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利用不同元素之间的交互作用是控制作物重金属积累的有效手段。磷(phosphorus,P)和锌(zinc,Zn)作为植物的必需营养元素,均与镉(cadmium,Cd)存在明显的交互作用。然而,P、Zn和Cd三者在植物和土壤中的交互作用迄今研究尚少,保障Cd污染耕地蔬菜能够安全生产的P肥和Zn肥施用量尚不明确。为此,本文采用交替固定两因子的单一因子水平设计,设置3组处理:第一组:固定P 150 mg·kg-1,Zn 10 mg·kg-1设置0~5 mg·kg-1系列水平的Cd;第二组:固定P 150 mg·kg-1,Cd 1 mg·kg-1添加量,设置0~50 mg·kg-1系列Zn水平;第三组:固定Zn10 mg·kg-1和Cd 1 mg·kg-1施用量,设置0~250 mg·kg-1系列P水平。3组共18个处理,另设原土对照处理(CK)1个,共计19个处理,以西南地区广泛分布的紫色土为对象,通过小白菜盆栽生物试验,结合土壤中P、Zn和Cd形态与有效性分析、作物产量、抗氧化相关酶活性、Cd在植株体内的分布与累积测定,探讨P、Zn和Cd三者交互作用对小白菜生长和Cd累积的影响及其相关机理,确定针对特定Cd水平的P、Zn合理配比,为Cd污染耕地蔬菜的安全生产提供理论依据。主要结论如下:(1)P-Zn-Cd之间对小白菜生长和Cd累积存在显著交互作用,P和Zn可明显减缓Cd对小白菜的生长抑制作用,降低Cd在植株体中的累积,施用适量的P肥和Zn肥可保障Cd污染耕地蔬菜的安全生产。外源Cd添加量0.3~0.6 mg·kg-1时,小白菜产量反而高于CK处理,说明低Cd促进小白菜生长。但Cd添加量为1 mg·kg-1时,小白菜产量显著下降,且植物体内Cd大量累积,小白菜生长受到明显抑制,但添加10~50 mg·kg-1的外源Zn和50~250 mg·kg-1的外源P,小白菜中Cd积累量显著降低。以外源P、Zn与Cd的浓度比ω(Cd):ω(Zn):ω(P)为1:10:200时,小白菜产量最高,达55.72 g·pot-1,且可食部Cd含量较低,为24.88μg·kg-1,低于国家规定绿叶蔬菜中Cd限量标准为50μg·kg-1(GB 2762-2017)。虽然外源P和Zn的施用显著促进了小白菜生长,但过量的P和Zn则会抑制小白菜生长。ω(Cd):ω(Zn):ω(P)为1:100:150和1:10:250时,小白菜产量开始下降,且ω(Cd):ω(Zn):ω(P)为1:100:150时还会促进Cd在小白菜中的累积。因此,针对不同程度Cd污染控制合适的P和Zn施用量可控制Cd在小白菜中的累积,实现小白菜安全生产。(2)土壤中P、Zn和Cd的交互作用显著影响其形态转化和有效性,进而制约小白菜生长和Cd含量变化。低Cd会促进土壤有效P和有效Zn含量的增加,而适量P和Zn的施用均能降低土壤有效Cd含量。Cd添加量0.3~0.6 mg·kg-1时,土壤有效Zn、有效P含量较无Cd处理均上升。因此低Cd处理下,小白菜产量增加高于CK处理。但随着Cd添加量的增加,土壤中有效态P和Zn含量下降,因此小白菜产量显著下降。土壤有效Cd含量在外源Zn添加量为100 mg·kg-1时下降,Zn添加量小于100 mg·kg-1上升。小白菜地下部Cd含量在外源Zn添加量为100 mg·kg-1时最低,与土壤变化趋势一致,但地上部Cd含量在外源Zn添加量为20mg·kg-1时最低,说明地下部Cd含量与土壤有效态Cd含量关系更紧密;随外源P的添加显著下降,外源P添加量为250 mg·kg-1,土壤有效Cd含量最低,这与小白菜Cd含量变化趋势一致,小白菜Cd含量在外源P添加量为250 mg·kg-1时最低,但外源P添加量为200 mg·kg-1小白菜产量高于P添加量为250 mg·kg-1处理,且可食用部Cd含量较P250处理无显著差异。土壤有效Zn含量随外源添加Cd、P添加量变化无明显规律性。Cd添加量为0.3~0.6 mg·kg-1,P添加量150 mg·kg-1,Zn添加量20~100 mg·kg-1时,土壤有效Zn含量最高。外源Cd的添加显著增加了小白菜中Cd含量,小白菜地下部Cd对于土壤中有效Cd含量更加敏感,受外源Cd、Zn和P添加的变化也更加明显。小白菜地上部Zn含量随外源Cd的添加变化趋势不明显,但地下部Zn含量显著下降。随外源Zn的添加,小白菜Zn含量显著上升,与土壤中有效Zn含量变化一致。P添加量为100~200 mg·kg-1时,小白菜地下部Zn含量显著高于无P处理,其余P添加量均降低小白菜Zn含量。(3)土壤Zn和Cd的有效性与其赋存形态密切相关,可交换态和碳酸盐结合态与Zn、Cd有效态呈显著正相关性。随着外源Cd添加,土壤有效态Cd显著上升,但可交换态Cd占比却呈现先下降后上升的趋势。Cd添加量为1 mg·kg-1时,可交换态Cd占比最高,Cd添加量为3 mg·kg-1时,残渣态占比最高。随着外源Zn的添加,可交换态Cd占比显著上升,残渣态呈先上升后下降的趋势,其余形态占比均下降。Zn添加量为5 mg·kg-1时,残渣态占比最高,Zn添加量为100 mg·kg-1时,可交换态占比最高,这与土壤有效态Cd含量变化相反。随着外源P的添加,可交换态Cd占比显著下降,残渣态占比上升。与Cd形态分布不同的是,土壤Zn形态占比高低顺序为铁锰氧化物结合态、残渣态、有机物结合态、碳酸盐结合态和可交换态。可交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态Zn均随外源Cd的添加呈先升后降的趋势,在Cd添加量为0.6 mg·kg-1时,占比最高,与土壤有效Zn含量变化趋势一致。随外源Zn的添加,可交换态Zn占比显著上升,其余形态无规律性变化。P添加量为150 mg·kg-1时,残渣态和有机物结合态占比最低。(4)P和Zn通过不同机制缓解Cd对小白菜的毒害作用。P主要通过降低土壤中Cd的有效性和提高小白菜抗逆性减少小白菜对Cd的吸收,而Zn主要通过促进作物生长的稀释作用和植物体内生理拮抗作用抑制小白菜Cd的累积。外源添加Cd水平达到1 mg·kg-1时,小白菜抗氧化胁迫能力受到显著抑制,过氧化氢酶(catalase,CAT)和过氧化物酶(peroxidase,POD)活性下降,丙二醛(malonaldehyde,MDA)大量积累。外源添加Cd胁迫为1 mg·kg-1时,Zn添加量5~50 mg·kg-1,P添加量50~200 mg·kg-1时,CAT活性显著上升。POD活性不受外源Zn添加的影响,P添加量为250 mg·kg-1时,POD活性增加。而MDA含量随外源P添加而显著下降,但P添加量大于200 mg·kg-1时,MDA含量显著上升。碳酸酐酶(carbonic anhydrase,CA)活性随外源Zn的添加显著上升,在Cd胁迫下,CA活性不降反升。P添加量100~200 mg·kg-1时,CA活性显著高于无P处理。这与小白菜地下部Zn含量变化一致。P处理下土壤有效态Cd含量和可交换态Cd占比显著下降,因此进入小白菜中的Cd显著下降。且P显著促进小白菜生长,因此植物体内Cd含量被稀释,小白菜Cd浓度下降;同时,P处理下,CAT活性显著上升,MDA含量下降,小白菜对Cd毒性的抗性增加,因此小白菜能够在Cd污染条件下安全生产。低Zn处理对小白菜Cd含量无影响,但高Zn(50 mg·kg-1)处理时,小白菜Cd含量显著下降,这是因为高Zn处理下,小白菜产量显著上升,小白菜体内Cd被稀释;且高Zn处理下CAT活性上升,CA活性显著上升,而CA和CAT可增强植物抗逆性。因此高Zn处理能够降低小白菜中Cd积累。