混种少花龙葵嫁接后代对镉胁迫枇杷实生幼苗磷、钾养分吸收的影响

2019-07-22石军项祖芬刘定友黄廷友廖明安林立金

湖北农业科学 2019年11期

石军　项祖芬　刘定友　黄廷友　廖明安　林立金

摘要：為研究混种少花龙葵（Solanum photeinocarpum）嫁接后代对镉胁迫条件下枇杷[Eriobotrya japonica （Thumb.） Lindl.]养分吸收的影响，采用盆栽试验，将4种少花龙葵嫁接后代和枇杷实生幼苗（大五星枇杷和川早枇杷）混种种植于镉污染的土壤中，研究了混种对2种枇杷植物磷、钾养分的影响。结果表明，混种后，大五星枇杷和川早枇杷实生幼苗的全磷含量、全钾含量均高于单种，全磷含量较单种分别提高8.65%～96.49%和9.65%～97.37%，全钾含量较单种分别提高5.74%～45.92%和9.68%～52.42%。少花龙葵嫁接后代植株的全磷和全钾含量也得到不同程度的提高;混种后的土壤速效磷含量均高于两者单种的含量，而混种大五星枇杷实生幼苗的土壤速效磷含量低于其混种川早枇杷实生幼苗;混种后的土壤速效钾含量均高于两者单种的含量，其中，少花龙葵嫁接后代混种大五星枇杷实生幼苗的土壤速效钾含量低于其混种川早枇杷实生幼苗;混种后土壤蔗糖酶活性、脲酶活性及过氧化氢酶活性均高于单种。由此可知，在镉胁迫条件下，少花龙葵嫁接后代混种枇杷实生幼苗的搭配方式合理，促进了两种植物养分的吸收。

关键词：少花龙葵（Solanum photeinocarpum）;嫁接后代;枇杷[Eriobotrya japonica （Thumb.） Lindl.];混种;镉胁迫

中图分类号：S667.3;S616;S344.2 文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2019）11-0087-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.11.020 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effects of intercropping with post-grafting generation of Solanum photeinocarpum on phosphorus and potassium nutrient absorption of loquat seedlings under cadmium stress

SHI Jun1，XIANG Zu-fen1，LIU Ding-you1，HUANG Ting-you1，LIAO Ming-an2a，LIN Li-jin2b

（1.Mianyang Academy of Agricultural Sciences，Mianyang 621023，Sichuan，China;

2a.College of Horticulture;2b.Institute of Pomology and Olericulture，Sichuan Agricultural University，Chengdu 611130，China）

Abstract： To study the effects of intercropping with post-grafting generation of Solanum photeinocarpum on nutrients absorption of loquat[Eriobotrya japonica（Thumb.） Lindl.] under cadmium stress， four post-grafting generations of S. photeinocarpum were intercropped with loquat seedlings（Dawuxing and Chuanzao） in cadmium contaminated soil， and the pot experiment was carried out to study the effects of intercropping on phosphorus and potassium nutrients absorption of two plant species. Intercropping with post-grafting generation of S. photeinocarpum on phosphorus and potassium nutrient absorption of loquat seedling showed that， compared with the order was monoculture， intercropping could significantly improve the phosphorus and potassium nutrient uptake of loquat seedling， and total phosphorus contents increased by 8.65%～96.49% and 9.65%～97.37%， total potassium contents increased by 5.74%～45.92% and 9.68%～52.42%. Post-grafting generation of S. photeinocarpum on total phosphorus and total potassium contents have been improved to different extent; Compared with the order was monoculture， intercropping could significantly improve the soil available phosphorus content， but intercropping with post-grafting generation of S. photeinocarpum on soil available phosphorus content of Dawuxing loquat seedling lower than the Chuanzao loquat seedling; Intercropping could also significantly improve the soil available potassium content， and intercropping with post-grafting generation of S. photeinocarpum on soil available potassium content of Dawuxing loquat seedling was lower than the Chuanzao loquat seedling; Intercropping could also improve the soil invertase activity， urease activity and catalase activity. So the post-grafting generation of S. photeinocarpum intercropping with loquat seedlings was a reasonable collocation method under cadmium stress， which could promote the two kinds of plants absorption of nourishment.

Key words： Solanum photeinocarpum; post-grafting generation; loquat[Eriobotrya japonica （Thumb.） Lindl.]; intercropping; cadmium stress

近年来，土壤的重金属污染越来越严重，致使作物产量降低、品质下降[1]。目前对重金属污染土壤的治理方法主要包括工程措施修复、物理化学措施修复和生物修复[2，3]。生物修复技术既能改善生态环境又能带来较好的经济效益[3]，它是利用生物的生理代谢活动达到降低土壤重金属浓度或毒性的目的，主要包括植物修复和微生物修复[4]。在农业生产中，混种是常见的农业生产模式之一，在中国具有悠久的历史，目前在世界各国尤其在发展中国家被广泛采用[4]。混种是指把生育期相近、农艺性状相近，不同抗性基因品种的种子或幼苗按一定比例混合后种植[5]。混种后，不同植物可多层次地利用光能、水分及养分资源，提高植物复合群体的产量[6-8]。同时，混种后的植物会形成多样性的基因或物种，能调控农田小气候，减少病虫害发生，提高单位土地面积的生产力[9，10]。

在果树研究上，李华等[11]发现在葡萄行间种草，土壤和葡萄叶片中的养分含量将会有所增加;李会科等[12]通过在苹果园种植白三叶和黑麦草，发现二者都能有效提高土壤中碱解氮、速效磷和速效钾的含量;何炎森等[13]发现在琯溪蜜柚果园中种草，能够显著提高土壤中氮、磷、钾的含量;另外在柑橘园、桃园等也有相同的发现[14，15]。在重金属胁迫下，植物产生的根际效应会使其生理生化发生一系列变化。前人对重金属胁迫下植物的光合作用、细胞膜透性、抗氧化酶活性、体内物质和代谢等方面都进行了研究[16，17]，但是对植物养分吸收的报道较少。为此，本研究以少花龙葵嫁接后代和2种枇杷实生幼苗为材料，研究混种后少花龙葵嫁接后代和2种枇杷实生幼苗的养分吸收特性，以期筛选出在镉胁迫条件下，能够有效提高枇杷幼苗对土壤养分吸收的少花龙葵嫁接后代，为促进枇杷幼苗对养分的吸收提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料培育

枇杷幼苗：两年生大五星枇杷实生幼苗和川早枇杷实生幼苗。

少花龙葵种子分别为不嫁接（UG）、自根同株嫁接（SG）、自根异株嫁接（DG）和野生马铃薯砧木嫁接（PG）的第一代种子（UG1、SG1、DG1和PG1）。

1.2 试验设计

供试土壤为紫色土，取自四川农业大学雅安校区农场果园，其基本理化性质：pH 7.02，有机质41.38 g/kg，全氮3.05 g/kg，全磷0.31 g/kg，全钾15.22 g/kg，碱解氮165.30 mg/kg，速效磷5.87 mg/kg，速效钾187.03 mg/kg，镉全量0.101 mg/kg，有效态镉含量0.021 mg/kg。土壤理化性质及重金属含量均按照鲍士旦[18]的方法测定。

用15 cm×18 cm（直径×高）塑料盆装入风干土3.0 kg，以溶液形式加入10 mg/kg镉（以CdCl2·2.5 H2O分析纯形式加入土壤中），保持土壤湿润，放置四周，不定期翻土混合，使土壤充分混合均匀。将长势一致的少花龙葵嫁接后代幼苗、两年生大五星枇杷实生幼苗和川早枇杷实生幼苗移栽至盆中，种植处理分别为UG1单种、SG1单种、DG1单种、PG1单种、川早枇杷单种、UG1混种川早枇杷、SG1混种川早枇杷、DG1混种川早枇杷、PG1混种川早枇杷、大五星枇杷单种、UG1混种大五星枇杷、SG1混种大五星枇杷、DG1混种大五星枇杷、PG1混种大五星枇杷。单种每盆种植植物2株，混种每盆种植每种植物各1株，每个处理重复6次。盆与盆之间的距离为10 cm，完全随机排列。植物生长期间不定期交换盆与盆的位置以减弱边际效应的影响，并及时浇水，使土壤田间持水量保持在80%左右。

种植两个月后，对每种植物进行取样测定相关指标。植物全磷含量采用H2SO4-H2O2消煮，钼锑抗比色法[18]测定;植物全钾含量采用H2SO4-H2O2消煮，火焰分光光度计法[18]测定。土壤速效磷含量采用NaHCO3提取，钼锑抗比色法[18]测定。土壤速效钾含量采用NH4OAc提取，火焰分光光度计法[18]测定。各指标含量均以干重计。

1.3 数据处理方法

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）。

2 结果与分析

2.1 枇杷实生幼苗养分吸收

2.1.1 枇杷实生幼苗磷吸收从表1可以看出，混种少花龙葵嫁接后代促进了大五星枇杷实生幼苗对土壤中磷元素的吸收，其根系、茎杆和叶片全磷含量的排序均为混种PG1>混种DG1>混种SG1>混种UG1>单种，混种较单种的提高幅度为8.65%～96.49%。就川早枇杷而言，混种少花龙葵嫁接后代后，川早枇杷实生幼苗根系、茎杆和叶片全磷含量均高于单种，其排序均为混种PG1>混种DG1>混种SG1>混种UG1>单种，混种较单种的提高幅度为9.65%～97.37%。这些结果说明混种少花龙葵嫁接后代能够有效提高枇杷实生幼苗對土壤磷元素的吸收与利用，促进枇杷实生幼苗的生长。

2.1.2 枇杷实生幼苗钾吸收从表2可以看出，与磷元素相同，混种少花龙葵嫁接后代促进了大五星枇杷实生幼苗和川早枇杷实生幼苗对土壤中钾元素的吸收，其根系、茎杆和叶片全钾含量的排序均为混种PG1>混种DG1>混种SG1>混种UG1>单种。从提高幅度来看，混种少花龙葵嫁接后代对大五星枇杷实生幼苗和川早枇杷实生幼苗根系、茎杆和叶片全钾含量的提高幅度各不相同，提高幅度为5.74%～45.92%和9.68%～52.42%。这些结果说明混种少花龙葵嫁接后代能够有效提高枇杷实生幼苗对土壤钾元素的吸收与利用，促进枇杷实生幼苗的生长。

2.2 少花龙葵嫁接后代养分吸收

2.2.1 少花龙葵嫁接后代磷吸收从表3可以看出，混种枇杷实生幼苗后，少花龙葵嫁接后代植株全磷含量得到不同程度的提高。少花龙葵嫁接后代的根系、茎杆和叶片全磷含量在单种或混种条件下均表现为PG1>DG1>SG1>UG1。就混种两种不同的枇杷实生幼苗而言，混种大五星枇杷实生幼苗的少花龙葵嫁接后代根系、茎杆及叶片的全磷含量均低于相应的混种川早枇杷实生幼苗。从混种对少花龙葵嫁接后代植株全磷含量的提高幅度来看，混种大五星枇杷实生幼苗的UG1根系、茎杆和叶片全磷含量的提高幅度为9.51%～68.40%，SG1的提高幅度为13.30%～43.48%，DG1的提高幅度为3.63%～22.60%，PG1的提高幅度为1.12%～26.09%;混种川早枇杷实生幼苗的UG1根系、茎杆和叶片全磷含量的提高幅度为14.08%～84.85%，SG1的提高幅度为16.97%～70.65%，DG1的提高幅度为7.66%～36.44%，PG1的提高幅度为3.73%～35.05%。可见，混种枇杷实生幼苗后，少花龙葵嫁接后代植株全磷含量的提高幅度的总体趋势为UG1>SG1>DG1>PG1。

2.2.2 少花龙葵嫁接后代钾吸收从表4可以看出，在单种和混种条件下，少花龙葵嫁接后代的根系、茎杆和叶片全钾含量的排序均为PG1>DG1>SG1>UG1。混种枇杷实生幼苗后，少花龙葵嫁接后代植株全钾含量得到不同程度的提高，且混种大五星枇杷实生幼苗均低于相应混种川早枇杷实生幼苗。从混种对少花龙葵嫁接后代植株全钾含量的提高幅度来看，混种大五星枇杷实生幼苗的UG1根系、茎杆和叶片全钾含量的提高幅度为2.90%～8.85%，SG1的提高幅度为1.86%～6.22%，DG1的提高幅度为2.03%～3.92%，PG1的提高幅度为0.82%～7.00%;混种川早枇杷实生幼苗的UG1根系、茎杆和叶片全钾含量的提高幅度为4.84%～10.91%，SG1的提高幅度为6.25%～8.59%，DG1的提高幅度为5.23%～6.17%，PG1的提高幅度为4.08%～9.76%。可见，混种枇杷实生幼苗后，少花龙葵嫁接后代植株全钾含量的提高幅度的总体趋势为UG1>SG1>DG1>PG1。

2.3 少花龙葵嫁接后代混种枇杷实生幼苗对土壤养分有效性的影响

由表5可知，少花龙葵嫁接后代在单种和混种条件下的土壤蔗糖酶活性及过氧化氢酶活性均表现为UG1>SG1>DG1>PG1，但土壤脲酶活性排序为PG1>DG1>SG1>UG1，这可能与少花龙葵嫁接后代的根系分泌物有关。少花龙葵嫁接后代混种枇杷实生幼苗的土壤蔗糖酶活性、脲酶活性及过氧化氢酶活性均高于两者的单种，这说明两种植物混种后能够提高土壤酶活性。就两种枇杷比较而言，少花龙葵嫁接后代混种大五星枇杷实生幼苗的土壤蔗糖酶活性低于其混种川早枇杷实生幼苗，而土壤脲酶活性及过氧化氢酶活性则高于其混种川早枇杷实生幼苗，这与两种枇杷实生幼苗的根系分泌物有关。少花龙葵嫁接后代在单种和混种条件下的土壤速效磷含量均表现为PG1>DG1>SG1>UG1。UG1及SG1混种大五星枇杷实生幼苗的土壤速效磷含量均介于两者单种之间，但DG1及PG1混种大五星枇杷实生幼苗的土壤速效磷含量则均高于两者的单种。与大五星枇杷实生幼苗不同，少花龙葵嫁接后代混种川早枇杷实生幼苗的土壤速效磷含量均高于两者的单种。少花龙葵嫁接后代混种大五星枇杷实生幼苗的土壤速效磷含量低于其混种川早枇杷实生幼苗。少花龙葵嫁接后代在单种和混种条件下的土壤速效钾含量均为PG1>DG1>SG1>UG1。少花龙葵嫁接后代混种枇杷实生幼苗的土壤速效钾含量均高于两者的单种，其中，少花龙葵嫁接后代混种大五星枇杷实生幼苗的土壤速效钾含量低于其混种川早枇杷实生幼苗。

3 小结

混种少花龙葵嫁接后代能够提高枇杷实生幼苗的全磷和全钾含量，促进其养分吸收，同时混种也能够提高少花龙葵嫁接后代的全磷和全钾含量，混种后土壤速效磷和速效钾含量较单种均有增加，少花龙葵嫁接后代混种枇杷实生幼苗的土壤蔗糖酶活性、脲酶活性及过氧化氢酶活性均高于两者的单种。这些结果说明了在镉胁迫条件下，少花龙葵嫁接后代混种枇杷实生幼苗产生了“根际对话”，改变了根际土壤环境，提高了土壤养分有效性，促进了两种植物对土壤养分的吸收。在混种条件下，这两种植物的相互作用机理有待进一步研究。

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