鎘對不同品種蓖麻種子發(fā)芽的影響

溫凱

摘要 土壤中鎘（Cd）對農作物有重要影響，模擬研究了7個不同濃度Cd處理對3個蓖麻品種種子發(fā)芽的影響。結果表明：3個蓖麻品種中哲蓖4號發(fā)芽情況最好，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、芽長、根長均高于其他品種，且在Cd濃度低于40 mg/L的情況下具有較大的發(fā)芽指數和活力指數，可作為受Cd污染土壤的首選品種。不同蓖麻品種對Cd的反應不同，哲蓖4號表現為低濃度（低于20 mg/L）Cd可促進發(fā)芽，而高濃度的Cd對其發(fā)芽具有一定的抑制作用；通蓖5號和通蓖6號在各濃度Cd處理下均表現為抑制作用。

關鍵詞 鎘污染；蓖麻種子；發(fā)芽

中圖分類號 S565.6；X503.231 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）05-0007-03

Abstract Cadmium in soil has an important effect on crops，the effects of 7 different concentrations of Cd on seed germination of 3 varieties of castor bean were studied .The results showed that Zhebi 4 had best germination，germination percentage，germination energy，bud length，root length were higher than other varieties，and the germination index and vigor index were larger when Cd concentration was under 40 mg/L，it could be used as the preferred variety in Cd contaminated soil. The reactions of different castor varieties to Cd were different，low concentration（less than 20 mg/L）of Cd could promote germination of Zhebi 4. However，high concentration of Cd could inhibit its germination，and Tongbi 5 and Tongbi 6 in various concentrations of Cd showed inhibition.

Key words cadmium pollution；castor bean；germination

蓖麻是世界上十大油料作物之一。蓖麻油可作為重要的化工原料，生產潤滑油、油漆、表面活性劑等多種化學衍生物，廣泛應用于國防、航空、化工醫(yī)藥和機械等行業(yè)，而且其有可再生性，被稱為可再生“綠色石油”[1-2]。我國是世界上蓖麻生產大國，蓖麻栽培歷史悠久，目前栽培面積約為30萬hm2 [3]，內蒙古、吉林、山東、山西是我國蓖麻的主產區(qū)，4個?。▍^(qū)）的播種面積占全國蓖麻種植面積的80%[4]。世界各國的土壤都存在不同程度的重金屬污染，我國僅因污灌受重金屬污染的耕地面積近2 000萬hm2，每年因重金屬污染而損失的糧食約1 000萬t，受污染糧食多達1 200萬t[5]。鎘（Cd）污染是耕地重金屬污染的重要方面，且隨著工業(yè)的發(fā)展，Cd污染耕地面積呈逐年增加趨勢[6-7]。包頭市位于內蒙古西部，工業(yè)發(fā)達，也是Cd嚴重污染區(qū)。研究表明，蓖麻對Cd具有一定耐性，可用作農田Cd污染的修復。因此，研究Cd對不同品種蓖麻種子萌發(fā)的影響，可為蓖麻耐Cd研究及Cd污染耕地適宜蓖麻品種篩選提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試蓖麻品種為哲蓖4號、通蓖5號、通蓖6號，均由包頭市農業(yè)科學研究院提供。

選大小均勻、籽粒飽滿、無病蟲害的蓖麻種子，用75%乙醇浸泡攪拌消毒10 min，再用無菌水沖洗干凈，用吸水紙吸干表面水分，備用。

1.2 試驗設計

用CdCl2·2.5H2O配制成Cd濃度為1 000 mg/L的母液，然后用蒸餾水將母液分別稀釋成0、10、20、40、80、100 mg/L 6個濃度作為發(fā)芽試驗的培養(yǎng)液。采用粒徑為0.05～0.80 mm的河砂作為發(fā)芽床，河砂進行高溫滅菌。將滅菌細砂50 mL置于培養(yǎng)皿中，將各品種蓖麻種子種臍朝上，稍稍露出砂面，整齊擺放在加入河砂的培養(yǎng)皿中，每皿30粒，分別加入30 mL培養(yǎng)液。5次重復，發(fā)芽溫度為（25±1）℃。為保持培養(yǎng)液濃度不變，每天向培養(yǎng)皿中加入一定量的蒸餾水，以補充蒸發(fā)的水量。以根長達0.2 cm作為萌發(fā)標準，連續(xù)14 d記錄發(fā)芽種子個數。

1.3 測定項目與方法

試驗終期每皿取出15株生長一致的幼苗分別測定幼苗根長、芽長、側根數，取平均值。計算公式如下：

發(fā)芽勢（%）=發(fā)芽初期（5 d）正常發(fā)芽種子數/供試種子數×100；

發(fā)芽率（%）=發(fā)芽終期（14 d）全部正常發(fā)芽種子數/供試種子數×100；

發(fā)芽指數 GI=∑（Gt/Dt）；

活力指數VI=GI×SS。

式中，Gt為在時間為t天的發(fā)芽籽數；Dt為發(fā)芽天數；SS為平均苗長。

2 結果與分析

2.1 不同濃度Cd對蓖麻種子發(fā)芽率的影響

由圖1可知，隨著Cd濃度的升高，通蓖5號和通蓖6號蓖麻種子的發(fā)芽率總體呈現逐漸降低的趨勢。從下降幅度來看，不同品種蓖麻種子在Cd濃度為0～60 mg/L范圍內下降幅度較大，而在60～100 mg/L范圍內下降的幅度較小。哲蓖4號呈現先升高后降低的趨勢，以Cd濃度為20 mg/L處理下發(fā)芽率最高；品種間不同濃度Cd處理下均以哲蓖4號最高，通蓖5號次之，通蓖6號最低，其中在Cd濃度在20 mg/L時品種間差異最為明顯，哲蓖4號發(fā)芽率分別較通蓖6號和通蓖5號提高12.29%和18.38%。

2.2 不同濃度Cd對蓖麻種子發(fā)芽勢的影響

由圖2可知，隨著Cd濃度的升高，通蓖5號和通蓖6號蓖麻種子的發(fā)芽勢總體呈現逐漸降低的趨勢，而哲蓖4號呈現先升高后降低的趨勢，以Cd濃度為20 mg/L處理下發(fā)芽勢最高。這說明低濃度的Cd對哲蓖4號蓖麻種子的發(fā)芽具有一定的促進作用，而高濃度的Cd能夠抑制蓖麻種子的發(fā)芽。

2.3 不同濃度Cd對蓖麻種子發(fā)芽指數的影響

由圖3可知，隨著Cd濃度的升高，哲蓖4號蓖麻種子發(fā)芽指數呈現先升高后降低的趨勢，以Cd濃度為20 mg/L處理下發(fā)芽勢最高，當Cd濃度高于20 mg/L時，各品種蓖麻種子發(fā)芽指數均呈現降低趨勢。從下降幅度來看，Cd濃度在40 mg/L時哲蓖4號和通蓖6號下降幅度最大。發(fā)芽指數是反映發(fā)芽速率快慢和整齊程度的重要指標，這也說明當Cd濃度高于40 mg/L時會明顯降低蓖麻種子的發(fā)芽速率及發(fā)芽整齊度。

2.4 不同濃度Cd對蓖麻種子活力指數的影響

由圖4可知，隨著Cd濃度的升高，通蓖5號和通蓖6號蓖麻種子的活力指數總體呈現逐漸降低的趨勢，而哲蓖4號呈現先升高后降低的趨勢，且以Cd濃度為20mg/L時活力指數最高。

2.5 不同濃度Cd對蓖麻種子萌發(fā)種子芽長的影響

由圖5可知，不同品種蓖麻種子的芽長隨著Cd濃度的升高呈現先升高后降低的趨勢，其中通蓖5號、通蓖6號以Cd濃度為10 mg/L處理最高，哲蓖4號以Cd濃度為20 mg/L處理最高，哲蓖4號在Cd濃度為10 mg/L和20 mg/L處理下均高于通蓖5號和通蓖6號。Cd濃度高于40 mg/L處理，各品種蓖麻種子根長差異不明顯，這也說明高于40 mg/L的Cd能夠明顯抑制蓖麻芽長的生長。

2.6 不同濃度Cd對蓖麻種子萌發(fā)種子根長的影響

由圖6可知，隨著Cd濃度的升高，哲蓖4號、通蓖5號根長呈現先升高后降低的趨勢，其中均以20 mg/L處理最高，通蓖6號根長隨著Cd濃度的升高呈現逐漸降低的趨勢，Cd濃度高于40 mg/L時，不同品種蓖麻根長均以通蓖6號最大，哲蓖4號次之，通蓖5號最小。

2.7 不同濃度Cd對蓖麻種子側根數影響

由圖7可知，隨著Cd濃度的增加各品種蓖麻的側根數均呈現逐漸降低的趨勢，其中Cd濃度為0、10、20 mg/L處理下品種間以哲蓖4號最高，通蓖5號次之，通蓖6號最低；20 mg/L處理下品種間差異不大；60、80、100 mg/L處理下均以通蓖5號最高，通蓖6號次之，哲蓖4號最低。這也說明高濃度的Cd能夠抑制蓖麻側根的發(fā)生，且哲蓖4號表現的尤為明顯。

3 結論與討論

通過不同品種蓖麻種子在不同濃度Cd處理下發(fā)芽試驗發(fā)現，不同品種蓖麻種子在加入Cd后的發(fā)芽情況存在較大差異。哲蓖4號表現出低濃度（小于20 mg/L）的Cd可促進發(fā)芽，高濃度的Cd抑制其發(fā)芽，而通蓖5號和通蓖6號發(fā)芽率和發(fā)芽勢均隨著Cd濃度的升高而降低，這可能是由于不同品種蓖麻的耐Cd能力不同所致。王艷樹等[8]研究表明，生活力高的種子不僅發(fā)芽指數和活力指數高，而且幼苗生長量較大，適應外界不良環(huán)境能力強。該試驗結果表明，當Cd濃度低于40 mg/L范圍內，不同品種蓖麻種子的發(fā)芽指數和活力指數均以哲蓖4號最大，通蓖5號次之，通蓖6號最小，當Cd濃度高于60 mg/L時不同品種蓖麻種子的發(fā)芽指數和活力指數明顯減小，品種間的差異不大，且哲蓖4號蓖麻種子較通蓖5號和通蓖6號具有較大的芽長和根長。綜合上述分析可以考慮，哲蓖4號蓖麻可作為受Cd污染土壤復墾的首選品種。

通過以上結論表明，Cd污染的土地上，選擇種植特定的蓖麻品種來修復環(huán)境和增加農民收入是可行的。本研究表明，哲蓖4號蓖麻具有較大修復受Cd污染土壤的潛力，但為了進一步確定蓖麻在受Cd污染土壤上的生長情況，還需進一步進行盆栽或大田試驗，以確定不同蓖麻品種對Cd的積累和逃避作用，以期為環(huán)境治理和生產實踐提供參考。

4 參考文獻

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