Cr6+ 污染對小白菜生長的影響

田艷春

（赤峰學院 生命科學學院，內蒙古 赤峰 024000）

工業(yè)的發(fā)展和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化，一方面提高了人類的物質文化生活水平，另一方面造成了環(huán)境的嚴重污染.其中，土壤重金屬污染是環(huán)境污染的一個重大問題，土壤中的有害重金屬積累到一定程度就會對土壤-植物系統(tǒng)產(chǎn)生毒害，重金屬鉻是環(huán)境污染中的“五毒”之一[1]，是一種毒性較大的致畸、致突變劑[2].鉻被廣泛應用于不銹鋼制造、電鍍、皮革制造、鉻鹽生產(chǎn)、化工染料以及木材防腐等行業(yè).這些活動不可避免地造成嚴重的土壤鉻污染.這不僅導致土壤的退化、農(nóng)作物產(chǎn)量和品質的降低，而且通過徑流和淋洗作用污染地表水和地下水，惡化水文環(huán)境，并可能通過直接接觸、食物鏈等途徑危及人類的生命和健康.因此，土壤系統(tǒng)中的重金屬鉻污染和防治一直是國際上的難點和熱點研究課題[3-6].

本試驗以小白菜為材料探究Cr6+污染對小白菜生長的影響，篩選出Cr6+污染的臨界濃度，以期為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)早期防治和土壤治理提供理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 試驗材料

材料：夏抗F1，由北京中農(nóng)綠亨種子科技有限公司提供.

藥品：K2Cr2O7分析純

濃度：5、10、15、20mg/L，以蒸餾水為對照.

1.2 試驗方法

挑選飽滿一致、無蟲害、無破損的小白菜種子作為試驗材料，用10%次氯酸鈉表面消毒10min后用蒸餾水沖洗多次.在洗凈烘干的培養(yǎng)皿里墊一層濾紙，分別移取上述相應的Cr6+處理液浸濕濾紙，然后均勻擺入消毒后經(jīng)挑選好的種子，每皿培養(yǎng)50粒，每個處理3次重復.于2012年11月21日上午8時置于27℃的恒溫培養(yǎng)箱內培養(yǎng).培養(yǎng)30d后，測量小白菜幼苗株高、最大葉面積、根長、根冠比、地上部分鮮重、總鮮重以及葉綠素含量.

1.3 試驗指標的測定

1.3.1 小白菜幼苗生長指標的測定

株高用直尺量取心葉所能達到的最高高度；

最大葉面積為葉片完全展開時最大葉長和葉寬的乘積；

根長用直尺測量最長根的長度；

鮮重用電子天平稱量.

1.3.2 葉綠素含量的測定

葉綠素含量的測定采用的是丙酮法.每一處理組中取新鮮葉片0.08g，剪碎，放入研缽中，加入少量的細石英砂和碳酸鈣粉0.8ml-1.21ml95%（體積百分比，下同）的乙醇，研磨成勻漿，再加4ml95%的乙醇，繼續(xù)研磨至組織發(fā)白，用95%的乙醇溶液提取葉綠素，提取液過濾后定容至10ml[7].將葉綠素提取液用紫外分光光度計在649nm和665nm波長下測定吸光度（以95%的乙醇為空白），所得的吸光度（A）值代入下列公式計算葉綠素的含量：

Ca=13.95A665-6.88A649

Cb=24.96A649-7.32A665

其中：C為葉綠素濃度，以mg/g鮮重表示.

2 結果與分析

2.1 Cr6+污染對小白菜幼苗生長的影響

2.1.1 對小白菜株高的影響

植株的株高能夠反映植物的生長快慢和生長狀況.從圖1可以看出，隨Cr6+污染濃度的增加，各處理的株高呈先升高后降低的趨勢.當Cr6+污染濃度為5mg/L時株高達到最大值1.13cm，比CK增加23.37%.

圖1 Cr6+污染對小白菜株高的影響

2.1.2 對小白菜最大葉面積的影響

葉片是光合作用的物質基礎，是制造營養(yǎng)物質的“綠色工廠”，是蒸騰作用的媒介，是植物的生長發(fā)育、產(chǎn)量形成和品種特性重要指標，所以最大葉面積的大小能衡量出作物的生長狀況.從圖2可以看出，隨Cr6+污染濃度增加，各處理的最大葉面積呈先升高后降低的趨勢.當Cr6+污染濃度為5mg/L時，最大葉面積到達最大值為0.83cm2，比CK增加7.42%.

2.1.3 對小白菜根長的影響

根的主要作用是固定植物體，并從土壤里吸收水分和無機鹽.根的長短能反映出植物在土壤中吸收水分和無機鹽的能力.從圖3可以看出，隨Cr6+濃度增加，各處理的根長呈先升高后降低的趨勢.當Cr6+污染濃度為5mg/L時，根長達到最大值為5.14cm，比CK增加21.14%.

圖3 Cr6+污染對小白菜根長的影響

2.1.4 對小白菜根冠比的影響

根冠比的大小反映了植物地下部分與地上部分的相關性，從圖4可以看出，隨著Cr6+濃度的升高，各處理的根冠比呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，這說明當濃度小于5mg/L時，Cr6+污染對地上部分的影響較大，而當濃度大于5mg/L對地下部分的影響較大.

圖4 Cr6+污染對小白菜根冠比的影響

2.1.5 對小白菜地上部分鮮重的影響

植物地上部鮮重能夠表現(xiàn)出植物在生長過程中地上部產(chǎn)生的生物量的多少，反映植物地上部分的生長狀況.從圖5可以看出，幼苗地上部的鮮重隨著Cr6+處理濃度的升高呈先升高后降低的趨勢.當Cr6+污染濃度為5mg/L時，地上部分鮮重到達最大值為0.0410g，比CK增加31.63%.

圖5 Cr6+污染對小白菜地上部分鮮重的影響

2.1.6 對小白菜總鮮重的影響

植物的總鮮重能夠表現(xiàn)出植物在生長過程中產(chǎn)出的生物量，反映植物產(chǎn)量的高低.從圖6可以看出,幼苗總鮮重隨著Cr6+處理濃度的升高呈先升高后降低的趨勢.當Cr6+污染濃度為5mg/L時，總鮮重達到最大值為0.0742g，比CK增加36.74%.

圖6 Cr6+污染對小白菜總鮮重的影響

2.2 Cr6+污染對小白菜葉綠素含量的影響

葉綠素含量可以在一定程度上反映光合作用水平，葉綠素含量降低，光合作用減弱，會導致植物生長受抑制，生物量下降.從圖7可以看出隨著Cr6+污染濃度的增高，葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總量都呈先升高后降低的趨勢.而當Cr6+濃度為5mg/L的時候葉綠素含量達到最大值.說明低濃度的Cr6+污染時對葉綠素的生成有促進作用，當濃度大于5mg/L時抑制葉綠素的生成，并隨濃度增加抑制作用增大.

表1 Cr6+污染對小白菜葉綠素含量的影響(mg/g)

圖7 Cr6+污染對小白菜葉綠素含量的影響

3 結論與討論

3.1 Cr6+污染對小白菜生長的影響

植物的株高、最大葉面積、根長、地上部分鮮重、總鮮重等形態(tài)指標都能直接表現(xiàn)出植物的生長狀況，本試驗隨Cr6+污染濃度的增加，上述各指標都呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢.當濃度為5mg/L時達到最大值.這說明低濃度的Cr6+能促進植物的生長，高濃度Cr6+則抑制植物的生長.這可能是因為鉻作為非必須元素，在低濃度時會促進小白菜的生長，隨著Cr6+濃度的增大，Cr6+在植物體內大量富集，主要積累在根部細胞，造成了細胞器結構和功能的缺陷，改變了代謝途徑，從而致使小白菜受到損傷，抑制了小白菜的生長[8-9].

3.2 Cr6+污染對小白菜葉綠素含量的影響

葉綠素是光合作用的主要色素，其含量的高低在一定程度上反映了植物光合作用的強弱.本試驗表明，低濃度的Cr6+可促進小白菜葉綠素的生成，而高濃度的Cr6+抑制葉綠素的生成.當Cr6+濃度為5mg/L時葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量均達到最大值.這可能是因為低濃度Cr6+的加入有利于葡萄糖、脂肪和蛋白質代謝的調節(jié).隨著Cr6+濃度繼續(xù)升高，鉻在植物體內大量富集則會抑制多種酶的活性，從而抑制葉綠素前體的合成，促進葉綠素分解，或直接破壞葉綠素結構，從而降低葉綠素含量[10-11].

綜上所述，本試驗篩選的Cr6+污染臨界濃度為5mg/L.

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