李海峰，劉志剛，劉河江，郭紅梅，任紅松

（1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院吐魯番農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，新疆吐魯番 838000；2.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所，新疆烏魯木齊 830091）

鄰苯二甲酸酯（phthalic acid esters，PAEs）又稱(chēng)酞酸酯，俗稱(chēng)塑化劑，是一種人工合成的有機(jī)化合物，作為增塑劑的添加量高達(dá)20%～60%［1］。PAEs與塑料的結(jié)合并不穩(wěn)定，在生產(chǎn)、使用、廢棄等過(guò)程中很容易遷移到外界環(huán)境中，造成土壤、水、空氣污染［2，3］。研究表明，PAEs是一種具有毒性的環(huán)境激素，具有致突變、致癌和致畸性，難以自然降解，并能長(zhǎng)久地滯留于環(huán)境中。農(nóng)作物對(duì)PAEs具有吸收累積效應(yīng)，最終通過(guò)食物鏈危及人類(lèi)健康［4，5］。

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中地膜的大量應(yīng)用，PAEs在土壤中逐年累積，對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)、產(chǎn)量、產(chǎn)品品質(zhì)造生諸多不利影響。早在20世紀(jì)70年代，我國(guó)就有因鄰苯二甲酸酯造成農(nóng)作物死亡的報(bào)道［6］。安瓊等［7］研究發(fā)現(xiàn)，10 mg／kg鄰苯二甲酸正二丁酯（DBP）或鄰苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）處理土壤后，對(duì)青花菜、花椰菜、辣椒等蔬菜幼苗生長(zhǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重的毒害作用。尹睿等［8］發(fā)現(xiàn)DBP或DEHP污染能夠降低番茄和雍菜維生素C含量。

目前，大多數(shù)研究關(guān)注于蔬菜等一年生農(nóng)作物，而對(duì)葡萄等多年生果樹(shù)的研究鮮有報(bào)道，且葡萄與蔬菜在形態(tài)及生理結(jié)構(gòu)等方面有著顯著區(qū)別。為此，本研究采用盆栽試驗(yàn)方法，測(cè)定并分析不同水平鄰苯二甲酸酯污染物處理下葡萄植株生物量、根系形態(tài)及物質(zhì)構(gòu)成，旨在探討PAEs對(duì)葡萄生長(zhǎng)的危害性，并為葡萄安全生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)土壤為棕漠土，為當(dāng)?shù)刂饕寥李?lèi)型。理化性狀為 pH值 7.72，有機(jī)質(zhì) 114.6 g／kg、堿解氮224.5 mg／kg、有效磷 21.2 mg／kg、速效鉀 178.0 mg／kg。

1.2 試驗(yàn)材料

供試葡萄品種：三年生無(wú)核白葡萄，為吐魯番地區(qū)主栽品種。

供試鄰苯二甲酸酯污染物：鄰苯二甲酸正二丁酯（DBP）、鄰苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）、鄰苯二甲酸二異丁酯（DIBP）。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2019年4—9月在新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院吐魯番農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所實(shí)驗(yàn)基地進(jìn)行。試驗(yàn)采用盆栽方式，花盆材質(zhì)為陶瓷，直徑40 cm，高32 cm，每盆裝土8 kg。盆栽土壤中鄰苯二甲酸酯污染物水平分別設(shè)置為空白（0 mg／kg）、低污染水平（10 mg／kg）、高污染水平（50 mg／kg），記為 CK、T1和T2處理，每處理重復(fù)4次。為減少大氣中PAEs污染物對(duì)試驗(yàn)的干擾，每盆均加蓋玻璃罩，玻璃罩兩側(cè)設(shè)置通風(fēng)口，以保證葡萄正常生長(zhǎng)。

1.4 指標(biāo)測(cè)定

試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，用清水洗凈根系，吸去多余水分，于根莖處將其分為地上和地下兩部分，測(cè)定根長(zhǎng)（根基部至根尖最長(zhǎng)處）、側(cè)根數(shù)、根直徑、根體積、地下生物量（根系干重）、地上生物量（地上部干重）?？偵锪浚降厣仙锪浚叵律锪?；根冠比＝地下生物量／地上生物量。根系總糖測(cè)定采用蒽酮比色法［9］，蛋白質(zhì)測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)法［10］。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2007和SPSS 19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，單因素相關(guān)顯著性檢驗(yàn)采用LSD（least significant difference）法，置信水平為95%。

2 結(jié)果與分析

2.1 PAEs對(duì)葡萄單株生物量及根冠比的影響

由圖1可以看出，與CK相比，T1、T2處理的葡萄植株地下、地上生物量及總生物量均降低，其中T1與CK無(wú)顯著差異，T2與CK差異顯著。表明PAEs對(duì)葡萄生物量的積累具有抑制作用，濃度越高，抑制作用越明顯。

由圖2可以看出，T2處理的葡萄根冠比最高，且T1、T2處理均高于CK，但各處理間差異不顯著。

圖1 PAEs對(duì)葡萄單株生物量的影響

圖2 PAEs對(duì)葡萄根冠比的影響

2.2 PAEs對(duì)葡萄根系形態(tài)的影響

由表1可以看出，與CK相比，T1、T2處理的葡萄根長(zhǎng)、根直徑、側(cè)根數(shù)、根體積均降低，其中T1各根系指標(biāo)與CK無(wú)顯著差異；T2處理除根直徑外，其它指標(biāo)均與CK差異顯著，根長(zhǎng)、根直徑、側(cè)根數(shù)、根體積較 CK分別減少 26.25%、11.21%、24.49%、17.59%。表明高濃度 PAEs對(duì)葡萄根系的生長(zhǎng)具有顯著抑制作用。

表1 PAEs對(duì)葡萄根系形態(tài)的影響

2.3 PAEs對(duì)葡萄根系總蛋白、總糖含量的影響

由圖3、圖4可以看出，T1、T2處理的葡萄根系總蛋白、總糖含量均低于CK，其中，T1處理與CK差異不顯著，T2處理顯著低于CK，分別減少15.1%、2.2%。表明高濃度 PAEs處理下，根系總蛋白、總糖量累積受到明顯抑制。

2.4 PAEs與葡萄根系形態(tài)特征及物質(zhì)含量的相關(guān)性分析

由表2可以看出，PAEs與根直徑、根體積呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為 -0.834、-0.833；PAEs與地下生物量、根長(zhǎng)、側(cè)根數(shù)、總蛋白含量呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為 -0.734、-0.681、-0.696、-0.732；根冠比和根系總糖含量與PAEs無(wú)顯著相關(guān)性。表明PAEs對(duì)葡萄根系的生長(zhǎng)及物質(zhì)積累具有負(fù)面效應(yīng)。

圖3 PAEs對(duì)葡萄根系總蛋白含量的影響

圖4 PAEs對(duì)葡萄根系總糖含量的影響

表2 PAEs與葡萄根系形態(tài)特征及物質(zhì)含量的相關(guān)系數(shù)

3 討論

根系生物量、長(zhǎng)度、數(shù)量、蛋白質(zhì)和糖含量等指標(biāo)能夠反映植物生長(zhǎng)狀況。研究表明，PAEs對(duì)植物生長(zhǎng)具有毒性效應(yīng)，能夠抑制植物愈傷組織分化，影響細(xì)胞分裂，使植物生長(zhǎng)緩慢，對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量、品質(zhì)產(chǎn)生不利影響［11-14］。

根系能將水分和無(wú)機(jī)鹽輸導(dǎo)到地上部，也可將地上部的光合產(chǎn)物、有機(jī)養(yǎng)分和生理活性物質(zhì)送至根系。植物根系的生長(zhǎng)狀況直接影響地上部的生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量形成。本試驗(yàn)結(jié)果表明，鄰苯二甲酸酯對(duì)葡萄根系的正常生長(zhǎng)產(chǎn)生了抑制效應(yīng)，高濃度處理的抑制作用更明顯。戚云［15］研究DBP、DEHP對(duì)小麥毒理學(xué)效應(yīng)發(fā)現(xiàn)，其均明顯抑制小麥幼苗的總根長(zhǎng)、總根表面積、平均根系直徑和根尖數(shù)，且濃度越高抑制作用越強(qiáng)。張娜［16］研究表明，須根類(lèi)植物對(duì)鄰苯二甲酸酯類(lèi)化合物較敏感，DBP、DEP、DOP、DEHP四種鄰苯二甲酸酯類(lèi)化合物對(duì)植物根的伸長(zhǎng)均具有抑制作用，其中DBP的抑制作用最大。也有研究表明，低濃度鄰苯二甲酸酯類(lèi)化合物對(duì)秋茄幼根長(zhǎng)、株高等形態(tài)指標(biāo)表現(xiàn)為促進(jìn)作用，且呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)［17］。說(shuō)明鄰苯二甲酸酯對(duì)植物的抑制作用與處理濃度相關(guān)。

可溶性蛋白是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，高含量的蛋白質(zhì)能提高植物細(xì)胞的保水能力，維持細(xì)胞較低的滲透勢(shì)，對(duì)細(xì)胞膜起到保護(hù)作用。有研究表明，在DBP單一作用下，小白菜可溶性蛋白含量隨其作用濃度的升高呈先下降后上升再下降的趨勢(shì)，期間各處理可溶性蛋白的含量均低于空白對(duì)照，而可溶性蛋白再次下降可能是因?yàn)镈BP的脅迫作用超過(guò)了植物的耐受值［18］。Rezaei等［19］使用DBP處理歐榛，發(fā)現(xiàn)其細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)含量下降，引發(fā)了膜脂過(guò)氧化。本試驗(yàn)結(jié)果也顯示，PAEs處理下的葡萄根系總蛋白含量均低于對(duì)照，且高污染水平下的含量更低，與對(duì)照差異顯著。因此，PAEs可限制葡萄根系生長(zhǎng)，并抑制根系蛋白的合成。

植物中的糖是光合作用的產(chǎn)物，其含量的變化也能反映植物遭受逆境脅迫的程度。張慧芳［20］研究發(fā)現(xiàn)，隨著鄰苯二甲酸酯濃度的增大，小麥葉片可溶性糖含量整體呈上升趨勢(shì)，當(dāng)濃度為384μg／kg時(shí)，可溶性糖含量下降，表明該濃度下小麥幼苗已受到嚴(yán)重傷害。本試驗(yàn)中，PAEs處理的葡萄根系含糖量呈下降趨勢(shì)，可能是因?yàn)樘幚頋舛容^大所致，說(shuō)明PAEs高污染水平對(duì)葡萄植株可造成傷害，抑制糖合成。

4 結(jié)論

鄰苯二甲酸酯對(duì)葡萄的生長(zhǎng)及物質(zhì)積累具有負(fù)面影響，主要表現(xiàn)為降低葡萄植株生物量、根長(zhǎng)、根直徑、總蛋白和總糖含量等指標(biāo)值，污染水平越高，抑制作用越明顯。鄰苯二甲酸酯與各指標(biāo)的相關(guān)性分析表明，大部分指標(biāo)與PAEs污染水平呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。