模拟酸雨对小青菜种子萌发及幼苗生长的影响*

王 虹 王 颖 刘 娜

（上海市农业科学院园艺研究所，上海市设施园艺技术重点实验室，上海 奉贤 201403）

酸雨是指pH值小于5.6的雨雪或其他形式的降水。随着工业化进程的推进和气候的变化，酸雨已经成为较严重的环境问题之一[1]。酸雨对植物的伤害主要表现在通过淋溶等方式直接损害植物的叶片及抑制种子的萌发，并通过引起土壤酸化及重金属累积等间接方式影响植物的生长。Devpura等[2]的研究表明，酸雨抑制了豆类种子的萌发，当pH值降到3.5时豆类作物叶片受到损伤，当pH值降到2.1时叶片开始产生枯斑甚至死亡。王秀英[3]对小麦的研究表明，模拟酸雨胁迫导致了小麦叶片生长受抑，植株叶绿素含量及抗氧化酶活性等生理指标随着酸雨酸性的增强而下降。此外，Tong等[4]研究表明，酸雨可以增加土壤中铝的含量，从而抑制小麦根系的生长。

近年来，随着经济的快速增长，汽车尾气排放量逐年增加，上海已成为我国酸雨较为严重的地区之一[5]。绿叶蔬菜含矿物质和维生素较为丰富，是上海地区主要栽培的蔬菜种类，其对酸雨胁迫也较为敏感[6]。因此，本文以小青菜为材料，研究模拟酸雨对其种子萌发和幼苗生长的影响，以期为本地区防治酸雨对蔬菜作物的危害提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

按照上海市自然降雨主要化学成分比例C1-∶SO42-∶NO3-=3∶4∶3配置不同pH值溶液，将溶液调配成pH值为2.5、3.0、4.0和5.0的4种酸度，分别模拟超重度酸雨、重度酸雨、中度酸雨和轻度酸雨，并以pH值为7.0的中性去离子水作对照（ck）。供试小青菜品种为华王。

1.2 试验方法

将小青菜种子分装在铺有两层滤纸的培养皿中，每个培养皿中均匀摆放50粒种子，并分别加入不同酸度的溶液15 mL。共5个处理，每个处理3次重复。每天定时向培养皿中补充相应的处理溶液3 mL，并定期更换滤纸。培养条件：光周期为12 h，光强为100 μmoL·m-2·s-1，温度为28℃。每天记录种子的发芽数，第3 d统计发芽率，第7 d统计发芽势，第12 d每个处理随机挑选5粒发芽种子测定幼苗鲜重、干重，并计算发芽势、发芽率及活力指数。同时，取样测定幼苗叶绿素含量、根系活力及丙二醛（MDA）含量。幼苗的干鲜重使用电子天平测定，叶绿素含量采用95%乙醇提取法测定，根系活力采用TTC法测定，MDA含量采用硫代巴比妥酸法测定[7]。

1.3 数据处理与分析

发芽势（%）=（3 d内发芽的种子数/供试种子数）×100，

发芽指数=∑Gt/Dt，式中Gt为时间t的发芽数、Dt为相应的发芽天数，

活力指数=S×∑Gt/Dt，式中S为胚根的鲜重。

2 结果与分析

2.1 模拟酸雨对小青菜种子萌发的影响

表1反应了不同pH值模拟酸雨对小青菜种子萌发相关的各项指标的影响。由表1可知，当模拟酸雨pH值为7时，小青菜种子的发芽势、发芽指数和活力指数最大；当模拟酸雨pH值＜5时，随着pH值的降低，小青菜种子的发芽率、发芽势及活力指数显著降低，当模拟酸雨pH值达到2.5时，仅有极少数种子萌发。与模拟酸雨pH值为7的对照相比，pH值为5.0、4.0、3.0和2.5的模拟酸雨处理分别使小青菜种子的发芽率、发芽势及活力指数降低了13.12%、21.27%、33.35%、84.11%，21.20%、32.30%、50.47%、95.71%和33.68%、52.65%、72.63%、97.40%，表明不同pH值的模拟酸雨显著抑制了小青菜种子的萌发。

表1 各处理小青菜种子的萌发指标

2.2 模拟酸雨对小青菜幼苗生长的影响

由图1可以看出，不同酸度的酸雨处理影响了小青菜幼苗的生长。各处理随着pH值的降低，小青菜幼苗的鲜重及干重逐渐降低。与pH值为7的对照，pH值为5.0、4.0、3.0和2.5的处理小青菜幼苗的鲜重和干重分别下降了15.90%、30.01%、45.45%、61.82%和25.24%、36.08%、50.75%、68.82%。

图1 不同pH值模拟酸雨对小青菜幼苗生长的影响

2.3 模拟酸雨对小青菜幼苗叶绿素含量的影响

叶绿素是植物体吸收光能的主要色素，在植物光合作用中起重要作用。由表2可知，各处理小青菜幼苗的叶绿素a含量、叶绿素b含量及叶绿素总量（a+b）均随pH值的下降而降低，其中pH值为3.0和2.5处理下降比较明显，与对照相比，其叶绿素a含量、叶绿素b含量及总叶绿素含量分别下降了59.97%、56.52%，65.69%、70.07%和75%、83.82%。

表2 各处理小青菜幼苗的叶绿素含量

2.4 模拟酸雨对小青菜幼苗根系活力及MDA含量的影响

由图2可以看出，不同pH值模拟酸雨显著抑制了小青菜幼苗根系的活力。与pH值为7的对照相比，pH值为5.0、4.0、3.0和2.5的处理小青菜幼苗根系活力分别下降了19.74%、33.25%、54.95%和88.5%。MDA含量体现了植物细胞膜质过氧化的程度，MDA含量上升表明植物细胞膜受到伤害。由图2可知，不同pH值处理均引起了小青菜幼苗根系MDA含量的上升，与对照相比，pH值为5.0、4.0、3.0和2.5的处理使小青菜幼苗的MDA含量分别上升了13.15%、86.80%、109%及132%。

图2 不同pH值模拟酸雨对小青菜幼苗根系活力及MDA含量的影响

3 小结

模拟酸雨胁迫抑制了小青菜种子的萌发。本试验结果表明，与pH值为7的对照相比，不同酸度的模拟酸雨抑制了小青菜种子的萌发，表现为发芽率、发芽势及活力指数均随处理溶液pH值的降低而降低。这与前人对小麦[3]、茄子[8]等的研究基本相同，但与辣椒及番茄等研究有所不同[8]。商桑等[8]的研究表明，番茄种子只有在pH值为2.0～3.0的强酸雨胁迫下才受到轻微抑制，辣椒种子的萌发几乎不受酸雨胁迫抑制。这可能是不同蔬菜种类抵抗酸雨胁迫的能力有所不同，同时还与酸雨处理方式、酸雨离子组成等有关。

小青菜幼苗的鲜重、干重及叶绿素含量随处理溶液pH值的下降逐渐下降，说明不同酸度模拟酸雨胁迫能抑制小青菜幼苗的生长。这可能是由于模拟酸雨抑制了幼苗光合色素的合成，进而直接影响植物的光合作用，并导致幼苗生长受抑[9]。此外，不同酸度的酸雨还抑制了幼苗的根系活力，增加了幼苗MDA的含量。这可能是由于酸雨中过多的H+导致细胞膜系统受到伤害，造成植物生理代谢紊乱所引起的[10]。总之，模拟酸雨抑制了小青菜种子萌发及幼苗的生长，且处理液pH值越低，抑制程度越显著。