不同pH條件下鎘對(duì)水稻幼苗生長(zhǎng)的影響

摘要為探究不同pH條件下鎘對(duì)水稻幼苗生長(zhǎng)的影響，以湘岳占為供試品種，采用溶液培養(yǎng)法研究鎘脅迫對(duì)水稻幼苗生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明，不同pH清水與鎘離子溶液浸種下的水稻幼苗苗高、最長(zhǎng)根長(zhǎng)與總根數(shù)間有差異，pH為9時(shí)各值最大。與清水浸種比較，鎘離子溶液浸種過(guò)的水稻幼苗苗高、最長(zhǎng)根長(zhǎng)、總根數(shù)與百株鮮重均明顯降低。當(dāng)pH為8或9時(shí)，無(wú)論清水還是鎘離子溶液浸種過(guò)的水稻幼苗光合色素可達(dá)最高值。不同pH可顯著影響水稻幼苗丙二醛含量，當(dāng)pH為9時(shí)，清水浸種過(guò)的水稻幼苗丙二醛含量最高，而鎘離子溶液浸種過(guò)的水稻幼苗丙二醛含量最低。該研究揭示了pH與鎘對(duì)水稻幼苗生長(zhǎng)特性的耦合影響，為水稻生產(chǎn)提供了實(shí)踐參考。

關(guān)鍵詞水稻；pH；鎘；幼苗生長(zhǎng)

中圖分類(lèi)號(hào)S511"文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A"文章編號(hào)0517-6611（2025）01-0019-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.01.005

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

EffectsofCadmiumontheGrowthofRiceSeedlingsUnderDifferentpHConditions

YANGMing"PENGJian"LIUJun2etal

（1.ChangdeVocationalTechnicalCollege，Changde，Hunan415000;2.ChangdeAcademyofAgriculturalandForestrySciences，Changde，Hunan415000）

AbstractToinvestigatetheeffectsofcadmiumonthegrowthofriceseedlingsunderdifferentpHconditions，"takingXiangyuezhanastheresearchmaterials，solutionculturemethodwasusedtostudytheeffectsofcadmiumstressonthegrowthofriceseedlings.Theresultsshowedthatthereweredifferencesintheheight，longestrootlengthandtotalrootnumberofriceseedlingssoakedindifferentpHwaterandcadmiumionsolutions，withthehighestvalueatpH9.Comparedwithwaterimmersion，riceseedlingssoakedincadmiumionsolutionshowedsignificantdecreaseinseedlingheight，longestrootlength，totalnumberofrootsandfreshweightperhundredplants.WhenthepHwas8or9，thephotosyntheticpigmentsofriceseedlingssoakedinbothwaterandcadmiumionsolutioncouldreachthehighestvalue.DifferentpHvaluescouldsignificantlyaffectthecontentofmalondialdehydeinriceseedlings.WhenthepHvaluewas9，riceseedlingssoakedinwaterhadthehighestcontentofmalondialdehyde，whilericeseedlingssoakedincadmiumionsolutionhadthelowestcontentofmalondialdehyde.ThisresearchrevealedthecouplingeffectofpHandcadmiumonthegrowthcharacteristicsofriceseedlings，providingpracticalreferenceforriceproduction.

KeywordsRice;pH;Cadmium;Seedlinggrowth

基金項(xiàng)目湖南省教育廳科學(xué)研究項(xiàng)目（22C0732）。

作者簡(jiǎn)介楊明（1996—），男，湖南常德人，助教，碩士，從事作物育種與高產(chǎn)栽培研究。

收稿日期2024-01-12

我國(guó)水稻鎘污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，其中湖南省水稻生產(chǎn)區(qū)的鎘污染較為嚴(yán)重，據(jù)學(xué)者統(tǒng)計(jì)，目前鎘污染面積呈擴(kuò)大趨勢(shì)，大米中鎘超標(biāo)率不斷加重^［1-3］，其原因有工業(yè)污水的排放、工業(yè)廢氣大氣沉降、含鎘化學(xué)肥料的施用、水稻吸鎘能力較強(qiáng)^［4-5］。鎘污染不僅阻礙水稻正常生長(zhǎng)發(fā)育、降低光合作用、導(dǎo)致植株死亡，還可通過(guò)食物鏈和食物網(wǎng)在人體內(nèi)富集，最終危害人體健康，導(dǎo)致骨質(zhì)疏松癥^［6］。

前人研究發(fā)現(xiàn)，施石灰有利于鎘在土壤中的固定，增強(qiáng)水稻光合作用^［7］。蘇國(guó)立等^［8］研究發(fā)現(xiàn)，不同pH條件下鎘對(duì)水稻幼苗生長(zhǎng)的影響具有差異性，當(dāng)pH為9時(shí)，鎘對(duì)水稻幼苗生長(zhǎng)的抑制作用得到了較大緩解。易鎮(zhèn)邪等^［9］還發(fā)現(xiàn)，pH可顯著影響水稻器官間鎘積累，最終影響產(chǎn)量。隨著土壤pH的下降，水稻鎘積累量顯著提高。易亞科等^［10］發(fā)現(xiàn)，水稻品種、土壤pH及二者交互作用均可顯著影響大米中鎘含量。其中，土壤pH對(duì)大米中鎘含量影響最大。鑒于此，筆者以湖南省本地品種湘岳占為研究材料，探索不同pH條件下鎘對(duì)水稻幼苗生長(zhǎng)的影響，旨在為水稻在不同pH稻田上的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

供試材料為雜交稻品種湘岳占，由湖南兆和種業(yè)公司生產(chǎn)提供，該品種由玉針香與黃華占雜交得來(lái)，于2020年2月通過(guò)國(guó)家農(nóng)作物品種審定。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1發(fā)芽方法。

試驗(yàn)在常德職業(yè)技術(shù)學(xué)院農(nóng)學(xué)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，為期60d，每處理取100粒飽滿湘岳占種子，先用0.5%的NaClO溶液滅菌20min，用去離子水沖洗3次，再分別用鎘離子水溶液與清水浸種18h，用CdCl2·2.5H2O配置鎘離子水溶液，通過(guò)預(yù)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)濃度為15mg/kg鎘離子水溶液效果最好。再將種子移入鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿內(nèi)，置于光照培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行種子發(fā)芽試驗(yàn)，溫度設(shè)置為30℃，相對(duì)濕度為75%，光周期為光照12h/黑暗12h。T1～T6處理為空白組，進(jìn)行清水浸種；T7～T12處理為試驗(yàn)組，進(jìn)行鎘離子水溶液浸種。試驗(yàn)組與空白組分別設(shè)置6個(gè)pH梯度，具體試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案見(jiàn)表1。每個(gè)處理重復(fù)3次，結(jié)果取平均值。每天補(bǔ)充因蒸發(fā)散失的鎘離子溶液或清水，保持發(fā)芽盒內(nèi)濾紙濕潤(rùn)狀態(tài)，早晚各觀察1次。

1.2.2測(cè)定方法。

1.2.2.1

苗高。每個(gè)處理取樣10株，分別測(cè)量其苗高，取平均值，用“cm/株”表示。播種后第14天測(cè)試。

1.2.2.2最長(zhǎng)根長(zhǎng)。每個(gè)處理取樣10株，分別測(cè)量其最長(zhǎng)根長(zhǎng)，取平均值，用“cm/株”表示。播種后第14天測(cè)試。

1.2.2.3總根數(shù)。每個(gè)處理取樣10株，分別測(cè)量其總根數(shù)、取平均值，用“條/株”表示。播種后第13～14天測(cè)試。

1.2.2.4百株鮮重、干重。每個(gè)處理取樣30株，稱(chēng)其鮮重。干重采用恒溫干燥法測(cè)定，通過(guò)換算得到百株鮮重、干重。播種后第14天測(cè)試。

1.2.2.5 光合色素與丙二醛含量。參照李合生^［11］的方法測(cè)定水稻葉片光合色素與丙二醛含量。

1.3數(shù)據(jù)處理

采用MicrosoftExcel2010進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與制圖；采用IBMSPSSStatistics27進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)與相關(guān)性分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同pH條件下2種浸種方式對(duì)水稻幼苗生長(zhǎng)的影響

從表2可以看出，不同pH條件下的苗高、最長(zhǎng)根長(zhǎng)、總根數(shù)、百株鮮重和百株干重間有差異，說(shuō)明不同pH可影響水稻幼苗生長(zhǎng)。由表2可知，pH為9且清水浸種過(guò)的處理（T6處理）水稻幼苗苗高，最長(zhǎng)根長(zhǎng)和總根數(shù)均達(dá)最高值。清水浸種條件下，當(dāng)pH為5和7時(shí)，百株鮮重和百株干重值較大；除了pH為4和9外，其他處理間百株鮮重?zé)o顯著差異，這可能是由于水稻苗帶殼稱(chēng)重所致。

由表2可知，與清水浸種相比，鎘離子溶液浸種過(guò)的水稻幼苗苗高、最長(zhǎng)根長(zhǎng)、總根數(shù)和百株鮮重均降低。最長(zhǎng)根長(zhǎng)與總根數(shù)的下降幅度最大，說(shuō)明鎘脅迫可抑制水稻幼苗的生長(zhǎng)，尤其是對(duì)水稻根系的生長(zhǎng)抑制較強(qiáng)。當(dāng)pH為9時(shí)，與清水浸種相比，鎘離子溶液浸種過(guò)的水稻幼苗苗高、最長(zhǎng)根長(zhǎng)和百株鮮重下降幅度最小，總根數(shù)反而有所增加，說(shuō)明pH與鎘離子之間存在交互作用，共同影響水稻幼苗生長(zhǎng)。

2.2不同pH條件下2種浸種方式對(duì)水稻葉片光合色素含量的影響

水稻鎘脅迫可抑制葉片光合作用^［12］，因此該研究測(cè)量了各處理的光合色素含量。由表3可知，不同pH條件下水稻葉片光合色素含量有差異，說(shuō)明pH可影響水稻葉片光合作用。當(dāng)pH為8時(shí)，清水浸種下的水稻葉片葉綠素a與葉綠素b含量均最大；當(dāng)pH為6時(shí)，葉綠素［a/（a+b）］最大；當(dāng)pH為5時(shí)，類(lèi)胡蘿卜素含量最大。

由表3可知，與清水浸種相比，除了pH為9的條件下，其他鎘離子溶液處理的水稻葉片葉綠素a含量以及葉綠素［a/（a+b）］均降低。值得注意的是，當(dāng)pH為9時(shí)，各光合色素含量與葉綠素［a/（a+b）］不僅未降低，反而有所增加，說(shuō)明鎘離子浸種可抑制水稻幼苗光合色素含量，影響光合作用，但在pH為9時(shí)，這種抑制作用消除，反而具有促進(jìn)作用。

2.3不同pH條件下2種浸種方式對(duì)水稻葉片丙二醛含量的影響

丙二醛是膜脂過(guò)氧化的產(chǎn)物，其含量當(dāng)高低常常用來(lái)衡量植物膜系統(tǒng)受損程度與植物的抗逆性。由表4可知，清水浸種條件下，除T1處理外，隨著pH的增大，丙二醛含量隨之增大；pH為9時(shí)，丙二醛含量最高，說(shuō)明pH越高，水稻葉片受到損害程度越大。與之相反的是，鎘離子溶液浸種條件下，隨著pH的增大，丙二醛含量隨之減小（T11處理除外）；pH為9時(shí)，丙二醛含量最低，比清水浸種條件下各處理的丙二醛含量還要低。pH與鎘離子之間存在交互作用，共同賦予水稻幼苗的抗逆性。

3結(jié)論與討論

鎘脅迫對(duì)水稻幼苗生長(zhǎng)有重要影響，該研究發(fā)現(xiàn)，不同pH條件下，水稻幼苗生長(zhǎng)各項(xiàng)指標(biāo)有差異。pH越高，水稻幼苗生長(zhǎng)越好，鎘離子溶液浸種可抑制水稻幼苗生長(zhǎng)。此外，鎘脅迫對(duì)水稻根系比對(duì)葉片的抑制作用更強(qiáng)，對(duì)百株鮮重比對(duì)百株干重的抑制作用更強(qiáng)，這與吳鑫等^［13］研究結(jié)果相一致。但當(dāng)pH為9時(shí)，這種抑制作用得到較大程度緩解。水稻葉片光合色素含量也受到鎘脅迫與pH的耦合影響，當(dāng)pH為9時(shí)，水稻葉片葉綠素a、葉綠素b、類(lèi)胡蘿卜素含量以及葉綠素［a/（a+b）］均較高，說(shuō)明經(jīng)pH為9的鎘離子溶液浸種時(shí)，水稻葉片光合作用增強(qiáng)，可能的原因是pH為9時(shí)，鎘離子轉(zhuǎn)變成了難溶的絡(luò)合物。這與蘇國(guó)立等^［8］的研究結(jié)果一致。

該研究還發(fā)現(xiàn)，清水浸種條件下，丙二醛含量隨著pH的增大而增大。相反的是，鎘離子溶液浸種條件下，丙二醛含量隨著pH的增大而總體上減小，說(shuō)明pH與鎘脅迫之間的交互作用共同影響水稻葉片的抗逆性。用pH為9的鎘離子溶液浸種還可以增強(qiáng)水稻幼苗的抗逆性。因此，該研究結(jié)果顯示，可通過(guò)提高水稻田pH的方式來(lái)減輕鎘脅迫對(duì)水稻的危害，這與前人結(jié)論一致^［14-15］。

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