全 文 ：铅对赤豆种子萌发·幼苗生长的影响
史冬燕，李怀果 (菏泽学院，山东菏泽 274015)
摘要 ［目的］研究金属铅对赤豆种子萌发、幼苗生长的影响。［方法］以赤豆为材料，研究不同浓度的铅对赤豆种子萌发及其幼苗生长
的影响。［结果］当 Pb2 +浓度低于 200 mg /L时，Pb2 +在一定程度上促进赤豆种子的发芽率、发芽势、活力指数和发芽指数，而高浓度的
Pb2 +对赤豆萌发有抑制作用;随着 Pb2 +浓度的增加，赤豆种子的根长、苗长、根重和叶绿素含量都降低;高浓度 Pb2 +对赤豆根生长的抑
制作用大于芽。［结论］低浓度铅可促进赤豆种子的萌发，同时铅对赤豆幼苗的生长表现出抑制作用。
关键词 铅;赤豆;萌发;幼苗生长
中图分类号 S521 文献标识码 A 文章编号 0517 －6611(2012)27 －13378 －03
Effect of Lead Stress on Seed Germination and Seedling Growth of Phaseolus angularis
SHI Dong-yan et al (Heze University，Heze，Shandong 274015)
Abstract ［Objective］To study the effects of Pb2 + stress on the germination of seeds and seedlings growth of Phaseolus angularis． ［Method］
With Phaseolus angularis as the study materials，the effects of different Pb2 + concentrations on the germination of seeds and growth of seedlings
were studied． ［Result］When Pb2 + concentration was lower than 200 mg /L，it could promote the germination rate，germination vigor，germi-
nation index and vigor index of seeds． However，high lead concentration had obvious inhibitory effects on the germination of seeds． With the
increase of Pb2 + concentration，the root length，seedling length，root weight and the content of plant chlorophyll were decreased． There was
stronger inhibition on the growth of root than that of bud under high Pb2 + concentration． ［Conclusion］Low Pb2 + concentration could promote
seed germination，but the growth of seedlings was inhibited by Pb2 + ．
Key words Lead;Phaseolus angularis;Germination;Seedling growth
基金项目 山东省教育厅科技计划项目(J08LF53) ;菏泽学院科学科研
项目 (XY09SW02) ;大学生研究创新 训 练 计 划 项 目
(20092115)。
作者简介 史冬燕(1973 － ) ，女，山东单县人，副教授，硕士，从事植物
生理方面的研究，E-mail:sdsdy88_66@ 163． com。
收稿日期 2012-06-04
重金属对土壤和农作物的污染问题成为目前环境研究
的热点问题。铅是重金属污染中的主要元素之一。土壤中
铅含量的增加会对植物的生长和代谢产生不利的影响，干扰
植物对营养素的吸收和转运，并通过食物链进入人体，危害
人类健康。目前，许多研究证实铅在土壤中积累到一定程度
就会影响植物的生长发育和品质［1 －4］。
赤豆(Phaseolus angularis)又名红豆、小豆，是豆科一年
生直立或缠绕草本植物。中国草药书籍《神农本草经》称赤
豆可“通小便，利小便，消肿排脓，消热解毒，止渴解酒通乳”。
现代医学证实，赤豆籽实含有较多的可溶性纤维，能刺激肠
道通便，降低血液胆固醇，对心脏和肾病有疗效。我国是赤
豆主要生产国和出口国，年出口总量为 6万 ～7万 t。国内外
对赤豆的研究主要集中在色素提取、抗氧化功能及产品开发
等方面。而重金属铅对赤豆种子萌发、生长的影响等研究甚
少。为此，笔者研究了不同浓度铅胁迫对赤豆种子萌发、幼
苗生长状况的影响，探讨铅胁迫对赤豆的毒害，为重金属对
农作物的毒害和污染土壤上植物生长的安全性提供一定的
理论依据。
1 材料与方法
1． 1 试验材料 供试赤豆种子购于菏泽种子公司;供试 Pb
试剂为分析纯 Pb(CH2COOH)2·3H2O。
1． 2 试验方法 精选大小均匀、籽粒饱满的赤豆种子，用浓
度 75%酒精表面消毒 15 min，用无菌水反复冲洗数次，用滤
纸将水吸干。将种子整齐排列在铺有滤纸的培养皿中，每皿
放入 50 粒，分别用 0、100、200、400、600、800 mg /L Pb
(CH2COOH)2 溶液(以 Pb
2 +浓度计)培养。每组设置 3 个重
复。将培养皿置于(20 ± 1)℃恒温光照培养箱中培养，每天
更换处理液。
1． 3 指标测定与方法 每天记录种子的萌发数(按胚根与
种子等长，认为种子发芽)。处理后第 4 天测定赤豆种子的
发芽势;发芽率在处理后 7 d统计，并计算发芽指数、活力指
数;处理后第 8 天测量苗长和根长;处理后第 15 天测根鲜
重、地上部分鲜重及幼苗的叶绿素含量［5］。计算公式如下:
发芽势(%)= 4 d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。
活力指数(VI)= GI × S
式中，GI为发芽指数;S为苗的长度。
2 结果与分析
2． 1 Pb2 +对赤豆种子萌发的影响 从表 1 可以看出，不同
浓度 Pb2 +胁迫对赤豆种子萌发的影响不同。低浓度的 Pb2 +
(100、200 mg /L)对赤豆种子的萌发表现为轻微的刺激作用，
能在一定程度上刺激赤豆种子的萌发，提高其发芽率和发芽
势;随着 Pb2 +浓度的不断升高，Pb2 +对赤豆发芽率和发芽势
呈现抑制作用;当 Pb2 +浓度为 800 mg /L时，发芽率仅为对照
的 79． 77%，而发芽势为 67． 90%。由此可知，高浓度 Pb2 +明
显抑制赤豆种子的萌发。
发芽指数与活力指数是反映种子品质好坏的 2 个重要
参数。研究表明，当 Pb2 +浓度为 100、200 mg /L时，种子的发
芽指数和活力指数均高于对照，但随着 Pb2 +浓度的增加，种
子发芽指数和活力指数均呈现逐渐下降的趋势。当 Pb2 +浓
度为 800 mg /L 时，发芽指数和活力指数分别为对照的
责任编辑 刘月娟 责任校对 况玲玲安徽农业科学，Journal of Anhui Agri． Sci． 2012，40(27):13378 － 13380
DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2012.27.005
74. 15%、53. 38%。这说明低浓度铅对赤豆种子发芽指数和
活力指数有一定的刺激效应，而高浓度铅则表现为抑制效
应，对赤豆种子的毒害作用加强，使赤豆的品质变劣。
表 1 Pb2 +对赤豆种子萌发的影响
浓度
mg /L
发芽势
%
发芽率
%
发芽指数 活力指数
0 89． 99 ±5． 77 98． 89 ±0． 58 10． 25 ±0． 25 8． 73 ±0． 23
100 90． 00 ±8． 82 98． 67 ±1． 00 10． 67 ±0． 60 9． 24 ±0． 49
200 91． 11 ±1． 92 100． 00 10． 89 ±0． 85 9． 03 ±0． 77
400 80． 00 ±12． 02 97． 78 ±1． 15 9． 61 ±0． 61 7． 66 ±0． 52
600 76． 67 ±12． 02 91． 11 ±0． 57* 9． 30 ±1． 00 6． 91 ±0． 84
800 61． 11 ±5． 09* 78． 89 ±2． 09＊＊ 7． 60 ±0． 26* 4． 66 ±0． 12＊＊
注:* 、＊＊分别表示差异在 0. 05、0. 01水平显著。
2． 2 Pb2 +对赤豆根长和苗长的影响 从表 2 可以看出，
Pb2 +对赤豆根长的影响比苗长显著得多。100 mg /L Pb2 +对
根的生长有一定的促进作用，但随着 Pb2 +浓度的增加，Pb2 +
对根长和苗长的抑制作用逐渐增强，且根长和苗长的下降趋
势愈加明显。当 Pb2 +浓度大于 100 mg /L时，根长、苗长与对
照的差异达 0. 01 显著水平。当 Pb2 +浓度为 600、800 mg /L
时，Pb2 +对根长的抑制率分别为 57． 63%和 65． 66%，而对苗
长的抑制率分别为 37． 74%和 46． 67%。800 mg /L Pb2 +处理
部分根尖的颜色变为褐色。由此可知，Pb2 +对根生长的抑制
效应显著于对苗长的影响。
表 2 Pb2 +对赤豆根长和苗长的影响
浓度
mg /L
根
长度∥cm 抑制率∥%
苗
长度∥cm 抑制率∥%
0 3． 99 ±0． 61 0 2． 85 ±0． 34 0
100 4． 14 ±0． 61 － 2． 14 ±0． 47＊＊ 24． 83
200 2． 93 ±0． 64＊＊ 26． 59 2． 12 ±0． 50＊＊ 25． 97
400 2． 14 ±0． 65＊＊ 46． 36 1． 81 ±0． 38＊＊ 36． 82
600 1． 69 ±0． 41＊＊ 57． 63 1． 78 ±0． 34＊＊ 37． 74
800 1． 37 ±0． 45＊＊ 65． 66 1． 52 ±0． 43＊＊ 46． 67
注:* 、＊＊分别表示差异在 0. 05、0. 01水平显著。
2． 3 Pb2 +对赤豆幼苗生物量的影响 从图 1 可以看出，随
着 Pb2 +浓度的升高，赤豆幼苗的生物量呈现下降趋势，且
Pb2 +对赤豆幼苗生长的抑制作用越明显。从 Pb2 +对赤豆幼
苗根和地上部分鲜重的影响来看，根重的下降速度高于地上
部分鲜重。400、600 mg /L Pb2 +处理根鲜重与对照间差异达
0. 01显著水平，而地上部分差异达 0. 05 显著水平。由此可
知，高浓度 Pb2 +对根生长的抑制作用较大。
2． 4 Pb2 +对赤豆幼苗叶绿素含量的影响 从图 2 可以看
出，叶绿素总量、叶绿素 a和叶绿素 b含量均随着 Pb2 +浓度
的增加而不断减少。与对照相比，100、200 mg /L Pb2 +处理叶
绿素 b含量的变化不明显，但叶绿素 a 含量明显下降，导致
叶绿素总量下降。当 Pb2 +浓度为 400 mg /L 时，叶绿素 a、b
含量都急剧降低，与对照相比差异达到 0. 01 显著水平。当
Pb2 +浓度为 800 mg /L时，赤豆幼苗的叶片出现明显的失绿
现象。由此可知，高浓度 Pb2 +对叶绿素起破坏作用，减弱植
物光合作用的强度，进而影响光合产物的积累［6］。
图 1 Pb2 +对赤豆幼苗生物量的影响
图 2 Pb2 +对赤豆幼苗叶绿素含量的影响
3 讨论
重金属是植物生长的非必需元素，对植物具有毒害作
用。一般认为，重金属对植物种子萌发存在低浓度促进、高
浓度抑制的效应。研究表明，Pb2 +对赤豆种子萌发的影响也
存在类似的规律。0 ～200 mg /L Pb2 +对赤豆种子萌发具有刺
激效应，发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数都比对照高;
当 Pb2 +浓度大于200 mg /L时，随着 Pb2 +浓度的升高，抑制作
用加强，产生的毒害作用也较大。这与前人有关 Pb2 +对植物
种子萌发影响的研究结果一致［7 －8］。高浓度 Pb2 +有可能与
种子萌发有关的功能基因(如 α-淀粉酶的功能基因)结合或
替代了酶组分的某些金属元素，从而抑制酶的活性，影响种
子萌发［9］。
研究还表明，随着 Pb2 +浓度的增加，Pb2 +对赤豆根、幼苗
生长和生物量的抑制作用越大，且 Pb2 +胁迫对赤豆幼苗根
长、根重的影响显著。这是因为重金属与植物作用时总是最
先接触到根部。长期毒害导致根尖细胞伸长和分裂受抑，根
内分生组织解体，高尔基体等细胞器崩解［10 －11］。重金属影
响根伸长的重要原因是重金属与新产生的细胞壁位点紧密
结合，阻碍新合成的壁物质与细胞壁位点的结合，同时细胞
壁的变形受到干扰，可能导致壁弹性和可塑性延展力的降
低［12］。植物根对重金属的络合阻止了重金属离子向地上部
分转移。许多研究证实，在 Pb2 +胁迫下，Pb2 +进入植物叶片
将破坏叶绿素结构，导致叶绿素含量的下降，生长减缓。这
可能是由于 Pb2 +取代了叶绿素分子中的 Mg2 +，或在叶绿素
合成过程中降低了叶绿素酶活性［13］。
目前，重金属污染是国内外研究热点之一。探讨重金属
对植物的毒害、植物对重金属的耐受性机理以及植物对重金
属的富集作用，是今后研究的重点。对于铅胁迫赤豆生长的
9733140 卷 27 期 史冬燕等 铅对赤豆种子萌发·幼苗生长的影响
毒害作用，还有待从生理生化等方面进一步探究。
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259 －266．
(上接第 13371 页)
图 1 污泥对高羊茅生物量的影响
方程(4)、(5)、(6)分别表示施用污泥量为 200. 00、
364. 61、35． 39 g /kg时过磷酸钙与生物量的定量关系。从图
2可以看出，适当增施过磷酸钙有利于生物量的提高。3 条
曲线都有最大值点，分别为(0，225． 40)、(0，244． 78)、(0，
140. 68)。这说明在相同的过磷酸钙用量下，污泥施用量越
高，所获得的生物量也越高;在不同的污泥条件下，过磷酸钙
肥效不同;不论污泥固定在高值还是低值，过磷酸钙用量对
生物量的影响曲线均呈抛物线状，即过磷酸钙施用过多或过
少都不利于生物量的积累。
图 2 过磷酸钙对高羊茅生物量的影响
3 结论
研究表明，吹填土混合基质的最佳施肥措施为过磷酸钙
21． 17 ～29． 64 g /kg、牛粪 43． 97 ～ 76． 29 g /kg、污泥 159． 11 ～
188． 13 g /kg。其中，污泥对高羊茅生物量的影响最大，过磷
酸钙、牛粪和污泥 3个变量间交互效应不明显。试验条件下
的吹填土混合基质优化施肥方案，可明显提高高羊茅的生物
量。具体应用中，可根据当地具体实际做出适当调整，为滨
海重盐碱低洼地区绿化提供生态型土源。
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