全 文 ：第 30卷　第 1期
2009年 3月
内 蒙 古 农 业 大 学 学 报
JournalofInnerMongoliaAgriculturalUniversity
Vol.30　No.1
Mar.2009
重金属铅对蜀葵 、二月蓝种子萌发
和幼苗生长的毒害效应研究 ＊
白瑞琴 , 　韩　蕾 2 , 　李　燕1 , 　孙振元 2 , 　樊明寿 1＊
(1.　内蒙古农业大学农学院 ,呼和浩特　010019;2.　中国林科院林业研究所 ,北京　100091)
摘要:　铅是环境中最常见的重金属污染物 , 其危害性较强。植物种子萌发和幼苗生长容易受到铅的毒害。以铅为
试验胁迫因子 , 采用发芽试验研究重金属铅对蜀葵 、二月蓝种子萌芽及幼苗生长的毒害效应。 结果表明:较低浓度
的铅对蜀葵 、二月蓝种子萌发没有影响。随着铅浓度的增加 , 其抑制作用逐渐增强 , 发芽率 、发芽势 、发芽指数 、活力
指数降低 , 幼苗长度减小 , 严重时幼苗变褐 、死亡。铅对蜀葵 、二月蓝萌发后幼苗形态建成有明显的抑制作用。
关键词:　铅;　蜀葵;　二月蓝;　萌发;　生长;　毒害
中图分类号:　S311;X53　　　文献标识码:　A　　　文章编号:1009-3575(2009)01-0001-05
TOXICITYOFHEAVYMETALLEADONTHEGERMINATIONAND
SEEDLINGGROWTHINAlthaearoseaANDOrychophragmusviolace
BAIRui-qin1 , 　HANLei1 , 　LI-Yan1 , 　SUNZhen-yuan2 , 　FANMing-shou1＊
(1.　InnerMongoliaAgriculturalUniversity, Huhhot　010019;2.　ChinaForestryAcademy, Beijing, 　100091)
Abstract:　Leadisoneofthemostwidespreadanddangerousheavymetalsintheenvironment.Itistoxictoplantgerminationand
seedlinggrowth.Inthispaper, germinationtestwasconductedtoinvestigatethetoxicityofleadongerminationandseedlinggrowthin
AlthaearoseaandOrychophragmusviolace.TheresultsshowedthatleadatlowconcentrationhadnoefectongerminationofAlthaea
roseaandOrychophragmusviolace.Withtheincrementofleadconcentration, germinationrate, germinationvigor, germinationindex,
vigorindexandseedlinglengthdecreased, showingtheincrementofinhibitionefects.Browness, evendeathofseedlingcouldalsobe
observed.MorphologicalseedlingformationofAlthaearoseaandOrychophragmusviolacewasinhibitedapparentlybylead.
Keywords:　Lead;　Althaearosea;　Orychophragmusviolace;　germination;　growth;　heavymetal;　toxicity
　　随着科学技术的发展以及工业化水平的提高 ,
土壤污染特别是重金属污染程度日益加重[ 1-3] 。土
壤重金属污染具有隐蔽性 、长期性和不可逆性的特
点 ,污染物在土壤中滞留时间长 ,植物或微生物不能
降解 ,重金属污染不仅导致土壤肥力退化 、农作物产
量与品质降低 ,水环境恶化 ,而且可以通过食物链危
及人类的生命和健康 [ 4, 5] 。由于重金属在土壤中难
以被分解 、转化或吸收 ,所以对于土壤中重金属污染
与治理的研究一直都是国内外关注的热点与难点。
铅是最常见的重金属污染 ,铅污染主要来源于地质
风化作用 、采矿废水 、生活废水 ,农业上农药的滥用
以及大气中含金属的颗粒物等[ 6-9] 。铅是植物非必
需元素 ,被植物吸收并积累到一定程度就会影响种
子的萌发 ,使根系丧失正常功能 ,妨碍养料的吸收 ,
＊ 收稿日期:　2008-12-03基金项目:　中国林业科学院中央级公益性科研院所基本科研业务费专项基金项目资助作者简介:　白瑞琴(1967-),女 ,博士 ,副教授 ,主要从事观赏植物栽培和生理方面的教学和研究.＊通讯作者　
阻滞农作物的正常生长发育[ 10] 。种子萌发和幼苗
生长是作物对外部环境反应的开始 ,也是作物对外
部反应的敏感期 [ 11] ,种子萌发时期的生长状况直接
影响作物以后的生长和产量 [ 12] 。因此 ,了解重金属
污染对种子萌发阶段的影响就显得十分重要 。研究
表明 ,重金属铅对水稻 、辣椒 、黄瓜的发芽率 、幼苗生
长 、根的伸长都有抑制作用 [ 13-15] 。园林植物在城市
绿化中扮演重要角色 ,对改善环境污染起到积极作
用 ,开展园林植物受重金属毒害的研究 ,具有十分重
要的意义。目前所选用的研究材料多是植物叶片 ,
重金属对种子萌发及幼苗影响的研究还不多见 ,特
别是铅对蜀葵与二月蓝的毒害研究还未见报道。蜀
葵(Althaearosea)是蜀葵科多年生植物 , 二月蓝
(Orychophragmusviolace)是十字花科二年生植物 ,
在课题组前期的研究工作中发现 ,蜀葵和二月蓝对
铅胁迫表现出较强的抗性 ,而且它们的适应性强 ,耐
瘠薄 、无需管理 、覆盖面积大 、景观效果好 ,是优良的
园林地被植物 。本文对蜀葵 、二月蓝种子在铅胁迫
下萌发和幼苗生长特性进行研究 ,探讨其对重金属
铅污染土壤的修复潜力 ,为蜀葵 、二月蓝在重金属铅
污染土壤修复中的理论研究和实际应用提供参考依
据 。
1　材料和方法
1.1　试验材料
蜀葵 、二月蓝种子分别从赤峰塞诺园艺中心和
北京克劳沃种业公司购买 。
1.2　试验方法
1.2.1　试验时间及地点　本试验于 2007年 3月 ～
2007年 7月在中国林科院林研所进行。
1.2.2　种子发芽试验　精选籽粒饱满的蜀葵 、二月
蓝种子各 750粒 ,纱布包裹后用棉线绑扎 ,在 3%高
锰酸钾溶液内消毒 20min后用自来水冲洗数次 ,再
用蒸馏水反复冲洗 ,以洗去表面残留的高锰酸钾溶
液 ,最后用滤纸将水吸干 [ 16] 。选取直径为 9cm的硬
质玻璃培养皿 ,皿内以无灰定性滤纸为发芽床 ,将配
好的重金属溶液置于培养皿中 ,直至滤纸饱和为止。
铅采用分析纯 Pb(NO3)2配制 ,其浓度梯度(以纯铅
计)为 100mg.L-1 、250mg.L-1 、500mg.L-1 、1 000mg.
L-1 ,设 0㎎.L-1为对照组 。每个培养皿分别均匀放
入 50粒蜀葵或者二月蓝种子 ,每个处理设置 3个重
复 [ 17] 。置于 24℃遮光的人工气候箱内培养 ,每日补
充重金属溶液至滤纸饱和以维持发芽的湿度及重金
属浓度 。记录每天的种子萌发数与苗长度[ 18] ,当胚
根与种子等长 ,则认为种子已经发芽 。
1.3　分析方法
种子发芽率 、发芽势 、发芽指数和活力指数的计
算公式如下:
蜀葵:发芽率 =7d内供试种子的发芽数 /供试种
子数 ×100%
发芽势 =3d内供试种子的发芽数 /供试种子数
×100%
发芽指数(GI)=΢Gt/Dt,式中 Gt为在 t日的发
芽数 , Dt为发芽天数 [ 17] 。
活力指数(VI)=GI×S,式中 GI为发芽指数 , S
为芽的长度 +根的长度[ 19] 。
二月蓝:发芽率 =13d内供试种子的发芽数 /供
试种子数 ×100%
发芽势 =5d内供试种子的发芽数 /供试种子数
×100%
发芽指数(GI)=΢Gt/Dt,式中 Gt为在 t日的发
芽数 , Dt为发芽天数 [ 17] 。
活力指数(VI)=GI×S,式中 GI为发芽指数 , S
为芽的长度 +根的长度[ 19] 。
统计分析:使用 SPSS13.0软件 ,将所测得的数
据进行方差分析(显著水平 P<0.05)。运用 Excel
2003绘图。
2　结果与分析
2.1　铅胁迫对蜀葵 、二月蓝发芽率与发芽势的影响
由图 1可知 ,当 Pb浓度为 100 mg.L-1、250 mg
.L-1时 ,蜀葵种子发芽率与对照相比无显著差异 ,而
Pb浓度增大到 500 mg.L-1 、1 000 mg.L-1时 ,发芽
率从对照的 77.33%分别降至 62.00%和 51.33%,
差异达到显著水平 ,说明高浓度 Pb对蜀葵种子萌发
有抑制作用 。
Pb对蜀葵发芽势的影响见图 2。在 Pb胁迫下 ,
当 Pb浓度为 100 mg.L-1 、250 mg.L-1 、500 mg.
L-1时 ,发芽势与对照相比差异不显著 ,而当浓度高
达 1 000 mg.L-1时 ,与对照相比发芽势从 66.67%
降至 44.00%,差异显著 ,说明高浓度胁迫下种子集
中发芽的能力减弱。
2 内 蒙 古 农 业 大 学 学 报　　　　 　　　　　　　　2009年
　　对二月蓝种子发芽率来说(图 3), 100mg.L-1、
250mg.L-1 Pb处理的发芽率与对照相比差异不显
著 ,而当 Pb浓度高至 500 mg.L-1时 ,二月蓝种子发
芽率从对照的 40.00%降至 22.67%,显著降低。当
Pb浓度增大到 1 000 mg.L-1时 , 发芽率降至
9.33%,对种子胚伤害增大 ,抑制作用更为明显 。Pb
胁迫对二月蓝发芽势影响如图 4所示 ,低浓度 Pb100
mg.L-1和 Pb250mg.L-1胁迫下 ,其发芽势与对照
相比无显著差异;而 Pb浓度高达 500 mg.L-1或 1
000mg.L-1条件下 ,其发芽势显著降低 ,其中 , Pb浓
度增大到 1 000mg.L-1时 ,抑制作用增强 ,发芽势从
对照的 30%降至 7.33%,此时对种子伤害增大 ,种
3第 1期　　　　　　　　　　白瑞琴等:　重金属铅对蜀葵 、二月蓝种子萌发和幼苗生长的毒害效应研究
子发芽力会明显减弱 。
2.2　铅胁迫下蜀葵 、二月蓝的发芽指数与活力指数
Pb胁迫对蜀葵发芽指数的影响如图 5, Pb浓度
为 100 mg.L-1、250mg.L-1和 500mg.L-1时 ,其发
芽指数与对照相比差异不显著;而当 Pb浓度为 1
000mg.L-1时 ,蜀葵发芽指数从对照的 72.53降至
44.76,显著低于对照。种子发芽能力降低。
Pb对蜀葵活力指数的影响(图 6)可知 ,在 Pb胁
迫下 , 蜀葵活力指数随 Pb浓度的增大而逐渐减小 ,
使蜀葵品质趋劣 。
　　由图 7可以看出 Pb对二月蓝发芽指数的影响。
经显著性分析 ,当 Pb浓度分别为 100 mg.L-1、250
mg.L-1 、500mg.L-1时 ,与对照相比无显著差异 ,当
Pb浓度达到 1 000 mg.L-1 ,二月蓝发芽指数从对照
的 29.24降至 7.23,显著低于对照 ,种子活力降低。
二月蓝活力指数(图 8)随 Pb浓度的增大逐渐减小。
当 Pb浓度为 1 000mg.L-1时 ,活力指数已从对照的
36.45降至 0.63,说明二月蓝萌发后芽及根系几乎
没有伸长。 Pb胁迫使二月蓝种子品质趋劣 ,且浓度
越高对品质影响越大 。
2.3　铅胁迫下蜀葵 、二月蓝的苗长度
　　蜀葵种子萌发 7d后 ,测量了蜀葵的苗长度(图
9)。随着溶液中 Pb浓度的不断增加 ,蜀葵幼苗的长
度逐渐减小 。经显著性检验 ,当溶液中 Pb的浓度为
100mg.L-1时 ,与对照相比 ,蜀葵幼苗长度从 4.8㎝
降至 3.3㎝ ,二者存在显著差异 ,其生长受到明显的
抑制。随 Pb浓度的增加 , 幼苗受害加重 , 500mg.
L-1、1 000mg.L-1 Pb浓度处理后的幼苗几乎不伸
长 ,也无侧根 。铅胁迫后的幼苗明显变褐 ,严重时甚
至死亡 。二月蓝种子萌发 13d后 ,测量其幼苗长度
(图 10)。随着溶液中 Pb浓度的不断增加 ,二月蓝
的幼苗长度逐渐减小 。经显著性检验 ,当溶液中 Pb
的浓度为 100 mg.L-1时 ,与对照相比二月蓝幼苗长
度从 1.2㎝降至 0.9㎝ ,受到明显的抑制作用。随
Pb浓度的增加 ,幼苗受害加重 ,生长受阻 ,苗长度下
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降剧烈:100 mg.L-1和 250 mg.L-1Pb处理侧根量
减少;Pb浓度增加到 500 mg.L-1和 1 000 mg.L-1
时幼苗几乎全株变褐 ,生长停滞甚至死亡 。
3　结论与讨论
探讨不同浓度的铅对蜀葵 、二月蓝种子萌发和
生长的影响 ,结果表明:低浓度铅(100 mg.L-1、250
mg.L-1)胁迫对蜀葵 、二月蓝种子的发芽率均没有
影响 ,当铅浓度升高到 500 mg.L-1时 ,蜀葵 、二月蓝
的发芽率显著降低。铅对二者发芽势的影响效果有
所不同 ,即当铅浓度高达 500 mg.L-1时 ,二月蓝发
芽势出现显著下降 ,而此时蜀葵种子发芽势与对照
相比并没有明显变化 ,说明铅胁迫不同程度地抑制
了蜀葵和二月蓝集中发芽的能力 ,二月蓝对铅毒害
更敏感 。当铅浓度为 100 mg.L-1 、250 mg.L-1及
500mg.L-1时 ,蜀葵 、二月蓝种子发芽指数跟对照相
比没有显著差异 ,当铅浓度高达 1 000mg.L-1时 ,二
者发芽显指数降低 。蜀葵 、二月蓝的活力指数和幼
苗长度均随铅浓度的增大而逐渐减小 ,浓度越高对
其影响越大 。不同的是 ,高浓度铅造成了蜀葵 、二月
蓝种子活力下降 ,而较低浓度的铅就对幼苗生长造
成了伤害 ,说明幼苗形态建成对铅更敏感 。总之 ,较
低浓度的 Pb对蜀葵 、二月蓝种子萌发没有影响。随
着铅浓度的增加 ,其抑制作用逐渐增强 ,发芽率 、发
芽势 、发芽指数 、活力指数降低 ,幼苗长度减小 ,严重
时幼苗变褐 、死亡。由此可见 ,虽然蜀葵 、二月蓝适
应能力强 ,对重金属铅有一定的抗性 ,但是把它们运
用于含铅矿区 、尾矿区 、土壤污染地的植被恢复和植
物修复时 ,仍然需要考虑铅对其种子萌发和幼苗生
长的毒害作用。因此 ,土壤栽培条件下铅对蜀葵 、二
月蓝种子萌发和幼苗生长的影响仍有待于进一步深
入研究 。
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