溫凱

摘要 土壤中鎘（Cd）對(duì)農(nóng)作物有重要影響，模擬研究了7個(gè)不同濃度Cd處理對(duì)3個(gè)蓖麻品種種子發(fā)芽的影響。結(jié)果表明：3個(gè)蓖麻品種中哲蓖4號(hào)發(fā)芽情況最好，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、芽長(zhǎng)、根長(zhǎng)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(shù)和活力指數(shù)，可作為受Cd污染土壤的首選品種。不同蓖麻品種對(duì)Cd的反應(yīng)不同，哲蓖4號(hào)表現(xiàn)為低濃度（低于20 mg/L）Cd可促進(jìn)發(fā)芽，而高濃度的Cd對(duì)其發(fā)芽具有一定的抑制作用；通蓖5號(hào)和通蓖6號(hào)在各濃度Cd處理下均表現(xiàn)為抑制作用。

關(guān)鍵詞 鎘污染；蓖麻種子；發(fā)芽

中圖分類號(hào) S565.6；X503.231 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 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(chǎn)潤(rùn)滑油、油漆、表面活性劑等多種化學(xué)衍生物，廣泛應(yīng)用于國(guó)防、航空、化工醫(yī)藥和機(jī)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(guó)是世界上蓖麻生產(chǎn)大國(guó)，蓖麻栽培歷史悠久，目前栽培面積約為30萬hm2 [3]，內(nèi)蒙古、吉林、山東、山西是我國(guó)蓖麻的主產(chǎn)區(qū)，4個(gè)?。▍^(qū)）的播種面積占全國(guó)蓖麻種植面積的80%[4]。世界各國(guó)的土壤都存在不同程度的重金屬污染，我國(guó)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(dá)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(shì)[6-7]。包頭市位于內(nèi)蒙古西部，工業(yè)發(fā)達(dá)，也是Cd嚴(yán)重污染區(qū)。研究表明，蓖麻對(duì)Cd具有一定耐性，可用作農(nóng)田Cd污染的修復(fù)。因此，研究Cd對(duì)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(hào)、通蓖5號(hào)、通蓖6號(hào)，均由包頭市農(nóng)業(yè)科學(xué)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(yàn)設(shè)計(jì)

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(gè)濃度作為發(fā)芽試驗(yàn)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(jìn)行高溫滅菌。將滅菌細(xì)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(fù)，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(bǔ)充蒸發(fā)的水量。以根長(zhǎng)達(dá)0.2 cm作為萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，連續(xù)14 d記錄發(fā)芽種子個(gè)數(shù)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

試驗(yàn)終期每皿取出15株生長(zhǎng)一致的幼苗分別測(cè)定幼苗根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、側(cè)根數(shù)，取平均值。計(jì)算公式如下：

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

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

發(fā)芽指數(shù) GI=∑（Gt/Dt）；

活力指數(shù)VI=GI×SS。

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

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度Cd對(duì)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(hào)和通蓖6號(hào)蓖麻種子的發(fā)芽率總體呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)。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(nèi)下降幅度較大，而在60～100 mg/L范圍內(nèi)下降的幅度較小。哲蓖4號(hào)呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，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(hào)最高，通蓖5號(hào)次之，通蓖6號(hào)最低，其中在Cd濃度在20 mg/L時(shí)品種間差異最為明顯，哲蓖4號(hào)發(fā)芽率分別較通蓖6號(hào)和通蓖5號(hào)提高12.29%和18.38%。

2.2 不同濃度Cd對(duì)蓖麻種子發(fā)芽勢(shì)的影響

由圖2可知，隨著Cd濃度的升高，通蓖5號(hào)和通蓖6號(hào)蓖麻種子的發(fā)芽勢(shì)總體呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)，而哲蓖4號(hào)呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，以Cd濃度為20 mg/L處理下發(fā)芽勢(shì)最高。這說明低濃度的Cd對(duì)哲蓖4號(hào)蓖麻種子的發(fā)芽具有一定的促進(jìn)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(duì)蓖麻種子發(fā)芽指數(shù)的影響

由圖3可知，隨著Cd濃度的升高，哲蓖4號(hào)蓖麻種子發(fā)芽指數(shù)呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，以Cd濃度為20 mg/L處理下發(fā)芽勢(shì)最高，當(dāng)Cd濃度高于20 mg/L時(shí)，各品種蓖麻種子發(fā)芽指數(shù)均呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。從下降幅度來看，Cd濃度在40 mg/L時(shí)哲蓖4號(hào)和通蓖6號(hào)下降幅度最大。發(fā)芽指數(shù)是反映發(fā)芽速率快慢和整齊程度的重要指標(biāo)，這也說明當(dāng)Cd濃度高于40 mg/L時(shí)會(huì)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(duì)蓖麻種子活力指數(shù)的影響

由圖4可知，隨著Cd濃度的升高，通蓖5號(hào)和通蓖6號(hào)蓖麻種子的活力指數(shù)總體呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)，而哲蓖4號(hào)呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，且以Cd濃度為20mg/L時(shí)活力指數(shù)最高。

2.5 不同濃度Cd對(duì)蓖麻種子萌發(fā)種子芽長(zhǎng)的影響

由圖5可知，不同品種蓖麻種子的芽長(zhǎng)隨著Cd濃度的升高呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，其中通蓖5號(hào)、通蓖6號(hào)以Cd濃度為10 mg/L處理最高，哲蓖4號(hào)以Cd濃度為20 mg/L處理最高，哲蓖4號(hào)在Cd濃度為10 mg/L和20 mg/L處理下均高于通蓖5號(hào)和通蓖6號(hào)。Cd濃度高于40 mg/L處理，各品種蓖麻種子根長(zhǎng)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(zhǎng)的生長(zhǎng)。

2.6 不同濃度Cd對(duì)蓖麻種子萌發(fā)種子根長(zhǎng)的影響

由圖6可知，隨著Cd濃度的升高，哲蓖4號(hào)、通蓖5號(hào)根長(zhǎng)呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，其中均以20 mg/L處理最高，通蓖6號(hào)根長(zhǎng)隨著Cd濃度的升高呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)，Cd濃度高于40 mg/L時(shí)，不同品種蓖麻根長(zhǎng)均以通蓖6號(hào)最大，哲蓖4號(hào)次之，通蓖5號(hào)最小。

2.7 不同濃度Cd對(duì)蓖麻種子側(cè)根數(shù)影響

由圖7可知，隨著Cd濃度的增加各品種蓖麻的側(cè)根數(shù)均呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)，其中Cd濃度為0、10、20 mg/L處理下品種間以哲蓖4號(hào)最高，通蓖5號(hào)次之，通蓖6號(hào)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(hào)最高，通蓖6號(hào)次之，哲蓖4號(hào)最低。這也說明高濃度的Cd能夠抑制蓖麻側(cè)根的發(fā)生，且哲蓖4號(hào)表現(xiàn)的尤為明顯。

3 結(jié)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(yàn)發(fā)現(xiàn)，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(hào)表現(xiàn)出低濃度（小于20 mg/L）的Cd可促進(jìn)發(fā)芽，高濃度的Cd抑制其發(fā)芽，而通蓖5號(hào)和通蓖6號(hào)發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)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(shù)和活力指數(shù)高，而且幼苗生長(zhǎng)量較大，適應(yīng)外界不良環(huán)境能力強(qiáng)。該試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)Cd濃度低于40 mg/L范圍內(nèi)，不同品種蓖麻種子的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均以哲蓖4號(hào)最大，通蓖5號(hào)次之，通蓖6號(hào)最小，當(dāng)Cd濃度高于60 mg/L時(shí)不同品種蓖麻種子的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)明顯減小，品種間的差異不大，且哲蓖4號(hào)蓖麻種子較通蓖5號(hào)和通蓖6號(hào)具有較大的芽長(zhǎng)和根長(zhǎng)。綜合上述分析可以考慮，哲蓖4號(hào)蓖麻可作為受Cd污染土壤復(fù)墾的首選品種。

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

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