重金属镉胁迫对2种草坪草种子萌发的影响

重金属污染已成为环境污染主要问题，其中镉是生物毒性最强的重金属元素。镉的毒性较强且危害持久，其危害总量及存在形式有着直接的关系[1]。草坪植物作为重要的园林地被植物，目前在园林绿化中应用广泛，草本植物对土壤水土保持能力具有促进作用。目前，草坪植物也面临重金属超标的严重问题，因此研究草坪植物对重金属胁迫的耐受能力具有重要的意义。本文以高羊茅和紫羊茅作为试验材料，采用水培法，研究不用浓度重金属镉胁迫下草坪草种子萌发的影响。结果表明：不同浓度镉胁迫对高羊茅和紫羊茅种子萌发的影响较大，随着镉浓度的逐渐升高2种草坪草种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均有明显的下降趋势，当镉浓度达到450 mg/L时，2种草坪草种子均出现无根苗的情况，镉胁迫低浓度时对2种草坪草种子萌发影响差异不大，镉浓度达到100 mg/L后对紫羊茅种子萌发的抑制作用要明显大于高羊茅。本研究结果可为受土壤重金属镉污染地区的生态修复提供一定的参考依据。

1材料和方法

1.1试验材料

本文选取的植物材料为高羊茅（Festuca arundinacea Schreb.）和紫羊茅（Festuca rubra L.）。

1.2试验方法

镉浓度设置为5、10、50、100、200、300、450和600 mg/L共8个浓度梯度。

选取大小均匀、无病虫害且形状饱满的种子，采用水培法进行种子萌发试验，将配制好不同浓度的培养液置于培养皿中，至滤纸饱和为止。将随机选取的种子放入培养皿内，每个培养皿均匀放入种子100粒，每个处理设3组重复，同时以蒸馏水培养作对照组。培养温度为20℃。种子萌发后，每天定时记录发芽情况，10 d后发芽完成。培养完成后将萌发种子取出，用滤纸将其表面水分吸干，再用游标卡尺测定种子胚根长度。发芽率/%=供试种子的发芽数/供试种子数发芽势/%=发芽实验初期规定日期内正常发芽的种子数/供试种子数

发芽指数（GI）=ΣGt/Dt（Gt为在t日的发芽数，Dt为相应的发芽试验天数）

活力指数（VI）=GI*S（GI为发芽指数，S为一定时期内根的长度）

1.3统计工具

利用Microsoft Office Excel 2003和SAS 8.0軟件对数据进行处理和分析。

2结果与分析

2.1重金属镉胁迫对2种草坪草发芽的影响

通过表1可以看出，随着镉处理浓度的不断升高，2种草坪草种子的发芽率呈现出逐渐下降的趋势，当浓度达到10 mg/L时，2种草坪草种子的发芽率较对照组出现显著性差异（P<0.05），随着镉浓度不断增加，在最高浓度（600 mg/L）时与对照组间达到差异最显著（P<0.05），对种子的萌发抑制效果最明显。高羊茅和紫羊茅的发芽势在镉浓度5～200 mg/L之间变化不大，发芽相对整齐一致，当镉浓度达到300 mg/L时发芽势下降，当镉浓度达600 mg/L时紫羊茅的发芽势极低，发芽整齐度显著降低，同时发芽势在镉浓度为600 mg/L时与对照组差异最显著（P<0.05）。

镉浓度在5、10和50 mg/L时，2种草坪草的发芽率和发芽势基本一致，而随着镉浓度的不断提高，高羊茅和紫羊茅种子的发芽率和发芽势出现差异，当浓度达到100 mg/L后，高羊茅种子的发芽率和发芽势均高于紫羊茅种子，可以看出，低浓度镉对高羊茅和紫羊茅发芽率的影响差异不大，高浓度镉（大于100 mg/L）镉胁迫对紫羊茅种子萌发的抑制作用要强于高羊茅。

2.2重金属镉胁迫对2种草坪草发芽指数的影响

通过表2可以看出，高羊茅和紫羊茅在重金属镉胁迫下，除紫羊茅5 mg/L处理外，其余所有处理均与对照组呈现出显著性差异（P< 0.05）且低于对照组，随着镉浓度的升高，2种草坪草发芽指数降低趋势都较为明显，2种草坪草都在最高浓度（600 mg/L）时与对照差异最显著（P<0.05）。当镉浓度为5～50 mg/L，高羊茅和紫羊茅的发芽指数差异较小，当镉浓度达到100 mg/L后，高羊茅的种子发芽指数均明显高于紫羊茅，可见随着镉浓度的升高，镉胁迫对于紫羊茅种子的发芽指数的抑制性更为明显。

2.3重金属镉胁迫对2种草坪草活力指数的影响

通过表3可以看出，随着镉处理浓度的不断升高，2种草坪草种子的活力指数下降趋势明显，高羊茅各处理都与对照组有显著性差异（P<0.05），紫羊茅5、10 mg/L时与对照无显著性差异，可见镉浓度在5和10 mg/L时，并没有影响到紫羊茅胚根的生长。当浓度达到50mg/L后与对照组有显著性差异（P<0.05），2种草坪草都是在镉浓度达到300 mg/L时与对照组的差异性最为显著（P<0.05），此浓度严重抑制2种草坪草胚根的生长，并且当浓度达到450 mg/L时，2种草坪草均出现无根情况。

3讨论与结论

种子在重金属胁迫环境下萌发状况决定了种子的生长发育对重金属富集的能力。研究结果表明，在重金属胁迫下，与镉、锌相比，铜对草坪草根系生长的抑制作用更为明显，毒性最强，在低浓度下便出现“无根苗”的情况；草地早熟禾对Cu胁迫抗性较差，当Cu的处理浓度达到400 mg/L时，草地已不发芽；白三叶随着铜处理浓度的不断上升发芽指标不断下降。当Pb和Cd的处理浓度达300 mg/L时，匍匐剪股颖的种子发芽率极低，发芽的质量也较差。在低浓度的镉处理下多年生黑麦草、高羊茅和白三叶3种草坪草发芽指标较高，并且对胚根或胚芽生长有推动作用，而在高浓度情况下发芽指标较差，明显低于对照组。黑麦草、早熟禾和高羊茅均表现出对锌较高的耐受力[2-5]。

随着社会的不断发展，环境污染问题日渐突出。其中，土壤重金属污染问题尤为严峻[6-7]。由于重金属很难被生物降解，在土壤中不断积累导致整个食物链受到污染，最后通过多种途径进入人体，危害人类健康，因此治理土壤重金属问题已迫在眉睫[8-9]。利用植物修复受重金属污染的土壤虽耗时较长，但费用低，无二次污染，能够彻底清除土壤中污染物，因此，研究不同草坪草对重金属胁迫的耐受程度具有重要意义[10]。

参考文献

[1]冉烈，李会合.土壤镉污染现状及危害研究进展[J].重庆文理学院学报（自然科学版），2011，30（4）：69-73.

[2]马敏，龚惠红，邓泓.重金属对8种园林植物种子萌发及幼苗生长的影响[J].中国农学通报，2012，28（22）：206-211.

[3]陈伟，张苗苗，宋阳阳，等.重金属胁迫对4种草坪草种子萌发的影响[J].草地学报，2013，21（3）：556～563.

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[7]张书海，沈跃文.污灌区重金属污染对土壤的危害[J].环境监测管理与技术，2000，12（2）：22-24.

[8]陈亚奎，葛登文，卢滇楠.镉污染土壤的植物修复技术[J].环境生态学，2020，2（9）：92-98.

[9]胡永兴，宿虎，张斌，等.土壤重金属污染及其评价方法概述[J].江苏农业科学，2020，48（17）：33-39.

[10]李广云，曹永富，赵书明，等.土壤重金属危害及修复措施[J].山东林业科技，2011（6）：96-101.

[1长春市南湖公园李爽2黑龙江省农业科学院乡村振兴科技研究所付鸿博（通讯作者）]