莧菜—小白菜混作對小白菜鎘與硝酸鹽復(fù)合污染的影響

李素霞+劉云霞+韋司棋

摘要：采用酸性黃棕壤和石灰性潮土進行連續(xù)兩季盆栽試驗，研究了鎘與硝酸鹽復(fù)合污染條件下莧菜（Amaranthus mangostanus L.）與小白菜[Brassica campestris L. ssp. chinensis （L.） Makino. var. communis Tsen et Lee]混作對小白菜品質(zhì)及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，在Cd 2.0 mg/kg與N 0.2 g/kg的交互作用下，莧菜-小白菜混作顯著降低（P<0.05）了小白菜鎘與硝酸鹽的含量，黃棕壤第一季、第二季及潮土第一季、第二季收獲的小白菜硝酸鹽含量分別降低了19.87%、17.31%、27.00%、32.45%；小白菜的鎘含量分別降低了23.33%、22.58%、5.82%、7.69%。同時，莧菜-小白菜混作也能提高小白菜的品質(zhì)及產(chǎn)量，黃棕壤第一季、第二季及潮土第一季、第二季與對照相比，小白菜的維生素C含量分別提高了47.92%、22.66%、29.66%、92.26%，差異均達顯著水平（P<0.05）；可溶性蛋白質(zhì)含量分別提高了27.44%、45.29%、39.50%、50.00%，差異均達顯著水平（P<0.05）；葉綠素含量分別提高了11.68%、19.38%、1.18%、7.47%；可溶性糖含量分別提高了1.34%、31.05%、321.05%、154.55%；小白菜的產(chǎn)量分別提高了2.26%、3.48%、1.89%、19.53%。對小白菜品質(zhì)及產(chǎn)量而言，均有不同程度的提高，盡管有的差異不顯著，但仍有提高的趨勢，這對于試驗范圍內(nèi)的植物修復(fù)而言，均有積極意義。

關(guān)鍵詞：莧菜（Amaranthus mangostanus L.）； 小白菜[Brassica campestris L. ssp. chinensis （L.） Makino. var. communis Tsen et Lee]；混作；鎘；硝酸鹽；小白菜品質(zhì)

中圖分類號：S636.4；S634.3； 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：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

中國土壤重金屬污染中，以鎘污染最為嚴重，污染面積約1.4×104 hm2[1]。同時，我國目前已成為世界上氮肥施用量最多的國家，年施用量幾乎占全世界總用量的30%[2]?；熳魇菍煞N或兩種以上生育季節(jié)相近的作物按一定比例混合種植在同一塊田地上的方式，其多不分行，或在同行內(nèi)混播，或在株間點播?；熳魍ㄟ^不同作物的恰當(dāng)組合，可提高光能和土地利用率。植物修復(fù)是近十多年來發(fā)展起來治理重金屬污染的新技術(shù)，該技術(shù)利用某些植物富集重金屬的特性，通過超富集植物移去土壤中的污染元素，達到修復(fù)環(huán)境的目的[3]。該方法是否適合于鎘與硝酸鹽復(fù)合污染有待進一步的試驗與探討，如果能夠如愿，將會給菜地土壤鎘與硝酸鹽復(fù)合污染的治理提供科學(xué)合理的方法。

對于土壤鎘污染以及硝酸鹽污染的獨自修復(fù)有不少方法，但是關(guān)于鎘與硝酸鹽復(fù)合污染的修復(fù)方法還鮮見，目前國內(nèi)關(guān)于鎘與硝酸鹽復(fù)合污染修復(fù)雖然有一定的成果，但基本局限于化學(xué)方法或物理方法，植物修復(fù)的方法還相對未見到，因此迫切需要發(fā)現(xiàn)更多新的方法，以滿足鎘與硝酸鹽復(fù)合污染土壤的植物修復(fù)要求。

已有文獻報道美國子粒莧、紅莧天星米具有較強的鎘富集能力[4]。而且筆者前期研究成果表明，紅莧對硝酸鹽的富集也有較顯著的效果，本研究通過土培試驗，采用莧菜（Amaranthus mangostanus L.）-小白菜[Brassica campestris L. ssp. chinensis （L.） Makino. var. communis Tsen et Lee]混作，以酸性黃棕壤土以及石灰性潮土為試驗土壤，對鎘與硝酸鹽復(fù)合污染條件下小白菜品質(zhì)及富集鎘與硝酸鹽累積的情況進行了研究，以期為菜地土壤鎘與硝酸鹽復(fù)合污染的治理提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 盆栽土壤 選用湖北省境內(nèi)比較典型的黃棕壤、潮土作盆栽試驗用土，其中黃棕壤采自湖北省武漢市新洲區(qū)的酸性黃棕壤，潮土采自新洲區(qū)的石灰性潮土，所用土壤樣品均為0～20 cm未受污染的耕作層土壤，盆栽試驗前均過2 mm篩，除去雜質(zhì)。供試土壤理化性質(zhì)見表1。

1.1.2 供試作物 參試作物為小白菜品種上海青，種子購于湖北省武漢市新洲區(qū)種子公司；莧菜品種天星米，種子購于四川省冕寧縣農(nóng)資服務(wù)站。

1.2 試驗設(shè)計

盆栽用盆采用規(guī)格20 cm×30 cm的聚乙烯塑料盆，內(nèi)襯聚乙烯薄膜，以避免微量元素污染；每盆裝入風(fēng)干且過2 mm篩的土壤5.0 kg。試驗設(shè)4個處理，黃棕壤和潮土每種土壤各設(shè)對照1個，每盆種植小白菜8株，混作處理都為每盆種植小白菜4株+莧菜3株，所有處理重復(fù)3次，具體見表2。

播種前底肥為KH2PO4、K2SO4，用量為P2O5 0.2 g/kg、K2O 0.3 g/kg，與氮處理一起施用，所有肥料播種前一次基施，所用肥料均為分析純（AR）；鎘按設(shè)計量溶于蒸餾水中稀釋后于播種前拌入土壤，鎘的加入量超過農(nóng)田土壤鎘的二級標(biāo)準(zhǔn)，氮的加入量超過實際施氮水平。土壤持水量保持在60%，平衡一周后播種，整個生育期內(nèi)以蒸餾水澆灌（每次定量，所有盆缽保持一致），以避免污染。管理上及時間苗、松土、除草及防治害蟲。

在時間上，第一季于2013年3月20日播種，2013年5月10日收獲，生長期50 d；第二季于2013年5月15日播種，2013年6月25日收獲，生長期40 d。

1.3 分析方法

土壤農(nóng)化性質(zhì)指標(biāo)按照文獻[5]的方法測定；小白菜品質(zhì)指標(biāo)維生素C的含量采用2，4-二硝基苯肼法[6]測定、可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250法[6]測定、可溶性糖含量采用蒽酮比色法[6]測定，小白菜硝酸鹽含量采用文獻[7]的方法測定，小白菜鎘含量采用文獻[8]的方法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用DPS統(tǒng)計分析軟件進行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理和方差分析，采用SAS 8.1軟件（SAS Institute， Cary，NC）軟件進行鄧肯氏新復(fù)極差法（（Duncans multiple range test，DMRT）測驗差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 鎘與硝酸鹽復(fù)合污染下莧菜-小白菜混作對小白菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

在鎘與硝酸鹽復(fù)合污染條件下，黃棕壤上的莧菜-小白菜混作對小白菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響情況見表3。從表3可見，與對照相比，在第一季中，小白菜-莧菜混作能夠顯著提高（P<0.05）小白菜的葉綠素、維生素C、可溶性蛋白的含量，分別提高了11.68%、47.92%、27.44%；但對于小白菜的產(chǎn)量（每株鮮重）、以及可溶性糖含量的影響差異不顯著（P>0.05），只有提高的趨勢，分別提高了2.26%和1.34%。在第二季中，小白菜-莧菜混作能夠顯著提高（P<0.05）小白菜的葉綠素、維生素C、可溶性蛋白、可溶性糖的含量，分別提高了19.38%、22.66%、45.29%、31.05%，但是小白菜-莧菜的混作仍然對小白菜產(chǎn)量的影響差異不顯著（P>0.05），也是只有提高的趨勢，提高了3.48%。

在鎘與硝酸鹽復(fù)合污染條件下，潮土上的莧菜-小白菜混作對小白菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響情況見表4。從表4可見，與對照相比，在第一季中，小白菜-莧菜混作能夠顯著提高（P<0.05）小白菜的維生素C、可溶性蛋白、可溶性糖的含量，分別提高了42.17%、39.50%、321.05%；對于小白菜的產(chǎn)量以及葉綠素含量的影響差異不顯著（P>0.05），但有提高的趨勢，分別提高了1.89%和1.18%。在第二季中，小白菜-莧菜混作能夠顯著提高（P<0.05）小白菜的產(chǎn)量、葉綠素、維生素C、可溶性蛋白、可溶性糖的含量，分別提高了19.53%、7.47%、92.26%、50.00%、154.55%。endprint

2.2 鎘與硝酸鹽復(fù)合污染下莧菜-小白菜混作對小白菜中的鎘與硝酸鹽含量的影響

在鎘與硝酸鹽復(fù)合污染條件下，黃棕壤上的莧菜-小白菜混作對小白菜中的鎘與硝酸鹽含量的影響情況見表5，潮土上的莧菜-小白菜混作對小白菜中的鎘與硝酸鹽含量的影響情況見表6。從表5、表6可見，無論是第一季、還是第二季，無論是小白菜的鎘含量、還是小白菜的硝酸鹽含量，無論是黃棕壤、還是潮土，莧菜-小白菜混作均能顯著降低（P<0.05）小白菜中鎘與硝酸鹽的含量。在黃棕壤第一季、第二季及潮土第一季、第二季，對于小白菜中硝酸鹽含量而言，在莧菜-小白菜混作后含量分別降低了19.87%、17.31%、27.00%、32.45%；對于小白菜中鎘含量而言，在莧菜-小白菜混作后含量分別降低了23.33%、22.58%、5.82%、7.69%。

3 小結(jié)與討論

試驗結(jié)果表明，莧菜-小白菜混作能夠改善小白菜的品質(zhì)，且對小白菜產(chǎn)量也有提高的趨勢，如小白菜的維生素C含量分別提高了47.92%、22.66%、42.17%、92.26%，差異均達顯著水平（P<0.05）；可溶性蛋白含量分別提高了27.44%、45.29%、39.50%、50.00%，差異均達顯著水平（P<0.05）；葉綠素含量分別提高了11.68%、19.38%、1.18%、7.47%；可溶性糖含量分別提高了1.34%、31.05%、321.05%、154.55%；小白菜的產(chǎn)量分別提高了2.26%、3.48%、1.89%、19.53%。同時顯著降低了小白菜中鎘與硝酸鹽的含量；在Cd 2.0 mg/kg與N 0.2 g/kg的交互作用下，莧菜-小白菜混作顯著降低（P<0.05）了小白菜鎘與硝酸鹽的含量，黃棕壤第一季、第二季及潮土第一季、第二季收獲的小白菜硝酸鹽含量分別降低了19.87%、17.31%、27.00%、32.45%；小白菜鎘的含量分別降低了23.33%、22.58%、5.82%、7.69%。說明在菜地土壤鎘與硝酸鹽復(fù)合污染下，莧菜-小白菜混作對改善小白菜品質(zhì)有顯著的影響，反映出莧菜-小白菜混作過程中莧菜對鎘的吸收量較大并且比較主動，同時，從各自的長勢來講，莧菜同期的植株較大，枝葉也比較茂盛，吸收鎘與硝酸鹽的量也較大，對小白菜而言，像是在被凈化的環(huán)境中生長，使得小白菜的品質(zhì)較好。

范洪黎等[4]研究表明，天星米莧菜在土壤Cd 投入濃度為25 mg/kg條件下，其地上部的鎘含量最大可達212 mg/kg，超過 100 mg/kg的臨界含量標(biāo)準(zhǔn)；總生物量、地上部生物量沒有顯著降低，對Cd 有較強的耐性；富集系數(shù)最大，為8.5，遠大于1的標(biāo)準(zhǔn)，說明莧菜天星米是鎘超富集植物品種。因此，采用天星米莧菜與小白菜混作，莧菜能夠顯著吸收土壤中的鎘，其效果顯著，同時，由于莧菜與小白菜相比，植株較大，吸氮能力也比較強，對緩沖小白菜硝酸鹽的積累也有一定的積極意義。

參考文獻：

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[2] 張福鎖，巨曉棠.對我國持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展中氮能管理與環(huán)境問題的幾點認識[J].土壤學(xué)報，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 衛(wèi).鎘超富集莧菜品種（Amaranthus mangostanus L.）的篩選[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，42（4）：1316-1324.

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[6] 王學(xué)奎.植物生理生化實驗原理與技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2006.

[7] GB/T5009.332-2008，食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定[S].

[8] GB/T5009.15-2003，食品中鎘的測定[S].endprint