微生物菌剂和壳聚糖对毛桃幼苗镉积累的影响

摘要 为了探究微生物菌剂及壳聚糖对果树镉积累的影响，为镉污染区果树安全生产提供参考。以毛桃幼苗为材料，研究在镉胁迫下微生物菌剂和壳聚糖对毛桃幼苗镉积累的影响。结果表明，0.1 mg/L镉处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）和过氧化物酶（POD）活性，说明0.1 mg/L镉处理对毛桃幼苗产生了胁迫。在镉胁迫下，微生物菌剂、壳聚糖和微生物菌剂+壳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镉含量。在镉胁迫下，壳聚糖处理的毛桃幼苗株高和地上部分生物量均最大，分别较镉处理提高了3.89%和28.25%;SOD活性、POD活性和地上部分镉含量最低，分别较镉处理降低了31.45%、14.61%和26.20%;微生物菌剂+壳聚糖处理根系镉含量最低，较镉处理降低了30.00%。因此，微生物菌剂和壳聚糖均能促进毛桃生长，并降低毛桃镉积累，但两者组合使用不能降低毛桃镉积累。

关键词 生物刺激素;植物生理;生长;桃;镉

中图分类号 S662.1 文献标识码 A

文章编号 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

镉是生态环境中广泛存在、毒性最强的重金属之一［1］。镉可以通过食物链进入人体，对人体健康构成威胁［2］。目前，由于金属开采、工业废料的排放和含镉磷肥的使用等人类活动，致使农田土壤镉污染日益严重［3］，果园土壤也因此受到污染，进而影响果树的安全生产［4］。因此，采取必要的措施降低果树的镉积累具有重要的实践意义。

植物生物刺激素是近年来兴起的、经济高效、环境友好的一类新型肥料，能够通过影响多种代谢途径直接调控植物的生命进程，是一类可以提高作物抗逆性、改善作物品质的有机化合物、无机化合物或微生物，主要包括壳聚糖及其衍生物、微生物菌剂等五大类［5］。微生物菌剂是由微生物经工业化生产扩繁，加工制成的新型活菌制剂，具有促进生长、提高农产品产量、缓解重金属污染等多种作用［6-7］。微生物菌剂中的微生物可通过将土壤重金属转化为无毒形态，吸附或吸收重金属离子，降低重金属生物可利用度;促进植物根部Fe/Mn膜的形成，降低其对重金属的吸收和提高耐受性;调节植物某些重要蛋白的表达，从而影响植物对重金属的吸收及转运;通过固氮、解磷、产生植物激素、铁载体和1-氨基环丙烷-1-羧酸脱氨酶（ACC脱氨酶）等途径促进植物生长并缓解重金属胁迫［8］。壳聚糖（chitosan）又名几丁聚糖、壳多糖等，是一种天然的高分子生长调节剂［9］。壳聚糖因其物理特性、化学组成和生物作用成为一种很有实效性、应用广泛又绿色环保的植物生长调节剂和非生物胁迫抗性诱导剂［10-11］。壳聚糖分子中含有存在活性官能团氨基和羟基，能够通过离子交换、络合和静电吸附等方式吸附金属离子，因而具有较强的重金属配位能力，能缓解重金属胁迫对植物的毒害［12］。壳聚糖还可调节植物的光合、呼吸代谢，从而影响植物的生长发育，提高植物产量、增强其抗逆性［13］。由此可见，微生物菌剂和壳聚糖都具备影响植物生长代谢、缓解重金属胁迫的作用。

桃［Prunus persica （L.） Batsch］是我国三大落叶果树之一，可食用价值高［14］。毛桃根系发达，根量大，树体长势健壮，与品种亲和性好，是一种被普遍使用的桃和李的优良砧木［15］。目前，国内外桃园土壤已发生不同镉污染，对桃的安全生产产生了不良影响［16-17］。鉴于此，笔者对镉胁迫下毛桃幼苗施用微生物菌剂和壳聚糖，研究微生物菌剂及壳聚糖对毛桃幼苗镉积累的影响，以期筛选出既能促进毛桃生长又能降低其镉积累的植物生物刺激素，为镉污染区的桃安全生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

毛桃种子于2022年10月购自四川省成都市温江区市场，并选取饱满的种子进行沙藏。

微生物菌剂为‘拜尔卓润’液体微生物菌剂，主要成分：解淀粉芽孢杆菌≥3.0亿/mL，霉菌杂菌数≤3.0×106个/mL，杂菌率≤10.0%，汞≤2 mg/L，砷≤15 mg/L，镉≤3 mg/L，铅≤50 mg/L，铬≤150 mg/L，购自拜尔作物科学（中国）有限公司。

壳聚糖（羧化壳聚糖CAS9012-76-4）购自生工生物工程（上海）股份有限公司，浅黄白色粉末，水溶性，分子量10 000，脱乙酰度90%。

1.2 试验方法

试验于2023年2—4在四川农业大学成都校区（103°87′E，30°71′N）进行。2023年2月，将毛桃种子置于装有湿润珍珠岩的托盘中，置于人工气候室中，保持白天温度25 ℃，相对湿度70%，光照强度10 000 lx，光照时长14 h;夜间温度20  ℃，相对湿度90%，光照强度为0 lx，光照时长10 h。出苗后每3 d浇灌一次霍格兰营养液。2023年3月，待毛桃幼苗长至10 cm时，挑选形态长势整齐一致的植株移栽至以珍珠岩为基质的32孔（4×8）穴盘中，左右前后间隔一穴栽植，每个穴盘栽植16株，每3 d浇灌一次Hoagland营养液。移栽10 d后，对毛桃幼苗进行处理：对照、镉处理（0.1 mg/L Cd［18］）、微生物菌剂（稀释300倍微生物菌剂［19］+0.1 mg/L Cd）、壳聚糖（2 g/L壳聚糖［20］+0.1 mg/L Cd）、微生物菌剂+壳聚糖（稀释300倍微生物菌剂+2 g/L壳聚糖+ 0.1 mg/L Cd），每个处理重复3次（3个穴盘）。微生物菌剂和壳聚糖每7 d喷施一次，每次喷施100 mL，共喷施4次。30 d后，收获毛桃幼苗并测定相关指标。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 株高和生物量。

收获前测量毛桃幼苗的株高，并将植物分为根系和地上部分，用自来水洗净后，再用去离子水反复冲洗，于105 ℃杀青15 min后，在70 ℃条件下烘干至恒重，用电子天平分别称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叶片鲜样，用乙醇-丙酮浸提法测定光合色素（叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素）含量，并计算叶绿素总量（叶绿素a含量+叶绿素b含量）［21-22］。

1.3.3 抗氧化酶活性。

取中部成熟叶片鲜样0.200 g，加pH 7.8磷酸缓冲液4 mL，于冰浴上研磨成匀浆并转移至离心管中，缓冲液多次冲洗使其总量为8 mL，9 457 r/min、4 ℃离心20 min，全程控温4～6 ℃。取上清液分别使用氮蓝四唑光还原法、愈创木酚比色法和高锰酸钾滴定法分别测定超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性［21］。

1.3.4 镉含量。

将烘干的毛桃幼苗根系及地上部分粉碎，过100目筛，分别称取0.500 g根系和1.000 g地上部分样品，加入硝酸-高氯酸（体积比为4∶1）放置12 h后于电热板上消化至溶液透明，过滤，定容至50 mL，用iCAP 6300型ICP光谱仪（Thermo Scientific，USA）测定根系和地上部分镉含量［23］，并计算转运系数（地上部分镉含量/根系镉含量）［24］。