周紅艷 黃曉梅 朱瑛 江國(guó)鴻

摘要?[目的]研究EM原露對(duì)鉛脅迫下黑麥草種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)及重金屬鉛吸收的影響。[方法]以黑麥草種子為材料，采用水培方法研究噴施不同濃度EM原露處理（0、150倍、450倍）對(duì)鉛脅迫下黑麥草種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)及重金屬鉛吸收的影響。[結(jié)果]EM原露處理與對(duì)照相比，能促進(jìn)黑麥草種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)，樣品鮮重明顯提高。其中噴施150倍EM原露效果最佳，黑麥草發(fā)芽勢(shì)與種子發(fā)芽率相對(duì)增長(zhǎng)率均達(dá)到30.0%，芽長(zhǎng)、根長(zhǎng)相對(duì)增長(zhǎng)率分別達(dá)31.76%、14.77%，同時(shí)培養(yǎng)液中重金屬鉛含量明顯降低34.81%。[結(jié)論]該研究結(jié)果可為今后草坪草修復(fù)重金屬污染的治理提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞?黑麥草;EM原露;鉛脅迫;萌發(fā);幼苗生長(zhǎng)

中圖分類號(hào)?S?688.4;X173文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼?A

文章編號(hào)?0517-6611（2019）23-0079-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.23.025

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Effect of EM on the Seed Germination，Seeding Growth and Lead Absorption on Ryegrass under Lead Stress

ZHOU Hong?yan ， HUANG Xiao?mei， ZHU Ying et al

（Fujian Agriculture Vocation Technical College， Fuzhou，F(xiàn)ujian 350119）

Abstract?[Objective] In order to study the influence of EM on the seed germination，seeding growth and lead absorption on ryegrass under lead stress. [Method] Taking ryegrass as research object， the influence of different concentrations of EM （0，150 times，450 times） on the seed germination，seeding growth and lead absorption on ryegrass under lead stress was studied by using hydroponics culture method. [Result]Seed germination， seeding growth and fresh weight increased very significantly with the application of EM concentration compared with control group. Among them， the effect of applying 150 times EM was the best， the relative growth rate of germinative potential and germination rate achieved respectively 30.0%， the relative growth rate of germinal length and root length reached 31.76%， 14.77%. At the same time， the content of lead in the culture solution was significantly reduced by 34.81%. [Conclusion]The research can provide theoretical basis for the rehabilitation of heavy metals by turf grass in the future.

Key words?Ryegrass;EM;Lead stress;Germination;Seedling growth

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和工業(yè)進(jìn)程的加快，各種污染物的產(chǎn)生使越來越多的重金屬流入到土壤、空氣和水體環(huán)境中。鉛是環(huán)境污染的首要元素之一，進(jìn)入環(huán)境中不易降解，其毒性極大，具有很強(qiáng)的累積性和不可逆性，通過食物鏈在人和生物體內(nèi)富集，嚴(yán)重威脅人體的生命和健康。因此如何修復(fù)鉛污染環(huán)境已成為當(dāng)前環(huán)境科學(xué)的研究熱點(diǎn)[1]。

植物修復(fù)是一種新興的綠色生物技術(shù)，能在不破壞土壤生態(tài)環(huán)境、保持土壤結(jié)構(gòu)和微生物活性的情況下，通過植物的根系直接將大量的重金屬元素吸收，收獲植物地上部分來修復(fù)被污染的土壤。植物修復(fù)作為一項(xiàng)高效、低廉、非破壞的土壤凈化技術(shù)越來越受人們的關(guān)注[2-3]。在草坪植物中，黑麥草因其生物量大、再生能力強(qiáng)、多年生、無需重復(fù)栽培等優(yōu)點(diǎn)在重金屬修復(fù)中取得了一定的成效[4-5]。另外，利用微生物與植物聯(lián)合修復(fù)重金屬污染的應(yīng)用非常廣泛。有研究表明，微生物可促進(jìn)植物吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，增強(qiáng)植物抗逆性，增加生物量，從而提升植物對(duì)重金屬的耐受性及吸附累積能力，提高植物修復(fù)重金屬效率。叢枝菌根真菌提高宿主植物對(duì)重金屬的耐性，蜈蚣草聯(lián)合叢枝菌根真菌作用下可增加植物體內(nèi)磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白數(shù)量，促進(jìn)植物對(duì)重金屬As的吸收[6]。Glomus intraradices可促進(jìn)黑麥草對(duì)Cd的吸收，減少土壤中的Cd吸收[7]。Jiang等[8]研究發(fā)現(xiàn)伯克霍爾德氏菌J62提高西紅柿對(duì)鉛、鎘的吸收。Mastretta等[9]使用植物內(nèi)生菌與煙草培養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)，煙草生物量增加，對(duì)鎘的吸收增多。但是這些研究大多集中單一微生物對(duì)重金屬污染下植物生長(zhǎng)的影響。

EM原露是日本琉球大學(xué)比嘉照夫教授發(fā)明的復(fù)合微生物菌劑，主要由光合細(xì)菌、放線菌、酵母菌、乳酸菌等10個(gè)屬80多種微生物復(fù)合而成的。它能提高植物光合作用，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，提高植物抗逆性，增強(qiáng)植物抗金屬脅迫能力，能有效地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)、環(huán)境凈化和人類的健康保健等方面[10] 。目前將 EM技術(shù)聯(lián)合黑草修復(fù)重金屬污染的應(yīng)用研究國(guó)內(nèi)尚屬空白，因?yàn)槲⑸锓N類繁多，與植物間相互作用效果是不同的。而目前對(duì)于復(fù)合微生物與植物聯(lián)合修復(fù)重金屬污染的研究極少，為此，該研究探討EM原露對(duì)鉛脅迫下黑麥草種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)及重金屬鉛吸收的影響，試圖緩解重金屬對(duì)草坪草的毒害作用，為草坪草修復(fù)重金屬污染應(yīng)用EM技術(shù)提供參考依據(jù)。

1?材料與方法

1.1?供試材料

黑麥草種子，由千聚源種業(yè)公司提供。

EM原露，由江西天意生物技術(shù)有限公司提供。

1.2?試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取顆粒飽滿的種子備用。試驗(yàn)前將黑麥草種子用0.5%次氯酸鈉消毒1 h，用無菌水沖洗干凈，濾紙吸干。在室溫下浸種后移入鋪有2層濾紙、直徑為9 cm的培養(yǎng)皿中。在培養(yǎng)皿中加入不同濃度的EM溶液和硝酸鉛溶液，使得不同處理鉛脅迫濃度均為200 mg/L，EM溶液濃度共設(shè)3個(gè)處理，分別為處理①（0，CK）、處理②（EM濃度為 150倍稀釋液）、處理③（EM濃度為 450倍稀釋液）。將培養(yǎng)皿置于光照培養(yǎng)箱進(jìn)行發(fā)芽培養(yǎng)試驗(yàn)，培養(yǎng)溫度為25 ℃，光照/黑暗周期為16 h /8 h。每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)，之后每天添加適量水保持濾紙濕潤(rùn)。

1.3?測(cè)定項(xiàng)目與方法

每天觀察生長(zhǎng)情況，并按以下公式計(jì)算發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)：

發(fā)芽勢(shì)=（第3天正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)）×100%、發(fā)芽率=（第10天正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)）×100%。第10天測(cè)量幼苗的根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、地上部鮮重等。相對(duì)增長(zhǎng)率=（EM處理測(cè)定指標(biāo)-對(duì)照CK組測(cè)定指標(biāo)）/對(duì)照CK組測(cè)定指標(biāo)×100%。

1.4?重金屬鉛含量測(cè)定方法

硝酸鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液配制及測(cè)定方法參照液體類樣品鉛含量檢測(cè)國(guó)標(biāo)GB 5009.12—2017第三法火焰原子吸收法。

每個(gè)培養(yǎng)皿吸取0.3 mL溶液與標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行重金屬鉛含量檢測(cè)。使用TAS-990F火焰原子吸收光譜儀，儀器工作條件：檢測(cè)波長(zhǎng)283.3 nm，燃?xì)饨M成為空氣-乙炔，燈電流2 mA，空氣流量 8 L/min，乙炔流量1 500 mL/min。

1.5?數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

測(cè)量數(shù)據(jù)用 t檢驗(yàn)法，將不同濃度測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。P<0.05表示差異達(dá)顯著水平，P<0.01表示差異達(dá)極顯著水平。

2?結(jié)果與分析

2.1?EM原露對(duì)鉛脅迫下黑麥草種子萌發(fā)的影響

從表1可看出，不同濃度EM處理對(duì)黑麥草發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率的影響與對(duì)照間差異達(dá)到顯著（P<0.05）或極顯著水平（P<0.01）。其中處理②（150倍）與對(duì)照相比發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率相對(duì)增長(zhǎng)率均達(dá)30.0%，處理3（450倍）與對(duì)照相比發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率相對(duì)增長(zhǎng)率分別達(dá)16.3%、14.0%。處理②與處理③之間發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率差異不顯著。這表明EM原露有利于提高重金屬鉛脅迫下黑麥草種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率。

2.2?EM原露對(duì)鉛脅迫下黑麥草種子芽長(zhǎng)、根長(zhǎng)的影響

一般研究認(rèn)為，Pb積聚在植物根系周圍會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生毒害作用，影響種子萌發(fā)和植物生長(zhǎng)。由表2可見，在鉛逆境脅迫下，不同EM處理原露以處理②黑麥草芽長(zhǎng)、根長(zhǎng)最高，不同濃度EM處理黑麥草芽長(zhǎng)、根長(zhǎng)呈現(xiàn)的變化趨勢(shì)是處理②>處理③>處理①（CK）。其中處理②與處理①（CK）相比芽長(zhǎng)、根長(zhǎng)相對(duì)增長(zhǎng)率分別達(dá)14.77%、31.76%，處理②與處理③間芽長(zhǎng)、根長(zhǎng)差異均達(dá)極顯著水平（P<0.01）。處理③與處理①（CK）之間差異不明顯。這表明鉛逆境脅迫下使用濃度150倍EM原露能明顯促進(jìn)黑麥草的地上部幼苗生長(zhǎng)及地下部根系的生長(zhǎng)。一方面根系的生長(zhǎng)可以增加植物對(duì)養(yǎng)分的吸收，從而促進(jìn)幼苗生長(zhǎng);另一方面黑麥草吸收重金屬鉛儲(chǔ)存更大的生物量，可提高富集重金屬能力。

2.3?EM原露對(duì)鉛脅迫下黑麥草鮮重的影響

方差分析結(jié)果表明，不同濃度EM處理間黑麥草鮮重的差異達(dá)顯著（P<0.05）或極顯著水平（P<0.01）。由圖1可見，在鉛逆境脅迫下，使用不同濃度的EM原露均有利于黑麥草的生長(zhǎng)。與對(duì)照相比，處理②和處理③的鮮重分別為3.46、2.98 g，比對(duì)照（2.51 g）分別提高了37.85%、18.73%。處理②與處理③之間差異顯著（P<0.05）?？梢娤♂対舛?50倍的EM原露（處理②）促進(jìn)黑麥草生長(zhǎng)效果更好。

2.4?EM原露對(duì)鉛脅迫下黑麥草重金屬鉛吸收的影響

由圖2可見，不同濃度的EM對(duì)鉛脅迫下黑麥草重金屬鉛吸收的影響差異均達(dá)到極顯著水平（P<0.01）。不同濃度EM處理中重金屬含量從高到低依次為處理①、處理③、處理②，其中處理②與處理①（CK）相比重金屬吸收提高34.81%。這與黑麥草種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)規(guī)律正好相反的。由此可見，EM促進(jìn)黑麥草根系及幼苗的生長(zhǎng)，提供更大的生物量，從而可能提高富集重金屬能力。陳生濤等[11]通過微生物根瘤菌W33-黑麥草聯(lián)合吸收重金屬Cu的研究表明，該菌能顯著提升植物對(duì)Cu的吸收，同時(shí)促使根部和地上部干重分別增加46.7%和27.9%。另有研究指出微生物可向宿主植物傳遞營(yíng)養(yǎng)，使得植物幼苗成活率提高，增強(qiáng)植物抗逆性，生長(zhǎng)加快，間接促進(jìn)植物對(duì)重金屬的修復(fù)作用[12]。這與該試驗(yàn)結(jié)果是相符的。

3?結(jié)論與討論

土壤、水、大氣等環(huán)境中重金屬污染威脅人類健康和整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，而高效、低耗、安全的生物修復(fù)技術(shù)顯示出了極大的應(yīng)用潛力，特別是利用植物-微生物共生體增強(qiáng)生物修復(fù)效應(yīng)的應(yīng)用。EM作為一種復(fù)合微生物菌劑，在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域具有投資少、操作簡(jiǎn)單、見效快、不會(huì)造成二次污染，因而具有廣闊的發(fā)展前景，目前應(yīng)用于種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、環(huán)保業(yè)等因?yàn)楫a(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益，受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注[13]。它與一般微生物制劑相比也表現(xiàn)了高科技水平[14]。

該研究結(jié)果表明，應(yīng)用EM原露可明顯提高鉛脅迫下黑麥草種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和地上部鮮重，與潘玉榮等[15]和王艷蘭等[16]的研究結(jié)果一致。芽長(zhǎng)、根長(zhǎng)在高濃度稀釋150倍EM原露作用下增長(zhǎng)明顯，在低濃度450倍EM原露作用下差異相對(duì)不明顯。說明EM菌達(dá)到一定濃度對(duì)黑麥草幼苗生長(zhǎng)有明顯促進(jìn)作用，與此同時(shí)溶液中重金屬含量大大降低，從而緩解重金屬鉛的毒害作用?？梢奅M原露不僅可促進(jìn)植物生長(zhǎng)，積累一定的生物量，同時(shí)增加了對(duì)重金屬的吸

收。這與Zhang等[17] 和李雁峰等[18]在利用復(fù)合微生物與植物聯(lián)合修復(fù)重金屬的研究結(jié)果是相符的。該研究中應(yīng)用EM原露與對(duì)照相比，重金屬吸收與對(duì)照相比提高34.81%。對(duì)此而言，EM作為一種復(fù)合菌群的添加對(duì)富集重金屬的能力有望開展更深入的研究。因EM在草坪草修復(fù)重金屬上的應(yīng)用鮮有報(bào)道，具有一定的創(chuàng)新，其試驗(yàn)結(jié)果可為下一步開展盆栽試驗(yàn)或?qū)嵺`應(yīng)用提供參考。EM對(duì)重金屬脅迫下草坪草的逆境生理及不同部位重金屬富集情況有待進(jìn)一步研究。同時(shí)加強(qiáng)該復(fù)合菌群中更多功能菌的特點(diǎn)研究與篩選，以期在草坪草修復(fù)重金屬上的應(yīng)用領(lǐng)域取得突破，將可能取得更加廣闊的應(yīng)用前景。

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