叶面喷施Na2SiO3对朝天椒产量、品质与Cd吸收累积的影响.pdf

以青红元帅朝天椒为试材，采用水培试验，探究0.3mg/L（Cd)胁迫条件下，叶面喷施0、3、5mmol/L（以CK、Si s、Si s 表示）Na,SiO,溶液对朝天椒产量、品质与吸收转运Cd能力的影响，以期为叶面阻控剂开发提供科学依据。结果表明，青红元帅朝天椒各部位生物量随叶面喷施Na,SiO浓度的增加呈增加趋势，与CK相比，Sis处理各部位生物量均显著增加，果实鲜质量与干质量增幅分别为16.2 9%、15.26%，整株干质量增幅为2 1.35%。朝天椒果实的可溶性糖、可溶性蛋白、氨基酸、维生素C(Vc)与辣椒碱含量均随叶面喷施Na,SiO,浓度的增加呈增加趋势,Si,处理能够显著改善朝天椒品质。各处理不同部位Cd含量大小顺序均表现为主茎上叶 根 叉茎上叶 果实 主茎 叉茎。与CK相比，叶面喷施Na,Si0,溶液降低了朝天椒各部位Cd含量,Si,与Si,处理朝天椒果实Cd含量分别降低11.30%、2 8.6 9%。各处理朝天椒整株Cd累积量差异不显著，随叶面喷施Na,SiO,浓度的增加，果实Cd累积量显著降低，茎叶与根Cd累积量显著增加，与CK相比，Si,处理果实Cd累积量降低19.43%。与CK相比，叶面喷施Na,SiO,溶液显著降低根、叉茎、主茎、主茎上叶、茎叶向果实转运Cd的效率(TF采实/限、TF果实/又茎、TF采/主茎、TF采安/主茎上叶、TF采实/茎叶）。表明叶面喷施Na,Si0溶液提升了青红元帅朝天椒茎叶与根对 Cd的累积能力，限制其向果实转运Cd。关键词：朝天椒；硅；镉；叶面喷施；NaSiO3；累积分配中图分类号：S641.3Effects of Foliar Spraying of Na,SiO,on the Yield,Quality and CdCHAI Guanqun,SUI Yanfeng,YANG Fan,QIN Song,FAN Chengwu(1.Institute of Soil and Fertilizer,Guizhou Academy of Agricultural Sciences,Guiyang 550006,China;2.State KeyLaboratory of Efficient Utilization for Low Grade Phosphate Rock and Its Associated Resources,Guiyang 550002,China)Abstract:The effects of foliar spraying of O,3,5 mmol/L(CK,Sis,Si,)Na,SiO,solution on the yield,quality and Cd absorption and transport capacity of Capsicum annuum L.under O.3 mg/L Cd stress wereinvestigated by hydroponic experiment,in order to provide scientific basis for the development of foliarinhibitors.The results showed that with the increase of the dosage of Na,SiO,the biomass of all parts ofpod pepper cultivar Qing Hong Yuan Shuai increased.Compared with CK,Si,treatment significantly文献标志码：AUptake of Pod Pepper文章编号：10 0 4-32 6 8(2 0 2 3)0 7-0 10 9-0 8收稿日期：2 0 2 3-0 2-0 9基金项目：中低品位磷矿及其共伴生资源高效利用国家重点实验室开放课题（WFKF2020-07）；贵州省土壤肥料研究所技术储备项目（黔土肥技术2 0 2 2 13号）作者简介：柴冠群（1990-），男，山西临汾人，助理研究员，硕士，主要从事重金属污染防控与土壤保育研究。E-mail:通信作者：隋岩峰（198 1-），男，吉林梅河口人，高级工程师，硕士，主要从事氟硅化工研究。E-mail：12 2 32 6 0 2 2 9 q q.c o m110increased the biomass of all parts,the fresh and dry weight of fruits increased by 16.29%and 15.26%,respectively,and the dry weight of whole plant increased by 21.35%.With the increase of the dosage ofNa,SiO,the contents of soluble sugar,soluble protein,amino acid,vitamin C(Vc)and capsaicin showedincreasing trend,and Si,treatment significantly improved the quality.The order of Cd content in differentparts of each treatment was as follows:leaves on main stemsrootsleaves on fork stemsfruitsmainstemsfork stems.Compared with CK,foliar spraying of Na,SiO,solution promoted the decrease of Cdcontent in all parts of pepper,and the decrease extents of Cd content in fruits with Si,and Si,were11.30%,28.69%,respectively.The difference of Cd accumulation in the whole plant of each treatmentwas not significant.With the increase of Na,SiO,concentration,the Cd accumulation in fruits decreasedsignificantly,and the Cd accumulation in stems,leaves and roots increased significantly.Compared withCK,the Cd accumulation in fruits of Sis,treatment decreased by 19.43%.Compared with CK,foliarapplication of NaSio,solution significantly reduced the transfer efficiency of Cd from roots,fork stems,main stems and leaves of main stems,stem and leaf tofruits(TFrmiuoa,TFrmvokaom,TFarimintoms河南农业科学第52 卷of Cd in the stems,leaves and roots of pod pepper cultivar Qing Hong Yuan Shuai,and limited thetransport of Cd from vegetative organs(stems,leaves and roots)to fruits.Key words:Pod pepper;Si;Cd;Foliar spraying;Na,SiOs;Accumulation and distribution我国年均种植辣椒1.3310 hm左右，约占全球辣椒种植面积的40%，辣椒已成为我国重要的经济作物。有报道显示，辣椒属于镉(Cd)高富集蔬菜，尤其是朝天椒2-3,对土壤Cd的富集系数可达3.044。Cd 在人体中不易代谢排出，累积过量会对内脏、免疫系统和生殖系统等造成不利影响5。贵州4、重庆6 与云南7 等多地出现辣椒Cd超标现象，影响椒农经济效益。因此，开展辣椒果实Cd消减技术研究对保障食辣人群健康和椒农经济效益具有重要意义。辣椒果实Cd消减技术成为近年的研究热点。陈德等18 发现，施用9t/hm海泡石能够显著降低小米椒果实Cd含量，降幅为54%；巩雪峰等9发现，叶面喷施-聚谷氨酸不仅能够提高辣椒产量，而且能够显著降低辣椒植株Cd含量，降幅为19.0 5%；李磊等10 发现，叶面喷施硒的辣椒产量与品质显著增加，果实Cd含量降低约6 0%。与原位钝化技术相比，叶面调控直接作用于作物本身，不会对土壤造成2 次污染。农业农村部将叶面调控措施作为中轻度Cd污染耕地安全利用技术之一12 。土壤中硅(Si)多以硅酸盐结晶或沉淀的形式存在，作物能直接吸收利用的Si只占少数，多以SiO2nH,0形态分布于表皮细胞和细胞壁中13。研究证实，Si对作物具有提高产量、改善品质、缓解Cd毒害等作用，如刘天昊等14发现，叶面喷施Si能够显著促进玉米干物质、果糖与粗蛋白含量增加；王晶等15 也发现，增施Si肥可以显著改善枸杞浆果可溶性糖与维生素C(Vc)含量；有研究发现,Si能够显著降低小麦16 、水稻17 等禾本科作物籽粒Cd含量。Si可以减少植物对重金属的吸收，促进植物生长和生物量的增加，其关键机制包括降低生长介质中活性重金属离子、络合或共沉淀重金属离子，改变细胞结构以及调控金属转运基因的表达等，然而这些机制可能与植物种类、基因型、生长条件和胁迫时间等有关13。有报道发现，施用Si促进了玉米对Cd的吸收18-19,刘吉振等2 0 也发现，叶面喷施有机Si显著降低了世农朝天椒果实Cd含量，而显著增加了艳椒425果实Cd含量，说明Si可能对作物不同品种吸收Cd的作用效果不同。目前，鲜见叶面喷施Na,SiO,对朝天椒产量、品质及其吸收转运Cd影响的相关报道。鉴于此，通过水培试验，研究0.3mg/LCd胁迫下，叶面喷施Na,SiO,溶液对朝天椒产量、品质及其吸收转运Cd的影响，以便明确叶面喷施NaSiO,对朝天椒的作用效果，旨在为辣椒Cd安全生产提供理论依据。1材料和方法1.1试验材料以青红元帅为供试辣椒品种，其形状为指型，属单生朝天椒，其种子购自重庆市益农农业有限公司。供试Na,SiO,和Cd(NO,),均为分析纯，购自贵阳欣兴星物资有限公司。水培营养液购自青岛空第7 期中花园绿化工程有限公司，其Cd含量未检出。1.2试验设计试验采用水培试验，于2 0 2 1年4一9月在贵州省土壤肥料研究所温室大棚进行。探究0.3mg/LCd肋胁迫条件下，叶面喷施不同浓度Na,SiO,溶液对朝天椒产量、品质与吸收转运Cd能力的影响。参照文献2 1 的方法进行育苗与移栽，向水培液中加入一定体积的10 mol/L的Cd（NO）,溶液使水培液中Cd质量浓度为0.3mg/L，每3d更换1次水培液。试验设置了3个处理，即3个浓度的Na,SiO,溶液，分别为0 mmol/L(CK)、3 m m o l/L(Si,)与5 mmol/L(Si,),每个处理5株辣椒，1株辣椒表示1次重复。在辣椒苗期、显蕾期与开花坐果期，使用喷雾器向辣椒叶片正反面均匀喷施Na,SiO,溶液，以形成水珠且不下落为准。1.3样品处理与测定1.3.1辣椒样品处理参照文献2 1 对辣椒样品进行处理，将植株分为根、主茎、叉茎、主茎上叶、叉茎上叶与果实6 个部分，称量每次采集的辣椒果实的鲜质量。辣椒各部位样品在电热鼓风干燥箱10 5杀青30 min，6 0 烘干，称量辣椒各部位干质量，茎叶干质量为主茎、叉茎、主茎上叶、叉茎上叶4个部分干质量之和，用粉碎机将辣椒各部位粉碎后保存备用。1.3.2辣椒样品检测采用HNO,-HC1O（体积比4：1)对辣椒各部位样品进行消解，稀HCl定容，ICP-MS测定其Cd含量。消解辣椒样品时，同时消解3个大米标准物质（CBW100348）判断样品消解果实鲜质量果实干质量叉茎干质量主茎干质量叉茎上叶干质量主茎上叶干质量根干质量整株干质量处理Fresh weightTreatmentof fruitsCK170.602.41c43.702.15b20.270.25bSi,181.002.13b47.101.14b23.162.23bSis198.406.46a50.370.40a26.770.82a14.940.58 a注：同列不同小写字母表示不同处理间差异在0.0 5水平显著。下同。Note:Different lowercase letters in the same column indicate significant differences between different treatments at 0.05 level.The same below.2.1.2果实品质从表2 可以看出，随叶面喷施NaSiO,浓度的增加,果实的可溶性糖、可溶性蛋白、氨基酸、Vc与辣椒碱含量均呈增加趋势。Si,处理果实的可溶性糖、氨基酸和辣椒碱含量与CK差异不显著,可溶性蛋白与Vc含量均显著高于CK。Si,处柴冠群等：叶面喷施Na,SiO,对朝天椒产量、品质与Cd吸收累积的影响CTFal=其中，Ca、C,分别表示辣椒a、b 部位Cd含量(mg/kg)。采用Office2010软件对试验数据进行计算处理，运用SPSS20进行统计分析，应用Sigmaplot14.0软件作图，采用Duncans法进行差异显著性分析，显著水平为0.0 5，采用Pearson双侧检验分析相关性。2结果与分析2.1叶面喷施Na,SiO,对朝天椒产量与品质的影响2.1.1产量从表1可以看出，与CK相比，Si,处理果实干质量、叉茎干质量、主茎干质量、叉茎上叶干质量、主茎上叶干质量与整株干质量差异均不显著，但Si,处理果实鲜质量与根干质量显著高于CK；Si,处理辣椒各部位质量较CK与Si,处理显著提高。与CK相比,Si,处理辣椒果实鲜质量与干质量分别增加16.2 9%、15.2 6%，整株干质量增幅为2 1.35%。说明在Cd胁迫条件下，Si,处理能够显著增加朝天椒产量。表1不同处理朝天椒各部位生物量Tab.1TThe biomass of each part of pod pepper in different treatmentsDry weightDry weightof fruitsof fork stems111与检测的准确性,其Cd实际测定值与参考值相对偏差低于10%。参照文献2 2 检测果实可溶性糖、可溶性蛋白、氨基酸、辣椒碱、维生素C(Vc)含量等品质指标。1.4数据分析用转运效率（Transportfactorof Cdfrombto a，TFa%)表示辣椒b部位向a部位转运Cd的效率2 ,具体计算公式如下：gDry weightDry weight ofof main stemsleaves on fork stems11.670.14 b16.931.11 b12.300.47 b17.430.97 b20.600.51 a理果实可溶性糖、可溶性蛋白、氨基酸、Vc、辣椒碱含量均显著高于CK和Si3，分别提高14.7 8%和13.22%、47.54%和34.57%、45.9 3%和38.12%、44.59%和17.2 7%、17.8 4%和16.58%。说明叶面喷施5mmol/LNa,SiO,溶液能够显著改善朝天椒品质。Dry weight of leavesDry weight ofon main stems2.770.21 b3.130.11 b3.400.16 aDry weight ofrootswhole plant4.500.16c102.041.40 b6.070.17 b107.264.11 b6.930.64 a123.831.36 a112处理TreatmentCKi,Si,2.2叶面喷施Na,SiO,对朝天椒Cd吸收与累积的影响2.2.1朝天椒不同部位Cd含量由表3可知，不同部位Cd含量顺序表现为主茎上叶 根 叉茎上叶果实 主茎 叉茎；此外，随叶面喷施Na,SiO,溶液浓度增加，辣椒果实、叉茎、主茎、主茎上叶、根与整株Tab.3Characteristics of Cd content in different parts of pod pepper with different treatments(dry weight)处理果实TreatmentFruitCK1.150.02 asi,1.020.04 bSi,0.820.02c2.2.2朝天椒不同部位Cd累积特征由图1A可知，叶面喷施Na,SiO,溶液显著降低辣椒果实Cd累积量，显著增加茎叶与根Cd累积量，对整株Cd累积量无显著影响。与CK相比，Si,处理果实Cd累积量降低19.43%。由图1B可知，叶面喷施Na,Si0,溶液A160.0口果实Fruit一根Root140.0120.0(/a)/淄PO100.080.060.040.020.00.0The different lowercase letters indicate significant differences(P0.05)in the same part among different treatmentsFig.1 Cd accumulation characteristics of different parts of pod pepper in different treatments2.3叶面喷施Na,SiO,对朝天椒Cd转运效率的影响从表4可以看出，与CK相比，叶面喷施Na,SiO，溶液显著降低了根向果实转运Cd的效率(TF果实/根）、河南农业科学表2 不同处理朝天椒果实品质特征Tab.2Characteristics of pod pepper fruit quality in different treatments可溶性糖含量/(g/kg)可溶性蛋白含量/（g/kg）SolublesugarcontentSoluble protein content48.570.42 b18.890.73 c49.240.62 b20.710.46 b55.750.77 a27.870.43 a表3不同处理朝天椒不同部位Cd含量特征（干质量）又茎主茎Fork stemMain stem0.590.02 a0.660.03 a0.530.03 b0.610.01 b0.440.02 c0.590.02 b茎叶Stem and leafa整株Thewhole plantHbCHCK处理Treatment不同处理下朝天椒相同部位间不同小写字母表示差异达显著水平(P 茎 叶 果实。赵首萍等2 研究发现，艳椒42 5各部位Cd含量表现为茎 叶 根 果实。而本研究中将朝天椒分成根、主茎、叉茎、主茎上叶、叉茎上叶与果实6 个部分，其各部位Cd含量表现为主茎上叶 根 叉茎上叶 果实 主茎 叉茎，可见，不同叶位Cd含量存在差异，这可能与主茎上叶片生长周期较长、物质吸收较多有关。赵首萍等2 报道，辣椒茎叶再分配Cd的能力是决定果实Cd含量的关键因素，根据本研究中辣椒各部位Cd含量特征初步推测，适时去除主茎上叶可能会降低辣椒果实Cd含量。本试验结果表明，不同处理朝天椒整株Cd累积量差异不显著，但随叶面喷施Na,SiO,浓度的增加，朝天椒果实Cd累积量显著降低，茎叶与根中Cd累积量均显著增加，且与CK相比,Si,处理叉茎、主茎、主茎上叶、根与整株Cd含量分别降低2 5.42%、10.60%、12.43%、7.46%、14.8 8%。这可能是因为果实 Cd 含量 与 TF 实限根、TF果实/及茎丶TF 果实主茎丶TF果实/主垫上叶、TF 果/茎叶呈显著正相关，且Si,处理显著降 低了 TF 果实/根丶TF 果实/叉茎、TF 果实主茎、TF 实主垩上叶、TF果实/叶。叶面喷施Na,SiO,溶液降低朝天椒果实Cd含量的内在机制可能是因为Si可以调动细胞壁多糖与蛋白质分子中的羧基、羟基、醛基等极性配位基团形成，增加对Cd的固定，降低叶片Cd向可食部位转运117 。此外，Si促进植物细胞对Cd的分区隔TF果实/主禁上叶0.210.01 a0.190.01 b0.170.01 b1.000.06 a0.820.04 b0.730.01 b114离作用或调控金属转运基因的表达也是Si降低作物吸收转运Cd的机制13。在水稻33、小麦34 等作物上均有施用Si降低其对Cd的吸收转运的相关报道。说明通过叶面喷施Na,SiO,溶液能够限制营养器官（茎叶与根）向果实转运Cd。综上，在0.3mg/LCd胁迫条件下，叶面喷施Na,SiO,显著促进朝天椒生物量增加，叶面喷施5mmol/LNa,SiO,溶液（Sis），显著提升了其可溶性糖、可溶性蛋白、氨基酸、Vc与辣椒碱含量，同时显著降低了朝天椒果实对Cd吸收累积，与CK相比，Sis处理果实干质量增加了15.2 6%，Cd含量降低了28.69%。参考文献：1黄道梅，魏江霖，吴世焕，等.贵州省辣椒加工业发展现状解析J.中国调味品，2 0 19，44（10）：18 7-18 9,194.HUANG D M,WEI J L,WU S H,et al.Analysis on thedevelopment status of chili processing industry in GuizhouProvinceJ.China Condiment,2019,44(10):187-189,194.2赵首萍，叶雪珠，张棋，等.不同辣椒品种镉吸收积累能力及关键期研究J.植物营养与肥料学报，2 0 2 1,2 7(4):695-705.ZHAO S P,YE X Z,ZHANG Q,et al.The capacity andcritical stage of Cd absorption and accumulation ofdifferent pepper cultivars J.Journal of Plant Nutritionand Fertilizers,2021,27(4):695-705.3 LUO K,LIU H Y,LIU Q D,et al.Cadmiumaccumulation and migration of 3 peppers varieties inyellow and limestone soils under geochemical anomalyJ.Environmental Technology,2020(29):1-32.4邢丹，张爱民，王永平，等.贵州典型土壤-辣椒系统中镉的迁移富集特征J.西南农业学报，2 0 16，2 9（2）：332-336.XING D,ZHANG A M,WANG Y P,et al.Transport 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