石祎夢(mèng) 李曉紅

（1邵陽學(xué)院食品與化學(xué)工程學(xué)院，湖南邵陽 422000；2邵陽學(xué)院農(nóng)林生態(tài)學(xué)院，湖南邵陽 422000）

小白菜（Brassica chinensisL.）是一種常見的綠色蔬菜，富含豐富的維生素和礦物質(zhì)[1]。除作為蔬菜供食用之外，還具有一定的藥用功效。關(guān)于品種、土壤環(huán)境等因素對(duì)小白菜生長(zhǎng)發(fā)育影響的研究較多，但關(guān)于重金屬與昆蟲取食互作對(duì)小白菜生長(zhǎng)發(fā)育影響的研究鮮有報(bào)道。

土壤重金屬污染物可通過徑流、淋洗等作用污染農(nóng)田土壤，并被植物吸收，在食物鏈各環(huán)節(jié)間轉(zhuǎn)移和積累，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)、糧食安全和人體健康均構(gòu)成嚴(yán)重威脅[2-3]。重金屬鉛具有易積累、難降解的性質(zhì)，能夠被植物的根系吸收，對(duì)作物種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)有抑制效應(yīng)[4-5]。

斜紋夜蛾（Spodoptera lituraFabricius）在我國(guó)各地均有分布，其發(fā)生世代多、取食量大且抗藥性強(qiáng)，是危害小白菜的主要害蟲之一[6]。斜紋夜蛾幼蟲喜在小白菜葉背上取食葉肉，致使葉片殘缺，從而影響小白菜植株的光合作用及物質(zhì)積累，導(dǎo)致小白菜生長(zhǎng)品質(zhì)降低。斜紋夜蛾進(jìn)入暴食期后取食危害整顆小白菜，嚴(yán)重影響小白菜的產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，給菜農(nóng)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失[7]。

隨著生活水平的日益提高，民眾對(duì)蔬菜的安全性、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的要求越來越高。目前蔬菜生產(chǎn)上主要使用化學(xué)農(nóng)藥防控害蟲，長(zhǎng)期連續(xù)使用化學(xué)農(nóng)藥會(huì)造成害蟲抗藥性上升和農(nóng)藥殘留超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)，不利于生態(tài)保護(hù)和人體健康[8]。關(guān)于重金屬和昆蟲雙重脅迫下，低重金屬積累、抗蟲小白菜品種的篩選研究較少。因此，本研究在戶外開展盆栽試驗(yàn)，探究鉛、斜紋夜蛾以及二者互作對(duì)小白菜生長(zhǎng)發(fā)育的影響，篩選出適宜在鉛污染土壤中種植的低重金屬積累且抗蟲的小白菜品種，為農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試?yán)ハx斜紋夜蛾，于2022年采集自湖南省邵陽市郊區(qū)田間，隨后在（26±1）℃、相對(duì)濕度為（60±10）%和光暗時(shí)間14 h/10 h的培養(yǎng)箱中用人工飼料飼養(yǎng)。供試小白菜品種分別為‘壽禾四季’‘正旺達(dá)88’‘春喜月寶’‘德高綠強(qiáng)’4個(gè)品種。

供試土壤取自湖南省邵陽市大祥區(qū)學(xué)院路梅子井郊區(qū)閑置荒田，采集耕層深度為0～20 cm，類型為紅壤土，基本理化性質(zhì)：pH 6.13，全氮1.25 g/kg，全磷0.52 g/kg，全鉀21.08 g/kg，有機(jī)質(zhì)20.23 mg/kg，堿解氮113.81 mg/kg，速效磷6.05 mg/kg，速效鉀155.28 mg/kg，肥力中等。土壤風(fēng)干粉碎，過2 mm網(wǎng)篩，將Pb（NO3）2溶于水中，以400 mg/kg（干重：Pb（NO3）2/土壤）的濃度均勻噴灑于土壤上。處理后的土壤靜置平衡15 d，其間澆水保持土壤濕潤(rùn)。

1.2 試驗(yàn)方法

在戶外大紗網(wǎng)罩內(nèi)種植小白菜，每組添加3 kg對(duì)照或重金屬處理土壤于口徑21 cm×26 cm營(yíng)養(yǎng)缽中，每盆散播1 粒小白菜種子，生長(zhǎng)期間不用殺蟲劑，統(tǒng)一常規(guī)管理。待小白菜生長(zhǎng)至V6～V7（第6～7片葉）時(shí)，選取長(zhǎng)勢(shì)基本一致的小白菜植株進(jìn)行處理，在每片葉（除去子葉和嫩葉）上分別接入3 頭體重和體型相似的2 齡斜紋夜蛾幼蟲，待葉片取食面積達(dá)到30%后，收割各處理小白菜地上部分、地下部分，蒸餾水清洗，濾紙吸干表面水分后，稱量可食部分鮮重、根重，量取株高，數(shù)葉片數(shù)。接蟲后每天觀察多次，若發(fā)現(xiàn)幼蟲逃跑或死亡，及時(shí)添補(bǔ)幼蟲。每個(gè)處理重復(fù)15次。

測(cè)定不同品種小白菜的發(fā)芽勢(shì)（%）=（發(fā)芽初期4 d內(nèi)種子的發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)）×100；發(fā)芽率（%）=（7 d 正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)）×100；相對(duì)生長(zhǎng)量（%）=（處理組/對(duì)照組）×100；用原子吸收分光光度計(jì)（AA-6880；Shimadu）測(cè)定小白菜可食部分的鉛含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用一般線性模型檢驗(yàn)鉛和斜紋夜蛾脅迫對(duì)不同品種小白菜生長(zhǎng)發(fā)育的影響。采用Tukey HSD測(cè)驗(yàn)進(jìn)行多重比較。數(shù)據(jù)分析使用R語言。

2 結(jié)果與分析

2.1 鉛脅迫對(duì)不同品種小白菜種子萌發(fā)的影響

與對(duì)照相比，鉛脅迫下小白菜種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)呈顯著下降趨勢(shì)，說明重金屬鉛對(duì)小白菜種子萌發(fā)的抑制效應(yīng)。‘正旺達(dá)88’小白菜在對(duì)照、鉛處理的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)均高于其他品種，鉛脅迫組種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)分別為對(duì)照組的89.66% 和81.48%（表1）。

表1 鉛對(duì)各品種小白菜種子萌發(fā)的影響

2.2 鉛和斜紋夜蛾脅迫對(duì)小白菜鮮重的影響

鉛脅迫和斜紋夜蛾取食脅迫對(duì)不同品種小白菜的鮮重有顯著影響，但二者之間無交互作用（‘壽禾四季’鉛：F1，56=9.21，P＜0.05；斜紋夜蛾：F1，56=140.58，P＜0.05；鉛×斜紋夜蛾：F1，56=0.10，P＞0.05；‘正旺達(dá)88’鉛：F1，56=16.46，P＜0.05；斜紋夜蛾：F1，56=126.08，P＜0.05；鉛×斜紋夜蛾：F1，56=2.15，P＞0.05；‘春喜月寶’鉛：F1，56=14.96，P＜0.05；斜紋夜蛾：F1，56=48.50，P＜0.05；鉛×斜紋夜蛾：F1，56=0.01，P＞0.05；‘德高綠強(qiáng)’鉛：F1，56=13.46，P＜0.05；斜紋夜蛾：F1，56=49.46，P＜0.05；鉛×斜紋夜蛾：F1，56=1.05，P＞0.05）。各品種對(duì)照組的小白菜鮮重最高，雙重脅迫的小白菜鮮重最低，差異顯著（P＜0.05）?！_(dá)88’小白菜在各個(gè)處理的鮮重均高于其他品種，鉛脅迫組的鮮重為（14.64±0.11）g，斜紋夜蛾取食脅迫的鮮重為（13.46±0.15）g，二者間差異顯著（P＜0.05）（圖1）。

圖1 鉛、斜紋夜蛾以及二者互作對(duì)小白菜鮮重的影響

2.3 鉛和斜紋夜蛾脅迫對(duì)小白菜株高的影響

鉛脅迫和斜紋夜蛾取食脅迫對(duì)不同品種小白菜的株高有顯著影響，但二者之間無交互作用（‘壽禾四季’鉛：F1，56=41.69，P＜0.05；斜紋夜蛾：F1，56=13.26，P＜0.05；鉛×斜紋夜蛾：F1，56=3.28，P＞0.05；‘正旺達(dá)88’鉛：F1，56=15.43，P＜0.05；斜紋夜蛾：F1，56=8.99，P＜0.05；鉛×斜紋夜蛾：F1，56=0.25，P＞0.05；‘春喜月寶’鉛：F1，56=24.15，P＜0.05；斜紋夜蛾：F1，56=7.29，P＜0.05；鉛×斜紋夜蛾：F1，56=1.40，P＞0.05；‘德高綠強(qiáng)’鉛：F1，56=18.03，P＜0.05；斜紋夜蛾：F1，56=8.98，P＜0.05；鉛×斜紋夜蛾：F1，56=0.67，P＞0.05）。各品種對(duì)照組的小白菜株高最高，雙重脅迫的小白菜株高最低，差異顯著（P＜0.05）。‘正旺達(dá)88’小白菜在各個(gè)處理的株高均高于其他品種，鉛脅迫組的株高為（16.43±0.25）cm，斜紋夜蛾取食脅迫的株高為（16.62±0.21）cm，二者間差異不顯著（P＞0.05）（圖2）。

圖2 鉛、斜紋夜蛾以及二者互作對(duì)小白菜株高的影響

2.4 鉛和斜紋夜蛾脅迫對(duì)小白菜根重的影響

鉛脅迫和斜紋夜蛾取食脅迫對(duì)不同品種小白菜的根重有顯著影響（‘壽禾四季’鉛：F1，56=97.71，P＜0.05；斜紋夜蛾：F1，56=48.60，P＜0.05；鉛×斜紋夜蛾：F1，56=10.14，P＜0.05；‘正旺達(dá)88’鉛：F1，56=63.76，P＜0.05；斜紋夜蛾：F1，56=27.96，P＜0.05；鉛×斜紋夜蛾：F1，56=6.16，P＜0.05；‘春喜月寶’鉛：F1，56=48.55，P＜0.05；斜紋夜蛾：F1，56=16.14，P＜0.05；鉛×斜紋夜蛾：F1，56=3.56，P＞0.05；‘德高綠強(qiáng)’鉛：F1，56=61.00，P＜0.05；斜紋夜蛾：F1，56=37.42，P＜0.05；鉛×斜紋夜蛾：F1，56=7.05，P＜0.05）?！_(dá)88’小白菜在各個(gè)處理的根重均高于其他品種，鉛脅迫組的根重為（0.63±0.02）g，斜紋夜蛾取食脅迫的根重為（0.68±0.02）g，二者間差異不顯著（P＞0.05）（圖3）。

圖3 鉛、斜紋夜蛾以及二者互作對(duì)小白菜根重的影響

2.5 鉛和斜紋夜蛾脅迫對(duì)小白菜葉片數(shù)的影響

鉛脅迫對(duì)不同品種小白菜的葉片數(shù)有顯著影響（‘壽禾四季’鉛：F1，56=8.53，P＜0.05；斜紋夜蛾：F1，56=2.63，P＞0.05；鉛×斜紋夜蛾：F1，56=0.11，P＞0.05；‘正旺達(dá)88’鉛：F1，56=19.59，P＜0.05；斜紋夜蛾：F1，56=10.70，P＜0.05；鉛×斜紋夜蛾：F1，56=0.33，P＞0.05；‘春喜月寶’鉛：F1，56=6.06，P＜0.05；斜紋夜蛾：F1，56=3.26，P＞0.05；鉛×斜紋夜蛾：F1，56=0.67，P＞0.05；‘德高綠強(qiáng)’鉛：F1，56=9.44，P＜0.05；斜紋夜蛾：F1，56=6.19，P＜0.05；鉛×斜紋夜蛾：F1，56=1.05，P＞0.05）。各品種對(duì)照組的小白菜葉片數(shù)最多，雙重脅迫的小白菜葉片數(shù)最少，差異顯著（P＜0.05）?！_(dá)88’小白菜在各個(gè)處理的葉片數(shù)均高于其他品種，鉛脅迫組的葉片數(shù)為9.33±0.19，斜紋夜蛾取食脅迫的葉片數(shù)為9.53±0.17，二者間差異不顯著（P＞0.05）（圖4）。

圖4 鉛、斜紋夜蛾以及二者互作對(duì)小白菜葉片數(shù)的影響

2.6 鉛和斜紋夜蛾脅迫對(duì)小白菜可食部分鉛含量的影響

鉛脅迫對(duì)不同品種小白菜可食部分鉛含量有顯著影響（‘壽禾四季’：F1，56=479.24，P＜0.05；‘正旺達(dá)88’：F1，56=388.21，P＜0.05；‘春喜月寶’：F1，56=334.56，P＜0.05；‘德高綠強(qiáng)’：F1，56=310.29，P＜0.05）。各品種雙重脅迫組的小白菜可食部分鉛含量最高，與對(duì)照組差異顯著（P＜0.05）。‘正旺達(dá)88’小白菜在鉛脅迫和雙重迫組的鉛含量均低于其他品種，鉛脅迫組的鉛含量為[（21.60×10-2）±（1.16×10-2）]mg/kg，雙重迫組的鉛含量為[（24.93×10-2）±（1.98×10-2）]mg/kg，二者間差異不顯著（P＞0.05）（圖5）。

圖5 鉛、斜紋夜蛾以及二者互作對(duì)小白菜可食部分鉛含量的影響

3 結(jié)論與討論

重金屬能被植物根部吸收后轉(zhuǎn)移至植物的莖、葉等地上部分，當(dāng)重金屬在植物體內(nèi)累積到一定濃度時(shí)，就會(huì)對(duì)植物的生長(zhǎng)和發(fā)育產(chǎn)生毒害作用[9-11]。植物株高、鮮重、葉片數(shù)一定程度上反映了植物生長(zhǎng)情況，種子萌發(fā)的好壞直接影響著植物的生長(zhǎng)和生物量，生長(zhǎng)量和生物量的變化程度是植物對(duì)重金屬脅迫響應(yīng)的綜合反映[12-14]。本研究表明鉛脅迫下小白菜的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、鮮重、株高、根重、葉片數(shù)呈下降趨勢(shì)。重金屬鉛脅迫下，不同品種小白菜生長(zhǎng)所受到的影響程度有所不同，可能是由于不同的小白菜品種對(duì)重金屬鉛的耐受性不同[15]。

植食性昆蟲取食能誘導(dǎo)植物的防御反應(yīng)，引起植物體內(nèi)物質(zhì)分配從生長(zhǎng)轉(zhuǎn)向防御，進(jìn)而抑制植物的生長(zhǎng)發(fā)育[16]。龍瑩等[17]研究表明，斜紋夜蛾為害對(duì)不同品種大豆的單株莢粒數(shù)、結(jié)莢數(shù)、產(chǎn)量有不利影響。采蝽（Bagrada hilaris Burmeister）為害對(duì)西藍(lán)花、卷心菜、羽衣甘藍(lán)和蘿卜的生長(zhǎng)有消極影響，導(dǎo)致西藍(lán)花和菜花產(chǎn)量顯著下降[18-19]。本研究表明，斜紋夜蛾取食降低了小白菜的鮮重、株高、根重和葉片數(shù)，且不同小白菜品種受影響的程度不同，可能是害蟲取食造成葉片損傷，降低植物的光合作用和物質(zhì)積累，導(dǎo)致小白菜生長(zhǎng)受阻。

植物在生長(zhǎng)期間遭受著不同的生物脅迫和非生物脅迫，影響植株的生長(zhǎng)發(fā)育。本研究明確了鉛與斜紋夜蛾互作對(duì)小白菜生長(zhǎng)有顯著的不利影響，且不利影響的程度高于單一脅迫。本研究選定‘正旺達(dá)88’為一種適應(yīng)輕度鉛污染土壤種植的低積累、抗蟲的小白菜品種。研究結(jié)果不但為了解重金屬和昆蟲取食脅迫對(duì)植物生長(zhǎng)的影響提供了一定依據(jù)，同時(shí)還可以為小白菜抗蟲、抗鉛品種的篩選以及斜紋夜蛾害蟲在小白菜田中的有效治理提供參考。