镉对不同品种蓖麻种子发芽的影响

温凯

摘要 土壤中镉（Cd）对农作物有重要影响，模拟研究了7个不同浓度Cd处理对3个蓖麻品种种子发芽的影响。结果表明：3个蓖麻品种中哲蓖4号发芽情况最好，发芽率、发芽势、芽长、根长均高于其他品种，且在Cd浓度低于40 mg/L的情况下具有较大的发芽指数和活力指数，可作为受Cd污染土壤的首选品种。不同蓖麻品种对Cd的反应不同，哲蓖4号表现为低浓度（低于20 mg/L）Cd可促进发芽，而高浓度的Cd对其发芽具有一定的抑制作用；通蓖5号和通蓖6号在各浓度Cd处理下均表现为抑制作用。

关键词 镉污染；蓖麻种子；发芽

中图分类号 S565.6；X503.231 文献标识码 A 文章编号 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。蓖麻油可作为重要的化工原料，生产润滑油、油漆、表面活性剂等多种化学衍生物，广泛应用于国防、航空、化工医药和机械等行业，而且其有可再生性，被称为可再生“绿色石油”[1-2]。我国是世界上蓖麻生产大国，蓖麻栽培历史悠久，目前栽培面积约为30万hm2 [3]，内蒙古、吉林、山东、山西是我国蓖麻的主产区，4个省（区）的播种面积占全国蓖麻种植面积的80%[4]。世界各国的土壤都存在不同程度的重金属污染，我国仅因污灌受重金属污染的耕地面积近2 000万hm2，每年因重金属污染而损失的粮食约1 000万t，受污染粮食多达1 200万t[5]。镉（Cd）污染是耕地重金属污染的重要方面，且随着工业的发展，Cd污染耕地面积呈逐年增加趋势[6-7]。包头市位于内蒙古西部，工业发达，也是Cd严重污染区。研究表明，蓖麻对Cd具有一定耐性，可用作农田Cd污染的修复。因此，研究Cd对不同品种蓖麻种子萌发的影响，可为蓖麻耐Cd研究及Cd污染耕地适宜蓖麻品种筛选提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试蓖麻品种为哲蓖4号、通蓖5号、通蓖6号，均由包头市农业科学研究院提供。

选大小均匀、籽粒饱满、无病虫害的蓖麻种子，用75%乙醇浸泡搅拌消毒10 min，再用无菌水冲洗干净，用吸水纸吸干表面水分，备用。

1.2 试验设计

用CdCl2·2.5H2O配制成Cd浓度为1 000 mg/L的母液，然后用蒸馏水将母液分别稀释成0、10、20、40、80、100 mg/L 6个浓度作为发芽试验的培养液。采用粒径为0.05～0.80 mm的河砂作为发芽床，河砂进行高温灭菌。将灭菌细砂50 mL置于培养皿中，将各品种蓖麻种子种脐朝上，稍稍露出砂面，整齐摆放在加入河砂的培养皿中，每皿30粒，分别加入30 mL培养液。5次重复，发芽温度为（25±1）℃。为保持培养液浓度不变，每天向培养皿中加入一定量的蒸馏水，以补充蒸发的水量。以根长达0.2 cm作为萌发标准，连续14 d记录发芽种子个数。

1.3 测定项目与方法

试验终期每皿取出15株生长一致的幼苗分别测定幼苗根长、芽长、侧根数，取平均值。计算公式如下：

发芽势（%）=发芽初期（5 d）正常发芽种子数/供试种子数×100；

发芽率（%）=发芽终期（14 d）全部正常发芽种子数/供试种子数×100；

发芽指数 GI=∑（Gt/Dt）；

活力指数VI=GI×SS。

式中，Gt为在时间为t天的发芽籽数；Dt为发芽天数；SS为平均苗长。

2 结果与分析

2.1 不同浓度Cd对蓖麻种子发芽率的影响

由图1可知，随着Cd浓度的升高，通蓖5号和通蓖6号蓖麻种子的发芽率总体呈现逐渐降低的趋势。从下降幅度来看，不同品种蓖麻种子在Cd浓度为0～60 mg/L范围内下降幅度较大，而在60～100 mg/L范围内下降的幅度较小。哲蓖4号呈现先升高后降低的趋势，以Cd浓度为20 mg/L处理下发芽率最高；品种间不同浓度Cd处理下均以哲蓖4号最高，通蓖5号次之，通蓖6號最低，其中在Cd浓度在20 mg/L时品种间差异最为明显，哲蓖4号发芽率分别较通蓖6号和通蓖5号提高12.29%和18.38%。

2.2 不同浓度Cd对蓖麻种子发芽势的影响

由图2可知，随着Cd浓度的升高，通蓖5号和通蓖6号蓖麻种子的发芽势总体呈现逐渐降低的趋势，而哲蓖4号呈现先升高后降低的趋势，以Cd浓度为20 mg/L处理下发芽势最高。这说明低浓度的Cd对哲蓖4号蓖麻种子的发芽具有一定的促进作用，而高浓度的Cd能够抑制蓖麻种子的发芽。

2.3 不同浓度Cd对蓖麻种子发芽指数的影响

由图3可知，随着Cd浓度的升高，哲蓖4号蓖麻种子发芽指数呈现先升高后降低的趋势，以Cd浓度为20 mg/L处理下发芽势最高，当Cd浓度高于20 mg/L时，各品种蓖麻种子发芽指数均呈现降低趋势。从下降幅度来看，Cd浓度在40 mg/L时哲蓖4号和通蓖6号下降幅度最大。发芽指数是反映发芽速率快慢和整齐程度的重要指标，这也说明当Cd浓度高于40 mg/L时会明显降低蓖麻种子的发芽速率及发芽整齐度。

2.4 不同浓度Cd对蓖麻种子活力指数的影响

由图4可知，随着Cd浓度的升高，通蓖5号和通蓖6号蓖麻种子的活力指数总体呈现逐渐降低的趋势，而哲蓖4号呈现先升高后降低的趋势，且以Cd浓度为20mg/L时活力指数最高。

2.5 不同浓度Cd对蓖麻种子萌发种子芽长的影响

由图5可知，不同品种蓖麻种子的芽长随着Cd浓度的升高呈现先升高后降低的趋势，其中通蓖5号、通蓖6号以Cd浓度为10 mg/L处理最高，哲蓖4号以Cd浓度为20 mg/L处理最高，哲蓖4号在Cd浓度为10 mg/L和20 mg/L处理下均高于通蓖5号和通蓖6号。Cd浓度高于40 mg/L处理，各品种蓖麻种子根长差异不明显，这也说明高于40 mg/L的Cd能够明显抑制蓖麻芽长的生长。

2.6 不同濃度Cd对蓖麻种子萌发种子根长的影响

由图6可知，随着Cd浓度的升高，哲蓖4号、通蓖5号根长呈现先升高后降低的趋势，其中均以20 mg/L处理最高，通蓖6号根长随着Cd浓度的升高呈现逐渐降低的趋势，Cd浓度高于40 mg/L时，不同品种蓖麻根长均以通蓖6号最大，哲蓖4号次之，通蓖5号最小。

2.7 不同浓度Cd对蓖麻种子侧根数影响

由图7可知，随着Cd浓度的增加各品种蓖麻的侧根数均呈现逐渐降低的趋势，其中Cd浓度为0、10、20 mg/L处理下品种间以哲蓖4号最高，通蓖5号次之，通蓖6号最低；20 mg/L处理下品种间差异不大；60、80、100 mg/L处理下均以通蓖5号最高，通蓖6号次之，哲蓖4号最低。这也说明高浓度的Cd能够抑制蓖麻侧根的发生，且哲蓖4号表现的尤为明显。

3 结论与讨论

通过不同品种蓖麻种子在不同浓度Cd处理下发芽试验发现，不同品种蓖麻种子在加入Cd后的发芽情况存在较大差异。哲蓖4号表现出低浓度（小于20 mg/L）的Cd可促进发芽，高浓度的Cd抑制其发芽，而通蓖5号和通蓖6号发芽率和发芽势均随着Cd浓度的升高而降低，这可能是由于不同品种蓖麻的耐Cd能力不同所致。王艳树等[8]研究表明，生活力高的种子不仅发芽指数和活力指数高，而且幼苗生长量较大，适应外界不良环境能力强。该试验结果表明，当Cd浓度低于40 mg/L范围内，不同品种蓖麻种子的发芽指数和活力指数均以哲蓖4号最大，通蓖5号次之，通蓖6号最小，当Cd浓度高于60 mg/L时不同品种蓖麻种子的发芽指数和活力指数明显减小，品种间的差异不大，且哲蓖4号蓖麻种子较通蓖5号和通蓖6号具有较大的芽长和根长。综合上述分析可以考虑，哲蓖4号蓖麻可作为受Cd污染土壤复垦的首选品种。

通过以上结论表明，Cd污染的土地上，选择种植特定的蓖麻品种来修复环境和增加农民收入是可行的。本研究表明，哲蓖4号蓖麻具有较大修复受Cd污染土壤的潜力，但为了进一步确定蓖麻在受Cd污染土壤上的生长情况，还需进一步进行盆栽或大田试验，以确定不同蓖麻品种对Cd的积累和逃避作用，以期为环境治理和生产实践提供参考。

4 参考文献

[1] 孙振钧，吕丽媛，伍玉鹏.蓖麻产业发展：从种植到利用[J].中国农业大学学报，2012，17（6）：204-214.

[2] 张宝贤，谭德云.中国蓖麻的发展优势与加快能源化利用的对策[J].中国农村小康科技，2009（12）：12-16.

[3] 林岩，陆建飞，周桂生.基于产业链视角的中国蓖麻产业发展的分析[J].中国农学通报，2011，27（29）：124-127.

[4] 莫德乐吐.蓖麻杂交种通蓖6号高产优质高效栽培技术研究[D].通辽：内蒙古民族大学，2008.

[5] 何俊瑜，任艳芳，朱诚，等.镉胁迫对不同水稻品种种子萌发、幼苗生长和淀粉酶活性的影响[J].中国水稻科学，2008，22（4）：399-404.

[6] 何俊瑜，王阳阳，任艳芳，等.镉胁迫对不同水稻品种幼苗根系形态和生理特性的影响[J].生态环境学报，2009，18（5）：1863-1868.

[7] 欧阳燕莎，刘爱玉，李瑞莲.镉对作物的影响及作物对镉毒害响应研究进展[J].作物研究，2016，30（1）：105-110.

[8] 王艳树，李凤山，张玉霞，等.盐碱胁迫对蓖麻种子萌发的影响[J].安徽农业科学，2007，35（1）：41-43.