鎘、硅對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)的影響

鎘、硅對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)的影響

土壤污染已成為影響環(huán)境的主要問(wèn)題。目前我國(guó)因污灌而導(dǎo)致重金屬污染的耕地約占全國(guó)總耕地面積的20%,其中鎘(Cd)污染耕地1.33萬(wàn)hm硅(Si)在地殼中的含量位于第二,但在土壤中大多是以硅酸鹽結(jié)晶或沉淀的形式存在。硅作為植物生長(zhǎng)發(fā)育的有益元素,大量研究證實(shí),在黃瓜(CucumissativusL.)上施用硅可以有效提高種子的萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)1材料和方法1.1土壤理化性質(zhì)的測(cè)定在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院溫室大棚開(kāi)展相關(guān)研究。供試土壤為黃土母質(zhì)發(fā)育,質(zhì)地為中壤的0—20cm石灰性褐土。土壤經(jīng)曬干、過(guò)篩、充分混勻備用。供試土壤有機(jī)質(zhì)含量30.06g/kg,堿解氮含量63.0mg/kg,有效磷含量15.01mg/kg,速效鉀含量176.53mg/kg,鎘含量0.18mg/kg,有效硅含量134.2mg/kg,pH7.90。試驗(yàn)采用盆栽完全隨機(jī)設(shè)計(jì)方案,為二因素四水平。供試作物為黃瓜品種密刺60。試驗(yàn)引入Cd與Si所用的氯化鎘(CdCl1.2適時(shí)移栽,及時(shí)保濕2017年7月10日進(jìn)行裝盆,將底肥及各處理土壤同時(shí)裝入盆中,攪拌均勻后平衡15天,7月26日澆水并放置1天,使盆內(nèi)土壤松軟濕潤(rùn),7月27日,選擇長(zhǎng)勢(shì)一致且根莖粗壯的黃瓜嫁接苗進(jìn)行移栽,每盆移栽兩株并澆透水,3天后平衡一次水分,此后保持土壤水分含量為田間持水量70%,平衡水分的同時(shí)隨機(jī)輪換每個(gè)盆缽的位置,定期進(jìn)行水分管理。1.3功能葉、酶和葉綠素測(cè)定黃瓜幼苗生長(zhǎng)15天后,在晴天上午的9:00—11:00,選擇頂部完全展開(kāi)的第4片功能葉進(jìn)行測(cè)定。光合作用采用Li-6400(美國(guó))便攜式光合作用測(cè)定儀測(cè)定凈光合速率(P取一定量葉片進(jìn)行酶和葉綠素測(cè)定。葉綠素含量采用丙酮提取法測(cè)定;丙二醛含量采用Fryer等1.4處理數(shù)據(jù)采用Excel97結(jié)合DPS7.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和計(jì)算(用Duncan法進(jìn)行檢驗(yàn),α=0.05)。2結(jié)果與分析2.1硅對(duì)黃瓜后期葉片基本相同從圖1可以看出,當(dāng)硅施加量為0時(shí),黃瓜葉片的凈光合速率(P2.1.2硅對(duì)鎘壓力下葉片孔的形成的影響由圖2可以看出,單硅處理下氣孔導(dǎo)度(G2.1.3硅對(duì)鎘壓力下葉片蒸發(fā)速度的影響從圖3可以看出,不加Cd處理下,100mg/kg的硅施加量與空白對(duì)照相比T2.1.4硅對(duì)鎘的壓力由圖4可以看出,單施硅對(duì)C2.1.5cd對(duì)葉綠素含量的影響從圖5可以看出,施Cd量為0時(shí),隨著硅濃度的升高,葉片中葉綠素總量與空白對(duì)照相比提高范圍為11.5%~58.0%,差異顯著(P<0.05)。不介入硅的情況下,1mg/kg的Cd處理與空白對(duì)照(Si0+Cd0)相比下降了6.2%,差異不顯著(P>0.05);3~5mg/kg的Cd處理與空白對(duì)照相比分別下降了12.3%~27.2%,差異顯著(P<0.05)。Cd施加量為1mg/kg時(shí),3個(gè)硅濃度處理下葉綠素含量雖然有所提高,但與不加Cd的同濃度硅處理相比,兩者之間差異不顯著(P>0.05)。即當(dāng)Cd含量為1mg/kg時(shí),并未對(duì)葉片的葉綠素含量有較高的傷害。當(dāng)Cd含量≥3mg/kg,隨著硅介入量的逐漸增加,對(duì)Cd毒害的抑制作用也逐漸變強(qiáng)。然而,硅介入量達(dá)到300mg/kg時(shí),對(duì)3,5mg/kg的Cd毒害其抑制作用并無(wú)顯著差異。2.2硅對(duì)鎘誘導(dǎo)下氧化酶系統(tǒng)的影響2.2.1硅含量對(duì)硅-二甲酰胺mda的影響從圖6可以看出,Cd施加量為0,1mg/kg時(shí),不論施入的硅含量有多少,對(duì)葉片中丙二醛(MDA)含量的差異并不顯著;當(dāng)Cd含量≥3mg/kg時(shí),100mg/kg的硅并未顯著降低MDA值。以Cd含量為5mg/kg為例,100mg/kg的硅與不加硅相比,MDA降低了9.6%,差異不顯著;當(dāng)施硅含量≥200mg/kg后,與不加硅相比,MDA含量降低了18.9%~50.4%,達(dá)到顯著差異。硅的介入一定程度上緩解了Cd毒害,尤其是隨著Cd毒害的增加,MDA值明顯提高時(shí),加大硅施入量才能顯著降低MDA。2.2.2cd含量5g/l的情況從圖7可以看出,對(duì)于單施硅的處理組,超氧化物歧化酶(SOD)活性范圍為3.6%~21.6%,差異不顯著(P>0.05)。硅添加量為0時(shí),SOD活性呈先增加后降低的變化趨勢(shì),與空白對(duì)照相比(Si0+Cd0),1mg/kg的Cd處理下SOD提高了8.4%,差異顯著(P<0.05);3mg/kg的Cd處理比對(duì)照降低了1.8%,差異不顯著(P>0.05);5mg/kg的Cd處理比對(duì)照降低了13.4%,差異顯著(P<0.05)。Cd含量1mg/kg時(shí),隨著硅含量的提高,SOD含量提高了12.2%~31.0%,差異顯著(P<0.05),但是200,300mg/kg的硅處理間差異不顯著(P>0.05)。200~300mg/kg的硅介入量對(duì)于≥3mg/kg的Cd毒害來(lái)說(shuō),其抑制作用無(wú)明顯差異。2.2.3硅對(duì)cd病害的保護(hù)作用從圖8可以看出,單施硅處理下,隨著硅濃度的提高過(guò)氧化物酶(POD)活性范圍為6.5%~69.8%。300mg/kg硅與空白對(duì)照相比(Si0+Cd0)差異顯著外,100,200mg/kg硅處理組與對(duì)照相比差異不顯著。單施Cd處理下,隨著Cd濃度的增加,POD活性逐漸下降,范圍為10.1%~21.4%,差異顯著(P<0.05),然而,1,2mg/kg的Cd含量間無(wú)明顯差異。100mg/kg的硅,對(duì)1,3,5mg/kg的Cd毒害抑制均不明顯,當(dāng)硅含量≥200mg/kg時(shí),才對(duì)Cd毒害達(dá)到顯著的緩解。對(duì)于POD而言,100mg/kg的硅添加量對(duì)于3個(gè)濃度的Cd毒害來(lái)說(shuō),其抑制效果均不理想,Cd含量提高的同時(shí),也必須相應(yīng)的提高硅的介入量,才能保證對(duì)Cd毒害有較好的緩解作用。2.2.4cd對(duì)3種含量的影響從圖9可以看出,在單施硅濃度處理下,隨著硅濃度的提高,與空白對(duì)照相比過(guò)氧化氫酶(CAT)含量提高的范圍為9.2%~93.7%,差異顯著(P<0.05)。單施Cd濃度處理下,與空白對(duì)照組相比,CAT含量隨Cd濃度的增加,降低范圍為6.6%~26.5%,且差異顯著(P<0.05)。硅介入后,能在一定程度上提高CAT含量,尤其當(dāng)硅含量≥200mg/kg時(shí),其對(duì)Cd毒害的抑制作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了100mg/kg硅的效果。然而對(duì)于硅含量≥200mg/kg的處理,Cd含量無(wú)論是3mg/kg還是5mg/kg,兩者之間均未達(dá)顯著差異。以200mg/kg的硅介入量為例,隨著Cd含量的提高,與不加Cd處理組相比,CAT含量降低范圍為7.5%~17.8%,差異顯著,但3,5mg/kg的Cd處理之間只有4.7%的差異,未達(dá)顯著水平。說(shuō)明硅介入后,CAT含量有明顯的提高,對(duì)Cd毒害產(chǎn)生了一定的抑制作用。3cd對(duì)黃瓜抗氧化酶系統(tǒng)的影響本試驗(yàn)中,硅介入后降低了抗氧化酶系統(tǒng)中丙二醛(MDA)含量,提高了超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(POD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)的活性。李冬香等本研究,Cd毒害較高時(shí),P本試驗(yàn)中,單施Cd下黃瓜葉片中的MDA含量隨著Cd濃度的升高增加2.2%~407.9%,說(shuō)明隨著Cd濃度的上升,黃瓜的細(xì)胞膜質(zhì)過(guò)氧化程度不斷升高,細(xì)胞膜受到的傷害逐步加劇,然而1mg/kg的Cd處理下,MDA含量增加不顯著,說(shuō)明Cd毒害濃度較低時(shí),植物體內(nèi)的抗逆機(jī)制開(kāi)始作用,對(duì)植物形成保護(hù),而此時(shí)的植物體內(nèi)仍能快速地清除脅迫產(chǎn)生的活性氧自由基,使植物受到的迫害減輕,所以差異并不明顯。隨著Cd毒害的加劇,植物體內(nèi)的抗氧化酶系統(tǒng)平衡開(kāi)始打破,于是植物體受Cd毒害加劇,MDA含量升高。5mg/kg的Cd含量處理下,≤200mg/kg硅添加量雖然對(duì)植物毒害有所緩解,但是效果不如300mg/kg硅顯著?？芍柙谝欢ǔ潭壬夏軌?qū)χ参锏腃d毒害起到緩解作用,Cd毒害較高時(shí),應(yīng)適當(dāng)提高硅含量的施用。單施Cd處理下,SOD活性的變化為先增加后降低的趨勢(shì)。單施硅對(duì)SOD活性提高不顯著。從整體來(lái)看,1mg/kg的Cd脅迫下,SOD提高,P