苋菜—小白菜混作对小白菜镉与硝酸盐复合污染的影响

李素霞+刘云霞+韦司棋

摘要：采用酸性黄棕壤和石灰性潮土进行连续两季盆栽试验，研究了镉与硝酸盐复合污染条件下苋菜（Amaranthus mangostanus L.）与小白菜[Brassica campestris L. ssp. chinensis （L.） Makino. var. communis Tsen et Lee]混作对小白菜品质及产量的影响。结果表明，在Cd 2.0 mg/kg与N 0.2 g/kg的交互作用下，苋菜-小白菜混作显著降低（P<0.05）了小白菜镉与硝酸盐的含量，黄棕壤第一季、第二季及潮土第一季、第二季收获的小白菜硝酸盐含量分别降低了19.87%、17.31%、27.00%、32.45%；小白菜的镉含量分别降低了23.33%、22.58%、5.82%、7.69%。同时，苋菜-小白菜混作也能提高小白菜的品质及产量，黄棕壤第一季、第二季及潮土第一季、第二季与对照相比，小白菜的维生素C含量分别提高了47.92%、22.66%、29.66%、92.26%，差异均达显著水平（P<0.05）；可溶性蛋白质含量分别提高了27.44%、45.29%、39.50%、50.00%，差异均达显著水平（P<0.05）；叶绿素含量分别提高了11.68%、19.38%、1.18%、7.47%；可溶性糖含量分别提高了1.34%、31.05%、321.05%、154.55%；小白菜的产量分别提高了2.26%、3.48%、1.89%、19.53%。对小白菜品质及产量而言，均有不同程度的提高，尽管有的差异不显著，但仍有提高的趋势，这对于试验范围内的植物修复而言，均有积极意义。

关键词：苋菜（Amaranthus mangostanus L.）； 小白菜[Brassica campestris L. ssp. chinensis （L.） Makino. var. communis Tsen et Lee]；混作；镉；硝酸盐；小白菜品质

中图分类号：S636.4；S634.3； 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）20-5073-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.20.037

Effect of Amaranth-Chinese Cabbage Intercropping on Chinese Cabbage under Compound Pollution of Cadmium and Nitrate Salt

LI Su-xia1，LIU Yun-xia2，WEI Si-qi3

（1. College of Resources and Enviroment， Qinzhou University， Qinzhou 535000， Guangxi， China； 2. Shenyang Academy of Environmental Science， Shenyang 110016， China； 3. Anhui Haifeng Analysis Testing Technology Co.， Ltd.， Hefei 230000， Anhui， China）

Abstract： Using acidic yellow brown soil and fluvo-aquic soil for two consecutive quarter of pot experiment， the influence of intercropping of amaranth （Amaranthus mangostanus L.） and Chinese cabbage（Brassica campestris L. ssp. chinensis （L.） Makino. var. communis Tsen et Lee] on Chinese cabbage quality and yield under compound pollution of cadmium and nitrate salt was studied. Results showed that under 2.0 mg/kg Cd and 0.2 g/kg N， the amaranth-Chinese cabbage intercropping significantly reduced（P<0.05） Cd and nitrate content in Chinese cabbage， in Chinese cabbage harvest from yellow brown soil in the first quarter， second quarter and fluvo-aquic soil in the first quarter， second quarte， nitrate content was reduced by 19.87%， 17.31%， 27.00% and 32.45% respectively； Cd content was reduced by 23.33%， 22.58%， 5.82% and 7.69% respectively. At the same time， amaranth-Chinese cabbage intercropping can improve the yield and quality of Chinese cabbage， compared with the control， from yellow brown soil in the first quarter， second quarter and fluvo-aquic soil in the first quarter， second quarter， VC content was increased by 47.92%， 22.66%， 29.66% and 92.26%， respectively， with the difference all reached to significant（P<0.05） level； the soluble protein content was increased by 27.44%， 45.29%， 39.50%， and 50.00% respectively，（P<0.05）， he chlorophyll content was increased by 11.68%， 19.38%， 1.18%， and 7.47% respectively； the soluble sugar content was increased by 1.34%， 31.05%， 321.05%， and 154.55% respectively； the yield contents was increased by 2.26%， 3.48%， 1.89%， and 19.53% respectively. The quality and production of Chinese cabbage，was promoted to some extent although the increase tendency was not significant for some indexes， which had positive significance for phytoremediation within the test scope.endprint

Key words： amaranth（Amaranthus mangostanus L.）； Chinese cabbage[Brassica campestris L. ssp. chinensis （L.） Makino. var. communis Tsen et Lee]； intercropping； cadmium； nitrate salt； quality of Chinese cabbage

中国土壤重金属污染中，以镉污染最为严重，污染面积约1.4×104 hm2[1]。同时，我国目前已成为世界上氮肥施用量最多的国家，年施用量几乎占全世界总用量的30%[2]。混作是将两种或两种以上生育季节相近的作物按一定比例混合种植在同一块田地上的方式，其多不分行，或在同行内混播，或在株间点播。混作通过不同作物的恰当组合，可提高光能和土地利用率。植物修复是近十多年来发展起来治理重金属污染的新技术，该技术利用某些植物富集重金属的特性，通过超富集植物移去土壤中的污染元素，达到修复环境的目的[3]。该方法是否适合于镉与硝酸盐复合污染有待进一步的试验与探讨，如果能够如愿，将会给菜地土壤镉与硝酸盐复合污染的治理提供科学合理的方法。

对于土壤镉污染以及硝酸盐污染的独自修复有不少方法，但是关于镉与硝酸盐复合污染的修复方法还鲜见，目前国内关于镉与硝酸盐复合污染修复虽然有一定的成果，但基本局限于化学方法或物理方法，植物修复的方法还相对未见到，因此迫切需要发现更多新的方法，以满足镉与硝酸盐复合污染土壤的植物修复要求。

已有文献报道美国子粒苋、红苋天星米具有较强的镉富集能力[4]。而且笔者前期研究成果表明，红苋对硝酸盐的富集也有较显著的效果，本研究通过土培试验，采用苋菜（Amaranthus mangostanus L.）-小白菜[Brassica campestris L. ssp. chinensis （L.） Makino. var. communis Tsen et Lee]混作，以酸性黄棕壤土以及石灰性潮土为试验土壤，对镉与硝酸盐复合污染条件下小白菜品质及富集镉与硝酸盐累积的情况进行了研究，以期为菜地土壤镉与硝酸盐复合污染的治理提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 盆栽土壤 选用湖北省境内比较典型的黄棕壤、潮土作盆栽试验用土，其中黄棕壤采自湖北省武汉市新洲区的酸性黄棕壤，潮土采自新洲区的石灰性潮土，所用土壤样品均为0～20 cm未受污染的耕作层土壤，盆栽试验前均过2 mm筛，除去杂质。供试土壤理化性质见表1。

1.1.2 供试作物 参试作物为小白菜品种上海青，种子购于湖北省武汉市新洲区种子公司；苋菜品种天星米，种子购于四川省冕宁县农资服务站。

1.2 试验设计

盆栽用盆采用规格20 cm×30 cm的聚乙烯塑料盆，内衬聚乙烯薄膜，以避免微量元素污染；每盆装入风干且过2 mm筛的土壤5.0 kg。试验设4个处理，黄棕壤和潮土每种土壤各设对照1个，每盆种植小白菜8株，混作处理都为每盆种植小白菜4株+苋菜3株，所有处理重复3次，具体见表2。

播种前底肥为KH2PO4、K2SO4，用量为P2O5 0.2 g/kg、K2O 0.3 g/kg，与氮处理一起施用，所有肥料播种前一次基施，所用肥料均为分析纯（AR）；镉按设计量溶于蒸馏水中稀释后于播种前拌入土壤，镉的加入量超过农田土壤镉的二级标准，氮的加入量超过实际施氮水平。土壤持水量保持在60%，平衡一周后播种，整个生育期内以蒸馏水浇灌（每次定量，所有盆钵保持一致），以避免污染。管理上及时间苗、松土、除草及防治害虫。

在时间上，第一季于2013年3月20日播种，2013年5月10日收获，生长期50 d；第二季于2013年5月15日播种，2013年6月25日收获，生长期40 d。

1.3 分析方法

土壤农化性质指标按照文献[5]的方法测定；小白菜品质指标维生素C的含量采用2，4-二硝基苯肼法[6]测定、可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G-250法[6]测定、可溶性糖含量采用蒽酮比色法[6]测定，小白菜硝酸盐含量采用文献[7]的方法测定，小白菜镉含量采用文献[8]的方法测定。

1.4 数据处理

应用DPS统计分析软件进行数据标准化处理和方差分析，采用SAS 8.1软件（SAS Institute， Cary，NC）软件进行邓肯氏新复极差法（（Duncans multiple range test，DMRT）测验差异显著性。

2 结果与分析

2.1 镉与硝酸盐复合污染下苋菜-小白菜混作对小白菜产量和品质的影响

在镉与硝酸盐复合污染条件下，黄棕壤上的苋菜-小白菜混作对小白菜产量和品质的影响情况见表3。从表3可见，与对照相比，在第一季中，小白菜-苋菜混作能够显著提高（P<0.05）小白菜的叶绿素、维生素C、可溶性蛋白的含量，分别提高了11.68%、47.92%、27.44%；但对于小白菜的产量（每株鲜重）、以及可溶性糖含量的影响差异不显著（P>0.05），只有提高的趋势，分别提高了2.26%和1.34%。在第二季中，小白菜-苋菜混作能够显著提高（P<0.05）小白菜的叶绿素、维生素C、可溶性蛋白、可溶性糖的含量，分别提高了19.38%、22.66%、45.29%、31.05%，但是小白菜-苋菜的混作仍然对小白菜产量的影响差异不显著（P>0.05），也是只有提高的趋势，提高了3.48%。

在镉与硝酸盐复合污染条件下，潮土上的苋菜-小白菜混作对小白菜产量和品质的影响情况见表4。从表4可见，与对照相比，在第一季中，小白菜-苋菜混作能够显著提高（P<0.05）小白菜的维生素C、可溶性蛋白、可溶性糖的含量，分别提高了42.17%、39.50%、321.05%；对于小白菜的产量以及叶绿素含量的影响差异不显著（P>0.05），但有提高的趋势，分别提高了1.89%和1.18%。在第二季中，小白菜-苋菜混作能够显著提高（P<0.05）小白菜的产量、叶绿素、维生素C、可溶性蛋白、可溶性糖的含量，分别提高了19.53%、7.47%、92.26%、50.00%、154.55%。endprint

2.2 镉与硝酸盐复合污染下苋菜-小白菜混作对小白菜中的镉与硝酸盐含量的影响

在镉与硝酸盐复合污染条件下，黄棕壤上的苋菜-小白菜混作对小白菜中的镉与硝酸盐含量的影响情况见表5，潮土上的苋菜-小白菜混作对小白菜中的镉与硝酸盐含量的影响情况见表6。从表5、表6可见，无论是第一季、还是第二季，无论是小白菜的镉含量、还是小白菜的硝酸盐含量，无论是黄棕壤、还是潮土，苋菜-小白菜混作均能显著降低（P<0.05）小白菜中镉与硝酸盐的含量。在黄棕壤第一季、第二季及潮土第一季、第二季，对于小白菜中硝酸盐含量而言，在苋菜-小白菜混作后含量分别降低了19.87%、17.31%、27.00%、32.45%；对于小白菜中镉含量而言，在苋菜-小白菜混作后含量分别降低了23.33%、22.58%、5.82%、7.69%。

3 小结与讨论

试验结果表明，苋菜-小白菜混作能够改善小白菜的品质，且对小白菜产量也有提高的趋势，如小白菜的维生素C含量分别提高了47.92%、22.66%、42.17%、92.26%，差异均达显著水平（P<0.05）；可溶性蛋白含量分别提高了27.44%、45.29%、39.50%、50.00%，差异均达显著水平（P<0.05）；叶绿素含量分别提高了11.68%、19.38%、1.18%、7.47%；可溶性糖含量分别提高了1.34%、31.05%、321.05%、154.55%；小白菜的产量分别提高了2.26%、3.48%、1.89%、19.53%。同时显著降低了小白菜中镉与硝酸盐的含量；在Cd 2.0 mg/kg与N 0.2 g/kg的交互作用下，苋菜-小白菜混作显著降低（P<0.05）了小白菜镉与硝酸盐的含量，黄棕壤第一季、第二季及潮土第一季、第二季收获的小白菜硝酸盐含量分别降低了19.87%、17.31%、27.00%、32.45%；小白菜镉的含量分别降低了23.33%、22.58%、5.82%、7.69%。说明在菜地土壤镉与硝酸盐复合污染下，苋菜-小白菜混作对改善小白菜品质有显著的影响，反映出苋菜-小白菜混作过程中苋菜对镉的吸收量较大并且比较主动，同时，从各自的长势来讲，苋菜同期的植株较大，枝叶也比较茂盛，吸收镉与硝酸盐的量也较大，对小白菜而言，像是在被净化的环境中生长，使得小白菜的品质较好。

范洪黎等[4]研究表明，天星米苋菜在土壤Cd 投入浓度为25 mg/kg条件下，其地上部的镉含量最大可达212 mg/kg，超过 100 mg/kg的临界含量标准；总生物量、地上部生物量没有显著降低，对Cd 有较强的耐性；富集系数最大，为8.5，远大于1的标准，说明苋菜天星米是镉超富集植物品种。因此，采用天星米苋菜与小白菜混作，苋菜能够显著吸收土壤中的镉，其效果显著，同时，由于苋菜与小白菜相比，植株较大，吸氮能力也比较强，对缓冲小白菜硝酸盐的积累也有一定的积极意义。

参考文献：

[1] 苏德纯，黄焕忠.油菜作为超累积植物修复镉污染土壤的潜力[J].中国环境科学，2002，22（1）：48-51.

[2] 张福锁，巨晓棠.对我国持续农业发展中氮能管理与环境问题的几点认识[J].土壤学报，2002，39（S）：41-54.

[3] ROBINSON B H， LEBLANC M， PETIT D， et al. The potential of Thlaspi caerulescens for phytoremediation of contaminated soils[J]. Plant and Soils， 1998， 203： 47-56.

[4] 范洪黎，周 卫.镉超富集苋菜品种（Amaranthus mangostanus L.）的筛选[J].中国农业科学，2009，42（4）：1316-1324.

[5] 鲍士旦.土壤农化分析[M].北京：中国农业出版社，2000.

[6] 王学奎.植物生理生化实验原理与技术[M].北京：高等教育出版社，2006.

[7] GB/T5009.332-2008，食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定[S].

[8] GB/T5009.15-2003，食品中镉的测定[S].endprint