液；嫁接后的第5-7天，应避免强光直射苗床，睛天要用遮阳网遮阴，否则嫁接口易失水干枯，难以愈合；如遇阴雨天气，则不要遮阳，充分利用自然光照提高棚内温度，促进愈合；嫁接后7天后会长出真叶，长时间打开覆盖膜不萎蔫，就可不盖膜，加大炼苗；嫁接后10天，要及时摘除砧木的侧芽，待嫁接苗生长至2-3叶1心时即可定植。
9.根据权利要求1所述的降低西瓜果实中Cd含量同时减少土壤Cd污染的方法，其特征在于：步骤(4)中所述的有Cd污染的土壤为Cd含量0.6mg/L以下的Cd污染土壤。
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