全 文 ：第 30卷第 6期
2010 年 12月 水土保持通报Bulletin of Soil and Water Conserv ation Vol.30 , No.6Dec., 2010
　
　　收稿日期:2010-03-01　　　　　　　修回日期:2010-05-28
　　资助项目:国家自然科学基金项目(40801099;40901129)
　　作者简介:冯宏(1977—),女(汉族),河南省通许县人 ,硕士, 讲师 ,主要从事土壤微生物与环境方面的研究工作。 E-m ail:liyhuang@scau.
edu.cn。
　　通信作者:郭彦彪(1973—),男(汉族),甘肃省通渭县人 ,硕士 ,讲师 ,主要从事水土保持与灌溉施肥方面的研究工作。 E-m ail:gu oyanbiao@
s cau.edu.cn。
重金属和 pH值对类芦种子萌发的影响
冯 宏 , 戴 军 , 李永涛 , 郭彦彪
(华南农业大学 资源环境学院 , 广东 广州 510642)
摘　要:类芦(Neyraudia reynaudiana)是一种具有极强耐干旱 、贫瘠 、高温等逆境的多年生禾草植物 , 是
南方水蚀荒漠化地区 、采矿采石厂及各类边坡植被自然恢复中的先锋植物。为探索在各类矿区及受重金
属污染的地区采用类芦进行生态修复的可行性 , 通过室内发芽试验 , 对类芦种子在 Hg 2+ , Cr6+ , Cd2+ ,
Pb2+ , Zn2+ , Cu2+等 6 种重金属离子胁迫及不同 pH 值条件下的萌发能力进行了研究。结果表明 , 类芦种
子在 pH 值为 5.0 ～ 9.0 的范围内具有良好的萌发能力;6 种重金属离子随着处理浓度的升高 ,对类芦种子
的抑制作用逐渐加强 ,且出现显著抑制作用的最低浓度顺序为:Cd2+种重金属对类芦种子活力指数出现显著影响的浓度均较显著影响发芽率 、发芽势和发芽指数 3 个指标的
浓度低 ,说明类芦幼苗生长比种子萌发对 6种重金属更加敏感 。
关键词:类芦;重金属;pH 值;萌发
文献标识码:A　　　　　　文章编号:1000-288X(2010)06-0096-04　 中图分类号:X173 , Q945.34
Effects of Heavy Metals and pH Value on Seed Germination of Burma Reed
FENG Hong , DAI Jun , LI Yong-tao , GUO Yan-biao
(Collegeo f Natural Resources and Environment , South China Agricultural University , Guangzhou , Guangdong 510642 , China)
Abstract:Burma reed(Neyraudia reynaudiana)is a perennial grass w hich has the capacity of st rong toler-
ance to drought , leanness , high temperature , and acid.It i s a pioneer plant in natural vege tation restoration
in the deserted area resulted f rom w ater erosion , mining area , stone pi t , and slope.In o rder to explo re the
feasibi li ty o f ecolog ical resto rat ion wi th burma reed in various mining areas and the heavy me tal contaminated
area , germination ability o f burma reed seed st ressed by dif fe rent concentrations o f Hg2+ , Cr6+ , Cd2+ ,
Pb
2+ , Zn2+ , and Cu2+ , as well as different pH values w as studied by lab ge rmination test.Results show ed
that burma reed seed can w ell ge rminate betw een pH 5.0 ～ 9.0.Inhibiting ef fect o f the heavy metals on bur-
ma reed seeds increased w ith increase of heavy metal concentration.The o rder of the heavy metals , by the
low est concentration w hich leaded to inhibi tion , was Cd2+centrations o f the heavy metals w hich af fected obviously burma reed seed vig or w ere low er than the concen-
t rat ions w hich af fected obviously burma reed seed germination percentage , germination vigo r , and germina-
tion index .This indicates that seedling is mo re sensitive to the heavy metals than germination.
Keywords:burma reed;heavy metal;pH value;germination
　　采矿活动是造成生态环境重金属污染的主要原因
之一 ,特别是大范围的露天开采和不规范的民采 ,对地
表造成强烈的扰动和破坏 ,不仅严重破坏了矿区的生
态环境 ,而且强烈的水土流失和废水外排严重污染下
游水系及农田土壤 ,产生一系列生态环境问题[ 1] ,其
中重金属污染最为严重[ 2] ,恢复植被 ,治理水土流失
是彻底解决采矿造成的生态退化与环境污染问题的
必由之路[ 3] 。类芦属多年生禾本科草种 ,具有很强的
抗逆境生存能力[ 4-5] ,同时也具有较强的耐重金属能
力[ 6-7] ,是高陡边坡[ 8] 、石质山地[ 9] 和矿区植被绿化的
首选草种[ 10] 。研究表明 ,类芦不仅是矿区的先锋植
物[ 11] ,而且对 Pb 和 Zn 等重金属有一定的富集能
力[ 12-13] ,可见类芦在水土流失地区和矿区植被恢复中
具有极大的应用潜力 。
为了探索用类芦对各类重金属污染矿区进行生
态修复的可行性 ,本试验通过研究类芦种子在不同
pH 值及不同重金属浓度条件下的萌发能力 ,寻找类
芦种子正常萌发的适宜条件范围 ,为类芦在矿区水土
保持生态修复中的应用提供理论依据。
1　材料与方法
1.1　供试材料
供试类芦种子于 2009年 2月 11日采自华南农
业大学校园。试验用重金属离子采用分析纯试剂配
制 , 分别为 Hg2+(HgCl2), Cr6+(K 2C r2O 7), Cd2+
(3CdSO 4 ·8H 2O ), Pb2+(Pb(NO 3)2), Zn2+(ZnSO 4
·7H2O),Cu2+(CuSO 4 ·5H2O);所有处理液均用
蒸馏水配制。各处理离子浓度及 pH 值见表 1。
表 1　不同处理 pH值和重金属浓度
项 目 处理编号
CK A B C D E
Hg2+/(mg · L -1) 0 10 25 50 60 75
Cr6+/(mg · L-1) 0 10 25 50 75 100
Cd2+/(mg · L -1) 0 10 25 50 60 75
Pb2+/(mg · L -1) 0 50 75 100 125 150
Zn2+/(mg · L-1) 0 10 25 50 60 75
Cu2+/(mg· L-1) 0 10 20 30 40 50
pH 值 7.0 3.0 4.0 5.0 8.0 9.0
1.2　试验方法
挑选籽粒饱满的种子 ,用 0.5%的次氯酸钠溶液
表面消毒 5 min ,依次用自来水 、蒸馏水和去离子水各
冲洗3次后 ,用滤纸将水吸干。选取直径为 9 cm 的培
养皿 ,皿内用双层滤纸为发芽床 ,每皿加入 2 ml相应
处理液 ,然后均匀放入 50 粒类芦种子 ,每个处理 3次
重复。试验共设置 5个重金属处理组和 1个 pH 处理
组 ,每个处理组设置 5个浓度梯度 ,所有处理均以 pH
=7的蒸馏水处理作为对照(CK),见表 1。处理均在
全自动光照培养箱内培养 ,箱中温度为(25±1)℃,光
照时间为 16 D/8N ,相对湿度为 80%～ 90%。试验
期间每 24 h记录 1次 ,第 10 d 统计发芽势 、第 15 d
统计发芽率 ,测幼苗重量并计算发芽指数和活力指
数。为保证重金属的浓度 ,每 3 d补充一次溶液 。
1.3　种子发芽指标的测定
发芽率(%)=15 d 内供试种子的发芽数/供试
种子数×100%;
发芽势(%)=10 d 内供试种子发芽数/供试种
子数×100%;
发芽指数(I G)=∑Gt/Dt
式中:Gt ———在 t天的发芽数;Dt ———发芽天数 。
活力指数(I V)=IG×S
式中:IG ———发芽指数 ,S ———幼苗单株平均重量(g)。
1.4　数据分析
在进行方差分析时 ,先对数据进行方差齐性检
验 ,必要时 ,对数据进行反正弦平方根转换 ,然后进行
方差分析 。用 Excel进行数据整理 ,用 DPS 7.05[ 14]
进行齐性检验及方差分析 。
2　结果与分析
2.1　pH 值对类芦种子萌发的影响
　　在不同 pH 值条件下 ,类芦种子萌发情况见表
2 。从表中可以看出 , pH 值在 5.0 ～ 9.0范围内 ,种
子的萌发能力较强 ,发芽率 、发芽势 、发芽指数和活力
指数都较高 ,各处理间无明显差异 ,当 pH ≤4.0时 ,
种子萌发受到显著影响 ,发芽率和发芽势均下降到
50%以下 ,且 pH 值越低 ,种子萌发能力越弱 ,各指标
值显著低于 pH ≥5.0的处理 ,但是在预备试验中发
现 ,当 pH =10时类芦种子完全失去萌发能力 ,由此
可见 ,类芦种子具有较强萌发能力的 pH 值范围较
大 ,在 pH 值为 5.0 ～ 9.0的强酸性到强碱性条件下
都能够保持较高的萌发能力 ,过高或过低的 pH 值均
不利于类芦种子的萌发。
表 2　pH值对类芦种子萌发的影响
处 理 发芽率/ % 发芽势% 发芽指数 活力指数　
CK 88.7a 81.3a 6.650a 0.241a
pH=9.0 85.3a 79.3a 6.022a 0.213ab
pH=8.0 90.0a 82.7a 6.796a 0.249a
pH=5.0 90.0a 84.0a 6.920a 0.166abc
pH=4.0 40.7b 36.7b 3.010b 0.034bc
pH=3.0 8.0c 7.3c 0.636c 0.004c
　　注:数据为平均值(n=3);同一列数据用采用 Duncan新复差极法
进行多重比较 ,同列不同字母为 0.05水平上差异显著。下同
2.2　重金属对类芦种子萌发的影响
2.2.1　Hg2+对类芦种子萌发的影响　Hg 2+对大多
数植物种子的萌发具有明显的抑制作用。从表 3 可
以看出 ,Hg2+对类芦种子萌发的影响表现为低浓度
时对种子萌发影响不明显 ,而当处理浓度达到 25
mg/L 时 ,对种子萌发产生抑制作用 ,发芽势 、发芽指
数和活力指数等指标均与 CK 和 10 mg/L 处理相比
显著降低 ,而发芽率在处理浓度达到 50 mg/L 时与
对照和较低浓度处理达到显著差异 ,种子萌发受到严
重抑制 ,各指标值急剧降低 ,当处理浓度增加到 75
mg/L 时 , Hg2+的毒害作用使类芦种子完全失去萌
发能力 。由此可以看出 , Hg2+对类芦种子的影响表
现为随着处理浓度的依次升高 ,首先在不明显影响种
子发芽率的情况下造成部分种子发芽时间的延迟 ,对
幼苗生长产生抑制作用 ,继而影响到种子的发芽率和
其它指标 ,较高浓度时种子不再萌发 。
97第 6 期 　　　　　　冯宏等:重金属和 pH 值对类芦种子萌发的影响
表 3　重金属对类芦种子萌发的影响
处理/
(mg· L-1)
发芽率/
%
发芽势/
% 发芽指数 活力指数
处理/
(mg· L-1)
发芽率/
%
发芽势/
% 发芽指数 活力指数
CK 88.7a 81.3a 6.650a 0.241a CK 88.7a 81.3a 6.650a 0.241a
10 89.3a 78.7a 6.462a 0.171a 50 88.7a 84.0a 6.529a 0.236ab
H g2+
25 74.0a 63.0b 4.684b 0.070b
Pb2+
75 88.7a 81.3a 5.986a 0.160abc
50 4.7b 4.7c 0.356c 0.002b 100 86.0a 72.7ab 5.625a 0.166abc
60 3.3b 2.0c 0.237c 0.001b 125 79.3ab 65.3ab 5.243a 0.134bc
75 0.0c 0.0c 0.000c 0.000b 150 70.7b 58.0b 4.406a 0.095c
CK 88.7a 81.3a 6.650a 0.241a CK 88.7a 81.3a 6.650a 0.241a
10 90.7a 83.3a 6.564a 0.198ab 10 84.0ab 73.3ab 5.532ab 0.152ab
Cr 6+
25 79.3a 69.3a 5.443ab 0.113bc
Zn2+
25 73.0abc 59.3ab 4.477ab 0.070b
50 64.0b 46.7b 4.075ab 0.070c 50 72.0bc 55.3ab 4.330ab 0.091b
75 61.3b 46.0b 3.788b 0.044c 60 70.0bc 48.7b 3.949b 0.073b
100 46.0c 31.3b 2.709b 0.025c 75 64.7c 42.7b 3.559b 0.065b
CK 88.7a 81.3a 6.650a 0.241a CK 88.7a 81.3a 6.650a 0.241a
10 77.3a 70.7a 5.675a 0.135b 10 78.7a 74.0a 5.843a 0.105bc
Cd2+
25 9.0b 6.0b 0.563b 0.004c
Cu2+
20 80.7a 73.3a 5.941a 0.134b
50 8.7b 7.3b 0.681b 0.004c 30 23.0b 22.0b 1.579b 0.012c
60 8.7b 8.0b 0.629b 0.005c 40 20.0b 18.0b 1.501b 0.011c
75 4.0b 3.3b 0.244b 0.001c 50 10.0b 8.7b 0.683b 0.005c
2.2.2　Cr6+对类芦种子萌发的影响　Cr6+对植物具
有较高的毒害作用 ,从表 3可以看出 ,随着 Cr6+浓度
的增加 ,Cr6+对类芦种子萌发的抑制作用越来越严
重 ,与对照处理相比 ,当 Cr6+浓度达到 25 mg/ L 时 ,
种子活力指数明显降低 ,当 C r6+浓度达到 50 mg/ L
时 ,种子发芽率 、发芽势和发芽指数与对照相比显著
降低 ,当浓度 Cr6+达到 100 mg/ L 时 ,发芽率和发芽
势降低到 50%以下 ,种子萌发能力受到严重抑制 ,这
说明较低浓度的 Cr6+对类芦种子萌发的影响作用要
比对种子活力的影响小。
2.2.3　Cd2+对类芦种子萌发的影响　金属 Cd 无毒
性 ,但 Cd的化合物毒性极大 ,从表 3 中可以看出 ,在
本试验重金属离子中 ,Cd2+对类芦种子萌发的抑制作
用最大 ,当 Cd2+浓度超过 10 mg/L 时 ,就会对类芦种
子的萌发产生抑制 ,当 Cd2+浓度达到25 mg/ L 时 ,种
子萌发各指标与对照和 10 mg/ L 处理相比显著降
低 ,且发芽率和发芽势均低于 10%,表现出严重的抑
制作用 ,当处理浓度更高时 ,虽在 25 ～ 75 mg/L 这 4
个处理之间各指标差异不显著 ,但其抑制作用仍有所
加强 。
2.2.4　Pb2+对类芦种子萌发的影响　在本试验条件
下 ,Pb2+在 6种重金属中产生明显抑制作用的浓度最
高 ,从表 3中可以看出 ,当 Pb2+浓度达到 150 mg/ L
时 ,发芽率和发芽势与较低浓度处理相比有明显降
低 ,发芽指数在整个试验浓度处理中均没有显著差
异 ,而活力指数在 125 mg/L 浓度处理时就与对照浓
度处理达到显著差异 ,这说明当 Pb2+浓度在150 mg/L
以下时 , Pb2+对类芦种子的发芽率影响不大 ,但 Pb2+
浓度达到 125 mg/L 时就对幼苗的生长产生一定的
抑制作用 。
2.2.5　Zn2+对类芦种子萌发的影响　Zn 是植物生
长所必需的微量元素之一 ,但是高浓度的 Zn2+对种
子发芽则会产生影响。从表 3所示试验结果来看 ,随
着 Zn2+浓度的逐渐增大 ,类芦种子各萌发指标依次
降低 ,说明Zn2+对种子萌发的抑制作用逐渐加强 ,经
方差分析 ,发现当处理浓度达到 50 mg/L 时 ,发芽率
与对照之间存在显著差异 ,而发芽势与发芽指数在处
理浓度达到 60 mg/L 时 ,才与对照之间存在显著差
异 ,种子活力则在 Zn2+浓度为 25 mg/L 时就与对照
之间存在显著差异 ,这说明 Zn2+在种子萌发时延缓
了部分种子的发芽时间 ,且对其幼芽和幼根具有较强
的毒害作用。
2.2.6　Cu2+对类芦种子萌发的影响　Cu 也是植物
生长所必需的微量元素之一 ,但从表 3 结果看 ,Cu2+
对类芦种子萌发的抑制作用要比相同浓度的 Zn2+强
一些 ,当 Cu2+浓度达到 30 mg/L 时 ,种子萌发能力显
著降低 ,发芽率 、发芽势和发芽指数均与对照和较低
浓度处理有显著差异 , 且发芽率和发芽势均低于
50%,而活力指数在 Cu2+浓度为 10 mg/ L 时就与对
照之间存在显著差异。可见 ,高浓度 Cu2+处理对类
98 　　　　　　　　　　　　 　　　　　　水土保持通报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第 30 卷
芦种子萌发能力具有显著抑制作用 ,低浓度处理抑制
作用则不显著 ,在处理浓度逐渐增大时 ,对类芦种子
萌发产生明显抑制作用的浓度在 20 ～ 30 mg/L 之
间 ,Cu2+对类芦种子幼芽和幼根具有比 Zn2+更强的
毒害作用 。
3　结论
(1)类芦种子在 pH 值为 5.0 ～ 9.0的范围内具
有良好的萌发能力。
(2)6 种重金属离子随着浓度的升高 ,对类芦种
子的抑制作用逐渐加强 ,但是不同重金属对类芦种子
出现明显抑制作用的浓度却不相同 ,从本试验结果来
看 ,对类芦种子产生显著抑制作用的最低浓度顺序
为:Cd2+同重金属离子对类芦种子的毒性不相同 ,其中 Pb2+
产生抑制作用的浓度最高 ,可能与类芦植物对铅具有
一定富集能力和较强的抗性有关[ 6-7] 。
(3)6种重金属离子显著影响类芦种子活力指数
的浓度均较显著影响发芽率 、发芽势和发芽指数 3个
指标的浓度低 ,说明类芦幼苗生长比种子萌发对 6种
重金属离子更加敏感 ,这与前人在其它植物上的研究
结果较为一致[ 15-16] 。
致谢:本试验得到梁成慧和许建托同学的帮助 ,
在此深表谢意。
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