王丹丹 李娟

摘要： 通過(guò)種子萌發(fā)試驗(yàn)，探究了銻（Sb）脅迫下不同濃度硅酸鈉（1 mmol/L、2 mmol/L、4 mmol/L）和氯化鈣（5 mmol/L、10 mmol/L、20 mmol/L）對(duì)水稻種子萌發(fā)的影響。結(jié)果表明：在Sb（5 mg/L、10 mg/L、20 mg/L、30 mg/L）脅迫下，水稻種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、活力指數(shù)及根、芽干質(zhì)量均受到抑制。2 mmol/L硅酸鈉單獨(dú)處理使水稻種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、活力指數(shù)、根、芽長(zhǎng)及根、芽干質(zhì)量均顯著高于空白對(duì)照。氯化鈣單獨(dú)處理時(shí)，水稻種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、活力指數(shù)隨著氯化鈣濃度的增加逐漸降低，20 mmol/L氯化鈣單獨(dú)處理對(duì)水稻種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、活力指數(shù)、根長(zhǎng)及根、芽干質(zhì)量均產(chǎn)生顯著抑制作用。Sb質(zhì)量濃度為5 mg/L、10 mg/L、20 mg/L、30 mg/L 時(shí)，1 mmol/L硅酸鈉使水稻種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、活力指數(shù)、根、芽長(zhǎng)及根、芽干質(zhì)量顯著增加。添加5 mmol/L氯化鈣能顯著減輕Sb對(duì)水稻種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、活力指數(shù)及根、芽干質(zhì)量的抑制，20 mmol/L氯化鈣對(duì)水稻種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和活力指數(shù)及根、芽干質(zhì)量的影響隨Sb質(zhì)量濃度增加呈先增后減的趨勢(shì)，且并未緩解5 mg/L Sb對(duì)水稻種子萌發(fā)的毒害作用。因此，Sb脅迫對(duì)水稻種子萌發(fā)產(chǎn)生嚴(yán)重抑制。Sb脅迫下，添加1 mmol/L硅酸鈉和5 mmol/L氯化鈣可顯著增加水稻種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、活力指數(shù)及根、芽干質(zhì)量，有效緩解Sb對(duì)水稻的毒害作用。

關(guān)鍵詞： 銻;水稻;種子萌發(fā);改良劑

中圖分類(lèi)號(hào)： S511.01?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A?? 文章編號(hào)： 1000-4440（2021）04-0823-08

Effects of different modifiers on the germination of rice seeds under antimony stress

WANG Dan-dan 1，2， LI Juan1，2

（1.School of Geography and Environmental Science， Guizhou Normal University， Guiyang 550025， China;2.National Key Experimental and Cultivation Base of Karst Mountain Ecological Environment in Guizhou Province， Guiyang 550025， China）

Abstract： The effects of different concentrations of sodium silicate （1 mmol/L， 2 mmol/L， 4 mmol/L） and calcium chloride （5 mmol/L， 10 mmol/L， 20 mmol/L） on rice seed germination under antimony （Sb） stress were studied by seed germination experiment. The results showed that the germination potential， germination rate， vigor index and dry weight of root and bud of rice seeds were inhibited under the stress of Sb （5 mg/L， 10 mg/L， 20 mg/L， 30 mg/L）. The germination potential， germination rate， vigor index， root and bud length and dry weight of root and bud of rice seeds in the treatment of 2mmol/L sodium silicate were significantly higher than those in control. The germination potential， germination rate and vigor index of rice seeds gradually decreased with the increase of calcium chloride concentration. The germination potential， germination rate， vigor index， root length and dry weight of root and bud were significantly inhibited in the treatment of 20 mmol/L calcium chloride. When the concentration of Sb was 5 mg/L， 10 mg/L， 20 mg/L and 30 mg/L， 1mmol/L sodium silicate significantly increased the germination potential， germination rate， vigor index， root and bud length and dry weight of root and bud. The addition of 5 mmol/L calcium chloride could significantly reduce the inhibition of Sb on the germination potential， germination rate， vigor index and dry weight of root and bud of rice seeds. The effects of 20 mmol/L calcium chloride on the germination potential， germination rate， vigor index and dry weight of root and bud of rice seeds increased first and then decreased with the increase of Sb concentration， and the toxic effect of 5? mg/L Sb on the germination of rice seeds was not alleviated. Therefore， the germination of rice seeds was seriously inhibited by Sb stress. Under Sb stress， the addition of 1 mmol/L sodium silicate and 5 mmol/L calcium chloride can significantly increase the germination potential， germination rate， vigor index and dry weight of roots and buds， and effectively alleviate the toxic effect of Sb on rice.

Key words： antimony;rice;seed germination;improver

銻（Sb）被歐盟列為高危害有毒物質(zhì)和可致癌物質(zhì)，中國(guó)將Sb定義為第一類(lèi)污染物。2014年全國(guó)土壤污染調(diào)查公報(bào)顯示，全國(guó)土壤總點(diǎn)位超標(biāo)率為16.1%，從土地利用類(lèi)型看，耕地、林地、草地土壤點(diǎn)位超標(biāo)率分別為19.4%、10.0%、10.4%[1]，耕地重金屬污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。中國(guó)是全球Sb生產(chǎn)大國(guó)，長(zhǎng)期以來(lái)的Sb礦開(kāi)采導(dǎo)致中國(guó)土壤Sb污染加劇[2-4]。中國(guó)Sb礦主要分布于湖南省、廣西壯族自治區(qū)、貴州省等南方地區(qū)，銻礦區(qū)周?chē)寥乐蠸b含量高達(dá)17.23～1 438.00 mg/kg，遠(yuǎn)高于湖南?。?.98 mg/kg）和貴州?。?.24 mg/kg）背景值[5]。劉靈飛等[6]對(duì)貴州省晴隆縣銻礦區(qū)周?chē)r(nóng)田土壤中Sb含量測(cè)定結(jié)果顯示，該地區(qū)土壤中Sb 含量（13.65～410.91 mg/kg）遠(yuǎn)高于貴州省背景值（2.24 mg/kg）。李航彬等[7]調(diào)查發(fā)現(xiàn)湖南冷水江錫礦山及其他礦區(qū)周邊土壤中Sb含量高達(dá)2 158 mg/kg，是湖南省土壤背景值的722倍。Sb的用途十分廣泛，它是一種具有慢性毒性的有毒類(lèi)金屬，也是一種人體和植物的非必需元素，植物體內(nèi)高濃度的Sb會(huì)毒害植物細(xì)胞。朱婷婷等[8]通過(guò)水培試驗(yàn)探究了Sb （Ⅲ） 和Sb （Ⅴ） 對(duì)水稻根伸長(zhǎng)抑制的毒性，發(fā)現(xiàn)Sb （Ⅲ） 和Sb （Ⅴ） 對(duì)水稻根伸長(zhǎng)均有抑制作用。黃艷超等[9]研究發(fā)現(xiàn)，苗期水稻根表鐵膜、根、莖葉中Sb含量隨Sb（V）濃度增加而升高，但Sb從根向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)及Sb在各部位的積累僅與水稻品種有關(guān)。植物吸收富集Sb后通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，人體內(nèi)Sb超過(guò)一定量后會(huì)導(dǎo)致人體患上癌癥和急性腎功能衰竭等疾病[10-12]。

硅是植物生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)元素和植物細(xì)胞壁的組成成分之一，土壤中硅含量占土壤元素總量26%左右。水稻（Oryza sativa L.）是一種典型的喜硅植物，施硅能促進(jìn)水稻植株根系活性及對(duì)營(yíng)養(yǎng)的吸收[13]。外源施加含硅物質(zhì)可以提高水稻生物量和產(chǎn)量，促進(jìn)水稻生長(zhǎng)，還可以有效抑制水稻對(duì)重金屬的吸收[14]。張志雯等[15]研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)濃度的硅可以在一定程度上緩解鉻、銅脅迫對(duì)小麥幼苗造成的傷害。張敏等[16]研究結(jié)果表明，砷脅迫下水稻種子萌發(fā)時(shí)添加外源硅或采用硅處理液浸種均可促進(jìn)水稻種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)，并降低幼苗砷累積和緩解砷對(duì)水稻幼苗的毒性。氯化鈣是常見(jiàn)的鈣肥原料之一，能為植物生長(zhǎng)提供必需的鈣營(yíng)養(yǎng)元素[17]，對(duì)植物細(xì)胞膜的穩(wěn)定性、完整性以及植物光合作用都有重要影響[18]。外源施加鈣能促進(jìn)植物生長(zhǎng)，增加植物對(duì)重金屬的抗性，降低重金屬對(duì)苧麻[Boehmeria nivea （L.） Gaudich.]、玉米（Zea mays L.）、小麥（Triticum aestivum L.）等的毒害作用[19-21]。賈倩等[22]研究發(fā)現(xiàn)，在鉛（Pb）、鎘（Cd）污染地區(qū)，可以通過(guò)施用硅鈣肥降低稻谷中 Pb、Cd 的濃度從而降低鉛鎘污染的風(fēng)險(xiǎn)。稻米是當(dāng)今世界50%以上人口的主食和中國(guó)主要糧食之一，在中國(guó)水稻種植面積約3×107 hm2，約占全國(guó)糧食作物種植面積27.2%[23]。因此，研究重金屬對(duì)水稻生長(zhǎng)狀況的影響及緩解重金屬的毒害十分必要。

目前，有關(guān)硅酸鈉和氯化鈣對(duì)重金屬脅迫的緩解作用已有相關(guān)研究，但關(guān)于Sb脅迫對(duì)水稻萌發(fā)的影響以及不同濃度硅酸鈉和氯化鈣緩解Sb對(duì)水稻萌發(fā)毒性的研究相對(duì)較少。本研究以水稻種子為研究對(duì)象，分析Sb脅迫下不同濃度硅酸鈉和氯化鈣對(duì)水稻種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響，為進(jìn)一步探明硅酸鈉和氯化鈣緩解Sb脅迫提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 水稻品種 水稻品種選用南粳2728，粳型常規(guī)水稻，屬中熟中粳稻品種。

1.1.2 化學(xué)試劑 試驗(yàn)所用試劑酒石酸銻鉀（C8H4K2O12Sb2）、氯化鈣（CaCl2）和硅酸鈉（Na2SiO3）均為分析純。

1.2 試驗(yàn)方法

設(shè)5個(gè)Sb處理質(zhì)量濃度，分別為0 mg/L、5 mg/L、10 mg/L、20 mg/L、30 mg/L，每個(gè)Sb質(zhì)量濃度中均設(shè)不加改良劑和加改良劑2種處理。改良劑濃度為：氯化鈣濃度5 mmol/L、10 mmol/L、20 mmol/L，硅酸鈉濃度1 mmol/L、2 mmol/L、4 mmol/L。共計(jì)35處理，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。選取大小均勻、顆粒飽滿(mǎn)的水稻種子浸泡于裝有15%過(guò)氧化氫（H2O2）的燒杯中攪拌消毒20 min后，去離子水浸泡并沖洗6～8次，再用去離子水浸泡24 h，瀝干水分后于28 ℃的智能光照培養(yǎng)箱中避光催芽24 h。隨后挑選長(zhǎng)勢(shì)一致的種子均勻平鋪在有2層濾紙的培養(yǎng)皿（每個(gè)培養(yǎng)皿30粒）中，放置培養(yǎng)箱中進(jìn)行萌發(fā)（25 ℃/12 h黑暗、28 ℃/12 h光照），同時(shí)用去離子水進(jìn)行空白對(duì)照試驗(yàn)。以后每24 h向培養(yǎng)皿中加入5 ml處理液，保證水稻種子在濕潤(rùn)條件下生長(zhǎng)。試驗(yàn)期間定期觀察記錄種子萌發(fā)情況。

1.3 水稻種子萌發(fā)參數(shù)測(cè)定

胚根長(zhǎng)與種子長(zhǎng)相等，胚芽長(zhǎng)為種子長(zhǎng)一半時(shí)記為有效萌發(fā)。發(fā)芽勢(shì)=3 d內(nèi)有效發(fā)芽的種子數(shù)/種子總數(shù)×100%;發(fā)芽率=7 d內(nèi)有效發(fā)芽的種子數(shù)/種子總數(shù)×100%;活力指數(shù)=發(fā)芽率×平均幼苗長(zhǎng)度（根長(zhǎng)+芽長(zhǎng)）。

1.4 水稻幼苗生物量測(cè)定

待各處理的水稻幼苗生長(zhǎng)7 d后，將幼苗用蒸餾水沖洗干凈，用濾紙吸干表面水分，每個(gè)處理隨機(jī)取5株，用精確到0.1 cm的直尺測(cè)定水稻幼苗的根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)（最長(zhǎng)根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)）。將水稻幼苗分為根和芽?jī)刹糠址Q(chēng)量鮮質(zhì)量，然后將根和芽剪下裝入信封袋中，在105 ℃殺青15min后，70 ℃干燥48 h，稱(chēng)量根、芽的干質(zhì)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用SPSS 23和Microsoft Excel2007軟件以及Origin2017進(jìn)行分析和圖、表繪制，并對(duì)不同處理間的試驗(yàn)數(shù)據(jù)用單因素方差分析（ANOVA）比較各處理間的差異顯著性。若沒(méi)有另外說(shuō)明，數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)試驗(yàn)的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 Sb脅迫下硅酸鈉和氯化鈣對(duì)水稻種子萌發(fā)發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、活力指數(shù)的影響

硅酸鈉對(duì)Sb脅迫下水稻種子萌發(fā)發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、活力指數(shù)的影響見(jiàn)表1。Sb質(zhì)量濃度為0 mg/L時(shí)，2 mmol/L硅酸鈉處理的發(fā)芽勢(shì)顯著高于0 mmol/L、4 mmol/L硅酸鈉處理，1 mmol/L、2 mmol/L硅酸鈉處理的發(fā)芽率和活力指數(shù)均顯著高于0 mmol/L、4 mmol/L硅酸鈉處理。Sb質(zhì)量濃度為5? mg/L時(shí)，1 mmol/L、2 mmol/L硅酸鈉處理的發(fā)芽勢(shì)均顯著高于0 mmol/L、4 mmol/L硅酸鈉處理，1 mmol/L、2 mmol/L、4 mmol/L硅酸鈉處理的發(fā)芽率和活力指數(shù)均顯著高于不加改良劑處理，但1 mmol/L處理和2 mmol/L處理間差異不顯著。 Sb質(zhì)量濃度為10? mg/L時(shí)，水稻發(fā)芽勢(shì)和活力指數(shù)均為施加1 mmol/L、2 mmol/L、4mmol/L硅酸鈉顯著高于不加改良劑處理，但1 mmol/L處理和2 mmol/L處理間差異不顯著;發(fā)芽率與Sb質(zhì)量濃度為0? mg/L時(shí)變化一致。Sb質(zhì)量濃度為20? mg/L時(shí)，水稻種子的發(fā)芽勢(shì)與Sb質(zhì)量濃度為5 mg/L時(shí)變化一致，水稻種子的發(fā)芽率亦與Sb質(zhì)量濃度為0 mg/L時(shí)變化一致;活力指數(shù)在硅酸鈉濃度為1 mmol/L時(shí)最大，顯著高于其他處理，且各處理間差異顯著。Sb質(zhì)量濃度為30? mg/L時(shí)，發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率在1 mmol/L硅酸鈉處理時(shí)最大，顯著高于其他處理;發(fā)芽勢(shì)各處理間差異顯著，但發(fā)芽率在0 mmol/L處理和4 mmol/L硅酸鈉處理間無(wú)明顯差異;活力指數(shù)在硅酸鈉濃度為1 mmol/L、2 mmol/L、4 mmol/L時(shí)均顯著高于0 mmol/L，但三者間差異不顯著。

氯化鈣對(duì)Sb脅迫下水稻種子萌發(fā)發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、活力指數(shù)的影響見(jiàn)表2。Sb質(zhì)量濃度為0? mg/L時(shí)，施加5 mmol/L氯化鈣處理的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率顯著高于施加0 mmol/L、20 mmol/L氯化鈣處理，其他處理間差異不顯著;施加5 mmol/L、10 mmol/L、20 mmol/L氯化鈣的活力指數(shù)與不加改良劑處理存在顯著差異。Sb質(zhì)量濃度為5 mg/L時(shí)，施加5 mmol/L氯化鈣的發(fā)芽勢(shì)顯著高于其他處理，但0 mmol/L氯化鈣處理和20 mmol/L氯化鈣處理間無(wú)明顯差異;發(fā)芽率和活力指數(shù)變化一致，均為施加5 mmol/L、10 mmol/L氯化鈣處理顯著高于0 mmol/L、20 mmol/L氯化鈣處理。Sb質(zhì)量濃度為10? mg/L時(shí)，發(fā)芽勢(shì)在5 mmol/L氯化鈣處理時(shí)達(dá)到最大，顯著高于其他處理，且各處理間差異顯著;發(fā)芽勢(shì)和活力指數(shù)與銻質(zhì)量濃度為5 mg/L時(shí)變化一致。Sb質(zhì)量濃度為20? mg/L時(shí)，5 mmol/L氯化鈣處理使水稻種子發(fā)芽勢(shì)和活力指數(shù)達(dá)到最大，且顯著高于其他處理。發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和活力指數(shù)在Sb質(zhì)量濃度為30? mg/L時(shí)的變化趨勢(shì)一致，均為施加5mmol/L氯化鈣處理的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和活力指數(shù)顯著高于其他處理。

2.2 Sb脅迫下硅酸鈉和氯化鈣對(duì)水稻種子萌發(fā)根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)的影響

由圖1可知，Sb質(zhì)量濃度越高對(duì)根長(zhǎng)抑制越強(qiáng)。與空白對(duì)照相比，1 mmol/L和2 mmol/L硅酸鈉單獨(dú)處理顯著促進(jìn)根的生長(zhǎng)。當(dāng)Sb質(zhì)量濃度為5? mg/L、10? mg/L和20 mg/L時(shí)，與空白對(duì)照相比添加1 mmol/L、2 mmol/L、4 mmol/L硅酸鈉均能使水稻根長(zhǎng)顯著增加;當(dāng)Sb質(zhì)量濃度為30? mg/L時(shí)，隨著硅酸鈉濃度的增加對(duì)根長(zhǎng)的促進(jìn)效果越好，4 mmol/L硅酸鈉處理顯著高于其他各處理，與空白對(duì)照相比使根長(zhǎng)顯著提高2.02 cm。由圖2所示，添加5 mmol/L和10 mmol/L氯化鈣與不添加改良劑處理間無(wú)明顯差異， 20 mmol/L的氯化鈣使根長(zhǎng)與對(duì)照相比顯著減少34.39%。在5? mg/L Sb脅迫下，根長(zhǎng)在5 mmol/L和10 mmol/L氯化鈣處理下顯著高于0 mmol/L和20 mmol/L氯化鈣處理。添加5 mmol/L、10 mmol/L和20 mmol/L氯化鈣處理在Sb質(zhì)量濃度為10 mg/L和20 mg/L時(shí)，根長(zhǎng)均顯著高于未添加氯化鈣的處理。當(dāng)Sb質(zhì)量濃度為30? mg/L時(shí)，添加5 mmol/L氯化鈣使根長(zhǎng)顯著增加。

Sb脅迫下硅酸鈉對(duì)水稻芽長(zhǎng)的影響如圖3所示，水稻芽長(zhǎng)隨Sb質(zhì)量濃度增加而減小。在硅酸鈉單獨(dú)處理下，外源添加1 mmol/L、2 mmol/L的硅酸鈉單獨(dú)處理均能使水稻芽長(zhǎng)顯著提高，比空白對(duì)照分別高出37.92%、48.76%，4 mmol/L的硅酸鈉對(duì)水稻芽長(zhǎng)的促進(jìn)作用并未達(dá)到顯著水平。在5? mg/L、10? mg/L、20? mg/L、30? mg/L Sb脅迫下，添加1 mmol/L、2 mmol/L、4 mmol/L硅酸鈉均能顯著增加水稻芽長(zhǎng)，其中，Sb質(zhì)量濃度為30? mg/L時(shí)，4 mmol/L硅酸鈉處理水稻芽長(zhǎng)顯著高于其他各處理。圖4為Sb脅迫下氯化鈣對(duì)水稻芽長(zhǎng)的影響，可以看出，氯化鈣單獨(dú)處理下，除氯化鈣濃度為20 mmol/L時(shí)的水稻芽長(zhǎng)比空白對(duì)照減少0.24 cm外，其他處理均高于對(duì)照。當(dāng)Sb質(zhì)量濃度為5? mg/L時(shí)，添加5 mmol/L和10 mmol/L氯化鈣均顯著促進(jìn)水稻芽的生長(zhǎng)，10 mmol/L氯化鈣使水稻芽長(zhǎng)顯著增加45.54%;當(dāng)Sb質(zhì)量濃度為10 mg/L時(shí)，添加10 mmol/L氯化鈣使水稻芽長(zhǎng)顯著增加35.40%;當(dāng)Sb質(zhì)量濃度為20? mg/L時(shí)，添加5 mmol/L、10 mmol/L、20 mmol/L氯化鈣使水稻芽長(zhǎng)顯著高于未添加氯化鈣處理;當(dāng)Sb質(zhì)量濃度為30? mg/L時(shí)，添加5 mmol/L、10 mmol/L、20 mmol/L氯化鈣使水稻芽長(zhǎng)顯著高于未添加氯化鈣處理，但添加氯化鈣各處理間差異并不顯著。

2.3 Sb脅迫下硅酸鈉和氯化鈣對(duì)水稻種子萌發(fā)根、芽干質(zhì)量的影響

由圖5可以看出，1 mmol/L、2 mmol/L硅酸鈉單獨(dú)處理使根干質(zhì)量分別比空白對(duì)照顯著增加65.91%、75.00%，Sb質(zhì)量濃度為5? mg/L時(shí)外源添加硅酸鈉處理與硅酸鈉單獨(dú)處理時(shí)變化一致。當(dāng)Sb質(zhì)量濃度為10? mg/L和20? mg/L時(shí)，根干質(zhì)量變化趨勢(shì)一致，均為施加1 mmol/L、2 mmol/L、4 mmol/L硅酸鈉顯著促進(jìn)根干質(zhì)量的增加。當(dāng)Sb質(zhì)量濃度為30? mg/L時(shí)，1 mmol/L、2 mmol/L、4 mmol/L硅酸鈉均顯著增加根干質(zhì)量。圖6為Sb脅迫下氯化鈣對(duì)根干質(zhì)量的影響，單獨(dú)添加5 mmol/L、10 mmol/L氯化鈣使根干質(zhì)量比空白對(duì)照顯著提高，20 mmol/L氯化鈣對(duì)水稻根干質(zhì)量有顯著抑制作用。Sb質(zhì)量濃度為5? mg/L時(shí)，施加5 mmol/L氯化鈣處理根干質(zhì)量達(dá)到最大值，且顯著高于未添加氯化鈣處理。在10? mg/LSb脅迫下，施加5 mmol/L、10 mmol/L氯化鈣處理根干質(zhì)量顯著高于0 mmol/L、20 mmol/L氯化鈣處理。Sb質(zhì)量濃度為20? mg/L和30? mg/L時(shí)，外源加入5 mmol/L、10 mmol/L、20 mmol/L氯化鈣均能顯著促進(jìn)根干質(zhì)量的增加。

與空白對(duì)照相比，當(dāng)Sb質(zhì)量濃度為5? mg/L、10? mg/L、20? mg/L、30? mg/L時(shí)，芽干質(zhì)量隨Sb質(zhì)量濃度的增加而降低（圖7）。1 mmol/L、2 mmol/L硅酸鈉單獨(dú)處理芽干質(zhì)量顯著高于0 mmol/L、4 mmol/L硅酸鈉處理。在10? mg/L、30? mg/L Sb脅迫下，添加1 mmol/L、2 mmol/L、4 mmol/L硅酸鈉均能顯著促進(jìn)芽干質(zhì)量的增加，且在硅酸鈉濃度為1 mmol/L時(shí)達(dá)到最大值。圖8為Sb脅迫下氯化鈣對(duì)芽干質(zhì)量影響，在氯化鈣單獨(dú)處理下， 5 mmol/L和10 mmol/L氯化鈣明顯增加芽干質(zhì)量，20 mmol/L氯化鈣抑制了芽的生長(zhǎng)，使芽干質(zhì)量與空白對(duì)照相比降低29.55%。在5? mg/L、10? mg/L、20? mg/L、30? mg/L Sb脅迫下，5 mmol/L氯化鈣使芽干質(zhì)量與未添加氯化鈣處理相比顯著提高。Sb質(zhì)量濃度為10 mg/L、20 mg/L、30 mg/L，當(dāng)氯化鈣濃度為20 mmol/L時(shí)顯著促進(jìn)芽的生長(zhǎng)。

3 討論

水稻一旦受到重金屬污染，就會(huì)對(duì)水稻的正常生長(zhǎng)以及生理特性產(chǎn)生影響。萌發(fā)是水稻生命周期中的關(guān)鍵一環(huán)，對(duì)水稻整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程具有重要影響。種子的發(fā)芽能力通過(guò)萌發(fā)時(shí)的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和活力指數(shù)等指標(biāo)體現(xiàn)，根、芽長(zhǎng)及根、芽干質(zhì)量對(duì)水稻產(chǎn)量和品質(zhì)有重要影響[24-25]，因此減緩重金屬對(duì)水稻種子萌發(fā)的毒害作用有利于水稻后期產(chǎn)量的提高。Sb是砷（As）的同族元素，具有相似的化學(xué)性質(zhì)。黃益宗等[26]、劉書(shū)錦等[27]研究發(fā)現(xiàn)，As脅迫對(duì)水稻種子萌發(fā)的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率等表現(xiàn)出嚴(yán)重抑制作用。本研究結(jié)果顯示，在5? mg/L、10? mg/L、20? mg/L、30? mg/L Sb脅迫下水稻種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、活力指數(shù)均受到抑制，分別比對(duì)照降低3.33%～78.33%、14.08%～39.44%、29.34%～69.23%。硅酸鈉單獨(dú)處理時(shí)，2 mmol/L硅酸鈉能顯著促進(jìn)水稻種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和活力指數(shù)的增加，4 mmol/L硅酸鈉處理與空白對(duì)照相比并未達(dá)到顯著水平，這與趙紅等[28]、張敏等[29]的研究結(jié)果一致。在5～30? mg/L Sb脅迫下，加入1 mmol/L、2 mmol/L硅酸鈉均能在一定程度上顯著促進(jìn)水稻種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和活力指數(shù)的提升，尤以1 mmol/L硅酸鈉效果最佳。本研究結(jié)果表明，氯化鈣單獨(dú)處理時(shí)水稻種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和活力指數(shù)與氯化鈣濃度呈反比，且20 mmol/L氯化鈣單獨(dú)處理對(duì)水稻種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率及活力指數(shù)均產(chǎn)生抑制作用，這與呂朝燕等[30]研究結(jié)果一致。在5? mg/L、10? mg/L、20? mg/L、30? mg/L Sb脅迫下，添加5 mmol/L氯化鈣能顯著減輕Sb的毒害作用，促進(jìn)水稻種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和活力指數(shù)的提高。20 mmol/L氯化鈣對(duì)20? mg/L和30? mg/L Sb脅迫的水稻種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率有顯著促進(jìn)作用。

根系是植物吸收積累生長(zhǎng)所需養(yǎng)分和水分的主要器官[31-33]，且根、芽生長(zhǎng)對(duì)外界環(huán)境十分敏感[34]，根長(zhǎng)和芽長(zhǎng)是判斷萌發(fā)后期水稻幼苗對(duì)重金屬抗逆性大小的重要指標(biāo)。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著Sb質(zhì)量濃度的增加根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)比對(duì)照分別降低25.20%～78.92%、6.32%～41.53，這可能是因?yàn)楦钕扰c生長(zhǎng)環(huán)境中的物質(zhì)接觸，從而吸收、積累了重金屬Sb對(duì)水稻根系細(xì)胞組織產(chǎn)生破壞，隨著根系中Sb向地上部分運(yùn)輸，對(duì)芽的生長(zhǎng)也產(chǎn)生抑制作用。除4 mmol/L硅酸鈉單獨(dú)處理外，其他硅酸鈉單獨(dú)處理與空白對(duì)照相比均能顯著提高根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)。銻質(zhì)量濃度為5? mg/L、10? mg/L、20? mg/L時(shí)1 mmol/L、2 mmol/L和4 mmol/L硅酸鈉處理與未添加硅酸鈉處理相比，均顯著促進(jìn)根、芽的生長(zhǎng)，以1 mmol/L硅酸鈉對(duì)根生長(zhǎng)促進(jìn)效果最優(yōu)。Sb質(zhì)量濃度為30? mg/L時(shí)，隨著硅酸鈉濃度的增加對(duì)根、芽生長(zhǎng)的促進(jìn)效果越好，以4 mmol/L硅酸鈉作用最顯著。外源單獨(dú)添加5 mmol/L、10 mmol/L、20 mmol/L氯化鈣對(duì)根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)的影響存在差異。其中，5 mmol/L和10 mmol/L氯化鈣單獨(dú)處理與空白對(duì)照相比，雖然對(duì)根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)有一定促進(jìn)作用，但是未達(dá)到顯著水平;20 mmol/L氯化鈣顯著抑制根、芽的生長(zhǎng)。在5? mg/L、10? mg/L、20? mg/L、30? mg/L Sb脅迫下，5 mmol/L氯化鈣對(duì)根、芽的生長(zhǎng)具有顯著促進(jìn)作用。

單獨(dú)添加1 mmol/L、2 mmol/L硅酸鈉均能顯著促進(jìn)水稻的生長(zhǎng)，尤以2 mmol/L硅酸鈉效果最佳，分別使根干質(zhì)量、芽干質(zhì)量增加75%、100%，4 mmol/L硅酸鈉對(duì)根、芽干質(zhì)量促進(jìn)作用并不顯著。在5? mg/L、10? mg/L、20? mg/L、30? mg/L Sb脅迫下，添加1 mmol/L和2 mmol/L硅酸鈉對(duì)根、芽干質(zhì)量的影響均達(dá)到顯著水平，尤以1 mmol/L硅酸鈉效果最佳，使根干質(zhì)量分別增加83.67%、203.85%、400.00%、442.86%，芽干質(zhì)量分別增加112.20%、184.62%、168.00%、205.26%，這與向猛等的研究結(jié)果一致[35]。隨著氯化鈣濃度的增加根、芽干質(zhì)量呈先增加后降低的趨勢(shì)，20 mmol/L氯化鈣對(duì)根、芽干質(zhì)量均表現(xiàn)出抑制作用。向猛等研究發(fā)現(xiàn)，添加20 mmol/L氯化鈣可顯著提高水稻莖葉和根系的干質(zhì)量[36]。與本研究結(jié)果存在差異，可能是由于研究的水稻品種不同。當(dāng)溶液中Sb質(zhì)量濃度為5? mg/L、10? mg/L、20? mg/L、30? mg/L時(shí)，加入5 mmol/L氯化鈣顯著促進(jìn)根、芽干質(zhì)量的增加。

參考文獻(xiàn)：

[1] 環(huán)境保護(hù)部，國(guó)土資源部. 全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2014（5）：10-11.

[2] 何孟常，萬(wàn)紅艷. 環(huán)境中銻的分布、存在形態(tài)及毒性和生物有效性[J].化學(xué)進(jìn)展，2004（1）：131-135.

[3] 龍 健，張菊梅，李 娟，等. 銻礦區(qū)土壤銻和砷的污染狀況及其修復(fù)植物的篩選——以貴州獨(dú)山東峰銻礦區(qū)為例[J].貴州師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2020，38（2）：1-9.

[4] 劉靈飛，李 娟，龍 健，等. 喀斯特山區(qū)晴隆銻礦不同介質(zhì)砷銻鉍污染特征研究[J].貴州師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，32（4）：83-87.

[5] 殷志遙，和君強(qiáng)，劉代歡，等. 我國(guó)土壤銻污染特征研究進(jìn)展及其富集植物的應(yīng)用前景初探[J].農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報(bào)，2018，35（3）：199-207.

[6] 劉靈飛，龍 健，萬(wàn)洪富，等. 貴州喀斯特山區(qū)銻冶煉廠對(duì)農(nóng)業(yè)土壤污染特征的影響及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].土壤，2013，45（6）：1036-1047.

[7] 李航彬，楊志輝，袁平夫，等. 湘中銻礦區(qū)土壤重金屬銻的污染特征[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2011，34（1）：70-74，127.

[8] 朱婷婷，王玉軍，周東美，等. Sb（Ⅲ）和Sb（Ⅴ）對(duì)水稻根伸長(zhǎng)抑制的生態(tài)毒性研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2018，37（9）：1811-1817.

[9] 黃艷超，胡 瑩，劉云霞，等. 苗期水稻吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)Sb（Ⅴ）的研究[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（10）：68-70.

[10]PAN X， ZHANG D， CHEN X， et al. Antimony accumulation， growth performance， antioxidant defense system and photosynthesis of Zea mays in response to antimony pollution in soil[J].Water， Air and Soil Pollution， 2011， 215：517-523.

[11]MAITY J P， NATH B， KAR S， et al. Arsenic-induced health crisis in periurban Moyna and Ardebok villages， West bengal， India：an exposure assessment study[J].Environmental Geochemistry and Health， 2012， 34：563-574.

[12]熊 佳，韓志偉，吳 攀，等. 獨(dú)山銻冶煉廠周邊土壤銻砷空間分布特征、污染評(píng)價(jià)及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2020，40（2）：655-664.

[13]張萬(wàn)洋，李小坤. 水稻硅營(yíng)養(yǎng)及硅肥高效施用技術(shù)研究進(jìn)展[J].中國(guó)土壤與肥料，2020（4）：231-239.

[14]張 佳，李 軍，董善輝，等. 硅對(duì)外源鎘在水稻籽實(shí)中積累及水稻產(chǎn)量的影響[J].沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，40（2）：224-226.

[15]張志雯，秦素平，陳于和，等. 硅對(duì)鉻、銅脅迫下小麥幼苗生理生化指標(biāo)的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2014，29（S1）：229-233.

[16]張 敏，孫 宇，馮宇佳，等. 硅促進(jìn)水稻種子萌發(fā)及緩解幼苗砷毒性的效應(yīng)研究[J].生態(tài)毒理學(xué)報(bào)，2017，12（1）：243-250.

[17]滕 浪，何騰兵，付天嶺，等. 鎘離子脅迫下鈣鎂離子對(duì)水稻種子萌發(fā)期耐鎘性的影響[J].種子，2020，39（1）：18-25.

[18]葉文玲，吳 凡，方 清，等. 外源鈣對(duì)鎘脅迫下植物生長(zhǎng)及耐鎘機(jī)制研究[J].安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2020，47（2）：237-242.

[19]龔小敏，劉云國(guó)，黃丹蓮，等. 外源鈣對(duì)鎘脅迫下苧麻生長(zhǎng)及生理代謝的影響[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2016，10（7）：3866-3870.

[20]王 芳，李永生，王漢寧，等. 鈣對(duì)鉛脅迫下玉米幼苗生長(zhǎng)及生理特性的影響[J].水土保持學(xué)報(bào)，2016，30（3）：202-207.

[21]趙騰飛，劉 穎，王爾美，等. 外源鈣離子對(duì)鉛脅迫下小麥膜脂過(guò)氧化和根系活力的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2017，44（3）：508-512.

[22]賈 倩，胡 敏，張洋洋，等. 硅鈣肥對(duì)水稻吸收鉛、鎘的影響研究[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2017，40（6）：24-30.

[23]黃瑩澤，邱炳文，何玉花，等. 東北地區(qū)水稻擴(kuò)張的海拔優(yōu)勢(shì)區(qū)間分析[J].地理科學(xué)進(jìn)展，2020，39（9）：1557-1564.

[24]劉玉玲，彭 鷗，鐵柏清，等. Delftia sp. b9對(duì)鎘脅迫下水稻種子萌發(fā)及幼苗鎘積累的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2019，38（8）：1855-1863.

[25]王澤正，楊 亮，李 婕，等. 微塑料和鎘及其復(fù)合對(duì)水稻種子萌發(fā)的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2021， 40（1）： 44-53.

[26]黃益宗，蔣 航，王 農(nóng)，等. 外源褪黑素對(duì)不同價(jià)態(tài)砷脅迫下水稻種子萌發(fā)和生理指標(biāo)的影響[J].生態(tài)學(xué)雜志，2018，37（6）：1730-1737.

[27]劉書(shū)錦，黃益宗，李 顏，等. 外源亞精胺對(duì)水稻吸收積累鎘砷的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2020，39（10）：2172-2180.

[28]趙 紅，羅朝暉，夏瑾華，等. 硅、銅對(duì)水稻種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010（21）：48-49，52.

[29]張 敏，孫 宇，馮宇佳，等. 硅促進(jìn)水稻種子萌發(fā)及緩解幼苗砷毒性的效應(yīng)研究[J].生態(tài)毒理學(xué)報(bào)，2017，12（1）：243-250.

[30]呂朝燕，田維怡. 鈣離子脅迫對(duì)3種牧草種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響[J].種子，2019，38（4）：56-61.

[31]李春華，汪吉東，張 輝，等. 磷缺乏對(duì)不同甘薯品種根系生長(zhǎng)及磷素吸收的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2019，35（1）：91-95.

[32]馬存金，陳劍秋，李日鵬，等. 水溶肥中鎂不同含量對(duì)辣椒產(chǎn)量、品質(zhì)和根系發(fā)育的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，47（13）：179-182.

[33]朱忠銳， 范永申，段福義.等.噴灌灌水與施肥對(duì)春小麥水分動(dòng)態(tài)及產(chǎn)量的影響[J]. 排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào)， 2019，37（2）：174-178.

[34]李海燕，丁雪梅，周 嬋，等. 鹽脅迫對(duì)三種鹽生禾草種子萌發(fā)及其胚生長(zhǎng)的影響[J].草地學(xué)報(bào)，2004，12（1）：45-50.

[35]向 猛，黃益宗，蔡立群，等. 水稻吸收積累硅和銻的相互影響水培試驗(yàn)研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2014，33（11）：2090-2097.

[36]向 猛，黃益宗，蔡立群，等. 外源鈣對(duì)兩種價(jià)態(tài)銻脅迫下水稻幼苗吸收積累銻和鈣的影響[J].生態(tài)毒理學(xué)報(bào)，2015，10（3）：153-160.

（責(zé)任編輯：張震林）

收稿日期：2020-01-07

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)-貴州喀斯特科學(xué)研究中心項(xiàng)目（U1612442）;貴州省科技計(jì)劃項(xiàng)目[黔科合基礎(chǔ)（2019）1238號(hào)];貴州省普通高?？萍及渭馊瞬胖斡?jì)劃項(xiàng)目[黔教合KY字（2018）040];貴州省科技廳科技平臺(tái)及人才團(tuán)隊(duì)計(jì)劃項(xiàng)目[黔科合平臺(tái)人才（2018）5609];貴州省百層次創(chuàng)新人才計(jì)劃項(xiàng)目[黔科合平臺(tái)人才（2020）6010];貴州師范大學(xué)2017年度學(xué)術(shù)新苗培養(yǎng)及創(chuàng)新探索專(zhuān)項(xiàng)[黔科合平臺(tái)人才（2017）5726-55]

作者簡(jiǎn)介：王丹丹（1996-），女，貴州鳳岡人，碩士研究生，研究方向?yàn)橹亟饘傥廴拘迯?fù)。（E-mail）1160661597@qq.com

通訊作者：李 娟，（E-mail）626901561@qq.com