微生物菌劑和殼聚糖對毛桃幼苗鎘積累的影響

摘要 為了探究微生物菌劑及殼聚糖對果樹鎘積累的影響，為鎘污染區果樹安全生產提供參考。以毛桃幼苗為材料，研究在鎘脅迫下微生物菌劑和殼聚糖對毛桃幼苗鎘積累的影響。結果表明，0.1 mg/L鎘處理降低了毛桃幼苗的株高和生物量，但提高了超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化物酶（POD）活性，說明0.1 mg/L鎘處理對毛桃幼苗產生了脅迫。在鎘脅迫下，微生物菌劑、殼聚糖和微生物菌劑+殼聚糖均提高了毛桃幼苗各器官的生物量，降低了SOD和POD活性，也降低了毛桃幼苗各器官鎘含量。在鎘脅迫下，殼聚糖處理的毛桃幼苗株高和地上部分生物量均最大，分別較鎘處理提高了3.89%和28.25%;SOD活性、POD活性和地上部分鎘含量最低，分別較鎘處理降低了31.45%、14.61%和26.20%;微生物菌劑+殼聚糖處理根系鎘含量最低，較鎘處理降低了30.00%。因此，微生物菌劑和殼聚糖均能促進毛桃生長，并降低毛桃鎘積累，但兩者組合使用不能降低毛桃鎘積累。

關鍵詞 生物刺激素;植物生理;生長;桃;鎘

中圖分類號 S662.1 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2025）06-0124-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.06.028

Effects of Microbial Agents and Chitosan on Cadmium Accumulation in Peach Seedlings

XIAO Yun-ying LI" Wan-zhi2，SUN Guo-chao2 et al

（1.Institute of Plant Protection，Sichuan Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Integrated Pest Management in Southwest Agriculture Crops of Ministry of Agriculture，Chengdu，Sichuan 610066;2.College of Horticulture，Sichuan Agricultural University，Chengdu，Sichuan 611130）

Abstract In order to investigate the effects of microbial agents and chitosan on cadmium accumulation in fruit trees，and to provide reference for the safe production of fruit trees in cadmium-contaminated areas，this experiment investigated the effects of microbial agents and chitosan on cadmium accumulation of peach seedlings under cadmium stress，using peach seedlings as materials.The results showed that 0.1 mg/L Cd treatment reduced the plant height and biomass of peach seedlings，but increased the activities of superoxide dismutase （SOD） and peroxidase （POD），indicating that 0.1 mg/ L" Cd came out to stress peach seedlings.Under cadmium stress，microbial agents，chitosan and microbial agents+ chitosan increased the biomass of all organs of peach seedlings，decreased SOD and POD activities，and also decreased the cadmium content of all organs of peach seedlings.Under cadmium stress，the plant height and aboveground part biomass of peach seedlings under chitosan treatment were the largest，increased by 3.89% and 28.25%，respectively，compared with cadmium treatment;SOD activity，POD activity and cadmium content of aboveground part were the lowest，reduced by 31.45%，14.61% and 26.20%，respectively，compared with cadmium treatment;the cadmium content of the root system was the lowest under microbial agents + chitosan treatment，reduced by 30.00% compared with cadmium treatment.Therefore，both microbial agents and chitosan could promote the growth of peach and reduce the accumulation of cadmium in peach，but the combination of the two could not reduce the accumulation of cadmium in peach.

Key words Biostimulant;Plant physiology;Growth;Peach;Cadmium

鎘是生態環境中廣泛存在、毒性最強的重金屬之一［1］。鎘可以通過食物鏈進入人體，對人體健康構成威脅［2］。目前，由于金屬開采、工業廢料的排放和含鎘磷肥的使用等人類活動，致使農田土壤鎘污染日益嚴重［3］，果園土壤也因此受到污染，進而影響果樹的安全生產［4］。因此，采取必要的措施降低果樹的鎘積累具有重要的實踐意義。

植物生物刺激素是近年來興起的、經濟高效、環境友好的一類新型肥料，能夠通過影響多種代謝途徑直接調控植物的生命進程，是一類可以提高作物抗逆性、改善作物品質的有機化合物、無機化合物或微生物，主要包括殼聚糖及其衍生物、微生物菌劑等五大類［5］。微生物菌劑是由微生物經工業化生產擴繁，加工制成的新型活菌制劑，具有促進生長、提高農產品產量、緩解重金屬污染等多種作用［6-7］。微生物菌劑中的微生物可通過將土壤重金屬轉化為無毒形態，吸附或吸收重金屬離子，降低重金屬生物可利用度;促進植物根部Fe/Mn膜的形成，降低其對重金屬的吸收和提高耐受性;調節植物某些重要蛋白的表達，從而影響植物對重金屬的吸收及轉運;通過固氮、解磷、產生植物激素、鐵載體和1-氨基環丙烷-1-羧酸脫氨酶（ACC脫氨酶）等途徑促進植物生長并緩解重金屬脅迫［8］。殼聚糖（chitosan）又名幾丁聚糖、殼多糖等，是一種天然的高分子生長調節劑［9］。殼聚糖因其物理特性、化學組成和生物作用成為一種很有實效性、應用廣泛又綠色環保的植物生長調節劑和非生物脅迫抗性誘導劑［10-11］。殼聚糖分子中含有存在活性官能團氨基和羥基，能夠通過離子交換、絡合和靜電吸附等方式吸附金屬離子，因而具有較強的重金屬配位能力，能緩解重金屬脅迫對植物的毒害［12］。殼聚糖還可調節植物的光合、呼吸代謝，從而影響植物的生長發育，提高植物產量、增強其抗逆性［13］。由此可見，微生物菌劑和殼聚糖都具備影響植物生長代謝、緩解重金屬脅迫的作用。

桃［Prunus persica （L.） Batsch］是我國三大落葉果樹之一，可食用價值高［14］。毛桃根系發達，根量大，樹體長勢健壯，與品種親和性好，是一種被普遍使用的桃和李的優良砧木［15］。目前，國內外桃園土壤已發生不同鎘污染，對桃的安全生產產生了不良影響［16-17］。鑒于此，筆者對鎘脅迫下毛桃幼苗施用微生物菌劑和殼聚糖，研究微生物菌劑及殼聚糖對毛桃幼苗鎘積累的影響，以期篩選出既能促進毛桃生長又能降低其鎘積累的植物生物刺激素，為鎘污染區的桃安全生產提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

毛桃種子于2022年10月購自四川省成都市溫江區市場，并選取飽滿的種子進行沙藏。

微生物菌劑為‘拜爾卓潤’液體微生物菌劑，主要成分：解淀粉芽孢桿菌≥3.0億/mL，霉菌雜菌數≤3.0×106個/mL，雜菌率≤10.0%，汞≤2 mg/L，砷≤15 mg/L，鎘≤3 mg/L，鉛≤50 mg/L，鉻≤150 mg/L，購自拜爾作物科學（中國）有限公司。

殼聚糖（羧化殼聚糖CAS9012-76-4）購自生工生物工程（上海）股份有限公司，淺黃白色粉末，水溶性，分子量10 000，脫乙酰度90%。

1.2 試驗方法

試驗于2023年2—4在四川農業大學成都校區（103°87′E，30°71′N）進行。2023年2月，將毛桃種子置于裝有濕潤珍珠巖的托盤中，置于人工氣候室中，保持白天溫度25 ℃，相對濕度70%，光照強度10 000 lx，光照時長14 h;夜間溫度20" ℃，相對濕度90%，光照強度為0 lx，光照時長10 h。出苗后每3 d澆灌一次霍格蘭營養液。2023年3月，待毛桃幼苗長至10 cm時，挑選形態長勢整齊一致的植株移栽至以珍珠巖為基質的32孔（4×8）穴盤中，左右前后間隔一穴栽植，每個穴盤栽植16株，每3 d澆灌一次Hoagland營養液。移栽10 d后，對毛桃幼苗進行處理：對照、鎘處理（0.1 mg/L Cd［18］）、微生物菌劑（稀釋300倍微生物菌劑［19］+0.1 mg/L Cd）、殼聚糖（2 g/L殼聚糖［20］+0.1 mg/L Cd）、微生物菌劑+殼聚糖（稀釋300倍微生物菌劑+2 g/L殼聚糖+ 0.1 mg/L Cd），每個處理重復3次（3個穴盤）。微生物菌劑和殼聚糖每7 d噴施一次，每次噴施100 mL，共噴施4次。30 d后，收獲毛桃幼苗并測定相關指標。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 株高和生物量。

收獲前測量毛桃幼苗的株高，并將植物分為根系和地上部分，用自來水洗凈后，再用去離子水反復沖洗，于105 ℃殺青15 min后，在70 ℃條件下烘干至恒重，用電子天平分別稱量根系和地上部分的重量（生物量）。

1.3.2 光合色素含量。

采集毛桃幼苗的中部成熟葉片鮮樣，用乙醇-丙酮浸提法測定光合色素（葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素）含量，并計算葉綠素總量（葉綠素a含量+葉綠素b含量）［21-22］。

1.3.3 抗氧化酶活性。

取中部成熟葉片鮮樣0.200 g，加pH 7.8磷酸緩沖液4 mL，于冰浴上研磨成勻漿并轉移至離心管中，緩沖液多次沖洗使其總量為8 mL，9 457 r/min、4 ℃離心20 min，全程控溫4～6 ℃。取上清液分別使用氮藍四唑光還原法、愈創木酚比色法和高錳酸鉀滴定法分別測定超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）活性［21］。

1.3.4 鎘含量。

將烘干的毛桃幼苗根系及地上部分粉碎，過100目篩，分別稱取0.500 g根系和1.000 g地上部分樣品，加入硝酸-高氯酸（體積比為4∶1）放置12 h后于電熱板上消化至溶液透明，過濾，定容至50 mL，用iCAP 6300型ICP光譜儀（Thermo Scientific，USA）測定根系和地上部分鎘含量［23］，并計算轉運系數（地上部分鎘含量/根系鎘含量）［24］。

1.4 數據分析與處理

采用統計軟件SPSS 27.0（IBM，Inc.，Armonk，NY，USA）對數據進行單因素方差分析（Duncan氏新復極差法進行多重比較），置信水平P=0.05，并采用Pearson法分析鎘處理下各指標之間的相關性。

2 結果與分析

2.1 毛桃幼苗的株高及生物量

由表1可知，與對照相比，鎘處理降低了毛桃幼苗的株高和生物量。在鎘脅迫條件下，微生物菌劑、殼聚糖和微生物菌劑＋殼聚糖均提高了毛桃幼苗的生物量，其大小為殼聚糖＞微生物菌劑＋殼聚糖＞微生物菌劑＞鎘處理。與鎘處理相比，微生物菌劑、殼聚糖和微生物菌劑＋殼聚糖使毛桃根系生物量分別提高了7.57%、11.86%和10.22%，地上部分生物量分別提高了14.51%、28.25%和16.28%。

2.2 毛桃幼苗的光合色素含量

由表2可知，鎘處理顯著降低了毛桃幼苗的葉綠素b含量，對葉綠素a、類胡蘿卜及葉綠素總量的影響不顯著。在鎘脅迫下，微生物菌劑、殼聚糖和微生物菌劑＋殼聚糖均提高了毛桃幼苗的葉綠素b含量，其中微生物菌劑＋殼聚糖的效果最好，較鎘處理提高了17.84%。微生物菌劑＋殼聚糖顯著提高了毛桃幼苗的葉綠素總量，較鎘處理提高了11.04%，其余處理對葉綠素總量無顯著影響。

2.3 毛桃幼苗的抗氧化酶活性

由表3可知，鎘處理顯著提高了毛桃幼苗的SOD和POD活性，對CAT活性無顯著影響。在鎘脅迫下，微生物菌劑和殼聚糖降低了毛桃幼苗的SOD活性，而微生物菌劑+殼聚糖對SOD活性無顯著影響;微生物菌劑、殼聚糖和微生物菌劑＋殼聚糖則均降低了毛桃幼苗的POD活性。微生物菌劑、殼聚糖和微生物菌劑＋殼聚糖均提高了毛桃幼苗的CAT活性，其中微生物菌劑＋殼聚糖處理的提高幅度最大，較鎘處理提高了38.43%。

2.4 毛桃幼苗的鎘含量及轉運系數

由表4可知，微生物菌劑、殼聚糖和微生物菌劑＋殼聚糖均不同程度地降低了毛桃幼苗的根系鎘含量，分別較鎘處理降低了22.32%、11.28%和29.99%。微生物菌劑和殼聚糖還降低了毛桃幼苗的地上部分鎘含量，分別較鎘處理降低了12.22%和26.20%，而微生物菌劑＋殼聚糖則無顯著影響。就轉運系數而言，各處理的大小為微生物菌劑＋殼聚糖＞微生物菌劑＞鎘處理＞殼聚糖。

2.5 相關性分析

將鎘脅迫下各個指標進行相關性分析，結果見表5。由表5可知，毛桃幼苗的根系生物量與株高和地上部分生物量呈顯著（Plt;0.05）或極顯著（Plt;0.01）正相關關系，與SOD活性、POD活性和根系鎘含量呈顯著（Plt;0.05）或極顯著（Plt;0.01）負相關關系，地上部分生物量與SOD活性、POD活性和地上部分鎘含量呈極顯著（Plt;0.01）負相關關系。

毛桃幼苗的根系鎘含量與葉綠素a含量、葉綠素b含量、葉綠素總量、CAT活性和轉運系數呈極顯著（Plt;0.01）負相關關系，地上部分鎘含量與SOD活性、POD活性和轉運系數呈顯著（Plt;0.05）或極顯著（Plt;0.01）正相關關系。

3 結論

在鎘脅迫下，微生物菌劑、殼聚糖及兩者組合使用均能夠增加毛桃幼苗生物量，調節逆境生理，進而促進毛桃幼苗生長。微生物菌劑和殼聚糖能夠降低毛桃幼苗的鎘積累，但兩者組合使用對毛桃幼苗的鎘積累無顯著影響。

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基金項目 國家現代農業產業體系四川水果創新團隊項目（sccxtd-2023-04）;四川農業大學本科生科研興趣培養計劃項目（2023053）。

作者簡介 肖云英（1999—），女，四川仁壽人，碩士，從事果樹生理生態研究。*通信作者，研究員，從事植物病蟲害防治研究。

收稿日期 2024-04-06