全 文 ：文章编号 :100028551 (2007) 042409204
模拟酸雨对杂交苏丹草种子萌芽及幼苗生长的影响
陆晓民　詹秋文　盛　伟
(安徽科技学院生命科学学院 ,安徽 凤阳　233100)
摘　要 :采用不同 pH值的模拟酸雨对杂交苏丹草皖草 2 号进行处理 ,测定对其种子萌发和幼苗生长的
影响。试验结果表明 ,酸雨会导致土壤酸化 ,pH 值大于 410 的酸雨对杂交苏丹草种子的发芽和幼苗生
长无不良影响 ,pH值低于 410 的酸雨对杂交苏丹草种子的发芽和幼苗生长具有抑制作用 ,且 pH 值越
低 ,所产生的不利影响越大。
关键词 :模拟酸雨 ;杂交苏丹草 ;发芽 ;生长
EFFECTS OF SIMULATED ACID RAIN ON SEED GERMINATION
AND SEEDLING GROWTH OF Sorghum sudanence
LU Xiao2min 　ZHAN Qiu2wen 　SHENG Wei
( College of Life Sciences ,Anhui Science and Technology University , Fengyang ,Anhui 　233100)
Abstract :Effects of simulated acid rain with different pH values on the germination and seedling growth of Sorghum sudanence
Wancao No. 2 were studied. The results indicated that acid rain could lead to soil acidification. The pH values over 410 had no
adverse effects on seed germination and seedling growth of Sorghum sudanence ,however , the pH values below 410 inhibited
the seed germination and seedling growth ,and the lower the pH value ,the greater the negative effects.
Key words :simulated acid rain ; Sorghum sudanence ; germination ;growth
收稿日期 :2006211206
基金项目 :安徽省自然科学基金项目 (01041102)和安徽科技学院稳定人才项目 (ZRC200554)
作者简介 :陆晓民 (19692) ,男 ,安徽固镇人 ,硕士 ,副教授 ,主要研究方向为植物抗逆生理。E2mail :luxiaomin88 @1631com
　 　高 粱 ( Sorghum bicolor ) 和 苏 丹 草 ( Sorghum
sudanense)是隶属于高粱属的 2 个种 ,均为喜温型一年
生禾本科植物 ,其染色体数相同 ,由二者交配而获得的
杂交苏丹草 ( Sorghum sudanence)杂种优势十分强大 ,而
且品质好、抗逆性强 ,在水产、畜禽养殖上有着巨大的
发展潜力[1 ,2 ] 。近年来 ,美国、澳大利亚、日本、国际半
干旱研究所等对高粱 - 苏丹草杂交种[2 ]开展了一系列
研究 ,国内诸多学者也进行了相关探索 ,先后选育出
“皖草 2 号”、“皖草 3 号”等杂交种 ,其中“皖草 2 号”已
被广泛应用于我国诸多地区[3～8 ] 。杂交苏丹草不仅可
以作为一种新型、高产、优质的牧草进行栽培 ,还可以
向旱地、坡地、黄土丘陵地区、盐碱地扩展 ,以提高植被
覆盖率 ,防治水土流失[9 ] 。因此 ,进一步开展对高粱 -
苏丹草杂交种的研究 ,具有十分重要的意义。
酸雨现象对作物的生长发育有着极大的危害 ,已
越来越受到广大学者的重视。依据我国的酸雨状况及
杂交苏丹草在我国的发展现状[10～12 ] ,本研究采用不同
酸度的模拟酸雨对皖草 2 号杂交苏丹草进行处理 ,旨
在探讨酸雨对杂交苏丹草种子萌芽及幼苗生长的影
响 ,为我国杂交苏丹草的进一步发展提供参考依据。
1 　材料与方法
111 　材料
供试杂交苏丹草皖草 2 号由安徽科技学院植物科
学学院提供。
模拟酸雨的配制 :根据安徽省酸雨污染特征分析
资料[13 ] ,按硫酸根与硝酸根离子含量的摩尔比 5∶1 配
制母液 ,用去离子水稀释后配制 pH 值分别为 415、
410、315、310、215 的模拟酸雨 ,并以 pH516 的去离子水
904　核 农 学 报　2007 ,21 (4) :409～412Journal of Nuclear Agricultural Sciences
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为清水对照。
112 　方法
11211 　种子发芽试验 　采用单因素完全随机设计 ,共
设 6 个处理 ,A :清水对照 ;B :pH 415 酸雨 ;C :pH 410 酸
雨 ;D :pH 315 酸雨 ; E :pH 310 酸雨 ;F :pH 215 酸雨。于
2006 年 4 月在安徽科技学院生命科学学院园艺实验
室内进行试验 ,首先选取种胚完好、大小一致、饱满的
皖草 2 号杂交苏丹草种子 ,用自来水和蒸馏水各冲洗
4 遍 ,然后将其整齐排列在铺有滤纸的培养皿 (直径为
15cm)中 ,每皿 50 粒 ,每处理 10 皿 ,每皿添加处理液均
为 20ml。为保持培养皿中酸液 pH 值的稳定性 ,每天
更换 1 次处理液。种子置于 25 ℃下培养 ,当胚根长度
达 012mm 时为萌发。4d 后统计发芽势 (第 4 天时所有
萌发种子数占供试种子数的百分数为发芽势) ,7d 后
统计发芽率 (第 7 天时所有萌发种子数占供试种子数
的百分数为发芽率) 及测胚芽、胚根长度 ,并计算各处
理的活力指数 (发芽率 ×胚根长度) 。
11212 　幼苗生长试验 　采用单因素随机区组设计 ,于
2006 年 5 月至 7 月在安徽科技学院生命科学学院园艺
实验基地内进行 ,选用优质大田表层土壤为栽培基质 ,
盆栽采用 <15cm ×13cm 规格的塑料盆 ,每盆播种 10 粒
皖草 2 号杂交苏丹草种子 ,出苗后均保留 3 株 ,按常规
水分管理。于苗三叶一心时进行酸雨淋施处理 ,6 个
处理同 11211。每次浇酸雨的量以盆底渗出液为度 ,
每个处理 10 盆 ,3 次重复。至幼苗五叶一心时共淋浇
酸雨 4 次 ,此时对皖草 2 号杂交苏丹草幼苗的鲜重、根
系干重、植株干重等营养生长指标及根系活力、叶绿
素、丙二醛、脯氨酸含量等生理指标进行测定。同时 ,
利用取土环刀自上而下从各处理组盆土中取土样 ,用
于土壤 pH值的测定。
113 　测定
植株干物质重 (105 ℃杀青 30min 后于 80 ℃的烘箱
中烘干至恒重)用电子天平称量 ,壮苗指数 = (根干重Π
地上干重) ×全株干重。
叶绿素含量采用分光光度法进行测定 ,脯氨酸含
量按茚三酮显色法进行 ,丙二醛含量采用硫代巴比妥
酸显色法测定 ,以上均按文献[14 ]进行 ;根系活力采用
TTC法[15 ] ,土壤 pH测定按张行峰的方法进行[16 ] 。
不同 pH 值的模拟酸雨下杂交苏丹草幼苗抗逆性
大小采用隶属函数法进行评价 [17 ] ,隶属函数值 [ X
( u1 ) , X ( u2 ) ]计算方程为 :
X ( u1 ) = [ X - Xmin]Π[ Xmax - Xmin ] (1)
X ( u2 ) = 1 - [ X - Xmin ]Π[ Xmax - Xmin ] (2)
其中 , X 为各处理某一指标的测定值 ; Xmax 为所有处
理此指标的最大值 ; Xmin 为所有处理此指标的最小
值。若所测指标与植物的抗逆性呈正相关 ,则采用 (1)
式计算隶属值 ,反之则用 (2)式。累加各处理各指标的
具体隶属值作为综合指标进行抗性大小比较 :测定值
越大 ,抗逆性越强。
2 　结果与分析
211 　模拟酸雨对杂交苏丹草种子萌芽的影响
不同 pH 值的模拟酸雨对杂交苏丹草种子萌芽的
影响见表 1。表 1 表明 ,不同 pH 值的模拟酸雨处理对
杂交苏丹草种子发芽的影响不同 :采用 pH410 及 415
的弱酸雨处理后 ,杂交苏丹草种子的发芽率、发芽势、
胚芽长度比对照有所提高 ,但胚根长度却有所减少 ,其
活力指数与对照差异均不显著 ;采用 pH315、310 及 215
酸雨处理 ,杂交苏丹草种子的发芽率、发芽势、胚芽长
度、胚根长度和活力指数等均随着酸雨 pH 的下降而
降低 ,用 pH215 的酸雨进行处理时 ,其发芽率、发芽势、
胚芽长度、胚根长度和活力指数分别比对照减少
2185 %、8175 %、80159 %、95129 %和 95143 % ,处理 D
(pH315) 、E(pH310) 、F(pH215) 之间及其与对照间的活
力指数均达显著差异。由此可见 ,pH 大于 410 的酸雨
对杂交苏丹草种子的发芽无不良影响 ,pH 低于 410 的
酸雨对杂交苏丹草种子的发芽具有抑制作用 ,且 pH
值越低 ,产生的不利影响也越大。
表 1 　模拟酸雨对杂交苏丹草种子萌芽的影响
Table 1 　Effect of simulated acid rain on seed germinnation
of Sorghum sudanence
处理
treatment
发芽率
germination
percentage ( %)
发芽势
germinating
viability( %)
胚芽长
length of
bud(cm)
胚根长
length of
root (cm)
活力指数
activity
index
A 9113 8913 8181 8114 7143a
B 9210 9017 9163 7164 7103a
C 9210 9017 9152 7162 7101a
D 8913 8810 8104 6175 6103b
E 8913 8617 7173 4118 3173c
F 8817 8210 1171 0140 0135d
注 :标有不同小写字母表示在 P < 0105 水平达显著。A :对照 ;B :pH 415
酸雨 ;C :pH 410 酸雨 ;D :pH 315 酸雨 ; E :pH 310 酸雨 ;F :pH 215 酸雨。
下图表同。
Note :Different small letter mean significantly different at 0105 level . A : water
control ; B ,C ,D ,E and F mean the simulated acid rain at pH 4. 5 ,4. 0 ,
315 ,3. 0 and 2. 5 , respectively. The same as following figures and tables.
212 　不同 pH值的模拟酸雨对杂交苏丹草幼苗营养
014 核　农　学　报 21 卷
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生长的影响
不同 pH值的模拟酸雨对皖草 2 号杂交苏丹草幼
苗有关营养生长指标的影响见表2 。从表2可知 :不
表 2 　模拟酸雨对杂交苏丹草营养生长指标的影响
Table 2 　Effects of simulated acid rain on the
vegetative growth of Sorghum sudanence seedling
处理
treatment
植株鲜重
plant fresh
weight
(gΠplant) 地上干重shoot dryweight(gΠplant) 根干重root dryweight(gΠplant) 植株干重plant dryweight(gΠplant) 壮苗指数seedlingindexes
A 27135 21115 01490 21605 01604a
B 30125 21365 01570 21935 01707a
C 29115 21160 01565 21725 01713a
D 23135 11715 01365 21080 01443b
E 17165 11310 01245 11555 01291c
F 13135 11005 01175 11180 01205c
同 pH值的模拟酸雨处理对杂交苏丹草幼苗的鲜重、
根系干重、植株干重等均产生了一定的影响。其规律
是先增加再减少 ,其中用 pH 410 及 415 酸雨处理的幼
苗 ,其鲜重、根系干重、植株干重较对照组有所增加 ,而
pH315、310 及 215 的酸雨处理则随酸度的增强 ,植株
鲜重、根系干重、总干重均有所减小。从综合指标壮苗
指数来看 ,pH415 及 410 的酸雨处理后 ,其壮苗指数虽
比对照有所增大 ,但均没与对照达显著差异 ,而采用
pH315、310、215 的酸雨处理后 ,其壮苗指数皆小于对
照 ,且与对照均达显著差异 ,同时 D 处理与 E、F 处理
间也达显著差异。由此可见 ,pH 大于 410 的酸雨对杂
交苏丹草的幼苗生长无不良影响 ,而 pH低于 410 的酸
雨对杂交苏丹草幼苗生长具有抑制作用 ,且 pH 值越
低 ,所产生的不利影响越大。
213 　不同 pH值的模拟酸雨对杂交苏丹草幼苗部分
生理指标的影响及其抗性评价
21311 　对幼苗叶绿素含量和根系活力的影响 　如图 1
所示 ,在模拟酸雨下 ,杂交苏丹草叶片的叶绿素含量随
着酸雨 pH 的降低而呈下降趋势 ,其中 D、E、F 处理分
别比对照下降了 13111 %、20184 %、26155 % ,D 处理与
对照达显著差异 ,E、F 处理均与对照达极显著差异 ,B、
C处理虽比对照分别减少了 5111 %、7173 % ,但与对照
均无显著差异。图 2 则显示在模拟酸雨下 ,杂交苏丹
草的根系活力随着 pH 降低呈先升后降趋势 ,B、C、D
处理分别比对照提高了 52161 %、69151 %、11135 % ,其
中 B、C处理与对照达极显著差异 ,D 处理与对照差异
不显著 ,而 E、F 处理则分别比对照降低了 25168 %、
64195 % ,与对照均达极显著差异。
图 1 　模拟酸雨对杂交苏丹草叶绿素含量的影响
Fig. 1 　Effects of simulated acid rain on chlorophyll
of Sorghum sudanence
图 2 　模拟酸雨对杂交苏丹草根系活力的影响
Fig. 2 　Effects of simulated acid rain on root activity
of Sorghum sudanence
21312 　对幼苗脯氨酸及丙二醛含量的影响 　由图3、
图4可见 ,杂交苏丹草幼苗脯氨酸及丙二醛含量均随着
酸雨pH值的降低而呈上升趋势 :在对脯氨酸含量的影
响方面 ,B、C与对照均无显著差异 ,D、E、F处理均与对
照达极显著差异 (图 3) ;在对丙二醛含量的影响方面 ,
E、F 处理分别比对照提高 24102 %和 52114 % ,分别与
对照达显著及极显著差异 ,B、C、D 处理虽比对照有所
增加 ,但与对照无显著差异 (图 4) 。
图 3 　模拟酸雨对杂交苏丹草叶片脯氨酸的影响
Fig. 3 　Effects of simulated acid rain on proline
content in the leaves of Sorghum sudanence
114　4 期 模拟酸雨对杂交苏丹草种子萌芽及幼苗生长的影响
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图 4 　模拟酸雨对杂交苏丹草叶片丙二醛含量的影响
Fig. 4 　Effects of simulated acid rain on MDA
content in the leaves of Sorghum sudanence
21313 　抗性评价 　由以上结果可知 ,采用不同 pH 值
的模拟酸雨对杂交苏丹草进行处理后 ,随着酸雨 pH
值的降低 ,其叶绿素含量逐渐降低 ,根系活力先增后
减 ,而脯氨酸和丙二醛含量逐渐增加 ,依据所测得的几
项生理指标 ,采用隶属函数法综合评价各处理对杂交
苏丹草幼苗抗逆性大小 ,结果见表 3。从表 3 的隶属
函数分析可知 :各处理由几项生理指标的隶属函数值
而得到的综合指标是不同的 ,在本试验范围内 ,杂交苏
丹草幼苗的抗性大小为 :A > C > B > D > E > F。
表 3 　不同处理各抗性生理指标的隶属函数值及其抗性分析
Table 3 　The subordinate function values of the hardiness
physiology indexes and the hardiness analysis of
different treatments
处理
treatmet
叶绿素
chlorophyll
根活力
root activity
脯氨酸
proline
丙二醛
MDA
指标
indexes
排序
compositor
A 1 　 01483 1 　 1 　 31483 1 　
B 01526 01874 01986 01947 31336 3
C 01449 1 01966 01932 31347 2
D 01287 01567 01828 01728 21411 4
E 01054 01292 01412 01539 11297 5
F 0 0 0 0 0 6
214 　不同 pH值的模拟酸雨对土壤酸碱度的影响
淋施不同 pH 值的模拟酸雨后所测得的土壤 pH
值见表 4。从表 4 的数据可知 :在模拟酸雨下 ,随着酸
雨 pH 值的降低 ,土壤的酸碱度呈下降趋势 ,且 pH 值
越低 ,土壤的酸化程度越大。
表 4 　模拟酸雨下土壤的 pH变化情况
Table 4 　The pH changes of soil under the conditions
of simulated acid rain
处理 Treatmet A(ck) B C D E F
土壤 pH
(pH of soil) 515 511 416 319 315 312
3 　小结与讨论
酸雨为全球性的污染源之一。我国酸雨面积已达
40 % ,近年来酸雨分布正在以城市为中心向远郊和农
村蔓延 ,雨水的酸性也愈来愈强。长期的高酸度酸雨
会使土壤的酸碱度发生变化 ,造成土壤酸化及土中植
物营养元素如 K+ 、Na + 、Ca2 + 、Mg2 + 等盐离子大量流
失 ,导致土壤肥力下降 ,最终使土壤贫瘠化 ,对水体、森
林及农作物产生很大的危害 ,给农业生产带来很多负
面影响[10～12 ,18～20 ] ,尽快探明酸雨对作物的危害特点及
如何有效地克服和缓解酸雨所造成的危害 ,已是农业
生产急需解决的问题。本试验结果表明 :在模拟酸雨
条件下 ,酸雨会导致土壤酸化 ,且酸雨的 pH 值越低 ,
土壤的酸化程度越大 ;pH值大于 410 的酸雨对杂交苏
丹草种子的发芽和幼苗生长无不良影响 ,pH 值低于
410 的酸雨对杂交苏丹草种子的发芽和幼苗生长具有
抑制作用 ,且 pH 值越低 ,所产生的不利影响越大。这
说明酸雨对作物生长发育的影响存在一定的阈值 ,当
酸雨的酸度较小时 ,可能会因种子形态结构及自然条
件下土壤的养分、质地、含水量、酸碱度等多种因素综
合作用 ,对植物生长发育的负面影响较小 ,这也许正是
近年来有些地区虽酸雨频繁发生 ,但却没有造成当地
农作物大幅度减产的一个重要原因。
近年来的研究表明 ,关于作物在逆境胁迫下抗逆
性能的大小 ,除了要从外观上考察其生长形态指标外 ,
还要测定其一定的生理生化指标。目前有关作物抗逆
性的生理生化代谢的研究报告很多 ,研究内容涉及面
很广 ,提出了许多抗逆性鉴定方法 ,产生了诸多间接测
定抗逆性能的生理生化指标 ,如叶绿素含量、脯氨酸积
累、根系活力、丙二醛含量等[21～25 ] 。本试验不仅测定
了模拟酸雨下杂交苏丹草的有关营养生长指标 ,还测
定了其相关的抗性生理指标 ,并采用隶属函数法对其
抗性进行了综合判断 ,增强了抗性评价的可靠性。
本研究依据酸雨对农作物的影响及杂交苏丹草的
利用现状 ,采用不同 pH 值的模拟酸雨对杂交苏丹草
进行处理 ,测定酸雨对其种子萌发和幼苗生长的影响 ,
得出了其在模拟酸雨胁迫下的发芽、营养指标和生理
指标的变化规律 ,但这是否适用于其他农作物以及在
强酸雨胁迫下如何进行科学的防治酸雨所带来的危害
还有待进一步的研究。
参考文献 :
(下转第 423 页)
214 Journal of Nuclear Agricultural Sciences
2007 ,21 (4) :409～412
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育、成熟。
本实验通过免疫组织化学方法对大鼠睾丸中的
NGF 表达进行研究 ,目的在于弄清 NGF 在大鼠睾丸中
的表达定位和随年龄变化情况。试验发现 ,NGF 分布
在睾丸间质细胞和肌样细胞中 ,并且随大鼠年龄的增
大 ,NGF 在睾丸中表达量减少。睾丸间质细胞分泌
NGF ,可能通过与间质细胞、生精细胞上的受体结合 ,
对睾丸发育 ,组织形态的完善、生殖细胞的发生等起调
节作用。阳性肌样细胞的出现 ,表明肌样细胞可能不
仅仅与生精小管的收缩与扩张有关 ,可能还有内分泌
的作用 ,直接或间接调节睾丸的生殖功能。本试验未
在各级生精细胞和精子细胞中发现 NGF ,可能与实验
方法和抗体的不同有关。本试验弄清了 NGF 在大鼠
生后不同生理阶段睾丸发育过程中的表达规律 ,为研
究 NGF 在睾丸发育过程中的功能和作用机理提供了
重要的形态学依据。对于 NGF 在睾丸中的具体功能
及作用分子机制 ,还需做进一步的研究。
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