不同类型砧木嫁接对西瓜果实镉含量的影响

黄芸萍，邢乃林，付玉婧，王迎儿，严蕾艳，应泉盛，王毓洪

(宁波市农业科学研究院，宁波315040)

黄芸萍，邢乃林，付玉婧，等.不同类型砧木嫁接对西瓜果实镉含量的影响[J].上海农业学报，2020，36(4)：60-64

经济社会发展过程中，随着矿产开发、冶炼、交通和矿物肥料的使用，重金属已经成为环境的主要污染物之一。 我国耕地土壤重金属污染元素中，镉(Cd)发生污染的概率最高，达25.2%，同时，镉也是我国东部地区污染最严重的重金属元素[1-2]。 在浙江省农业土壤中，镉含量平均值普遍高于浙江省土壤背景值，随着蔬菜种植年限增加，重金属累积量显著增加[3-4]。 在东部地区，重金属镉主要以离子交换态、弱有机结合态、铁锰氧化态和残渣态为主。 镉易被植物吸收利用，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。 治理重金属污染土壤主要有物理化学修复途径、农艺措施修复途径以及生物学修复途径，其中最有效的途径是培育和种植非食用作物或食用器官累积量低的作物品种。 有研究认为西瓜果实中镉的积累量较低，可提高重金属镉污染农田的安全利用[5]。

西瓜是世界十大水果之一，我国西瓜年种植面积和产量均居世界第一。 浙江省是我国重要的西瓜优势产区之一，年种植面积约7 万hm2。 由于嫁接可缓解西瓜连作障碍以及促进早熟栽培等，嫁接已经在西瓜生产中大面积应用。 目前，嫁接技术在生产中对西瓜枯萎病和根腐病等土传病害抗性，低温、高温、盐碱、湿涝、弱光等非生物学胁迫抗性、生长及产量和品质的影响等方面已有大量的研究[6-8]。 但是不同砧木嫁接西瓜对果实中镉的积累规律影响不同[9]。 在茄果类作物中，嫁接可以降低或增加接穗果实中镉的积累[10]。 但野生西瓜等几种不同类型的砧木对西瓜果实中镉积累的影响尚不清楚。

本研究通过水培试验，以葫芦类型、野生西瓜类型、中国南瓜类型、印度南瓜与中国南瓜杂交类型等4种不同类型的西瓜砧木嫁接西瓜，研究不同类型砧木嫁接对西瓜生长及果实和根部镉含量的影响。 通过选择镉低积累的砧木类型进行嫁接，为镉污染地区西瓜产业安全绿色发展提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本研究所用砧木分别为YZ1(葫芦类型)、P01(野生西瓜类型)、SZ111(中国南瓜类型)、SZ8(印度南瓜×中国南瓜类型)，均可作为嫁接西瓜的砧木。 西瓜接穗为小果型西瓜品种‘拿比特’。 种子均由宁波市丰登种业科技有限公司提供。 试验在宁波市高新农业技术试验园区进行。

1.2 试验方法

以‘拿比特’(S)为接穗，通过顶插接法嫁接到不同类型的4 种砧木上，分别以YZ1∕S、P01∕S、SZ111∕S、YZ8∕S 表示。 嫁接苗成活后，在西瓜2 叶1 心期移栽至10 L 容量的水培桶内，以‘拿比特’实生苗(S)为对照。 水培溶液成分见表1 和表2。 桶内放置气泡石，连接换气泵桶内换气。 采用吊蔓栽培模式，株距40 cm，随机区组排列，3 次重复，每次重复8 株，单蔓整枝，留1 果。 根据土壤环境质量标准(GB 15618—2018)农用地土壤污染风险值，设定处理镉质量浓度为0.6 mg∕L。 西瓜开花期测定西瓜蔓长、蔓粗。 待西瓜成熟后，测定节间长、叶片质量、单节蔓质量、单果质量。

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

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

取嫁接西瓜果肉及根部测定镉含量，各3 次重复，每重复8 份。 镉含量委托农业农村部农产品质量安全监督检验测试中心(宁波)测定，植物样品镉含量依据GB∕T 5009.15—2014 标准检验并提供检验数据。数据采用Excel 2016 软件分析作图，采用DPS 进行聚类分析作图。

2 结果与分析

2.1 镉对嫁接西瓜农艺性状的影响

与对照相比，在镉处理组中，除YZ8∕S 的蔓长以及YZ8∕S 和SZ111∕S 的蔓粗表现增加外，西瓜蔓长、蔓粗、节间长、叶片质量、单节蔓质量、单果质量整体均表现为下降(图1)。 6 个农艺性状中，单果质量受抑制最严重，平均减少了28.18%；蔓粗受影响最轻，平均降低了6.68%。 4 个砧木嫁接西瓜及西瓜实生苗中，YZ1∕S 受影响最大，然后依次为P01∕S、S、YZ8∕S，最小的为SZ111∕S。 对于印中杂交南瓜类型YZ8 为砧木的，受影响最大的为叶片质量，降低了14.47%；而单果质量受影响最轻，降低了2.97%。 对于中国南瓜类型SZ111 为砧木的，受影响最大的为节间长，降低了13.52%；受影响最小的为叶片质量，降低了0.68%。 实生苗受影响最大的为单果质量，降低了45.14%；最小的为单节蔓质量，降低了4.08%。 对于野生西瓜类型为砧木的，受影响最大的同样为单果质量，降低了47.33%；受影响最小的为蔓粗，降低了11.00%。 葫芦类型为砧木的，受影响最大的同样为叶片质量，降低了51.99%；受影响最小的为蔓粗，降低了18.04%。

2.2 嫁接西瓜根和果实部位镉含量

对于根部镉含量，镉处理材料中P01∕S 最低，为81.55 mg∕kg；SZ111∕S 含量最高，为168.50 mg∕kg；实生苗的含量为130.27 mg∕kg(图2)。 4 份砧木中，P01∕S 根部镉含量低于实生苗，YZ1∕S、SZ111∕S、SZ8∕S 根部镉含量则高于实生苗。

对于果实中的镉含量，镉处理材料中，P01∕S 含量最高，达0.064 mg∕kg；SZ11∕S 1 含量最低，为0.022 mg∕kg；实生苗的含量为0.042 mg∕kg(图3)。 4 份砧木中，P01 和YZ1 嫁接果实中的镉含量高于实生苗，而SZ111和YZ8 嫁接果实中镉含量则低于实生苗。

2.3 各考察性状及各材料间的关系

为了研究不同类型砧木受镉影响之间的关系，对4 种类型砧木嫁接西瓜及西瓜实生苗的6 个农艺性状受镉影响程度以及果实和根部镉含量的表现进行聚类分析，发现4 类砧木及西瓜实生苗可分为3 类(图4)。 其中P01∕S 和YZ1∕S 聚为1 类，YZ8∕S 和SZ111∕S 聚为1 类，实生苗聚为一类。 对于性状进行系统聚类分析，以遗传距离0.55 为阈值，结果7 个性状可分为3 类(图5)。 其中果实和根部镉含量聚为一类，节间长、单节蔓质量与叶片质量聚为一类，蔓粗和蔓长与单果质量聚为一类。 相关性分析结果显示(表3)，果实镉含量与根部镉含量呈显著的负相关。 而6 个农艺性状中单果质量的变化程度与果实镉含量相关性最高，表明果实镉含量与单果质量受影响程度相关，单果质量受影响越大，果实镉含量越高的概率越大。

表3 各性状影响程度及各部位镉含量间的相关性Table 3 Correlation analysis among cadmium of different organ and influence degree of traits

3 讨论

东部地区土壤的重金属镉主要是以离子交换态、弱有机结合态等为主，易被植物吸收利用。 国家规定土壤中重金属镉污染标准为酸性土壤0.3 mg∕kg，碱性土壤0.6 mg∕kg，而水培研究中，重金属的生物毒性高出土培1—2 倍[11]。 这可能也是本研究的西瓜果实镉含量显著高于王志伟等[9]在大田中试验的原因。 本研究设定镉质量浓度为0.6 mg∕L，近似碱性土壤污染标准，结合水培试验则显著高于污染标准。国家食品安全国家标准GB 2762—2012 中对植物性食品中新鲜水果的镉含量标准为0.05 mg∕kg，而本研究中，不同类型砧木嫁接西瓜的果实间镉含量差异显著，但仅野生西瓜类型砧木(P01)的嫁接西瓜果实镉含量超过标准。

嫁接是接穗和砧木之间形成的复杂的复合体，由于砧穗互作，砧木的根部发育及接穗的生长发育、营养吸收积累、光合作用等均发生改变，而不同的砧穗组合之间也存在一定的差异[12-14]。 本研究中，开花期和果实成熟期的生长发育及果实镉含量在四种不同类型砧木嫁接西瓜之间均存在较大差异，植株生长方面葫芦类型砧木YZ1 受影响最大，SZ111 受影响最小，果实镉含量则为中国南瓜类型砧木SZ111 最低，野生西瓜类型砧木P01 最高，根部镉含量则相反。 因此中国南瓜类型和印中杂交南瓜类型砧木可能是通过嫁接体将镉阻隔在根部，从而使果实中镉的富集减少。 而野生西瓜类型砧木的嫁接体则可能不能将镉阻隔在根部，甚至促进镉向地上部运输。 镉胁迫主要抑制植物生长发育，植株生物量下降[15]。 本研究与薛永等[15]的研究相似，但本研究中YZ8 开花期的蔓长和蔓粗则表现为提高。 总体上，中国南瓜类型和印中杂交南瓜类型的砧木嫁接西瓜生长发育及果实镉含量均受影响较小，且果实镉含量较实生苗低，较适合重金属污染农田中使用。 同时本研究中，单果质量受影响程度与果实的镉含量相关性较高，可作为筛选镉污染土壤中西瓜生产所用砧木的参考性状。