重金属Cu和Zn及其复合污染对小麦种子-萌发和生长的影响

重金属Cu和Zn及其复合污染对小麦种子萌发和生长的影响摘要本文主要研究了Cu2+和Zn2+及其复合污染对小麦种子萌发和生长的影响。以徐州当地种子公司处购买的小麦为材料，以去离子水培养为对照，研究不同浓度Cu2+，Zn2+及其复合对小麦种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明单一因素试验时，低浓度Cu2+和Zn2+对小麦种子的萌发和生长有促进作用，高浓度Cu2+和Zn2+对小麦种子的萌发和生长有抑制作用。在研究复合作用时发现，在Cu2+，Zn2+复合浓度低时，对小麦的出芽率和幼苗生长有一定的促进作用，即Cu2+，Zn2+浓度分别为10mg/L，5mg/L时，小麦种子萌发和生长情况最好。关键词：Cu2+，Zn2+，小麦，种子萌发，幼苗生长Abstract:ThispapermainlypresentsastudyoftheeffectsofZn2+andCu2+andtheircombinedpollutiononSeedGerminationandgrowthofwheat.WheatwaspurchasedfromXuzhoulocal.TheeffectsofdifferentconcentrationsonSeedGerminationandseedlinggrowthofwheatwerestudiedbyusingwatercultureascontrol.TheresultsshowedthatlowconcentrationsofCu2+andZn2+couldpromotetheseedgerminationandgrowthofwheat,andhighconcentrationsofCu2+andZn2+couldinhibittheseedgerminationandgrowthofwheat.InthestudyofcompositeeffectfoundinCu2+,Zn2+compoundconcentrationislow,thewheatgerminationrateandseedlinggrowthofacertainroleinpromoting,Cu2+,Zn2+concentrationswere10mg/L,5mg/L,thewheatseedgerminationandgrowthofthebest.Keywords:Cu2+,Zn2+,wheat,seedgermination,seedlinggrowth1.前言重金属污染已日益成为人们关注的焦点，已成为当今污染面积最广，危害最大的环境问题之一[1]。我国受重金属污染的耕地面积近2000万hm2，约占总耕地面积的1/5。由于对人类健康和社会可持续发展危害的严重性，现在已成为全球关注的问题[2]。铜，锌元素对植物的生长是必不可少的微量元素，但是其浓度过大又会造成作物的毒害[3]。笔者通过研究Cu2+和Zn2+及其复合污染对小麦种子萌发的影响，为小麦生产提供一定的科学依据。2材料与方法2.1材料供试小麦为徐州当地种子公司购买；供试药品CuSO4·5H2O，ZnSO4·7H2O；1000ml容量瓶；烧杯；移液枪；一次性塑料杯（实验条件限制用其代替培养皿）；普通定性滤纸。2.2方法选取优质小麦（通过肉眼观察），然后经过0.4%高锰酸钾表面消毒，用去离子水反复冲洗，最后用滤纸吸干。选用一次性塑料杯代替培养皿，然后在一次性塑料杯中水平放置双层滤纸作为发芽床。单因素试验时，随机选取20粒小麦种子置于一次性塑料杯中，大致让其平均分布。将配好浓度分别为5mg/L，10mg/L，25mg/L，50mg/L，125mg/L，250mg/L，500mg/L的铜、锌溶液均取5mL分别加入到塑料杯中，最后形成三组重复。然后由单一因素试验得出的结果进行复合试验。选取Cu2+，Zn2+浓度为Cu2+（10ml，50ml，125ml），Zn2+（5ml，10ml，50ml）分别复合在一次性塑料杯中进行试验，做三组重复，观察小麦的发芽及生长情况。发芽期间24小时记录一次，第4天统计发芽势，第7天统计发芽率，并计算发芽指数和幼苗苗长。芽长：发芽的所有幼苗高度的总和/发芽的幼苗总数。发芽率（%）：第7天供试种子的发芽数/供试种子数×100%。发芽势（%）：第4天供试种子的发芽数/供试种子数×100%。发芽指数（GI）：GI=∑Gt/Dt，公式中Gt为在t日的发芽数，Dt为发芽天数。活力指数（VI）：VI=GI×S，公式中GI为发芽指数，S为幼苗高度。3结果与分析3.1Cu2+和Zn2+及其复合污染对小麦种子萌发的影响3.1.1Cu2+和Zn2+对小麦种子萌发的影响（1）Cu2+对小麦种子萌发的影响由表1可知，单因素试验时，Cu2+浓度的变化对小麦种子的萌发具有显著的影响。在浓度较低的情况下（Cu2+≦50mg/L），Cu2+对小麦种子的萌发率影响不是非常显著，有一定的促进作用；随着浓度的上升（Cu2+≧50mg/L），小麦的萌发受到抑制，发芽率迅速下降。表1在Cu影响下小麦在7天内的发芽数发芽数铜浓度mg/L天数051025501252505001000000002000000003131077900041614141210100518161514101006181817171120071918181912200（2）Zn2+对小麦种子萌发的影响由表2可知，单因素试验时，Zn2+浓度的变化对小麦种子的萌发具有显著的影响。在浓度较低的情况下（Zn2+≦10mg/L），Cu2+对小麦种子的萌发率影响不是非常显著，有一定的促进作用；随着浓度的上升（Zn2+≧10mg/L），小麦的萌发受到抑制，发芽率迅速下降。表2在Zn影响下小麦在7天内的发芽数发芽数锌浓度mg/L天数05102550125250500100000000发芽数锌浓度mg/L天数05102550125250500200000000397778641416111112141184518161716171497618171918171712771917191818171673.1.2Cu2+和Zn2+复合污染对小麦种子萌发的影响由表3可知当Cu2+，Zn2+复合试验时，浓度较低时，不会影响小麦的正常萌发，对小麦的发芽率有一定的促进作用。表3在Cu、Zn复合作用下小麦在7天内的发芽数发芽数铜锌浓度mg/L天数（10,5）（10,10）（10.50）（50,5）（50,10）（50,50）（125,5）（125,10）1000000002000000003121213765204171415876415171618101212836181718121312837181718131413833.2Cu2+和Zn2+及其复合污染对小麦幼苗生长的影响3.2.1Cu2+和Zn2+对小麦幼苗生长的影响（1）Cu2+对小麦幼苗生长的影响由表4知，少量的Cu2+对小麦幼苗的生长有一定的促进作用，随着培养液浓度的增高，小麦幼苗的生长受到抑制。表4Zn的发芽数、发芽率、发芽指数、芽长、活力指数统计数据（2）Zn2+对小麦幼苗生长的影响由表5知，少量的Zn2+对小麦幼苗的生长有一定的促进作用，随着培养液浓度的增高，小麦幼苗的生长受到抑制。表5Zn的发芽数、发芽率、发芽指数、芽长、活力指数统计数据铜浓度mg/L观测值合计平均发芽率发芽指数发芽势苗长cm活力指数01718185317.788.3%11.478.3%4.956.08851816205418.090.0%10.871.7%5.357.24101718205518.391.7%10.371.7%5.556.65251820185618.793.3%9.958.3%5.857.42501212123612.060.0%7.448.3%5.540.712512251.78.3%0.73.3%3.42.3825000000.00.0%0.00.0%0.0050000000.00.0%0.00.0%0.00锌浓度mg/L观测值合计平均发芽率发芽指数发芽势苗长/cm活力指数01718185317.788.3%11.478.3%4.956.151819155217.386.7%9.955.0%5.958.4102018205819.396.7%11.271.7%5.966.1251717205418.090.0%10.160.0%5.353.5501717195317.788.3%10.773.3%5.154.61251818165217.386.7%9.253.3%4.036.82501913154715.778.3%7.153.3%2.417.05009910289.346.7%3.730.0%2.17.83.2.2Cu2+和Zn2+复合污染对小麦幼苗生长的影响由表6知，少量的Cu2+和Zn2+浓度的复合污染对小麦幼苗的生长有一定的促进作用，随着培养液浓度的增高，小麦幼苗的生长受到抑制。表6Cu、Zn复合对小麦发芽及生长的影响4．结论与讨论重金属对作物种子萌发和幼苗生长生长的影响，一般认为存在对小麦种子的萌发具有低浓度下的刺激效应和高浓度下的抑制作用[4~6]；对幼苗生长具有初期浓度下的刺激效应和长时间下的抑制效应，并且抑制率随着重金属浓度的增加而增加[7、8]。由肖昕[9]等人研究可知，低浓度的铜，锌对于小麦的发芽及幼苗的生长是必须的，小麦属淀粉型种子，种子中的贮存物质含有较多的淀粉，淀粉分解能提供作物幼胚发育所需的能源，碳源和制造新组织的主要原料。过高浓度下的铜，锌通过抑制小麦种子萌发过程中淀粉酶的活性和呼吸强度，降低贮存物质的分解速度，使小麦萌发所需的物质和能量供应受阻，从而使发芽率降低[10]。单因素试验时，不同浓度的Cu2+，Zn2+对小麦种子的萌发和幼苗的生长的影Cu，Zn浓度（mg/L）重复总和平均发芽率发芽势发芽指数苗长活力指数重复一重复二重复三（10,5）1818195518.392%77%11.522.5729.61（10,10)1420175117.085%70%10.812.7129.30(10,50)1620195518.392%77%11.952.2026.29(50,5)1016123812.763%40%7.051.349.45(50,10)1216134113.768%37%7.291.188.60(50,50)717153913.065%42%7.051.399.80(125,5)6910258.342%18%4.290.733.13(125,10)346134.322%5%1.950.671.31(125,50)136103.317%5%1.520.590.90响不同。Cu2+在5mg/L，10mg/L，25mg/L处理浓度下，Zn2+在5mg/L，10mg/L处理浓度下，小麦种子萌发及幼苗生长均受到一定程度的促进；随着重金属浓度的升高，萌发率和幼苗的生长均受到抑制，并且随着浓度越来越高，抑制也愈明显。Cu2+，Zn2+复合试验时，较低浓度的培养液对小麦种子萌发和幼苗的生长有一定的促进作用，由试验知，Cu2+，Zn2+分别为10mg/L，5mg/L时，小麦种子萌发和幼苗生长情况最好。参考文献[1]郑喜坤，鲁安怀．土壤重金属污染现状与防治方法[J]．土壤与环境，2002，11（1）：79～84．[2]顾继光,林秋奇,胡韧,等.土壤-植物系统中重金属污染的治理途径及其研究展望[J].土壤通报,2005，36（1）：128～133.[3]王爱宽，单爱琴，孟庆俊.重金属Cd,Cr,Pb,Zn对小麦生长的影响[J].江苏环境科技，2006，6：47～48.[4]吕笃康，巴音山，赵玉.铜、镉污染对小麦种子萌发及幼苗生长的影响[J].种子，2012，9（31）：108～111.[5]鲁先文,何俊.重金属Cu和Zn对小麦种子萌发和生物量的影响［J］.安徽农业科学，2008，36（35）：15346～15348.[6]王丽燕,郑世英.镉、铅及其复合污染对小麦种子