龙葵间作对镉污染土壤下夏黑葡萄浆果品质形成与镉积累的调控效应

《Agronomy》:Effects of Intercropping with Solanum nigrum on the Quality and Cadmium Accumulation of Grape Berries in Cadmium-Contaminated Soil

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年11月03日 来源:Agronomy 4.1

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  为提升浆果品质并降低浆果中镉(Cadmium, Cd)的积累,研究人员在镉污染土壤中开展了‘夏黑’葡萄与镉超积累植物龙葵(Solanum nigrum)的间作试验,于单季内自果实转色始期至成熟阶段探究该间作体系对浆果品质及镉积累的影响。结果表明,与单作相比,间

  
为提升浆果品质并降低浆果中镉(Cadmium, Cd)的积累,研究人员在镉污染土壤中开展了‘夏黑’葡萄与镉超积累植物龙葵(Solanum nigrum)的间作试验,于单季内自果实转色始期至成熟阶段探究该间作体系对浆果品质及镉积累的影响。结果表明,与单作相比,间作龙葵在成熟阶段使单果重、纵径与横径分别提升7.34%、5.43%与6.25%。间作处理提高了总色差,加快着色,并增加总花青素及其他酚类物质含量。同时,间作提升了总可溶性固形物(Total Soluble Solids, TSS)、总可溶性糖与维生素C含量,降低可滴定酸与镉含量;成熟时总可溶性固形物与总可溶性糖分别提高7.88%与3.60%,镉含量降低15.22%。上述初步结果显示,龙葵间作可改善镉污染土壤下葡萄浆果品质并削减果实镉积累。
研究背景与问题提出
工业与城市排放、农化投入及污水灌溉等导致土壤重金属污染加剧,其中镉(Cd)因强迁移性、非必需性与高毒性,可损伤植物根系细胞、诱发膜脂过氧化、抑制营养吸收,并沿食物链威胁人体健康。既有研究多关注超积累植物间作对土壤镉移除效率、根际微生物重构及作物镉吸收的影响,对“农产品品质形成”的关注不足。前期工作证实,葡萄与龙葵(Solanum nigrum,镉超积累植物)间作可增强植株镉耐受性、降低藤蔓器官镉积累,但是否同步改善浆果外观、色泽、糖酸与酚类品质仍不明确。为此,研究人员以‘夏黑’葡萄为材料,在镉污染果园中设置单作与龙葵间作处理,系统解析间作对浆果品质与镉积累的协同效应。
主要技术方法概括
研究人员在四川崇州基地选取10年生‘夏黑’葡萄,采用完全随机设计,设葡萄单作与龙葵间作两处理,每处理3个小区重复、每小区5株,花期后20天移栽龙葵(40 cm×40 cm)。自54至82 DAF(花后天数)分期采样,测定外观指标(单果重、纵横径、总色差等);采用蒽酮比色法测总可溶性糖,折射仪测TSS,NaOH滴定算可滴定酸,2,6-二氯靛酚法测维生素C;花青素用pH示差法,总酚用Folin–Ciocalteu法,黄酮类分别按对应比色流程;糖、有机酸、花青素组分用高效液相色谱(HPLC);全果经硝酸-高氯酸消解后,以石墨炉原子吸收光谱(PinAAcle 900 H)测镉含量;数据用t检验与Pearson相关分析。
研究结果
3.1 外观品质
间作在68、75、82 DAF显著提高单果重与纵径,在75与82 DAF提高横径,对果形指数与硬度无显著影响。说明龙葵间作主要促进果实膨大而非改变形状或质地。
3.2 糖及其组分
TSS与总可溶性糖在转色后显著升高,间作在75与82 DAF提升明显;果糖、葡萄糖随发育上升且间作增产,蔗糖无显著变化。表明间作促进己糖积累、优化甜味构成。
3.3 维生素C与有机酸
维生素C在后期显著上升;可滴定酸、苹果酸、柠檬酸与酒石酸总体下降,间作进一步降低酸度。体现“增糖降酸”的成熟调控。
3.4 总花青素及组分
总花青素在68 DAF后持续增加,间作显著提升;锦葵色素(malvidin)与芍药色素(peonidin)上调,飞燕草素与矢车菊素无变化,说明间作选择性激活特定花青素分支。
3.5 酚类物
总酚、总黄烷醇全程提升,总黄酮在后期增加,总黄酮醇不变。间作增强了苯丙烷-黄酮代谢中部分次生代谢流向。
3.6 镉含量
鲜果镉呈先升后降趋势,间作在68、75、82 DAF分别降低13.73%、21.57%与15.22%;成熟果由单作0.046 mg/kg降至0.039 mg/kg,低于GB 2762-2025鲜果限值0.05 mg/kg。
3.7 成熟指标相关分析
镉含量与酸类正相关,与单果重、色差、TSS、糖、VC及酚类负相关,印证镉胁迫缓解与品质提升的耦合关系。
讨论与结论翻译
讨论指出,间作可能通过龙葵对根际有效镉的竞争吸收,以及根际微生物与土壤微环境改变,降低葡萄可吸收镉通量;同时减轻氧化与营养胁迫,使糖酸平衡、着色与酚类合成改善。相关性进一步支持“低镉—高品质”协同。
结论部分翻译:
龙葵间作提高了葡萄单果重、纵横向直径,促进果实膨大;增加总色差、加快着色,提升总花青素及其他酚类含量;提高TSS、总可溶性糖与维生素C,降低可滴定酸及有机酸组分,实现增糖降酸;同时有效降低浆果镉含量。初步结果表明,龙葵间作可改善浆果品质并减少葡萄镉积累。受单季、单品种与单点限制,后续需多地区、多品种、多年验证。
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