不同pH條件下鎘對水稻幼苗生長的影響

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

關(guān)鍵詞水稻；pH；鎘；幼苗生長

中圖分類號S511"文獻標識碼A"文章編號0517-6611（2025）01-0019-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.01.005

開放科學（資源服務(wù)）標識碼（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

基金項目湖南省教育廳科學研究項目（22C0732）。

作者簡介楊明（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

我國水稻鎘污染問題日益嚴重，其中湖南省水稻生產(chǎn)區(qū)的鎘污染較為嚴重，據(jù)學者統(tǒng)計，目前鎘污染面積呈擴大趨勢，大米中鎘超標率不斷加重^［1-3］，其原因有工業(yè)污水的排放、工業(yè)廢氣大氣沉降、含鎘化學肥料的施用、水稻吸鎘能力較強^［4-5］。鎘污染不僅阻礙水稻正常生長發(fā)育、降低光合作用、導致植株死亡，還可通過食物鏈和食物網(wǎng)在人體內(nèi)富集，最終危害人體健康，導致骨質(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，增強水稻光合作用^［7］。蘇國立等^［8］研究發(fā)現(xiàn)，不同pH條件下鎘對水稻幼苗生長的影響具有差異性，當pH為9時，鎘對水稻幼苗生長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條件下鎘對水稻幼苗生長的影響，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，于2020年2月通過國家農(nóng)作物品種審定。

1.2試驗方法

1.2.1發(fā)芽方法。

試驗在常德職業(yè)技術(shù)學院農(nóng)學實驗室內(nèi)進行，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，通過預(yù)試驗，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)進行種子發(fā)芽試驗，溫度設(shè)置為30℃，相對濕度為75%，光周期為光照12h/黑暗12h。T1～T6處理為空白組，進行清水浸種；T7～T12處理為試驗組，進行鎘離子水溶液浸種。試驗組與空白組分別設(shè)置6個pH梯度，具體試驗設(shè)計方案見表1。每個處理重復(fù)3次，結(jié)果取平均值。每天補充因蒸發(fā)散失的鎘離子溶液或清水，保持發(fā)芽盒內(nèi)濾紙濕潤狀態(tài)，早晚各觀察1次。

1.2.2測定方法。

1.2.2.1

苗高。每個處理取樣10株，分別測量其苗高，取平均值，用“cm/株”表示。播種后第14天測試。

1.2.2.2最長根長。每個處理取樣10株，分別測量其最長根長，取平均值，用“cm/株”表示。播種后第14天測試。

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

1.2.2.4百株鮮重、干重。每個處理取樣30株，稱其鮮重。干重采用恒溫干燥法測定，通過換算得到百株鮮重、干重。播種后第14天測試。

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進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與制圖；采用IBMSPSSStatistics27進行差異顯著性檢驗與相關(guān)性分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同pH條件下2種浸種方式對水稻幼苗生長的影響

從表2可以看出，不同pH條件下的苗高、最長根長、總根數(shù)、百株鮮重和百株干重間有差異，說明不同pH可影響水稻幼苗生長。由表2可知，pH為9且清水浸種過的處理（T6處理）水稻幼苗苗高，最長根長和總根數(shù)均達最高值。清水浸種條件下，當pH為5和7時，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無顯著差異，這可能是由于水稻苗帶殼稱重所致。

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

2.2不同pH條件下2種浸種方式對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，說明pH可影響水稻葉片光合作用。當pH為8時，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pH為6時，葉綠素［a/（a+b）］最大；當pH為5時，類胡蘿卜素含量最大。

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pH為9時，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，這種抑制作用消除，反而具有促進作用。

2.3不同pH條件下2種浸種方式對水稻葉片丙二醛含量的影響

丙二醛是膜脂過氧化的產(chǎn)物，其含量當高低常常用來衡量植物膜系統(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，丙二醛含量最高，說明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，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

鎘脅迫對水稻幼苗生長有重要影響，該研究發(fā)現(xiàn)，不同pH條件下，水稻幼苗生長各項指標有差異。pH越高，水稻幼苗生長越好，鎘離子溶液浸種可抑制水稻幼苗生長。此外，鎘脅迫對水稻根系比對葉片的抑制作用更強，對百株鮮重比對百株干重的抑制作用更強，這與吳鑫等^［13］研究結(jié)果相一致。但當pH為9時，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pH為9時，水稻葉片葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量以及葉綠素［a/（a+b）］均較高，說明經(jīng)pH為9的鎘離子溶液浸種時，水稻葉片光合作用增強，可能的原因是pH為9時，鎘離子轉(zhuǎn)變成了難溶的絡(luò)合物。這與蘇國立等^［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水稻幼苗的抗逆性。因此，該研究結(jié)果顯示，可通過提高水稻田pH的方式來減輕鎘脅迫對水稻的危害，這與前人結(jié)論一致^［14-15］。

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