不同浓度铅处理对木本植物种子发芽的影响

张树彬+刘兴海+杨桂恒+耿阳+刘明+聂新宇+邹颜娟

摘要：以皂角、刺槐为试验材料，通过不同浓度铅处理，研究了其对种子萌发的影响。结果表明：随着铅离子浓度的增加，植物种子的发芽率下降。

关键词：种子萌发；铅处理；影响

中图分类号：S718文献标识码：A文章编号：1674—9944（2014）09—0073—02

1引言

铅是一种常见的有毒物质，其神经毒性早在1个世纪以前就已证实。随着现代化工业、交通业的发展和铅在各领域的广泛使用，铅污染日趋严重，对人体造成很大的危害[1]。铅是自然界分布很广的元素，全世界每年有40%的铅用于制造蓄电池；20%以四乙基铅形式加入汽油作为防爆剂，随汽油燃烧后再由尾气排放到环境中；12%作为建筑材料；6%用于电缆外套；5%用于制造弹药；17%作其他用途 [2]。土壤被重金属污染后，不仅影响作物产量和品质，而且可能进入食物链影响人类身心健康。20世纪60年代发生在日本富山县的骨痛病就是当地居民食用被含Cd废水污染了的土壤所生产的镉米所致[3]。铅不是植物体的必需元素，植物吸收土壤中的铅并积累在根部，铅亦可通过大气污染物附着在作物的可食部位[4]。铅主要影响植物的光合作用和蒸腾作用，铅沉积在土壤中，积累到一定限度就会对植物产生毒害，影响蔬菜的产量及品质，铅通过呼吸道、消化道进入机体，人体内铅含量随年龄增长而增加，人体内铅的半衰期可长达20多年[5]，铅进入人体后先蓄积于骨骼以及肝、肾、脾和大脑等处。

重金属污染土地的治理大致有客土法、石灰改良法、化学淋洗法等[6]。这些方法在污染土壤的改良和治理方面虽然具有一定的理论意义，但在实际应用上往往都存在某些局限性。如加入土壤改良剂的沉淀法虽然在一定时期内可以降低土壤溶液中重金属离子的溶解度，但同时却会导致某些土壤营养元素的沉淀；淋洗法会同时造成营养元素的淋失；客土法虽效果较好，但费用昂贵，难以大面积工程推广。近年来发展起来的植物修复技术以其安全、廉价的特点正成为研究和开发的热点[7]。

植物具有调节水分平衡、改善土壤微生物环境、分泌多种有机物、促进土壤微生物活动等生态功能，植物修复是一门利用植物清理陆地和水生生态系统污染的技术，草本植物矮小、生物量低、生命周期短，后期的养护管理费用高，可利用价值低[8] ；而木本植物具有生命周期长，其产物不进入食物链，后期管理粗放，且具有较高的经济价值和景观效果，生态效益显著等优势[9]。同时，利用木本植物（树木）对重金属污染土壤进行修复，可以达到在修复中利用，在利用中修复的双重效果，而且也符合我国的国情[10]，因此，开展这方面的研究具有重要的理论和现实意义。本文研究了铅污染对皂角、刺槐种子萌发的影响，为铅污染土壤的治理提供理论依据。

2材料与方法

2.1供试材料

植物种子：刺槐（Robinia pseudoacacia L.）、皂角（Gleditsia.Sinensis Lam）。皂角采自沈阳农业大学植物园；刺槐购自辽宁省林业厅林木种苗站。供试药剂：分析纯硝酸铅（Pb（NO3）2）和硝酸铵（NH4NO3）。

2.2室内发芽实验

将供试种子放在白纸上，去除杂质及和虫蚀及成熟度较低的种子。将培养皿在120℃的条件下高温灭菌1h，并在每个培养皿中垫两层纱布。刺槐种子用80℃高热水烫种，皂角用95℃高热水烫种。在烫种过程中，边倒热水边搅拌种子，以便受热均匀，待水温降至室温后停止搅拌，浸泡24h，然后再用Pb2+处理种子，含Pb（No3）2的浓度分别为200mg/L、400mg/L、800mg/L、1200mg/L、1600mg/L。分别标记为处理1、处理2、处理3、处理4、处理5，并以不加铅的为对照，每个处理重复3次。

皂角种子每个培养皿装30粒，刺槐种子每个培养皿装50粒。每个处理设3个重复。在每个培养皿中加5毫升重金属溶液（以纱布浸湿但不淌溶液为宜），种子摆盘后放入恒温箱中记录种子发芽数（胚根与种子等长，胚芽长度达种子一半时，就认为种子已经发芽）恒温箱温度为25.5℃。在种子发芽期间每隔24h记录一次发芽数，并浇重金属溶液保持纱布湿润。一周后统计皂角、刺槐的发芽率、发芽势及过氧化物酶的活性和鲜重。

2.3测定内容与方法

发芽率（%）=供试种子的发芽数/供试种子数；发芽势=供试种子发芽数最多一天前积累的所有发芽种子数/供试种子数。

3结果与分析

表1为铅处理对植物种子萌发影响实验的结果。

从表1中可以看出，不同浓度的铅处理对刺槐种子萌发的影响表现为抑制作用，它使刺槐种子的发芽率降低，降低了发芽势，并且随着污染物浓度的增加，抑制作用同时增大。刺槐对照的发芽率为91%，处理1、处理2、处理3、处理4、处理5的发芽率分别比对照低3%、4%、9%、11%、24%，经方差分析，处理3、处理4和处理5与对照的发芽率形成显著差异，并且差异极显著。刺槐对照的发芽势为46.75，而从处理1至处理5的发芽势均低于对照，且随着污染物浓度的增加，发芽势逐渐降低，最低值为19.75出现在处理5，说明高浓度的Pb对刺槐发芽势抑制作用最大。经方差分析，处理2、处理3、处理4和处理5的发芽势则与对照的形成极显著差异；而不同浓度铅处理对皂角种子的萌发几乎没有影响，可能是皂角种子较大，内存物质较多，足够用于发芽所需。可以看出刺槐种子受铅的毒害作用大于皂角种子。

4结语

皂角的发芽率几乎不受铅处理的影响，其发芽势在开始时有所降低，但随后又变大，说明铅处理对皂角种子的萌发影响不大。对刺槐而言，种子的发芽率随铅浓度的增加而降低，发芽势随浓度的降低亦降低明显，说明刺槐种子受铅的影响较明显；皂角和刺槐胚根的伸长都明显受到抑制，且在低浓度时抑制就很明显，胚轴的伸长也受到了铅处理的抑制，但是其受抑制程度要小于铅对胚根的影响。皂角胚根过氧化物酶的活性随浓度的增加一直增大，皂角胚轴过氧化物酶活性表现出相反的规律，随浓度的增加，过氧化物酶活性变小，刺槐胚根胚轴过氧化物酶的活性随着铅浓度的增加而增加，但在过高浓度时则出现降低。

参考文献：

[1] 张福锁植物营养生志生理学和遗传学[M].北京：中国科学技术出版社，1993.

[2] 洗振国，刘友良.重金l眉超量积累植物研究进展[J].植物生理学通讯，1998，34（2）：133～139.

[3] 刘义铜.尾矿埘小麦生长发育和生理功能的影响[J].应用生态学报，2001（12）.

[4] 夏星辉，陈静生.土壤重金属污染治理方法研究进展[J].环境科学，1997（3）：72～76.

[5] 郭义龙，林壹兵.漳州市农业土壤重金属现状分析及防治[J].土壤，2003，35（2）：131～135.

[5] 华东师范大学生物系植物生理教研组.植物生理学实验指导[M].北京：人民教育出版社，1980.

[7] 黄晓华，周青，程宏英，等.五种常绿树木对铅污染胁迫的反应[J].城市环境与城市生态，2000（12）.

[8] 赵会杰.抗坏血酸对小麦旗叶衰老进程中膜脂过氧化的影响[M].植物生理学通讯，1992（28）.

[9] 郝建军，刘延吉.植物生理学试验技术[M].长春：吉林科学出版社，2010.

[10] 黄玉山，邱国华.紫茅抗铜和敏感品种在发育早期对铜离子反应的理差异[J].应用与环境生物学报，2010（11）.endprint

摘要：以皂角、刺槐为试验材料，通过不同浓度铅处理，研究了其对种子萌发的影响。结果表明：随着铅离子浓度的增加，植物种子的发芽率下降。

关键词：种子萌发；铅处理；影响

中图分类号：S718文献标识码：A文章编号：1674—9944（2014）09—0073—02

1引言

铅是一种常见的有毒物质，其神经毒性早在1个世纪以前就已证实。随着现代化工业、交通业的发展和铅在各领域的广泛使用，铅污染日趋严重，对人体造成很大的危害[1]。铅是自然界分布很广的元素，全世界每年有40%的铅用于制造蓄电池；20%以四乙基铅形式加入汽油作为防爆剂，随汽油燃烧后再由尾气排放到环境中；12%作为建筑材料；6%用于电缆外套；5%用于制造弹药；17%作其他用途 [2]。土壤被重金属污染后，不仅影响作物产量和品质，而且可能进入食物链影响人类身心健康。20世纪60年代发生在日本富山县的骨痛病就是当地居民食用被含Cd废水污染了的土壤所生产的镉米所致[3]。铅不是植物体的必需元素，植物吸收土壤中的铅并积累在根部，铅亦可通过大气污染物附着在作物的可食部位[4]。铅主要影响植物的光合作用和蒸腾作用，铅沉积在土壤中，积累到一定限度就会对植物产生毒害，影响蔬菜的产量及品质，铅通过呼吸道、消化道进入机体，人体内铅含量随年龄增长而增加，人体内铅的半衰期可长达20多年[5]，铅进入人体后先蓄积于骨骼以及肝、肾、脾和大脑等处。

重金属污染土地的治理大致有客土法、石灰改良法、化学淋洗法等[6]。这些方法在污染土壤的改良和治理方面虽然具有一定的理论意义，但在实际应用上往往都存在某些局限性。如加入土壤改良剂的沉淀法虽然在一定时期内可以降低土壤溶液中重金属离子的溶解度，但同时却会导致某些土壤营养元素的沉淀；淋洗法会同时造成营养元素的淋失；客土法虽效果较好，但费用昂贵，难以大面积工程推广。近年来发展起来的植物修复技术以其安全、廉价的特点正成为研究和开发的热点[7]。

植物具有调节水分平衡、改善土壤微生物环境、分泌多种有机物、促进土壤微生物活动等生态功能，植物修复是一门利用植物清理陆地和水生生态系统污染的技术，草本植物矮小、生物量低、生命周期短，后期的养护管理费用高，可利用价值低[8] ；而木本植物具有生命周期长，其产物不进入食物链，后期管理粗放，且具有较高的经济价值和景观效果，生态效益显著等优势[9]。同时，利用木本植物（树木）对重金属污染土壤进行修复，可以达到在修复中利用，在利用中修复的双重效果，而且也符合我国的国情[10]，因此，开展这方面的研究具有重要的理论和现实意义。本文研究了铅污染对皂角、刺槐种子萌发的影响，为铅污染土壤的治理提供理论依据。

2材料与方法

2.1供试材料

植物种子：刺槐（Robinia pseudoacacia L.）、皂角（Gleditsia.Sinensis Lam）。皂角采自沈阳农业大学植物园；刺槐购自辽宁省林业厅林木种苗站。供试药剂：分析纯硝酸铅（Pb（NO3）2）和硝酸铵（NH4NO3）。

2.2室内发芽实验

将供试种子放在白纸上，去除杂质及和虫蚀及成熟度较低的种子。将培养皿在120℃的条件下高温灭菌1h，并在每个培养皿中垫两层纱布。刺槐种子用80℃高热水烫种，皂角用95℃高热水烫种。在烫种过程中，边倒热水边搅拌种子，以便受热均匀，待水温降至室温后停止搅拌，浸泡24h，然后再用Pb2+处理种子，含Pb（No3）2的浓度分别为200mg/L、400mg/L、800mg/L、1200mg/L、1600mg/L。分别标记为处理1、处理2、处理3、处理4、处理5，并以不加铅的为对照，每个处理重复3次。

皂角种子每个培养皿装30粒，刺槐种子每个培养皿装50粒。每个处理设3个重复。在每个培养皿中加5毫升重金属溶液（以纱布浸湿但不淌溶液为宜），种子摆盘后放入恒温箱中记录种子发芽数（胚根与种子等长，胚芽长度达种子一半时，就认为种子已经发芽）恒温箱温度为25.5℃。在种子发芽期间每隔24h记录一次发芽数，并浇重金属溶液保持纱布湿润。一周后统计皂角、刺槐的发芽率、发芽势及过氧化物酶的活性和鲜重。

2.3测定内容与方法

发芽率（%）=供试种子的发芽数/供试种子数；发芽势=供试种子发芽数最多一天前积累的所有发芽种子数/供试种子数。

3结果与分析

表1为铅处理对植物种子萌发影响实验的结果。

从表1中可以看出，不同浓度的铅处理对刺槐种子萌发的影响表现为抑制作用，它使刺槐种子的发芽率降低，降低了发芽势，并且随着污染物浓度的增加，抑制作用同时增大。刺槐对照的发芽率为91%，处理1、处理2、处理3、处理4、处理5的发芽率分别比对照低3%、4%、9%、11%、24%，经方差分析，处理3、处理4和处理5与对照的发芽率形成显著差异，并且差异极显著。刺槐对照的发芽势为46.75，而从处理1至处理5的发芽势均低于对照，且随着污染物浓度的增加，发芽势逐渐降低，最低值为19.75出现在处理5，说明高浓度的Pb对刺槐发芽势抑制作用最大。经方差分析，处理2、处理3、处理4和处理5的发芽势则与对照的形成极显著差异；而不同浓度铅处理对皂角种子的萌发几乎没有影响，可能是皂角种子较大，内存物质较多，足够用于发芽所需。可以看出刺槐种子受铅的毒害作用大于皂角种子。

4结语

皂角的发芽率几乎不受铅处理的影响，其发芽势在开始时有所降低，但随后又变大，说明铅处理对皂角种子的萌发影响不大。对刺槐而言，种子的发芽率随铅浓度的增加而降低，发芽势随浓度的降低亦降低明显，说明刺槐种子受铅的影响较明显；皂角和刺槐胚根的伸长都明显受到抑制，且在低浓度时抑制就很明显，胚轴的伸长也受到了铅处理的抑制，但是其受抑制程度要小于铅对胚根的影响。皂角胚根过氧化物酶的活性随浓度的增加一直增大，皂角胚轴过氧化物酶活性表现出相反的规律，随浓度的增加，过氧化物酶活性变小，刺槐胚根胚轴过氧化物酶的活性随着铅浓度的增加而增加，但在过高浓度时则出现降低。

参考文献：

[1] 张福锁植物营养生志生理学和遗传学[M].北京：中国科学技术出版社，1993.

[2] 洗振国，刘友良.重金l眉超量积累植物研究进展[J].植物生理学通讯，1998，34（2）：133～139.

[3] 刘义铜.尾矿埘小麦生长发育和生理功能的影响[J].应用生态学报，2001（12）.

[4] 夏星辉，陈静生.土壤重金属污染治理方法研究进展[J].环境科学，1997（3）：72～76.

[5] 郭义龙，林壹兵.漳州市农业土壤重金属现状分析及防治[J].土壤，2003，35（2）：131～135.

[5] 华东师范大学生物系植物生理教研组.植物生理学实验指导[M].北京：人民教育出版社，1980.

[7] 黄晓华，周青，程宏英，等.五种常绿树木对铅污染胁迫的反应[J].城市环境与城市生态，2000（12）.

[8] 赵会杰.抗坏血酸对小麦旗叶衰老进程中膜脂过氧化的影响[M].植物生理学通讯，1992（28）.

[9] 郝建军，刘延吉.植物生理学试验技术[M].长春：吉林科学出版社，2010.

[10] 黄玉山，邱国华.紫茅抗铜和敏感品种在发育早期对铜离子反应的理差异[J].应用与环境生物学报，2010（11）.endprint

摘要：以皂角、刺槐为试验材料，通过不同浓度铅处理，研究了其对种子萌发的影响。结果表明：随着铅离子浓度的增加，植物种子的发芽率下降。

关键词：种子萌发；铅处理；影响

中图分类号：S718文献标识码：A文章编号：1674—9944（2014）09—0073—02

1引言

铅是一种常见的有毒物质，其神经毒性早在1个世纪以前就已证实。随着现代化工业、交通业的发展和铅在各领域的广泛使用，铅污染日趋严重，对人体造成很大的危害[1]。铅是自然界分布很广的元素，全世界每年有40%的铅用于制造蓄电池；20%以四乙基铅形式加入汽油作为防爆剂，随汽油燃烧后再由尾气排放到环境中；12%作为建筑材料；6%用于电缆外套；5%用于制造弹药；17%作其他用途 [2]。土壤被重金属污染后，不仅影响作物产量和品质，而且可能进入食物链影响人类身心健康。20世纪60年代发生在日本富山县的骨痛病就是当地居民食用被含Cd废水污染了的土壤所生产的镉米所致[3]。铅不是植物体的必需元素，植物吸收土壤中的铅并积累在根部，铅亦可通过大气污染物附着在作物的可食部位[4]。铅主要影响植物的光合作用和蒸腾作用，铅沉积在土壤中，积累到一定限度就会对植物产生毒害，影响蔬菜的产量及品质，铅通过呼吸道、消化道进入机体，人体内铅含量随年龄增长而增加，人体内铅的半衰期可长达20多年[5]，铅进入人体后先蓄积于骨骼以及肝、肾、脾和大脑等处。

重金属污染土地的治理大致有客土法、石灰改良法、化学淋洗法等[6]。这些方法在污染土壤的改良和治理方面虽然具有一定的理论意义，但在实际应用上往往都存在某些局限性。如加入土壤改良剂的沉淀法虽然在一定时期内可以降低土壤溶液中重金属离子的溶解度，但同时却会导致某些土壤营养元素的沉淀；淋洗法会同时造成营养元素的淋失；客土法虽效果较好，但费用昂贵，难以大面积工程推广。近年来发展起来的植物修复技术以其安全、廉价的特点正成为研究和开发的热点[7]。

植物具有调节水分平衡、改善土壤微生物环境、分泌多种有机物、促进土壤微生物活动等生态功能，植物修复是一门利用植物清理陆地和水生生态系统污染的技术，草本植物矮小、生物量低、生命周期短，后期的养护管理费用高，可利用价值低[8] ；而木本植物具有生命周期长，其产物不进入食物链，后期管理粗放，且具有较高的经济价值和景观效果，生态效益显著等优势[9]。同时，利用木本植物（树木）对重金属污染土壤进行修复，可以达到在修复中利用，在利用中修复的双重效果，而且也符合我国的国情[10]，因此，开展这方面的研究具有重要的理论和现实意义。本文研究了铅污染对皂角、刺槐种子萌发的影响，为铅污染土壤的治理提供理论依据。

2材料与方法

2.1供试材料

植物种子：刺槐（Robinia pseudoacacia L.）、皂角（Gleditsia.Sinensis Lam）。皂角采自沈阳农业大学植物园；刺槐购自辽宁省林业厅林木种苗站。供试药剂：分析纯硝酸铅（Pb（NO3）2）和硝酸铵（NH4NO3）。

2.2室内发芽实验

将供试种子放在白纸上，去除杂质及和虫蚀及成熟度较低的种子。将培养皿在120℃的条件下高温灭菌1h，并在每个培养皿中垫两层纱布。刺槐种子用80℃高热水烫种，皂角用95℃高热水烫种。在烫种过程中，边倒热水边搅拌种子，以便受热均匀，待水温降至室温后停止搅拌，浸泡24h，然后再用Pb2+处理种子，含Pb（No3）2的浓度分别为200mg/L、400mg/L、800mg/L、1200mg/L、1600mg/L。分别标记为处理1、处理2、处理3、处理4、处理5，并以不加铅的为对照，每个处理重复3次。

皂角种子每个培养皿装30粒，刺槐种子每个培养皿装50粒。每个处理设3个重复。在每个培养皿中加5毫升重金属溶液（以纱布浸湿但不淌溶液为宜），种子摆盘后放入恒温箱中记录种子发芽数（胚根与种子等长，胚芽长度达种子一半时，就认为种子已经发芽）恒温箱温度为25.5℃。在种子发芽期间每隔24h记录一次发芽数，并浇重金属溶液保持纱布湿润。一周后统计皂角、刺槐的发芽率、发芽势及过氧化物酶的活性和鲜重。

2.3测定内容与方法

发芽率（%）=供试种子的发芽数/供试种子数；发芽势=供试种子发芽数最多一天前积累的所有发芽种子数/供试种子数。

3结果与分析

表1为铅处理对植物种子萌发影响实验的结果。

从表1中可以看出，不同浓度的铅处理对刺槐种子萌发的影响表现为抑制作用，它使刺槐种子的发芽率降低，降低了发芽势，并且随着污染物浓度的增加，抑制作用同时增大。刺槐对照的发芽率为91%，处理1、处理2、处理3、处理4、处理5的发芽率分别比对照低3%、4%、9%、11%、24%，经方差分析，处理3、处理4和处理5与对照的发芽率形成显著差异，并且差异极显著。刺槐对照的发芽势为46.75，而从处理1至处理5的发芽势均低于对照，且随着污染物浓度的增加，发芽势逐渐降低，最低值为19.75出现在处理5，说明高浓度的Pb对刺槐发芽势抑制作用最大。经方差分析，处理2、处理3、处理4和处理5的发芽势则与对照的形成极显著差异；而不同浓度铅处理对皂角种子的萌发几乎没有影响，可能是皂角种子较大，内存物质较多，足够用于发芽所需。可以看出刺槐种子受铅的毒害作用大于皂角种子。

4结语

皂角的发芽率几乎不受铅处理的影响，其发芽势在开始时有所降低，但随后又变大，说明铅处理对皂角种子的萌发影响不大。对刺槐而言，种子的发芽率随铅浓度的增加而降低，发芽势随浓度的降低亦降低明显，说明刺槐种子受铅的影响较明显；皂角和刺槐胚根的伸长都明显受到抑制，且在低浓度时抑制就很明显，胚轴的伸长也受到了铅处理的抑制，但是其受抑制程度要小于铅对胚根的影响。皂角胚根过氧化物酶的活性随浓度的增加一直增大，皂角胚轴过氧化物酶活性表现出相反的规律，随浓度的增加，过氧化物酶活性变小，刺槐胚根胚轴过氧化物酶的活性随着铅浓度的增加而增加，但在过高浓度时则出现降低。

参考文献：

[1] 张福锁植物营养生志生理学和遗传学[M].北京：中国科学技术出版社，1993.

[2] 洗振国，刘友良.重金l眉超量积累植物研究进展[J].植物生理学通讯，1998，34（2）：133～139.

[3] 刘义铜.尾矿埘小麦生长发育和生理功能的影响[J].应用生态学报，2001（12）.

[4] 夏星辉，陈静生.土壤重金属污染治理方法研究进展[J].环境科学，1997（3）：72～76.

[5] 郭义龙，林壹兵.漳州市农业土壤重金属现状分析及防治[J].土壤，2003，35（2）：131～135.

[5] 华东师范大学生物系植物生理教研组.植物生理学实验指导[M].北京：人民教育出版社，1980.

[7] 黄晓华，周青，程宏英，等.五种常绿树木对铅污染胁迫的反应[J].城市环境与城市生态，2000（12）.

[8] 赵会杰.抗坏血酸对小麦旗叶衰老进程中膜脂过氧化的影响[M].植物生理学通讯，1992（28）.

[9] 郝建军，刘延吉.植物生理学试验技术[M].长春：吉林科学出版社，2010.

[10] 黄玉山，邱国华.紫茅抗铜和敏感品种在发育早期对铜离子反应的理差异[J].应用与环境生物学报，2010（11）.endprint