俞明惠 程玉 范志強(qiáng)

摘 要：以波斯菊為試驗(yàn)材料，用不同濃度的Cu2+濃度溶液（0，10，20，50，100，200mg/L）對波斯菊種子進(jìn)行處理，研究波斯菊種子萌發(fā)及幼苗生長情況。結(jié)果表明：隨Cu2+濃度的增大，波斯菊種子的發(fā)芽勢和相對發(fā)芽勢、發(fā)芽率和相對發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和相對發(fā)芽指數(shù)均表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢;波斯菊幼苗的根長表現(xiàn)出下降的趨勢，苗高表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，并且隨著Cu2+濃度的增加，對根系和苗高的抑制作用也在加強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：銅;波斯菊;種子萌發(fā);幼苗生長

中圖分類號 S642.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2019）21-0056-03

Abstracts：The seeds of Cosmos bipinnatus were treated with different concentrations of Cu2+ solution （0，10，20，50，100，200 mg/L） to study the seed germination and seedling growth of Cosmos bipinnatus. The results showed that the germination potential and relative germination potential，germination rate and relative germination potential，germination index and relative germination index of Cosmos bipinnatus seeds increased first and then decreased with the increase of Cu2+ concentration. With the increase of Cu2+ concentration，the root length of Cosmos bipinnatus seedlings showed a downward trend，and the seedling height first increased and then decreased. With the increase of Cu2+ concentration，the inhibition of root and seedling height was also strengthened.

Key words：Cu;Cosmos bipinnatus;Seed germination;Seedling growth

隨著工業(yè)發(fā)展及城市化進(jìn)程的加快，城市土壤重金屬污染愈來愈嚴(yán)重。重金屬進(jìn)入土壤后，通常不能被土壤微生物分解，具有明顯的生物富集作用，在土壤中累積到一定的量后，會對植物生長造成危害[1]。在眾多重金屬中，銅的污染比較嚴(yán)重，銅污染影響著作物的生長發(fā)育，降低產(chǎn)量和品質(zhì)[2]。研究表明，過量的銅會破壞細(xì)胞膜的完整性，使得植物無法正常生長[3]。因此，研究重金屬尤其是銅影響下的植物生長反應(yīng)，越來越受到人們重視。

波斯菊（Cosmos bipinnatus Cav.）又名秋英、大波斯菊，為菊科秋英屬一年生草本花卉，喜溫暖、涼爽的氣候，耐貧瘠土壤。自然花期6～10個月，花期長、花大色粉，觀賞價值高。目前，波斯菊已廣泛應(yīng)用于城市園林綠化中，是城市綠化的重要的園林花卉品種之一。本試驗(yàn)開展了對不同濃度的銅脅迫對波斯菊種子萌發(fā)與幼苗生長的影響研究，以期為城市污染環(huán)境中綠化品種的選擇提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 實(shí)驗(yàn)于2019年3—5月在安慶師范大學(xué)皖西南生物多樣性研究與生態(tài)保護(hù)安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。供試驗(yàn)用的波斯菊種子為矮桿波斯菊，通過網(wǎng)絡(luò)購買于江蘇省宿遷市沭陽縣沭陽斗研種業(yè)有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法 選取籽粒飽滿、大小均勻的波斯菊種子，用1.0%的硫酸銅溶液對種子表面進(jìn)行噴灑5～10min[4]，然后用清水反復(fù)沖洗多次。取出后于40℃的恒溫水浴鍋中鈍化病毒8min，放在水中浸泡3h，用濾紙把種子表面的水吸干。取9cm的培養(yǎng)皿，先用水把培養(yǎng)皿內(nèi)表面濕潤，然后在其底部鋪上2層濾紙，緊貼培養(yǎng)皿底部展開，排除氣泡，將處理過的波斯菊種子參照培養(yǎng)皿的大小，均勻地?cái)[放在濾紙上。每個培養(yǎng)皿中放置30粒波斯菊種子，注意擺放均勻整齊，以便觀察篩選，種子數(shù)目不宜過多，以免影響種子后期長勢，也不宜過少，便于對霉變的種子進(jìn)行替換[5]。分別加入含有不同重金屬濃度的Hogland營養(yǎng)液（pH5.5）2mL，使濾紙完全濕透，重復(fù)3次。銅處理的質(zhì)量濃度設(shè)置為10、20、50、100、200mg/L。然后把種子放置于（25±1）℃智能光照培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)，依據(jù)濾紙濕度狀況，每隔1～2d補(bǔ)充適量相應(yīng)質(zhì)量濃度的重金屬溶液，使濾紙和波斯菊種子保持濕潤狀態(tài)，且濾紙周圍不出現(xiàn)任何水膜[6]。每隔24h，用肉眼觀察并記錄波斯菊種子的萌發(fā)情況，統(tǒng)計(jì)發(fā)芽數(shù)，第3天統(tǒng)計(jì)種子發(fā)芽勢，第7天統(tǒng)計(jì)種子發(fā)芽率，并計(jì)算發(fā)芽指數(shù);第7天同時統(tǒng)計(jì)種子根和芽生長情況。

1.3 統(tǒng)計(jì)指標(biāo)及計(jì)算公式 在觀測種子萌發(fā)情況時，統(tǒng)計(jì)指標(biāo)主要包括發(fā)芽數(shù)、發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽指數(shù);在觀測幼苗生長情況時，統(tǒng)計(jì)指標(biāo)主要是根系形態(tài)，包括苗高、根長。種子萌發(fā)以及幼苗生長過程中的各項(xiàng)指標(biāo)的計(jì)算公式如下[7-8]：

發(fā)芽勢=3d內(nèi)籽粒萌發(fā)數(shù)/相應(yīng)的籽?？倲?shù)×100;

相對發(fā)芽勢（%）=重金屬處理組發(fā)芽勢/對照組發(fā)芽勢×100;

發(fā)芽率（%）=萌發(fā)數(shù)/籽?？倲?shù)×100;

相對發(fā)芽率（%）=重金屬處理組萌發(fā)率/對照組萌發(fā)率×100;

發(fā)芽指數(shù)（%）=第n天的萌發(fā)數(shù)/相應(yīng)的萌發(fā)天數(shù)×100;

相對發(fā)芽指（%）數(shù)=重金屬處理組發(fā)芽指數(shù)/對照組發(fā)芽指數(shù)×100。

1.4 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析 運(yùn)用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，運(yùn)用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 銅脅迫對波斯菊種子發(fā)芽勢及相對發(fā)芽勢的影響 從表1可以看出，在0～100mg/L濃度范圍內(nèi)，隨著Cu2+的增加，波斯菊種子的發(fā)芽勢和相對發(fā)芽勢逐漸增加，Cu2+濃度為10mg/L時，波斯菊種子的發(fā)芽勢和相對發(fā)芽勢分別為78%、152%。而Cu2+濃度在10～50mg/L時，波斯菊種子的發(fā)芽勢和相對發(fā)芽勢變化不大。當(dāng)Cu2+濃度超過50mg/L時，發(fā)芽勢和相對發(fā)芽勢開始下降。當(dāng)Cu2+濃度為200mg/L時，發(fā)芽勢和相對發(fā)芽勢分別為48%、93.8%。統(tǒng)計(jì)分析表明，不同濃度銅處理下波斯菊種子的發(fā)芽勢和相對發(fā)芽勢之間的差異呈顯著水平（P<0.05）。

2.2 銅脅迫對波斯菊種子發(fā)芽率和相對發(fā)芽率的影響 由表2可知，當(dāng)Cu2+濃度在0～50mg/L時，對波斯菊種子的發(fā)芽率和相對發(fā)芽率有促進(jìn)作用。當(dāng)Cu2+濃度為50mg/L時，波斯菊種子的發(fā)芽率和相對發(fā)芽率分別為90%、114%。當(dāng)Cu2+濃度繼續(xù)升高時，波斯菊種子的發(fā)芽率和相對發(fā)芽率均有所下降。當(dāng)Cu2+濃度為200mg/L時，波斯菊種子發(fā)芽率和相對發(fā)芽率分別為59%、76%。統(tǒng)計(jì)分析表明，不同濃度銅處理下波斯菊種子的發(fā)芽率和相對發(fā)芽率之間的差異呈顯著水平（P<0.05）。

2.3 銅脅迫對波斯菊種子發(fā)芽指數(shù)和相對發(fā)芽指數(shù)的影響 在各種測定種子發(fā)芽的指標(biāo)中，發(fā)芽率表示重金屬離子對植物生長發(fā)育的阻礙程度。發(fā)芽指數(shù)可以綜合性地表現(xiàn)重金屬離子阻礙種子萌發(fā)的程度，比發(fā)芽率更能靈敏地表現(xiàn)種子活力。從表3可以看出，當(dāng)Cu2+濃度增大時，種子發(fā)芽指數(shù)和相對發(fā)芽指數(shù)呈現(xiàn)先上升再下降的變化趨勢;當(dāng)Cu2+濃度為20mg/L時，發(fā)芽指數(shù)和相對發(fā)芽指數(shù)明顯增高，并達(dá)到峰值，分別為36.8%、164%。這說明低濃度（<20mg/L）銅處理對波斯菊種子的發(fā)芽指數(shù)和相對發(fā)芽指數(shù)有明顯的促進(jìn)作用，當(dāng)Cu2+濃度在50mg/L以上時，發(fā)芽指數(shù)和相對發(fā)芽指數(shù)逐漸下降。當(dāng)Cu2+濃度為200mg/L時，波斯菊種子的發(fā)芽指數(shù)和相對發(fā)芽指數(shù)分別為24.1%、107.4%，與對照相近。

2.4 銅脅迫對波斯菊幼苗根長、苗高的影響 從表4可以看出，隨著Cu2+濃度的提高，波斯菊幼苗的根部長度總體表現(xiàn)出下降的趨勢。當(dāng)Cu2+濃度為100mg/L時，根長為0.3mm，為對照下苗高的6%。當(dāng)Cu2+濃度為200mg/L時，根的伸長生長被完全抑制，只有幼苗而沒有幼根。隨Cu2+濃度的升高，苗高的變化表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢。當(dāng)Cu2+濃度為10mg/L時，苗高達(dá)到最大值5.6mm。此后，隨Cu2+濃度上升，苗高呈現(xiàn)下降的變化，當(dāng)Cu2+濃度為200mg/L時，苗高為2.0mm，是對照處理下苗高的56%。統(tǒng)計(jì)分析表明不同銅處理下根長和苗高之間差異呈顯著水平（P<0.05）。

3 討論

銅不僅是植物生長必需的微量元素，也是土壤污染的主要重金屬之一，不同濃度的銅對植物生長發(fā)育有著重要影響。種子是植物生長的起點(diǎn)，在重金屬污染情況下，植物種子能否萌發(fā)及幼苗的生長情況是植物能否進(jìn)行有性繁殖的先決條件[8]。發(fā)芽率、發(fā)芽勢是評價種子萌發(fā)的常用指標(biāo)。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，銅處理對波斯菊種子的萌發(fā)有著顯著的影響。隨著銅濃度的增加，波斯菊種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)均表現(xiàn)出先上升后下降的變化趨勢，這與豆科植物對銅處理的試驗(yàn)結(jié)果一致[9]。研究認(rèn)為，對重金屬對種子萌發(fā)的影響一般表現(xiàn)為低濃度促進(jìn)和高濃度抑制[10]。在本研究中，Cu2+對植物影響的濃度不一致，Cu2+濃度在低于50mg/L時，對種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)均表現(xiàn)為促進(jìn)作用。在Cu2+對植物生長的影響方面，表現(xiàn)出對根系生長的影響大于對苗高的影響。在本實(shí)驗(yàn)中，根長隨Cu2+濃度升高而下降，而苗高隨Cu2+濃度升高表現(xiàn)為先上升后下降，說明Cu2+對根長的影響更大。當(dāng)Cu2+濃度大于200mg/L時，根系完全受到抑制無法生長，而苗高仍有一定的生長量。

4 結(jié)論

隨著Cu2+濃度的增大，波斯菊種子的發(fā)芽勢和相對發(fā)芽勢、發(fā)芽率和相對發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和相對發(fā)芽指數(shù)均表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢。在Cu2+濃度低于50mg/L下，各項(xiàng)指標(biāo)隨Cu2+濃度的增加而增加，在Cu2+濃度高于50mg/L時，各項(xiàng)指標(biāo)隨Cu2+濃度的增加而降低。隨著Cu2+濃度的增大，波斯菊幼苗根長表現(xiàn)出下降的趨勢，苗高表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢。在Cu2+濃度為10mg/L時，苗高達(dá)到峰值，之后下降。隨著Cu2+濃度的增加，對根系和苗高的抑制作用也在加強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

[1]李永濤，吳啟堂.土壤重金屬污染治理措施綜述[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報，1997（2）：134-139.

[2]孫建云，沈振國.銅脅迫下甘藍(lán)幼苗生長和銅吸收的基因型差異[J].西北植物學(xué)報，2005，25（10）：2003-2009.

[3]李淑艷，郭微.Cu2+、Zn2+脅迫對黃瓜種子萌發(fā)及幼苗生長的影響[J].中國種業(yè)，2006（1）：33-34.

[4]霍炳宏，陽小玲.花卉種子處理技術(shù)[J].安徽農(nóng)學(xué)通報，2007，13（24）：138-139.

[5]常云霞，陳璨，阮先樂，等.Hg2+、Pb2+對野生型綠豆種子萌發(fā)、幼苗生長及抗氧化酶活性的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，41（7）：37-41.

[6]李瑞莉，齊淑艷，劉娜，等.鉛、鎘、銅對4種入侵植物種子萌發(fā)及幼苗生長的影響[J].東北師大學(xué)報（自然科學(xué)版），2017，49（4）：102-108.

[7]閏芳，張春梅，王勤禮，等.赤霉素和6-BA對苦豆子種子萌發(fā)生理特性的影響[J].中國野生植物資源，2012，31（6）：28-31.

[8]羅珊，康玉凡，夏祖靈.種子萌發(fā)及幼苗生長的調(diào)節(jié)效應(yīng)研究進(jìn)展[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2009，25（2）：28-32.

[9]趙玉紅，拉巴曲吉，羅布，等.銅、鎘、鉛、鋅對4種豆科植物種子萌發(fā)的影響[J].種子，2017，36（1）：22-28.

[10]張春榮，李紅，夏立江，等.鎘、鋅對紫花苜蓿種子萌發(fā)及幼苗的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報，2005，20（1）：96-99.

（責(zé)編：張宏民）