不同類型砧木嫁接對西瓜果實鎘含量的影響

黃蕓萍，邢乃林，付玉婧，王迎兒，嚴蕾艷，應泉盛，王毓洪

(寧波市農業科學研究院，寧波315040)

黃蕓萍，邢乃林，付玉婧，等.不同類型砧木嫁接對西瓜果實鎘含量的影響[J].上海農業學報，2020，36(4)：60-64

經濟社會發展過程中，隨著礦產開發、冶煉、交通和礦物肥料的使用，重金屬已經成為環境的主要污染物之一。 我國耕地土壤重金屬污染元素中，鎘(Cd)發生污染的概率最高，達25.2%，同時，鎘也是我國東部地區污染最嚴重的重金屬元素[1-2]。 在浙江省農業土壤中，鎘含量平均值普遍高于浙江省土壤背景值，隨著蔬菜種植年限增加，重金屬累積量顯著增加[3-4]。 在東部地區，重金屬鎘主要以離子交換態、弱有機結合態、鐵錳氧化態和殘渣態為主。 鎘易被植物吸收利用，在植物、動物、人體之間遷移集聚，對環境及人類健康危害較大。 治理重金屬污染土壤主要有物理化學修復途徑、農藝措施修復途徑以及生物學修復途徑，其中最有效的途徑是培育和種植非食用作物或食用器官累積量低的作物品種。 有研究認為西瓜果實中鎘的積累量較低，可提高重金屬鎘污染農田的安全利用[5]。

西瓜是世界十大水果之一，我國西瓜年種植面積和產量均居世界第一。 浙江省是我國重要的西瓜優勢產區之一，年種植面積約7 萬hm2。 由于嫁接可緩解西瓜連作障礙以及促進早熟栽培等，嫁接已經在西瓜生產中大面積應用。 目前，嫁接技術在生產中對西瓜枯萎病和根腐病等土傳病害抗性，低溫、高溫、鹽堿、濕澇、弱光等非生物學脅迫抗性、生長及產量和品質的影響等方面已有大量的研究[6-8]。 但是不同砧木嫁接西瓜對果實中鎘的積累規律影響不同[9]。 在茄果類作物中，嫁接可以降低或增加接穗果實中鎘的積累[10]。 但野生西瓜等幾種不同類型的砧木對西瓜果實中鎘積累的影響尚不清楚。

本研究通過水培試驗，以葫蘆類型、野生西瓜類型、中國南瓜類型、印度南瓜與中國南瓜雜交類型等4種不同類型的西瓜砧木嫁接西瓜，研究不同類型砧木嫁接對西瓜生長及果實和根部鎘含量的影響。 通過選擇鎘低積累的砧木類型進行嫁接，為鎘污染地區西瓜產業安全綠色發展提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本研究所用砧木分別為YZ1(葫蘆類型)、P01(野生西瓜類型)、SZ111(中國南瓜類型)、SZ8(印度南瓜×中國南瓜類型)，均可作為嫁接西瓜的砧木。 西瓜接穗為小果型西瓜品種‘拿比特’。 種子均由寧波市豐登種業科技有限公司提供。 試驗在寧波市高新農業技術試驗園區進行。

1.2 試驗方法

以‘拿比特’(S)為接穗，通過頂插接法嫁接到不同類型的4 種砧木上，分別以YZ1∕S、P01∕S、SZ111∕S、YZ8∕S 表示。 嫁接苗成活后，在西瓜2 葉1 心期移栽至10 L 容量的水培桶內，以‘拿比特’實生苗(S)為對照。 水培溶液成分見表1 和表2。 桶內放置氣泡石，連接換氣泵桶內換氣。 采用吊蔓栽培模式，株距40 cm，隨機區組排列，3 次重復，每次重復8 株，單蔓整枝，留1 果。 根據土壤環境質量標準(GB 15618—2018)農用地土壤污染風險值，設定處理鎘質量濃度為0.6 mg∕L。 西瓜開花期測定西瓜蔓長、蔓粗。 待西瓜成熟后，測定節間長、葉片質量、單節蔓質量、單果質量。

表1 營養液大量元素配方Table 1 Large element formula g·L -1

表2 營養液微量元素配方Table 2 Trace element formula mg·L -1

取嫁接西瓜果肉及根部測定鎘含量，各3 次重復，每重復8 份。 鎘含量委托農業農村部農產品質量安全監督檢驗測試中心(寧波)測定，植物樣品鎘含量依據GB∕T 5009.15—2014 標準檢驗并提供檢驗數據。數據采用Excel 2016 軟件分析作圖，采用DPS 進行聚類分析作圖。

2 結果與分析

2.1 鎘對嫁接西瓜農藝性狀的影響

與對照相比，在鎘處理組中，除YZ8∕S 的蔓長以及YZ8∕S 和SZ111∕S 的蔓粗表現增加外，西瓜蔓長、蔓粗、節間長、葉片質量、單節蔓質量、單果質量整體均表現為下降(圖1)。 6 個農藝性狀中，單果質量受抑制最嚴重，平均減少了28.18%；蔓粗受影響最輕，平均降低了6.68%。 4 個砧木嫁接西瓜及西瓜實生苗中，YZ1∕S 受影響最大，然后依次為P01∕S、S、YZ8∕S，最小的為SZ111∕S。 對于印中雜交南瓜類型YZ8 為砧木的，受影響最大的為葉片質量，降低了14.47%；而單果質量受影響最輕，降低了2.97%。 對于中國南瓜類型SZ111 為砧木的，受影響最大的為節間長，降低了13.52%；受影響最小的為葉片質量，降低了0.68%。 實生苗受影響最大的為單果質量，降低了45.14%；最小的為單節蔓質量，降低了4.08%。 對于野生西瓜類型為砧木的，受影響最大的同樣為單果質量，降低了47.33%；受影響最小的為蔓粗，降低了11.00%。 葫蘆類型為砧木的，受影響最大的同樣為葉片質量，降低了51.99%；受影響最小的為蔓粗，降低了18.04%。

2.2 嫁接西瓜根和果實部位鎘含量

對于根部鎘含量，鎘處理材料中P01∕S 最低，為81.55 mg∕kg；SZ111∕S 含量最高，為168.50 mg∕kg；實生苗的含量為130.27 mg∕kg(圖2)。 4 份砧木中，P01∕S 根部鎘含量低于實生苗，YZ1∕S、SZ111∕S、SZ8∕S 根部鎘含量則高于實生苗。

對于果實中的鎘含量，鎘處理材料中，P01∕S 含量最高，達0.064 mg∕kg；SZ11∕S 1 含量最低，為0.022 mg∕kg；實生苗的含量為0.042 mg∕kg(圖3)。 4 份砧木中，P01 和YZ1 嫁接果實中的鎘含量高于實生苗，而SZ111和YZ8 嫁接果實中鎘含量則低于實生苗。

2.3 各考察性狀及各材料間的關系

為了研究不同類型砧木受鎘影響之間的關系，對4 種類型砧木嫁接西瓜及西瓜實生苗的6 個農藝性狀受鎘影響程度以及果實和根部鎘含量的表現進行聚類分析，發現4 類砧木及西瓜實生苗可分為3 類(圖4)。 其中P01∕S 和YZ1∕S 聚為1 類，YZ8∕S 和SZ111∕S 聚為1 類，實生苗聚為一類。 對于性狀進行系統聚類分析，以遺傳距離0.55 為閾值，結果7 個性狀可分為3 類(圖5)。 其中果實和根部鎘含量聚為一類，節間長、單節蔓質量與葉片質量聚為一類，蔓粗和蔓長與單果質量聚為一類。 相關性分析結果顯示(表3)，果實鎘含量與根部鎘含量呈顯著的負相關。 而6 個農藝性狀中單果質量的變化程度與果實鎘含量相關性最高，表明果實鎘含量與單果質量受影響程度相關，單果質量受影響越大，果實鎘含量越高的概率越大。

表3 各性狀影響程度及各部位鎘含量間的相關性Table 3 Correlation analysis among cadmium of different organ and influence degree of traits

3 討論

東部地區土壤的重金屬鎘主要是以離子交換態、弱有機結合態等為主，易被植物吸收利用。 國家規定土壤中重金屬鎘污染標準為酸性土壤0.3 mg∕kg，堿性土壤0.6 mg∕kg，而水培研究中，重金屬的生物毒性高出土培1—2 倍[11]。 這可能也是本研究的西瓜果實鎘含量顯著高于王志偉等[9]在大田中試驗的原因。 本研究設定鎘質量濃度為0.6 mg∕L，近似堿性土壤污染標準，結合水培試驗則顯著高于污染標準。國家食品安全國家標準GB 2762—2012 中對植物性食品中新鮮水果的鎘含量標準為0.05 mg∕kg，而本研究中，不同類型砧木嫁接西瓜的果實間鎘含量差異顯著，但僅野生西瓜類型砧木(P01)的嫁接西瓜果實鎘含量超過標準。

嫁接是接穗和砧木之間形成的復雜的復合體，由于砧穗互作，砧木的根部發育及接穗的生長發育、營養吸收積累、光合作用等均發生改變，而不同的砧穗組合之間也存在一定的差異[12-14]。 本研究中，開花期和果實成熟期的生長發育及果實鎘含量在四種不同類型砧木嫁接西瓜之間均存在較大差異，植株生長方面葫蘆類型砧木YZ1 受影響最大，SZ111 受影響最小，果實鎘含量則為中國南瓜類型砧木SZ111 最低，野生西瓜類型砧木P01 最高，根部鎘含量則相反。 因此中國南瓜類型和印中雜交南瓜類型砧木可能是通過嫁接體將鎘阻隔在根部，從而使果實中鎘的富集減少。 而野生西瓜類型砧木的嫁接體則可能不能將鎘阻隔在根部，甚至促進鎘向地上部運輸。 鎘脅迫主要抑制植物生長發育，植株生物量下降[15]。 本研究與薛永等[15]的研究相似，但本研究中YZ8 開花期的蔓長和蔓粗則表現為提高。 總體上，中國南瓜類型和印中雜交南瓜類型的砧木嫁接西瓜生長發育及果實鎘含量均受影響較小，且果實鎘含量較實生苗低，較適合重金屬污染農田中使用。 同時本研究中，單果質量受影響程度與果實的鎘含量相關性較高，可作為篩選鎘污染土壤中西瓜生產所用砧木的參考性狀。