重金屬Pb對(duì)幾種常見植物種子發(fā)芽活力的影響研究

盧楠

摘 ? 要：為了研究不同濃度重金屬Pb對(duì)冰草、敗醬草、蒲公英、苜蓿4種常見野生植物種子萌發(fā)的影響，采用培養(yǎng)皿濾紙法，并參照《牧草種子檢驗(yàn)規(guī)程》GB/T 2930.4—2001準(zhǔn)備進(jìn)行試驗(yàn)，在重金屬Pb濃度分別為0 mg/L、2 000 mg/L和5 000 mg/L的條件下，對(duì)4種植物種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和胚芽、根系長(zhǎng)進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果表明，經(jīng)含有一定質(zhì)量濃度Pb溶液的脅迫作用，4種植物種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率均有不同程度的下降，其中，蒲公英和苜蓿種子的耐受性較差，在重金屬Pb溶液濃度為2 000 mg/L和5 000 mg/L時(shí)，種子胚芽和胚根長(zhǎng)均低于有效測(cè)量值。

關(guān)鍵詞：重金屬Pb;植物;種子;發(fā)芽活力;影響

Pb污染主要來源于金屬冶煉、化工、汽車燃料和化肥殺蟲劑等[1]，其中將含Pb的四乙基鉛作為汽油防爆劑后，環(huán)境中98%的Pb均來源于汽油[2]。隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的進(jìn)一步發(fā)展，土壤中重金屬Pb含量累積現(xiàn)狀堪憂。作為植物的非必需元素，一定濃度的Pb通過影響植物的呼吸和光合作用等生理代謝進(jìn)而對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育表現(xiàn)出不同程度的抑制作用[3]。從常見植物中篩選重金屬耐受性較好的具有累積作用的植物，并利用累積植物吸收吸附進(jìn)行土壤重金屬修復(fù)治理，仍是目前研究的熱點(diǎn)，而植物種子的萌發(fā)對(duì)各種環(huán)境因子的變化極其敏感[4，5]，研究重金屬對(duì)常見植物種子萌發(fā)的影響，對(duì)于重金屬污染應(yīng)用植物修復(fù)技術(shù)具有一定的指導(dǎo)作用。豆科、菊科和禾本科植物多分布具有重金屬中、低累積作用的植物[6，7]，根據(jù)對(duì)污染區(qū)常見植物群落分布的調(diào)查結(jié)果，草本植物中以禾本科、菊科和豆科物種居多，其中冰草、敗醬草、蒲公英、苜蓿分布蓋度較大，成為本次研究的主要植物。本文旨在通過幾種在污染區(qū)常見植物種子的發(fā)芽試驗(yàn)，探明不同植物對(duì)重金屬Pb含量的耐受閾值。

1 ? 材料與方法

1.1 ? 供試材料

選用冰草、敗醬草、蒲公英、苜蓿這4種植物作為發(fā)芽試驗(yàn)的研究對(duì)象，種子采集于重金屬Pb污染區(qū)生長(zhǎng)的“土著植物”;培養(yǎng)皿，直徑90 mm;Pb（CHCOO）2·3H2O，分析純，產(chǎn)自上海國(guó)藥;人工氣候室;電子天平，精度0.000 1 g，賽得利斯。

1.2 ? 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)按照《牧草種子檢驗(yàn)規(guī)程》GB/T 2930.4—2001標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作。以覆雙層濾紙的培養(yǎng)皿為發(fā)芽床，每皿均勻放入100粒經(jīng)篩選及0.1% KMnO4溶液浸泡過的種子。將配好的濃度分別為0 mg/L、2 000 mg/L 和5 000 mg/L Pb（CHCOO）2溶液置于培養(yǎng)皿中，至濾紙飽和，3種處理分別記為F1、F2、F3，每個(gè)處理設(shè)置3組平行試驗(yàn)。采用人工氣候室變溫模式培養(yǎng)，白天（光照時(shí)段）l0 h，溫度30 ℃，光照為1 000 lx;夜晚（黑暗時(shí)段）14 h，溫度20 ℃;使用電子天平稱量并及時(shí)補(bǔ)充因蒸發(fā)散失的水分，維持發(fā)芽床中濃度不變。各組試驗(yàn)最長(zhǎng)不超過14 d。

1.3 ? 測(cè)定項(xiàng)目及依據(jù)

發(fā)芽期間每日統(tǒng)計(jì)發(fā)芽數(shù)，逐日觀察記錄發(fā)芽種子（以胚芽長(zhǎng)度達(dá)到種子1/2為種子發(fā)芽的判斷標(biāo)準(zhǔn)），參照國(guó)際種子檢驗(yàn)規(guī)程（ISTA， 1996）進(jìn)行幼苗評(píng)定;自各重復(fù)隨機(jī)取5株幼苗（對(duì)少于5株的處理，取所有幼苗），測(cè)定初生根長(zhǎng)和胚芽長(zhǎng)（包括胚軸與頂芽）。

發(fā)芽勢(shì)（%）=（4 d內(nèi)供試種子的發(fā)芽數(shù)/供試種子的發(fā)芽總數(shù)）×100%

發(fā)芽率（%）=（發(fā)芽終止期時(shí)全部正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)）×100%。

2 ? 結(jié)果與討論

2.1 ? 不同濃度Pb污染對(duì)種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率的影響

不同濃度Pb污染對(duì)種子發(fā)芽率的影響見圖1。

從圖1中可以看出，在不存在Pb污染的條件下，4種植物的發(fā)芽率均不低于60%，其中，冰草和苜蓿的發(fā)芽率達(dá)80%以上。供試種子的發(fā)芽勢(shì)不低于44%，其中，冰草的發(fā)芽勢(shì)高達(dá)90%，即供試冰草種子在4 d內(nèi)的發(fā)芽數(shù)已經(jīng)高達(dá)90顆。

當(dāng)試驗(yàn)條件在達(dá)到或高于F2濃度時(shí)，冰草、敗醬草、蒲公英、苜蓿4種植物種子的發(fā)芽勢(shì)為0，即供試植物種子在發(fā)芽試驗(yàn)開展的前4 d內(nèi)均未有發(fā)芽跡象。在F2試驗(yàn)條件下，與F1試驗(yàn)條件數(shù)據(jù)相比較，除蒲公英的發(fā)芽率保持62%不變外，其余3種供試植物種子的發(fā)芽率均有不同程度的減少，冰草發(fā)芽率降幅為5%，但發(fā)芽率仍高于90%。而敗醬草和苜蓿的發(fā)芽率降幅為12%～22%，表明Pb的脅迫對(duì)4種種子的發(fā)芽率影響較大，環(huán)境中一定濃度的重金屬Pb會(huì)延長(zhǎng)種子的發(fā)芽時(shí)間，并對(duì)發(fā)芽率產(chǎn)生不同程度的影響。

在F3試驗(yàn)條件下，與F1相比，4種植物發(fā)芽率的降低幅度均高于40%，敗醬草的發(fā)芽率降幅達(dá)50%以上，苜蓿在F3條件下發(fā)芽率降為0。與F2條件下相應(yīng)植物種子發(fā)芽率相比，4種供試種子的發(fā)芽率降幅高于30%，苜蓿種子發(fā)芽率降幅達(dá)68%。表明隨著環(huán)境條件中Pb污染程度的加劇，絕大多數(shù)植物種子受到毒害，使種子發(fā)芽時(shí)間延長(zhǎng)，導(dǎo)致種子發(fā)芽率急劇下降，造成不出苗或死苗的現(xiàn)象。

2.2 ? 不同濃度Pb污染對(duì)種子胚芽萌發(fā)和根系發(fā)育的影響

開展Pb脅迫下對(duì)冰草、敗醬草、蒲公英、苜蓿4種植物種子發(fā)芽活力的影響試驗(yàn)，在F1、F2、F3條件下對(duì)4種植物種子的胚芽長(zhǎng)和根系的平均長(zhǎng)度進(jìn)行了檢測(cè)和統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表1。

由表1可知，不同處理?xiàng)l件下，Pb溶液濃度對(duì)不同植物胚芽和根系均產(chǎn)生了較大影響，蒲公英的胚芽和根系長(zhǎng)度在F2時(shí)即已無法測(cè)量，說明這種植物種子對(duì)Pb的耐受性較差。F2條件下，冰草、敗醬草和苜蓿的胚芽長(zhǎng)度分別減少了50.7%、45.9%和24.1%。當(dāng)環(huán)境中Pb濃度增加到F3時(shí)，4種植物的根系均無法有效測(cè)量，與F2相比，冰草和敗醬草的胚芽長(zhǎng)分別減少了48.3%和50.0%;與F1相比，冰草和敗醬草胚芽長(zhǎng)度分別減少了74.5%和73.0%，表明在F2條件下，4種植物發(fā)芽后胚芽長(zhǎng)即已受到較嚴(yán)重的影響。此外，通過與F1、F2相比較，隨著Pb濃度的增大，冰草、敗醬草和苜蓿的根系長(zhǎng)度減小幅度均高于68%，表明在這4種種子發(fā)芽過程中重金屬Pb對(duì)根系的影響大于胚芽。

3 ? 結(jié)論與建議

通過開展不同濃度Pb污染對(duì)4種污染區(qū)“土著植物”種子的發(fā)芽活力影響試驗(yàn)，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：較高濃度的Pb脅迫（濃度高于2 000 mg/L）對(duì)4種種子的發(fā)芽勢(shì)影響較大，隨著Pb污染程度的加劇，絕大多數(shù)植物種子受到毒害，使種子發(fā)芽時(shí)間延長(zhǎng)，導(dǎo)致種子發(fā)芽率急劇下降，造成不出苗的現(xiàn)象。通過檢測(cè)4種供試種子發(fā)芽過程中種子萌發(fā)的胚芽和根系長(zhǎng)，表明重金屬Pb對(duì)根系的影響大于胚芽。

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（收稿日期：2019-05-22）