全 文 ：收稿日期:2012 － 11 － 27
基金项目:伊犁师范学院大学生科研课题，新疆维吾尔自治区高等学校科研计划青年教师培育项目(编号:XJEDU 2010 S 45) ;国家自然科学基金项目
(编号:41061009)资助。
作者简介:吕笃康(1987 －) ，男，河北人，本科生，研究方向:主要从事教学及环境生物学研究;E-mail:ldkang@ sina． cn。
通讯作者:赵玉(1978 －) ，男，讲师，博士，研究方向:环境生物学;E-mail:2001zhaoyu@ sohu． com。
重金属铬及盐胁迫对小香蒲种子萌发的影响
吕笃康1，2， 李海冰1， 巴音山1，3， 赵 玉1
(1．伊犁师范学院化学与生物科学学院资源与生态研究所， 新疆 伊宁 835000;
2．新疆生产建设兵团第二中学， 乌鲁木齐 830002; 3．新疆博州蒙古中学， 新疆 博乐 833400)
Effect of Heavy Metal Chromium and Salt Stress on Seed Germination of Typha
L Du-kang1，2，LI Hai-bing1，BA Yin-shan1，3，ZHAO Yu1
摘要:小香蒲是湿地生态系统中重要的植物种。以小香蒲为材
料，探讨不同浓度的铬( Cr6 + ) 及盐胁迫( NaCl 与 NaNO3 ) 对小
香蒲种子萌发的影响。结果表明，当 Cr6 + 浓度为 5 mg /L 时，
Cr6 +对小香蒲种子萌发率略微有促进作用，而浓度为 10、50、
100 mg /L依次递增时，Cr6 +不利于小香蒲种子的萌发和生长，
即 Cr6 +对小香蒲种子的抑制作用逐渐增大。盐胁迫下，随着盐
浓度的不断增大，小香蒲种子的发芽势、发芽率均呈下降趋势。
关键词: 小香蒲;铬;盐胁迫;发芽势;发芽率;
相对盐害率表现
中图分类号: Q 945． 78 文献标志码: A
文章编号: 1001 － 4705(2013)02-0072-04
重金属污染是当今污染面积最广、危害最大的环
境问题之一。由于重金属污染毒理机制和生物效应的
复杂性，对重金属污染的研究一直是研究热点。铬是
环境污染中的“五毒”元素之一［1］，也是广泛存在于环
境中的重金属污染元素之一。引起环境污染的主要是
毒性较大、易溶于水的六价化合物(铬酸根离子) ，它
对植物具有明显的毒害作用，而且会通过食物链危及
人体健康［2］。有研究表明，铬能抑制部分种子的萌
发，减少细胞分裂数目，诱发多种染色体畸变［3］，细胞
保护系统功能受损，过氧化作用加剧，细胞膜增透性增
大，严重时候导致植物死亡［4］。铬污染破坏土壤生产
性能，抑制作物生长，降低粮食产量［5 ～ 6］。目前，有关
铬对作物毒害的研究主要集中在生长和生理生化指标
方面，例如，铬能影响植物的细胞结构，随铬浓度增加
叶绿素含量下降，活性氧含量增加［7 ～ 9］。郑爱珍［10］研
究表明，六价铬污染对辣椒幼苗生长产生明显的抑制
作用。
土壤盐渍化是一个全球性的问题，约 1 /5 的耕地
和近半数的灌溉土地受到不同程度的盐害威胁。盐渍
是限制植物生长和降低作物产量最主要的非生物胁迫
因素之一［11］。盐分胁迫也影响着植物产量、蛋白质合
成和光合作用以及能量代谢［12］。因此，提高作物耐盐
性、盐渍土的生物治理和综合开发是目前乃至未来农
业的重大研究课题［13 ～ 14］。通过研究植物的耐盐机制，
采用生物措施筛选、引种和培育新的耐盐经济植物，并
对现有盐渍化土壤的生态环境进行改良已成为国内外
研究的热点［15，16］。然而，种子能够在盐胁迫下萌发成
苗，是植株在盐碱条件下生长发育的前提［17］，盐分可
从以下 2 个方面影响种子的萌发:一是建立渗透势阻
止水分吸收，二是为胚或发育着的幼苗有毒离子的进
入提供条件［18］。而在盐渍环境下，种子萌发作为种子
植物生活史的第一阶段最先受到盐分的胁迫，因此，研
究盐胁迫下种子萌发具有重要意义。目前，有关种子
萌发耐盐性的研究多见于作物、牧草、果树和蔬菜
等［19 ～ 28］，但就小香蒲尚未见报道。
小香蒲(Typha minima)又称水烛，属香蒲科多年
生落叶、宿根性挺水型的单子叶植物。喜光照，适应性
强，耐盐性较好，可用于污水净化［29 ～ 32］，具有巨大的市
场开发潜力。目前，对香蒲的研究主要集中在药用价
值、观赏价值以及生态环保功能方面［33，34］，而铬污染
及盐胁迫对小香蒲种子萌发的影响未见报道。鉴于
此，以小香蒲为材料，研究不同浓度 Cr6 +及盐处理下
香蒲种子萌发的影响，探讨香蒲对 Cr6 +及 2 种盐的耐
性机制，为净化含 Cr6 +污水及盐生生境的适应提供参
考依据。
1 材料与方法
1． 1 样地自然状况
本研究在伊宁市(东经 79°50 ～ 84°56，北纬 42°
14 ～ 44°50)境内进行。伊宁市位于伊犁河北岸，地
·27·
第 32 卷 第 2 期 2013 年 2 月 种 子 (Seed) Vol． 32 No． 2 Feb． 2013 年
DOI:10.16590/j.cnki.1001-4705.2013.02.046
势北高南低，北部为科古琴山，南部为伊犁河冲积平
原，属温带亚干旱气候，气候冬季温暖，夏季凉爽。年
均气温 8． 4 ℃，年均降水 257 mm。样地选择位于伊宁
市近郊一湿地，该湿地生境植物群落中，以香蒲为优势
种，同时伴生有水葱、宽叶香蒲(Typha latifolia)、长苞
香蒲(Typha angustata)、野慈姑(Sagitataria trifolia)、
芦苇(Phragmites communis)等。
1． 2 材 料
供试小香蒲(Typha minima)种子采于伊宁市郊
区湿地，K2Cr2O7，NaCl、NaOH，供试药品均为分析纯，
水为蒸馏水，HPG-400 型全自动光照培养箱。
1． 3 方 法
挑选饱满均匀一致、无破损的种子作为试验材料，
用 10%次氯酸钠表面消毒 10 min后，用蒸馏水冲洗多
次。试验用 K2Cr2O7 配制不同浓度的 Cr
6 + 处理液，
Cr6 +处理液浓度分别为 0、5、10、50、100 mg /L 5 个梯
度。NaCl及 NaNO3 配制不同浓度的处理液分别为 0、
50、100、150、200、300 mmol /L。试验的步骤为:在洗净
烘干的培养皿里垫 2 层滤纸，分别移取相应的 Cr6 +和
NaCl及 NaNO3 处理液浸湿滤纸(本试验处理液的用
量为 5 mL) ，然后均匀摆入消毒后挑选好的种子，每皿
培养 30 粒种子，每处理设 3 个重复，摆放完毕后置于
25 ℃、4 000 lx 的 HPG-400 型全自动光照培养箱，13 /
11 光暗搭配，每天补水 1 次，3 d 换 1 次滤纸，防止溶
液中离子沉淀影响实验结果。培养的第 3 天记录各皿
发芽的种子数，并计算发芽势。发芽 7 d 后最末 1 颗
种子至 24 h 不再发芽为止，记录发芽种子数，计算发
芽率。将所得数据进行多重比较，结合试验结论，分析
铬离子及盐胁迫对小香蒲种子萌发的影响。
1． 4 萌发指标测定
(1)浸种后第 3 天计算，种子发芽势(%)=发芽
种子数 /供试种子数 × 100%;
(2)浸种后第 7 天计算，种子发芽率(%)=发芽
种子数 /供试种子数 × 100%;
(3)相对盐害率(%)=(对照发芽率 －处理发芽
率)/对照发芽率 × 100%。
2 结果与分析
2． 1 铬对小香蒲种子萌发的影响
从试验结果(表 1)可知，当 Cr6 +浓度为 5、10、50
mg /L时，发芽势比对照高，说明 5、10、50 mg /L时 Cr6 +
对小香蒲种子的发芽势有所提高。随着 Cr6 +浓度的
增大，小香蒲的发芽势降低。小香蒲的发芽率在 5
mg /L时，比对照略微提高，随着 Cr6 +浓度的增大，小
香蒲的发芽率不断降低，即 Cr6 +浓度对小香蒲种子萌
发表现为抑制作用。除 5 mg /L处理外，其余 Cr6 +处理
的发芽率均低于对照，但各 Cr 处理间差异未达显著
水平。
表 1 Cr6 +对小香蒲种子萌发的影响
处理
(mg /L)
发芽势
(%)
发芽率
(%)
0 57． 78 abA 83． 33 aA
5 75． 56 aA 84． 44 aA
10 68． 89 abA 82． 22 aA
50 58． 89 abA 77． 78 aA
100 46． 67 bA 70． 00 aA
注:同列数据后标不同小写字母表示多重比较差异显著
( p ＜ 0． 05) 。不同大写字母表示多重比较差异极显著
( p ＜ 0． 01) 。( 下同) 。
2． 2 盐对小香蒲种子发芽势、发芽率和相对盐害率的
影响
由表 2 可以看出，2 种盐处理小香蒲种子均引起
发芽势下降，发芽率降低，同时相对盐害率升高，而且
随着盐浓度的增加，抑制作用增强。在低盐浓度下
(NaCl 50 mmol /L)相对盐害率为 23． 38%，影响程度较
小，说明低盐对小香蒲种子萌发影响不大;高盐浓度下
(NaCl 150 mmol /L)抑制作用明显，种子发芽率不足
25%，相对盐害率为 75． 33%;NaCl 300 mmol /L时种子
不能萌发，发芽势和发芽率为 0，相对盐害率达 100%，
方差分析表明，NaCl 处理小香蒲种子发芽势、发芽率
在 0、50、100 mmol /L各处理间以及与其他处理间均有
显著差异，发芽势在 150、200、300 mmol /L 各处理间差
异不显著。发芽率在 150 mmol /L与 200 mmol /L 之间
差异不显著，浓度达 300 mmol /L 时，与对照相比表现
为极显著。说明高浓度盐强烈抑制小香蒲种子萌发，
这是由于高盐胁迫造成外界溶液高渗透压，导致种子
吸水困难，种胚因缺水不能发育。NaNO3 对小香蒲种
子萌发的影响与 NaCl 基本一致，即 50 mmol /L 和 100
mmol /L低盐胁迫对萌发影响较小，150 mmol /L 处理
浓度则明显抑制萌发，相对盐害率达 66． 23%;300
mmol /L处理浓度种子不萌发，发芽势和发芽率均为
0，相对盐害率达 100%。小香蒲种子在蒸馏水中萌发
最好，这一结果与张秀玲对夏至草种子耐盐性研究结
果一致。同时通过方差分析得出，NaNO3 处理小香蒲
发芽势在 50 mmol /L与 100 mmol /L之间差异不显著，
150、200、300 mmol /L 各处理间差异也不显著。发芽
率在 50 mmol /L与 100 mmol /L之间差异不显著，150、
200、300 mmol /L各处理间差异极显著。
·37·
问题探讨 吕笃康 等:重金属铬及盐胁迫对小香蒲种子萌发的影响
表 2 盐胁迫对种子萌发的影响
盐的种类
浓度
(mmol /L)
发芽势
(%)
发芽率
(%)
相对盐害率
(%)
NaCl
0 51． 11 aA 85． 56 aA 0
50 38． 89 bA 65． 56 bB 23． 38
100 18． 89 cB 51． 11 cB 40． 26
150 4． 44 dB 21． 11 dC 75． 33
200 0 dB 15． 56 dC 81． 81
300 0 dB 0 eC 100
NaNO3
0 51． 11 aA 85． 56 aA 0
50 17． 78 bB 43． 33 bB 49． 36
100 15． 56 bB 42． 22 bB 50． 63
150 7． 78 bcB 28． 89 cC 66． 23
200 2． 22 cB 7． 78 dD 90． 91
300 0 cB 0 eE 100
2． 3 不同盐处理对小香蒲种子萌发的比较
由图 1、2 可以看出，随着盐浓度的逐渐升高，小香
蒲种子的发芽势、发芽率都呈下降趋势。
小香蒲种子的发芽势和发芽率虽然最终都降为
0，但小香蒲种子对盐是有一定抗性的，在低盐度时，小
香蒲种子大部分能够进行萌发、生长，由此可以看出，
种植小香蒲来改良盐渍土地是一种简单、有效地保护
土壤环境的方法。
图 1 NaCl、NaNO3 对小香蒲发芽率的影响
3 讨 论
种子发芽势、发芽率通常是表征种子活力的主要
参数，也是决定种子发芽质量的重要指标，发芽势、发
芽率高则反映种子发芽速度快，萌发能力强，出苗整
齐［35］和幼苗健壮的潜势。
(1)不同浓度的铬对小香蒲种子萌发产生的影响
不同，种子发芽势与发芽率的影响随浓度的增大大致
表现为抑制作用，当铬浓度为 5 mg /L 时，对小香蒲种
子的萌发有略微促进作用。随着铬浓度的增大，对小
香蒲的生长则越来越明显地表现为抑制作用。其发芽
势在 5 mg /L与 100 mg /L 处理之间存在显著差异，其
余差异都未达到显著水平。
(2)小香蒲种子在 NaCl 和 NaNO3 不同浓度溶液
中的发芽势、发芽率都随着盐浓度的升高而降低，低盐
处理对萌发的抑制作用不太明显，高浓度盐对小香蒲
种子的萌发产生强烈的抑制作用，这可能是由于盐浓
度过高破坏了细胞质膜的完整性，导致膜选择透性降
低甚至丧失，引起胞内代谢失调。此外，溶液中盐分过
多，使种子吸水困难，种胚生长受阻，这与任秋萍对花
卉种子萌发耐盐性的研究结果一致［36］。同时崔兴
国［37］对黄芪种子萌发影响研究也表明，随着盐浓度的
增加，各项指标呈下降趋势。低浓度对种子萌发抑制
作用不明显，高浓度则明显抑制种子萌发，也与本实验
结果相对应。
图 2 NaCl、NaNO3 对小香蒲发芽势的影响
4 结 论
4． 1 Cr6 +在低浓度时对小香蒲种子的萌发有促进作
用，而在高浓时则有抑制作用。故小香蒲对 Cr6 +有一
定的耐性，在净化含 Cr6 + 污水方面有良好的应用
前景。
4． 2 小香蒲种子萌发可适应较低浓度的盐胁迫，具有
一定的抗盐能力，适于在盐渍程度较轻的地区大量种
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第 32 卷 第 2 期 2013 年 2 月 种 子 (Seed) Vol． 32 No． 2 Feb． 2013 年
植。可在盐渍化地区进行引种和盐渍化土壤改良环
境，进一步对小香蒲的经济价值开发利用。
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