铅-镉复合胁迫对3种草本花卉幼苗生长的影响

姜 成，申晓慧，李春丰，刘方明，吴恒梅，赵永勋

(1.佳木斯大学 生命科学学院，黑龙江 佳木斯 154007;2.黑龙江省农业科学院 佳木斯分院，黑龙江 佳木斯 154007)

土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属加入到土壤中，致使土壤中重金属明显高于原生含量，并造成生态环境质量恶化的现象［1］。重金属污染土壤的修复方法很多，其中生物修复技术因其与传统处理技术相比具有明显优势而成为最有发展潜力和市场前景的修复技术［2］。目前，植物修复技术研究以蔬菜种子为试验材料的居多，但这种做法并不可取［3］，因其会造成生物体的二次污染。近年来，国内外有大量关于重金属污染对植物毒害的报道，但局限于某一种重金属对植物的影响，而2种或2种以上的重金属对同一作物影响的研究报道尚少［4］。为此，作者以草本花卉为试验材料，这既可以避免上述弊端，创造经济价值［5］，又可以研究不同浓度铅 (Pb)-镉 (Cd)复合胁迫对植物生理生化特性的影响，旨在为农业生产中重金属毒害效应的早期预报、重金属毒害的防止和重金属污染土壤的生物修复提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 供试材料

供试花卉为凤仙花、矮翠菊、孔雀草3种草本花卉。供试试剂有Pb (NO3)2、CdCl2等。

1.2 处理设计

试验设7个处理水平，Pb，Cd 含量分别为0和0 mg·L-1对照 (CK)，125 和10 mg·L-1，250和20 mg·L-1，500 和30 mg·L-1，750 和40 mg·L-1，1 000 和50 mg·L-1，1 250 和60 mg·L-1。采用完全随机设计，重复3 次。

1.3 测定项目

种子发芽率的测定。种子萌发后，记录每天的种子萌发数 (按胚根与种子等长认为种子已经发芽)，计算种子发芽率。发芽率/%=7 d 内供试种子的发芽数/供试种子数×100［6］。

生物量、株高、根冠比的测定。培养4 周后，随机选取10 株幼苗，将整株幼苗用去离子水反复冲洗干净。株高用直尺直接测量，鲜重用电子秤称重，根冠比以鲜量做比较，干重烘干后用电子秤称重。

2 结果与分析

2.1 发芽率

从表1 可以看出，在低浓度Pb-Cd 溶液处理下，3种草本花卉的发芽率随处理浓度的升高而升高，当处理浓度为500 和30 mg·L-1时，发芽率达到最大值，当处理浓度为750 和40 mg·L-1时，3种花卉的发芽率有所下降，但幅度较小，未与对照形成显著差异;在处理浓度为1 000 和50 mg·L-1时，孔雀草和矮翠菊种子的发芽率都低于50%，与对照有显著差异，凤仙花种子的发芽率仍高达68.26%，未与对照形成显著差异，说明凤仙花对Pb-Cd 胁迫抗性要高于孔雀草和矮翠菊。

表1 不同浓度Pb-Cd 胁迫3种草本花卉种子的发芽率

2.2 幼苗生长

从图1 可以看出，3种草本花卉的株高随处理浓度的升高表现为先上升后下降的趋势，在Pb-Cd处理浓度低于750 和40 mg·L-1时，孔雀草和凤仙花的株高逐渐增高，当处理浓度为1 000 和50 mg·L-1时降低，而矮翠菊的株高在处理浓度低于250 和20 mg·L-1时表现为小幅度的增高，随着浓度的升高又逐渐下降。可见，从株高的变化来看，孔雀草和凤仙花对Pb-Cd 胁迫抗性要高于矮翠菊。

图1 Pb-Cd 胁迫对3种草本花卉株高的影响

从图2 看出，随着处理浓度的升高，孔雀草和矮翠菊的根冠比呈现下降的趋势;而凤仙花则表现出先升高后降低的趋势，当浓度达到750 和40 mg·L-1时根冠比最大，此后下降，下降程度较明显，说明在低浓度下凤仙花根的损伤比孔雀草和矮翠菊轻，即凤仙花对Pb-Cd 胁迫抗性要高于孔雀草和矮翠菊。

图2 Pb-Cd 胁迫对3种草本花卉根冠比的影响

从图3 和图4 可以看出，3种草本花卉的鲜重和干重随着Pb-Cd 处理浓度的增加而降低，相邻浓度之间变化不太明显。但在较高处理浓度下，鲜重和干重下降幅度较大。凤仙花的鲜重下降幅度大于孔雀草和矮翠菊，而干重的下降幅度却小于孔雀草和矮翠菊，可见，在Pb-Cd 胁迫下，凤仙花与孔雀草和矮翠菊相比，吸收了更多的水分，积累了更多的干物质。

图3 Pb-Cd 胁迫对3种草本花卉鲜重的影响

图4 Pb-Cd 胁迫对3种草本花卉干重的影响

3 小结

在低浓度Pb-Cd 溶液处理下，凤仙花、孔雀草、矮翠菊等3种草本花卉的发芽率随处理浓度的升高而呈现先升后降的趋势，但在较高浓度1 000和50 mg·L-1时，凤仙花种子的发芽率仍高达68.26%，未与对照形成显著差异;孔雀草和凤仙花的株高在Pb-Cd 处理浓度为1 000 和50 mg·L-1时开始降低;孔雀草和矮翠菊的根冠比随着浓度的升高呈现下降的趋势，而凤仙花则表现出先升高后降低的趋势，说明低浓度下对凤仙花根的损伤比孔雀草和矮翠菊轻。表明凤仙花对Pb-Cd 胁迫抗性要高于孔雀草和矮翠菊。

凤仙花鲜重的下降幅度大于孔雀草和矮翠菊，干重的下降幅度小于孔雀草和矮翠菊。可见，在Pb-Cd 胁迫下，凤仙花与孔雀草和矮翠菊相比，吸收了更多的水分，积累了更多的干物质。

［1］陈怀满，土壤植物系统中的重金属污染［M］.北京:科学出版社，1996:1344.

［2］徐红宁，许嘉琳.土壤环境中金属复合污染对小麦种子的影响［J］.中国环境科学，13 (5):367-371.

［3］吴燕玉，王新，梁仁禄.重金属复合污染对土壤植物系统的生态效应对作物、微生物、苜蓿、树木的影响［J］.应用生态学报，1997:7 (30):56-62.

［4］崔德杰，张玉龙.土壤重金属污染现状与修复技术研究进展［J］.土壤通报，2004 (3):23-24.

［5］Abdel-Saolur M F.Cadmium-Zinc interactions in plants and extractable Cadmium and Zinc fractions in soil ［J］.Soil Science，1998，145 (6):424-431.

［6］宋勤飞，樊卫国.不同浓度铅处理对番茄种子萌发的影响［J］.种子.2006，25 (4):60-61.