不同浓度镉胁迫对豇豆种子萌发及幼苗生长的影响

侯晓杰，梁魁景

（衡水学院生命科学学院，河北衡水 053000）

镉（Cd）是生物毒性最强的重金属元素之一，是仅次于汞的第二大环境污染源。Cd 会对植物产生毒害，且极易被植物吸收，并通过食物链富集对人体产生慢性中毒[1]。根据我国2014年环保部报告显示，全国土壤超标严重，其中镉的点位超标率已达7.0%[2]。土壤中的镉被植物吸收后，植物体内原有的离子平衡会遭到破坏，从而对植物的生理形态造成较显著影响，如植物根系萎缩、叶片颜色变浅，干枯、植株矮小、生物量显著降低，叶绿素含量下降[3]。镉在植物中各部位的分布情况基本上为根＞叶＞茎＞花、果、籽粒[4]。在植物组织中镉含量达到1mg/kg 时，就会对某些植物产生毒害，使植物表现出叶色减褪、植物矮化、物候期延迟等症状，从而使植物生物产量下降，甚至死亡。具体表现为：对根部的损伤，抑制植物水分的吸收，阻碍光合作用和蒸腾作用等[5]。

豇豆（学名Vigna unguiculata），俗称角豆、姜豆、带豆、挂豆角。含丰富的维生素B、C 和植物蛋白质，能使人头脑宁静，调理消化系统，消除胸膈胀满。可防治急性肠胃炎、呕吐腹泻，有解渴健脾、补肾止泄、益气生津的功效，具有一定的食用、药用价值。本试验采用花脸豇豆为供试蔬菜，对其进行镉胁迫环境下的生长指标测定，以期为生产实践提供指导依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

花脸豇豆，购于拯农种苗有限公司。

试验于2017年10 月至2018年4 月在衡水学院园林植物学实验室进行。

1.2 试验方法

1.2.1 胁迫处理。选取籽粒饱满的花脸豇豆种子，用无菌水冲洗3 遍，然后采用在9 cm 培养皿底部滤纸上加入不同浓度的镉溶液模拟镉胁迫。试验共设5 个浓度处理：镉溶液浓度分别为0.1mg/L、1.0mg/L、5.0mg/L、10.0mg/L 和0mg/L（对照：水）。每处理3 次重复，每次重复为1 个培养皿内置50 粒种子。接种后的培养皿置于温度为25℃，光照为1500～2000Lx，日光照时数为14h 的光照培养箱中进行光暗交替培养，之后进行种子萌发及生长情况指标的测定。

1.2.2 项目测定。①发芽率。发芽率是测试种子发芽数占总测试种子的百分比。发芽率是检测种子质量的重要指标之一，发芽率能近似地反映出苗率，是作物对外界影响反应的初期，直接影响作物的生长和产量。所以，镉对发芽率的影响很大程度上反应镉对蔬菜幼苗生长发育的影响。发芽率的计算公式为：发芽率（%）=前7 天种子发芽数/供试种子总数×100。②出苗率。出苗率是种子生长发育的重要指标之一，以种子长出真叶为准，计算公式为：出苗率（%）=种子出苗数/供试种子总数×100。③株高、根长、鲜重。在播种后20d时，将各种镉浓度下培养的豇豆幼苗每次重复随机选取20 株，用尺子测量其株高、根长并称重，最后取平均值作为每次重复的豇豆幼苗高度、根长及鲜重。

1.3 数据分析

采用Excel 软件统计数据及作图，SPSS16.0 软件进行数据分析（p＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 镉胁迫对豇豆种子发芽率、出苗率的影响

种子发芽率和出苗率能反映种子的萌发状态及种子质量的好坏。镉处理后花脸豇豆的发芽率、出苗率情况如表1、图1 所示。

表1 不同浓度镉胁迫对花脸豇豆种子发芽率、出苗率的影响

图1 不同浓度镉胁迫对豇豆种子发芽率、出苗率的影响

豇豆种子的发芽率随着镉浓度的升高而呈下降趋势，但都高于对照发芽率，且都与对照发芽率有显著性差异（p＜0.05），说明试验所用的镉低浓度下对豇豆种子发芽具有刺激作用。Cd 0.1mg/L 和1.0mg/L 之间，豇豆种子的发芽率无显著性差异，但与Cd 5.0mg/L、10.0mg/L 处理的种子发芽率有显著性差异，表明浓度越高花脸豇豆种子的发芽率呈明显的下降趋势。

豇豆种子的出苗率随着镉浓度的升高而呈下降趋势，Cd 低浓度0.1mg/L 和1.0mg/L 时其出苗率与对照相比无显著性差异，但与高浓度5.0mg/L、10.0mg/L 处理的种子出苗率有显著性差异；5.0mg/L、10.0mg/L 处理间有显著性差异，且与对照之间差异显著，表明高浓度的镉胁迫会明显降低豇豆种子的出苗率。

2.2 镉胁迫对豇豆幼苗生长的影响

试验分别对豇豆幼苗生长20d 时的株高、根长及鲜重进行了测定，结果见图2、图3 和图4。

图2 不同浓度镉胁迫对豇豆幼苗株高的影响

图3 不同浓度镉胁迫对豇豆幼苗根长的影响

图4 不同浓度镉胁迫对豇豆幼苗鲜重的影响

由图2 可知：豇豆幼苗的株高随着镉浓度的增加呈逐渐下降的趋势，Cd 浓度为0.1mg/L 时对豇豆的株高与对照比较无显著差异，但其它镉浓度与对照比较对豇豆株高有显著性差异。在镉浓度为0.1mg/L 和1.0mg/L 之间时，镉对豇豆幼苗株高的影响呈显著性差异，浓度增高至一定程度对幼苗的株高影响差异不显著。

由图3 可知：豇豆幼苗的根长随着镉浓度的增加呈明显下降的趋势，Cd 浓度为0.1mg/L 时对豇豆的根长与对照比较无显著差异，但其它镉浓度与对照比较对豇豆根长有显著性差异。但镉浓度为5.0mg/L 时幼苗出现了无根的现象，说明镉对豇豆幼苗根的抑制性很强，根是植物生长发育过程中重要的吸收器官，无根豇豆将无法完成其后期的营养生长和生殖生长。

由图4 可知：豇豆幼苗的鲜重随着镉浓度的增加呈明显下降的趋势，且Cd 浓度为1.0～10.0mg/时豇豆鲜重的变化无显著性差异，但与对照和Cd 浓度为0.1mg/L 时的鲜重之间差异呈显著性，说明镉对豇豆幼苗鲜重的影响在极低浓度时不表现，在浓度升高至1.0mg/L 时即表现明显的抑制作用，这将使豇豆不能很好地进行营养生长及光合作用等，不能保证豇豆的生殖生长。

3 结论与讨论

通过试验结果分析可知：镉胁迫对花脸豇豆种子的发芽率、出苗率、株高、根长及鲜重都有一定程度的影响，随着镉浓度的升高，其各生长指标均呈现下降的趋势。影响豇豆幼苗生长发育最明显的镉浓度在0.1～5.0mg/L 之间。所以，在植物种植时，通过施用改良剂等来增加土壤的养分达到促进植物生长的目的。有研究表明[6]，土壤养分和重金属之间具有拮抗关系。重金属严重抑制植物对土壤养分的吸收，可以通过施加改良剂如石灰、过磷酸钙和猪粪等对蔬菜根际土壤pH值的影响来对镉污染的土壤进行修复，从而促进蔬菜的生长和发育。