《Frontiers in Soil Science》：Antagonistic interaction between zinc and cadmium in cocoa (Theobroma cacao L. var. CCN-51) seedlings amended with rock phosphate
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该研究系统评估了在磷酸盐岩（RFP）和硫酸锌（ZnSO4）不同组合施用下，可可（Theobroma cacao L. var. CCN-51）幼苗对镉（Cd）吸收的响应。核心发现证实了锌镉拮抗作用（Zn2+–Cd2+antagonism）的存在，但其表达强烈依赖于土壤磷的有效性。高剂量RFP显著降低了叶片相对于土壤的镉相对吸收率（foliar Cd/soil Cd），揭示了通过土壤改良（磷固定）与叶面营养管理（锌竞争）相结合来减轻可可产品中镉污染的有效途径。
本研究旨在评估磷酸盐岩（RFP）改良下，硫酸锌（ZnSO4）与镉（Cd2+）在可可（Theobroma cacao var. CCN-51）幼苗中的拮抗相互作用，并确定能最大程度降低镉相对吸收（叶片Cd/土壤Cd）的管理组合。
材料与方法
试验在秘鲁洛雷托地区的圣拉蒙农业实验站进行，采用完全随机设计的3×4因子试验（3个RFP水平：0、57.27、114.55 mg·kg-1；4个ZnSO4叶面喷施水平：0、98.80、197.50、527.80 mg·株-1），共12个处理，3次重复。测定了土壤、叶片和幼苗的生物计量指标，并使用主成分分析（PCA）、相关分析和线性判别分析（LDA）等多元统计方法进行数据处理。
结果
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土壤与叶片相关性：土壤分析显示，有效磷（P2O5）与总镉（Cd2+）呈强正相关（r=0.93），表明土壤中磷和镉的协同变化。叶片分析中，P2O5与Cd2+同样强相关（r=0.88），而Zn2+与Cd2+呈中等正相关（r=0.59），这提示在整体数据层面，两者存在共变，而非简单的拮抗。
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主成分分析揭示拮抗模式：叶片PCA结果显示，第一主成分（Dim1，解释67.6%方差）代表了离子积累轴，K2O和Zn2+贡献最大。关键发现是，在第二主成分（Dim2，解释22.4%方差）上，Zn2+和Cd2+的向量指向相反方向，这表明在控制了总体积累趋势（Dim1）后，较高的叶片Zn2+水平与较低的叶片Cd2+浓度相关，支持了Zn2+–Cd2+拮抗作用的假设。
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锌镉相互作用受磷水平调节：散点图与交互作用分析表明，ZnSO4对叶片Cd2+和镉相对吸收的影响取决于RFP水平。在不施RFP时，增加ZnSO4剂量，叶片Cd2+和相对吸收率呈上升或轻微上升趋势。然而，在中等和高RFP水平下，这种关系发生改变：当RFP为114.55 mg·kg-1时，增加ZnSO4剂量与叶片Cd2+浓度及相对吸收率的下降相关。这清晰地表明，锌镉拮抗作用在高磷条件下才被充分表达。
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镉相对吸收率排名：以叶片Cd2+/土壤Cd2+作为关键指标进行排名，T9处理表现最佳（值≈20.04），而T4处理最差（值≈53.12）。总体而言，高RFP水平（114.55 mg·kg-1）下的处理组平均相对吸收率比不施RFP组降低了约26.5%，且组内变异性更小，表明高剂量RFP能更稳定地抑制镉向植物组织的转移。
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生物计量性状与分类：对幼苗生物计量性状（株高、茎粗、根长、叶片数）的分析显示，不同处理间存在差异。例如，T2、T4、T6和T8等处理在株高和根长上表现更优，而T11、T12和T9则生长较弱。基于这些性状的线性判别分析（LDA）实现了约81%的准确率，成功区分了不同处理组，表明ZnSO4与RFP的组合对幼苗形态有显著影响。
讨论
研究结果从多个层面揭示了锌镉相互作用的复杂性。土壤中磷与镉的强相关性可能源于RFP中的镉杂质，或是在酸性条件下磷镉的共迁移。叶片中磷与镉的强相关则暗示磷的有效性共同调控着镉在叶片中的积累。尽管整体上锌与镉呈正相关，但PCA和交互作用分析揭示了在特定条件下（高磷环境）存在的拮抗关系。这可能是由于锌和镉竞争ZIP/NRAMP等共同转运蛋白，而磷通过改变土壤pH和镉的形态（如形成Cd-磷酸盐沉淀），改变了镉的生物有效性，从而影响了这种竞争的结果。因此，锌镉拮抗作用并非普遍存在，而是高度依赖于土壤磷的化学环境。
结论
综合来看，本研究发现并证实了在可可幼苗中锌（Zn2+）与镉（Cd2+）之间存在拮抗作用，但该作用的表达受到磷酸盐岩（RFP）的强烈调控。在缺乏RFP时，增加ZnSO4可能不会降低甚至略微增加镉的吸收。而在中高剂量RFP存在下，ZnSO4的施用能有效降低叶片镉浓度和相对吸收率。土壤有效磷和pH是调控镉从土壤向植物转移的关键因素。多元统计分析（PCA， LDA）和生物计量评估均支持这一结论。研究表明，通过联合施用磷酸盐岩和适量硫酸锌，是一种可行的农艺策略，可用于减轻可可种植系统中的镉污染风险，为应对欧盟等市场对可可产品中镉含量的严格法规要求提供了科学依据。
