全 文 ：　 　 倡 唵国家重点基础研究发展规划项目“高效 、抗逆共生固氮体系的构建及其在西部地区农业改良中的应用”（０１CB１０８９０５）资助
收稿日期 ：２００５唱０２唱２１ 　 改回日期 ：２００５唱０５唱１９
镉对紫花苜蓿种子萌发与幼苗生长的影响研究 倡
慈 　恩 　高 　明 　王子芳 　吴 　云 　秦建成
（西南大学资源环境学院 　重庆 　 ４００７１６）
摘 　要 　试验研究 Cd胁迫对紫花苜蓿种子萌发与幼苗生长的影响结果表明 ，Cd２ ＋浓度为 ０ ～ １０mg／kg时对种子发
芽率的影响不显著 ，但对发芽势的影响较明显 ；当浓度达 ３０mg／kg后对发芽的抑制作用表现非常明显 ，发芽势和发
芽率均急剧下降 。不同浓度 Cd２ ＋对芽和幼根的生长均有明显抑制作用 ，且对根抑制作用大于芽 ，同时对活力指数
的影响也表现显著 ；随 Cd２ ＋浓度的增加 ，其抑制作用不断增强 ，活力指数也随之下降 ；当浓度达到 ５０mg／kg后幼苗
生长几乎完全被抑制 。
关键词 　 Cd 　苜蓿 　发芽 　重金属 　幼苗生长
Effects of cadmium on seed germination and growth of alfalfa ．CI En ，GAO Ming ，WANG Zi唱Fang ，WU Yun ，QIN Jian唱
Cheng（College of Resource and Environment ，Southwest University ，Chongqing ４００７１６ ，China） ，CJEA ，２００７ ，１５ （１） ：
９６ ～ ９８
Abstract 　 Effects of cadmium on alfalfa seed germination and grow th were studied ．The results show that the effects of
cadmium on the germination rate of seeds are not significant when Cd２ ＋ concentration ranges from ０mg／kg to １０ mg／kg ，
but the effects on the germinating energy are significant ．Once Cd２ ＋ concentration is up to ３０mg／kg ，the germination of
seeds is evidently inhibited with significantly decreased germinating energy and rate ．Cd２ ＋ with different concentrations all
can inhibit the grow th of buds and roots significantly ，and has stronger inhibition on root than on plumule ．Basically ，with
the increase of Cd２ ＋ concentration ，the inhibiting effect is enforced ，and the index of seed vigor is decreased ．The grow th of
seedlings is almost inhibited completely while Cd２ ＋ concentration is up to ５０mg／kg ．
Key words 　 Cadmium ，Alfalfa ，Germination ，Heavy metal ，Grow th of seedling
（Received Feb ．２１ ，２００５ ；revised May １９ ，２００５）
近年来 ，人类活动使水体 、土壤 、空气受到严重污染 ，也使自然及农业环境中 Cd含量明显增加 。 Cd是非
营养元素 ，对植物有明显的毒害作用 ，会影响植物细胞代谢和生长发育 ，改变植物体的形态结构［８ ，９］ ，且会随
着食物链危及人类和其他动物的健康［１］ 。紫花苜蓿是多年生豆科草本植物 ，是世界上分布最广的豆科牧
草 ，被誉为“牧草之王” ，在我国已被大面积推广 ，其产量的高低和品质的好坏对我国畜牧业的发展有着举足
轻重的作用 。不同逆境对紫花苜蓿萌发以及幼苗生长影响的研究较多［２ ～ ５］ ，但重金属 Cd对其影响尚少见
报道 。本试验以紫花苜蓿种子为材料 ，研究了 Cd对种子萌发及根 、芽生长的影响 ，为预防苜蓿减产和因 Cd
中毒而品质下降提供依据 。
1 　试验材料与方法
供试紫花苜蓿品种为“盛世” ，由西南大学动物科学院提供 。种子用 １g／kg HgCl２ 消毒 ５min ，用去离子
水反复冲洗后均匀排列在铺有滤纸的培养皿中 ，每皿 ３０ 粒 。 分别用 ０mg／kg （ Ⅰ ） 、０畅５mg／kg （ Ⅱ ） 、１畅０
mg／kg（ Ⅲ ） 、３畅０mg／kg（ Ⅳ ） 、５畅０mg／kg （ Ⅴ ） 、１０mg／kg （ Ⅵ ） 、３０mg／kg （ Ⅶ ） 、５０mg／kg （ Ⅷ ） 、１００mg／kg （ Ⅸ ）
CdCl２ （以 Cd２ ＋浓度计）溶液浸润种子 ，其中以处理 Ⅰ为对照 ，置室温（２６ ℃左右）自然光照下萌发 ，各处理均
设 ３个重复 。当紫花苜蓿种子吸胀开始萌动后 ，每日观察其发芽与出苗情况 ，并按以下各式计算发芽 、出苗
指标 。种子萌动第 １０d测量紫花苜蓿的根长和芽长 ，每皿随机抽取 １０株 ，以平均值表示 。
发芽势 ＝ 前 ４d内正常发芽的种子数供试种子数 × １００％ （１）
第 １５ 儍卷第 １期 中 国 生 态 农 业 学 报 Vol ．１５ 换　 No ．１
２ ０ ０ ７ 乔年 １ 月 Chinese Journal of Eco唱Agriculture Jan ．，　 ２００７ 後
发芽率 ＝ 前 １０d内正常发芽的种子数供试种子数 × １００％ （２）
发芽指数 ＝ ∑ Gt／Dt （３）
式中 ，Gt为不同时间（ t ，d）的发芽量 ，Dt为相应的发芽试验天数［６］ 。
活力指数 ＝ 发芽指数 ×苗长度（取芽长） （４）
2 　结果与分析
2畅1 　 Cd2 ＋对紫花苜蓿种子发芽的影响
由表 １可知 Cd２ ＋浓度为 ０畅５ ～ １０mg／kg 范围内 ，低浓度处理（ Ⅱ 、Ⅲ ）中种子发芽势和发芽率均有所下
降 ，处理 Ⅲ发芽势和发芽率分别比对照低 ２７畅７８％ 和 １５畅５５％ ，故低浓度 Cd２ ＋对苜蓿种子发芽产生一定的抑
制作用 ；随 Cd２ ＋浓度的继续提高 ，种子发芽势和发芽率回升 ，处理 Ⅵ达到最大值 ，此时苜蓿种子的发芽势只
比对照低 ４畅４５％ ，发芽率同对照仅差 １畅１１％ ，Cd２ ＋ 的抑制作用大大减弱 。 当 Cd２ ＋ 浓度达到 ３０mg／kg 后 ，
Cd２ ＋对紫花苜蓿种子发芽的抑制作用十分明显 ，处理 Ⅷ中种子萌发严重受阻 ，发芽势和发芽率分别比对照
低 ５４畅４５％ 和 ６５畅５５％ ，处理 Ⅸ种子萌发受阻更为严重 ；高浓度处理种子发芽势和发芽率的差值也相对较小 ，
故高浓度 Cd２ ＋溶液对种子胚造成严重伤害 ，使种子发芽比率和速率都大大降低 。
表 1 　 Cd对紫花苜蓿种子萌发与幼苗生长的影响 倡
Tab ．１ 　 Effects of Cd on the seed germination and grow th of alfalfa
处 　 理
T reatments
Cd浓度／mg·kg － １ 铑
Cd concentration
发芽势／％
Germination energy
发芽率／％
Germination rate
芽长 ／cm
Plumule length
根长／cm
Root length
发芽指数
Index of germination
活力指数
Index of vigor
Ⅰ 　 　 　 　 ０ 苘　 ６８ 照畅８９aA 　 ８４ e畅４４aA 　 ８ 烫畅０５aA 　 ３ 畅４０aA 　 　 ２５ 妹畅５９ 　 　 ２０６ |畅０３
Ⅱ ０ 苘畅５ ５１ 照畅１１bcAB ７１ e畅１１aAB ６ 烫畅９５bA ２ 畅６５bB ２０ 妹畅４７ １４２ |畅２８
Ⅲ １ 苘畅０ ４１ 照畅１１cABC ６８ e畅８９aAB ６ 烫畅９０bA ２ 畅４０cB １８ 妹畅６７ １２８ |畅８３
Ⅳ ３ 苘畅０ ４６ 照畅６７cABC ７３ e畅３３aAB １ 烫畅７５cB ０ 畅４８dC ２０ 妹畅２８ ３５ |畅４９
Ⅴ ５ 苘畅０ ５２ 照畅２２bcAB ８１ e畅１１aA ２ 烫畅４５cB ０ 畅７０dC ２２ 妹畅６２ ５５ |畅４１
Ⅵ １０ 苘６４ 照畅４４abA ８３ e畅３３aA ２ 烫畅１０cB ０ 畅５５dC ２４ 妹畅７９ ５２ |畅０６
Ⅶ ３０ 苘２５ 照畅５６dBCD ３６ e畅６７bBC ０ 烫畅４８dC ０ 畅１６eD １０ 妹畅５２ ４ |畅９９
Ⅷ ５０ 苘１４ 照畅４４deCD １８ e畅８９bcC 　 　 － 　 　 － ５ 妹畅６９ 　 　 　 －
Ⅸ １００ 苘１０ 照畅００eD １３ e畅３３cC 　 　 － 　 　 － ４ 妹畅０１ 　 　 　 －
　 　 倡 表中大 、小写字母分别为 P ＝ ０畅０１ 和 P ＝ ０畅０５ 水平显著性 ，具有相同字母表示无显著差异 ，不同字母表示具有显著差异 。
对试验数据进行 F检验结果表明 ，发芽势和发芽率组间（重复间）F ＜ １ ，差异不显著 ；处理间发芽势和
发芽率差异均达到极显著水平 。对不同浓度间种子发芽情况进行多重比较（PLSD 检验）结果表明 ，低浓度
（０畅５ ～ １０mg／kg）Cd２ ＋溶液处理中 ，除处理 Ⅵ外 ，其余处理种子发芽势均与对照有显著差异 ，但发芽率则差异
均不明显 ，故紫花苜蓿在种子萌发上表现出对低浓度 Cd２ ＋ 溶液有一定的耐性 。高浓度（３０ ～ １００mg／kg）
Cd２ ＋溶液处理中 ，种子发芽势和发芽率均与对照存在极显著差异 ，表明当 Cd２ ＋ 浓度达到一定高度 ，其对紫
花苜蓿种子萌发的毒害作用非常明显 ；此外 ，处理 Ⅷ和 Ⅸ 种子发芽情况表现较为稳定 ，２个处理间的发芽势
和发芽率差异均不显著 。
2畅2 　 Cd2 ＋对紫花苜蓿种子幼根与芽生长的影响
由表 １ 可知 ，处理 Ⅱ 和 Ⅲ 中紫花苜蓿种子芽长和根长比对照有所降低但差异较小 ，芽长分别相差
１畅１０cm和 １畅１５cm ，根长分别相差 ０畅７５cm和 １畅０cm ；处理 Ⅳ中种子芽和根的长度均开始急剧下降 ，与对照相
比分别降低 ６畅３０cm和 ２畅９２cm ，处理 Ⅴ种子芽长与根长稍微有些回升 ，但仍与对照相差很大 ，故当 Cd２ ＋浓度
达到 ３畅０mg／kg后 ，Cd对紫花苜蓿幼苗生长的抑制作用表现非常明显 。随 Cd２ ＋浓度继续上升 ，处理 Ⅶ中种
子根和芽的生长已严重受阻 ；Ⅷ和 Ⅸ ２个高浓度处理中 ，苜蓿几乎不能进行正常萌发 ，芽和根的生长完全被
抑制 ，故本文未对其芽和根的长度进行统计 。
对各处理的芽长和根长进行 F检验 ，结果表明两者 F值均大于 F０畅０１ （F０畅０１ ＝ ４畅４６） ，处理间差异达极显
著水平 。对它们进行多重比较（PLSD检验）结果表明 ，在芽生长方面 ，各含 Cd处理的芽长均与对照存在显
著差异 ，其中处理 Ⅳ 、Ⅴ 、Ⅵ 、Ⅶ达到极显著水平 ，表明低浓度和高浓度的 Cd对紫花苜蓿种子芽的生长均有
第 １ 媼期 慈 　恩等 ：镉对紫花苜蓿种子萌发与幼苗生长的影响研究 ９７　
较明显的抑制作用 ；处理 Ⅱ和 Ⅲ芽长差异不明显 ，Ⅳ 、Ⅴ和 Ⅵ ３个处理间芽长差异也不显著 ，但它们均与前 ２
个处理（ Ⅱ和 Ⅲ ）存在极显著差异 ；处理 Ⅶ中芽的生长严重受阻 ，其芽长与其他低 Cd处理差异均达极显著水
平 。总的来看 ，随 Cd２ ＋浓度的不断增大 ，其对种子芽生长的抑制作用也越来越明显 。在幼根生长方面 ，各处
理间差异显著性基本上和芽生长相同 ，只是其所有含 Cd处理与对照均存在极显著差异 ，且处理 Ⅱ和 Ⅲ间差
异也达到显著水平 ，充分表明在低浓度 Cd作用下 ，幼根生长受 Cd的毒害作用比芽生长要明显 。
2畅3 　 Cd2 ＋对紫花苜蓿种子发芽指数与活力指数的影响
发芽指数和活力指数是反映种子品质的两个重要参数 。由表 １可知 ，在 Cd２ ＋浓度为 ０ ～ １０mg／kg 各处
理中 ，发芽指数变化不是很大 ，最低出现在处理 Ⅲ中 ，与对照相差 ６畅９２ ；处理 Ⅶ中发芽指数开始大幅度下降 ，
出现变化的趋势基本上和发芽率相同 。活力指数除处理 Ⅳ 比处理 Ⅴ和 Ⅵ稍低一些 ，但差异也不是很大 ，总
的来看基本随处理中 Cd２ ＋浓度的不断升高 ，活力指数不断下降 ，且在低浓度处理中种子活力指数与对照的
差距也较大 ，表明不管是低浓度还是高浓度 ，Cd对紫花苜蓿种子的品质均有不同程度影响 。
3 　小结与讨论
Cd对紫花苜蓿种子的萌发 、芽以及幼根的生长具有明显影响 。低浓度（０畅５ ～ １０mg／kg）Cd２ ＋ 溶液对紫
花苜蓿种子发芽率的影响不显著 ，表明苜蓿种子对低浓度 Cd具有一定的耐性 ，当 Cd２ ＋ 浓度达到 ３０mg／kg
后 ，其毒害表现非常明显 ，这表明种子耐性的有限性 。但种子萌发以后 ，其植物体的抗性却大大降低 ，生长
受到严重抑制 ，且在低浓度处理中表现尤为突出 ，究其原因 ，除种子和幼苗本身生理特点不同外 ，随种子从
萌发到幼苗的继续生长 ，体内 Cd含量增加以及胁迫时间逐渐加长也可能会导致其毒害作用加强 。
Cd对紫花苜蓿幼根和芽生长有明显的抑制作用 ，分析表明 Cd对幼根生长的影响比芽更显著 。原因可
能是种子萌发后 ，根最先突破种皮吸水 ，这使根的重金属累积量以及受胁迫时间均比芽大 ，另外 ，还可能与
Cd导致根系产生逆境乙烯有关［７］ 。
发芽势 、发芽率以及发芽指数在低浓度（０ ～ １０mg／kg）Cd２ ＋处理中虽然变化较小 ，但有一个下降回升的
波动 ，特别是在 １畅０mg／kg Cd２ ＋处理中出现三者较低的情况 ，据笔者推测 ，其原因可能是在此浓度范围内 Cd
对一些酶起促进作用而对另外一些酶起抑制作用 。
参 　考 　文 　献 h
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９８　 中 国 生 态 农 业 学 报 第 １５ 卷