【摘 要】
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镉（Cd）污染菜地的安全利用对保障蔬菜的安全生产和人体健康均有非常重要的意义。安全利用技术主要包括间混套轮作、改变作物布局、选用Cd低累积品种、优化水肥管理、施用土壤调理剂、叶面阻控剂等,其中,喷施叶面阻隔剂是一种与农事结合紧密、操作简便、边修复边生产的方法,被广泛应用于水稻、小麦等作物,但蔬菜阻隔应用报道较少。另一方面,大量研究表明,锌（Zn）与Cd具有拮抗作用,硅（Si）与Cd在植物细胞壁可发
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镉（Cd）污染菜地的安全利用对保障蔬菜的安全生产和人体健康均有非常重要的意义。安全利用技术主要包括间混套轮作、改变作物布局、选用Cd低累积品种、优化水肥管理、施用土壤调理剂、叶面阻控剂等,其中,喷施叶面阻隔剂是一种与农事结合紧密、操作简便、边修复边生产的方法,被广泛应用于水稻、小麦等作物,但蔬菜阻隔应用报道较少。另一方面,大量研究表明,锌（Zn）与Cd具有拮抗作用,硅（Si）与Cd在植物细胞壁可发生共沉淀,叶面喷施Zn、Si可以用来降低作物Cd积累,缓解Cd胁迫效应,但这方面的机理研究还有所缺乏。因此,本文采用盆栽试验,研究Zn、Si形态和浓度对莴笋Cd积累的阻控效应,明确莴笋Cd含量的动态变化特征,结合其对莴笋形态、品质的影响,确定叶面喷施Si和Zn的技术参数,探索莴笋Cd的亚细胞分布、形态转化和光合作用等相关机理。然后采用相对均相体系的水培试验,减少非均相土壤体系对莴笋生长的干扰,考察植物体内抗氧化系统和叶肉细胞超微结构,进一步明确叶面喷施Zn和Si调控莴笋降Cd的作用机理。主要研究结论如下:（1）叶面喷施Zn、Si,收获期可食部位（茎叶）Cd含量均有明显的降低,且符合食品安全国家标准（GB2762-2017）。Zn能显著降低茎叶Cd含量45.09%、25.48%,Si分别显著降低茎叶Cd含量31.11%、30.66%,且高浓度处理优于低浓度,EDTA-Zn优于Zn SO4。与对照相比,根Cd明显增加且生育期内变化平缓,叶Cd明显下降且生育期内呈降低趋势,而茎Cd表现复杂,在高浓度处理时与叶Cd变化类似,低浓度处理时明显减小且生育期内变化平缓。（2）Zn和Si可降低根到茎的Cd转运系数52.03%～73.39%,根到叶Cd转运系数47.71%～62.22%,且高浓度处理降幅大于低浓度,EDTA-Zn大于Zn SO4。Zn降低莴笋地上部Cd含量是由抑制根部Cd吸收和根部向地上部转运引起的,Si降低莴笋地上部Cd含量是由抑制根部Cd吸收和根向叶转运引起的。（3）在Cd形态变化方面,Zn和Si能提高莴笋各器官中氯化钠提取态占比,降低其他形态占比,即促进Cd由活性向惰性转化,降低莴笋对Cd的转运能力。在亚细胞方面,Zn降低了细胞壁和细胞器Cd占比,增大了细胞可溶组分Cd占比,使得收获期Cd主要区隔于细胞可溶组分中,正如叶肉细胞超微结构的透射电镜（TEM）图片显示,细胞质中出现黑色团聚体;Si降低了细胞器和细胞可溶组分Cd占比,增大了细胞壁Cd占比,使得收获期Cd主要区隔于细胞壁中。Zn、Si分别诱导Cd区隔于细胞可溶组分、细胞壁中,从而降低Cd的迁移能力。（4）Si能提高莴笋叶片净光合作用速率（Pn）、气孔导度（Gs）、叶面蒸腾速率（Tr）和降低胞间CO2浓度（Ci）,可以改善莴笋的光合作用。Zn能增大Ci,Pn、Gs、Tr则呈现无规则的变化。Zn通过抑制叶片蒸腾作用来减少Cd从根部向地上部的转运;而Si处理下蒸腾速率与茎叶Cd含量、转运系数与无显著相关性。（5）Si能增强抗氧化机制来减轻氧化胁迫,Zn虽能增加抗氧化酶活性,但并没有缓解莴笋受到的氧化胁迫。叶肉细胞超微结构的TEM也显示,Zn、Si处理能使对照的细胞壁间隙出现的黑色团聚体消失,使叶绿体数量明显增多。同时,Zn使得叶肉细胞壁变得更加扭曲,叶绿体长轴未紧贴细胞壁,散落于细胞质当中,Si则没有这种现象。（6）除EDTA-Zn会使株高、叶长显著降低29.48%、25.52%外,叶面喷施对鲜重、叶宽无显著影响。Zn、Si对维生素C含量无负面影响,甚至会提高,并可显著降低莴笋硝酸盐含量。综上,本研究认为莴笋降Cd的适宜处理是:叶片两次喷施5.0 mmol·L-1的Zn阻控剂或60 mmol·L-1的Si阻控剂,而且EDTA-Zn优于Zn SO4。
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