不同pH条件下镉对水稻幼苗生长的影响

摘要 为探究不同pH条件下镉对水稻幼苗生长的影响，以湘岳占为供试品种，采用溶液培养法研究镉胁迫对水稻幼苗生长的影响。结果表明，不同pH清水与镉离子溶液浸种下的水稻幼苗苗高、最长根长与总根数间有差异，pH为9时各值最大。与清水浸种比较，镉离子溶液浸种过的水稻幼苗苗高、最长根长、总根数与百株鲜重均明显降低。当pH为8或9时，无论清水还是镉离子溶液浸种过的水稻幼苗光合色素可达最高值。不同pH可显著影响水稻幼苗丙二醛含量，当pH为9时，清水浸种过的水稻幼苗丙二醛含量最高，而镉离子溶液浸种过的水稻幼苗丙二醛含量最低。该研究揭示了pH与镉对水稻幼苗生长特性的耦合影响，为水稻生产提供了实践参考。

关键词 水稻；pH；镉；幼苗生长

中图分类号 S 511  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2025）01-0019-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.01.005

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effects of Cadmium on the Growth of Rice Seedlings Under Different pH Conditions

YANG Ming  PENG Jian  LIU Jun2 et al

（1.Changde Vocational Technical College， Changde， Hunan 415000;2.Changde Academy of Agricultural and Forestry Sciences， Changde， Hunan 415000）

Abstract To investigate the effects of cadmium on the growth of rice seedlings under different pH conditions，  taking Xiangyuezhan as the research materials， solution culture method was used to study the effects of cadmium stress on the growth of rice seedlings. The results showed that there were differences in the height， longest root length and total root number of rice seedlings soaked in different pH water and cadmium ion solutions， with the highest value at pH 9. Compared with water immersion， rice seedlings soaked in cadmium ion solution showed significant decrease in seedling height， longest root length， total number of roots and fresh weight per hundred plants. When the pH was 8 or 9， the photosynthetic pigments of rice seedlings soaked in both water and cadmium ion solution could reach the highest value. Different pH values could significantly affect the content of malondialdehyde in rice seedlings. When the pH value was 9， rice seedlings soaked in water had the highest content of malondialdehyde， while rice seedlings soaked in cadmium ion solution had the lowest content of malondialdehyde. This research revealed the coupling effect of pH and cadmium on the growth characteristics of rice seedlings， providing practical reference for rice production.

Key words Rice;pH;Cadmium;Seedling growth

基金项目 湖南省教育厅科学研究项目（22C0732）。

作者简介 杨明（1996—），男，湖南常德人，助教，硕士，从事作物育种与高产栽培研究。

收稿日期 2024-01-12

我国水稻镉污染问题日益严重，其中湖南省水稻生产区的镉污染较为严重，据学者统计，目前镉污染面积呈扩大趋势，大米中镉超标率不断加重^［1-3］，其原因有工业污水的排放、工业废气大气沉降、含镉化学肥料的施用、水稻吸镉能力较强^［4-5］。镉污染不仅阻碍水稻正常生长发育、降低光合作用、导致植株死亡，还可通过食物链和食物网在人体内富集，最终危害人体健康，导致骨质疏松症^［6］。

前人研究发现，施石灰有利于镉在土壤中的固定，增强水稻光合作用^［7］。苏国立等^［8］研究发现，不同pH条件下镉对水稻幼苗生长的影响具有差异性，当pH为9时，镉对水稻幼苗生长的抑制作用得到了较大缓解。易镇邪等^［9］还发现，pH可显著影响水稻器官间镉积累，最终影响产量。随着土壤pH的下降，水稻镉积累量显著提高。易亚科等^［10］发现，水稻品种、土壤pH及二者交互作用均可显著影响大米中镉含量。其中，土壤pH对大米中镉含量影响最大。鉴于此，笔者以湖南省本地品种湘岳占为研究材料，探索不同pH条件下镉对水稻幼苗生长的影响，旨在为水稻在不同pH稻田上的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为杂交稻品种湘岳占，由湖南兆和种业公司生产提供，该品种由玉针香与黄华占杂交得来，于2020年2月通过国家农作物品种审定。

1.2 试验方法

1.2.1 发芽方法。

试验在常德职业技术学院农学实验室内进行，为期60 d，每处理取100粒饱满湘岳占种子，先用0.5%的NaClO溶液灭菌20 min，用去离子水冲洗3次，再分别用镉离子水溶液与清水浸种18 h，用CdCl2·2.5H2O配置镉离子水溶液，通过预试验，发现浓度为15 mg/kg镉离子水溶液效果最好。再将种子移入铺有2层滤纸的培养皿内，置于光照培养箱内进行种子发芽试验，温度设置为30 ℃，相对湿度为75%，光周期为光照12 h/黑暗12 h。T1～T6处理为空白组，进行清水浸种；T7～T12处理为试验组，进行镉离子水溶液浸种。试验组与空白组分别设置6个pH梯度，具体试验设计方案见表1。每个处理重复3次，结果取平均值。每天补充因蒸发散失的镉离子溶液或清水，保持发芽盒内滤纸湿润状态，早晚各观察1次。

1.2.2 测定方法。

1.2.2.1

苗高。每个处理取样10株，分别测量其苗高，取平均值，用“cm/株”表示。播种后第14天测试。

1.2.2.2 最长根长。每个处理取样10株，分别测量其最长根长，取平均值，用“cm/株”表示。播种后第14天测试。

1.2.2.3 总根数。每个处理取样10株，分别测量其总根数、取平均值，用“条/株”表示。播种后第13～14天测试。

1.2.2.4 百株鲜重、干重。每个处理取样30株，称其鲜重。干重采用恒温干燥法测定，通过换算得到百株鲜重、干重。播种后第14天测试。

1.2.2.5 光合色素与丙二醛含量。参照李合生^［11］的方法测定水稻叶片光合色素与丙二醛含量。

1.3 数据处理

采用Microsoft Excel 2010进行数据统计与制图；采用IBM SPSS Statistics 27进行差异显著性检验与相关性分析。

2 结果与分析

2.1 不同pH条件下2种浸种方式对水稻幼苗生长的影响

从表2可以看出，不同pH条件下的苗高、最长根长、总根数、百株鲜重和百株干重间有差异，说明不同pH可影响水稻幼苗生长。由表2可知，pH为9且清水浸种过的处理（T6处理）水稻幼苗苗高，最长根长和总根数均达最高值。清水浸种条件下，当pH为5和7时，百株鲜重和百株干重值较大；除了pH为4和9外，其他处理间百株鲜重无显著差异，这可能是由于水稻苗带壳称重所致。

由表2可知，与清水浸种相比，镉离子溶液浸种过的水稻幼苗苗高、最长根长、总根数和百株鲜重均降低。最长根长与总根数的下降幅度最大，说明镉胁迫可抑制水稻幼苗的生长，尤其是对水稻根系的生长抑制较强。当pH为9时，与清水浸种相比，镉离子溶液浸种过的水稻幼苗苗高、最长根长和百株鲜重下降幅度最小，总根数反而有所增加，说明pH与镉离子之间存在交互作用，共同影响水稻幼苗生长。

2.2 不同pH条件下2种浸种方式对水稻叶片光合色素含量的影响

水稻镉胁迫可抑制叶片光合作用^［12］，因此该研究测量了各处理的光合色素含量。由表3可知，不同pH条件下水稻叶片光合色素含量有差异，说明pH可影响水稻叶片光合作用。当pH为8时，清水浸种下的水稻叶片叶绿素a与叶绿素b含量均最大；当pH为6时，叶绿素［a/（a+b）］最大；当pH为5时，类胡萝卜素含量最大。

由表3可知，与清水浸种相比，除了pH为9的条件下，其他镉离子溶液处理的水稻叶片叶绿素a含量以及叶绿素［a/（a+b）］均降低。值得注意的是，当pH为9时，各光合色素含量与叶绿素［a/（a+b）］不仅未降低，反而有所增加，说明镉离子浸种可抑制水稻幼苗光合色素含量，影响光合作用，但在pH为9时，这种抑制作用消除，反而具有促进作用。

2.3 不同pH条件下2种浸种方式对水稻叶片丙二醛含量的影响

丙二醛是膜脂过氧化的产物，其含量当高低常常用来衡量植物膜系统受损程度与植物的抗逆性。由表4可知，清水浸种条件下，除T1处理外，随着pH的增大，丙二醛含量随之增大；pH为9时，丙二醛含量最高，说明pH越高，水稻叶片受到损害程度越大。与之相反的是，镉离子溶液浸种条件下，随着pH的增大，丙二醛含量随之减小（T11处理除外）；pH为9时，丙二醛含量最低，比清水浸种条件下各处理的丙二醛含量还要低。pH与镉离子之间存在交互作用，共同赋予水稻幼苗的抗逆性。

3 结论与讨论

镉胁迫对水稻幼苗生长有重要影响，该研究发现，不同pH条件下，水稻幼苗生长各项指标有差异。pH越高，水稻幼苗生长越好，镉离子溶液浸种可抑制水稻幼苗生长。此外，镉胁迫对水稻根系比对叶片的抑制作用更强，对百株鲜重比对百株干重的抑制作用更强，这与吴鑫等^［13］研究结果相一致。但当pH为9时，这种抑制作用得到较大程度缓解。水稻叶片光合色素含量也受到镉胁迫与pH的耦合影响，当pH为9时，水稻叶片叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量以及叶绿素［a/（a+b）］均较高，说明经pH为9的镉离子溶液浸种时，水稻叶片光合作用增强，可能的原因是pH为9时，镉离子转变成了难溶的络合物。这与苏国立等^［8］的研究结果一致。