鋅元素對(duì)向日葵污染嚴(yán)重性的研究
隨著我國(guó)工業(yè)化的發(fā)展,重金屬對(duì)土壤的污染也日益嚴(yán)峻,除西藏、青海、寧夏3省外,其余各省、市均有土壤重金屬污染的報(bào)道.其中,鋅等重金屬的污染比較嚴(yán)重.資料顯示,我國(guó)土壤中鋅含量比世界土壤的平均含鋅量高出1倍以上.雖然鋅是植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中葉綠素生物合成的必需元素,但過(guò)量的鋅也會(huì)對(duì)植物造成毒害,如:過(guò)量的鋅會(huì)抑制葉綠素的形成、造成植物葉片缺綠,植物生長(zhǎng)發(fā)育受阻,嚴(yán)重的鋅過(guò)量會(huì)造成植株死亡.
陸曉怡等研究了鋅污染對(duì)蓖麻的毒害,認(rèn)為鋅對(duì)蓖麻的臨界毒害濃度為1000mg/kg,嚴(yán)重傷害的臨界濃度為1600mg/kg.王曉波等研究了吉林中部地區(qū)的鋅污染,認(rèn)為當(dāng)鋅含量超過(guò)500mg/kg時(shí),水稻就表現(xiàn)出明顯的毒害癥狀.李慧英等通過(guò)對(duì)華北地區(qū)的鋅污染研究,認(rèn)為鋅對(duì)小麥的臨界毒害濃度為350mg/kg.這些研究都顯示土壤中的鋅含量過(guò)高已經(jīng)嚴(yán)重影響到了作物的生長(zhǎng),但是,不同作物種類(lèi)對(duì)鋅污染的反應(yīng)差異較大.
目前,雖然有一些關(guān)于鋅污染的研究報(bào)道,但不夠深入,需要通過(guò)鋅對(duì)更多不同種類(lèi)的植物的影響研究探討鋅污染的危害和機(jī)理,篩選抗鋅污染能力強(qiáng)的植物,挖掘耐鋅污染植物資源.油葵是油用向日葵,是一種耐鹽堿、耐瘠薄、耐干旱和適應(yīng)性較廣、經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的油料作物.但油葵是否耐鋅等重金屬污染,研究較少.本文采用盆栽法研究了鋅脅迫對(duì)油葵幼苗期生長(zhǎng)的影響,為篩選抗鋅污染的植物提供依據(jù).
1 試驗(yàn)材料與方法
1.1試驗(yàn)材料
供試油葵種子為雜交種---新葵雜4號(hào),購(gòu)于新疆華新種業(yè)有限責(zé)任公司.
1.2試驗(yàn)方法
采用盆栽法.將新葵4號(hào)種子播于滅菌的蛭石中,待長(zhǎng)出兩片新葉后上盆(花盆口徑10cm).每盆6株,3次重復(fù).緩苗1周后,用不同濃度的ZnCl2溶液(0,300,900,2 700mg/L)進(jìn)行脅迫處理,每7d處理1次,每次50mL(對(duì)照組用蒸餾水處理).每次處理前用葉面積儀測(cè)量供試株的株高、葉片數(shù),葉面積;處理一個(gè)月后,取出植株,測(cè)全株干、鮮質(zhì)量.試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel2003處理和spss軟件分析.
2 結(jié)果與分析
2.1鋅脅迫時(shí)間對(duì)油葵單株平均葉片數(shù)的影響
由圖1可以看出,在處理第7~14天時(shí),0~900mg/L濃度的ZnCl2處理對(duì)油葵單株平均葉片數(shù)量均無(wú)影響,但2 700mg/L的ZnCl2處理均使其葉片數(shù)量顯著下降.分別降低了14.5%(處理7d)和74.9%(處理14d).處理第21天時(shí),0,300mg/L ZnCl2處理的油葵葉片數(shù)差異不顯著,但900mg/L和2 700mg/L的ZnCl2處理葉數(shù)顯著下降,其中2 700mg/L處理下的葉片數(shù)下降了100%(葉片已全部落葉).由此可見(jiàn),ZnCl2處理時(shí)間對(duì)油葵幼苗平均單株葉片數(shù)有顯著影響,且在一定濃度下,隨著ZnCl2處理時(shí)間的延長(zhǎng),油葵平均單株葉片數(shù)下降越多;如處理第7~14天時(shí),僅2 700mg/L ZnCl2處理的葉數(shù)明顯降低;但處理第21天時(shí),900,2 700mg/L兩個(gè)ZnCl2處理的葉數(shù)均明顯降低,甚至導(dǎo)致植株死亡.
2.2鋅處理濃度對(duì)油葵單株平均葉片數(shù)的影響
由圖2可以看出,對(duì)照油葵植株的單株平均葉片數(shù)隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)顯著增加,21天時(shí)葉數(shù)最多.在300mg/L濃度的ZnCl2處理下,前7天葉片數(shù)顯著增長(zhǎng),但到第14天葉片數(shù)無(wú)顯著變化,第21天又明顯增加.說(shuō)明300mg/L濃度的ZnCl2沒(méi)有影響油葵幼苗的生長(zhǎng),但在900mg/L ZnCl2處理下,除葉片數(shù)在第1周內(nèi)顯著增加外,14d以后葉片數(shù)不再增加(差異不顯著).說(shuō)明900mg/L濃度的ZnCl2顯著影響了油葵幼苗葉片數(shù)量的增加.因此,900mg/L濃度的ZnCl2應(yīng)為影響油葵葉片數(shù)量的臨界值.在2 700mg/LZnCl2處理下,第1周葉片數(shù)無(wú)顯著變化,但從第14天開(kāi)始葉片數(shù)顯著降低,降低了64.60%;21d時(shí),葉片全部脫落.由此可見(jiàn),在相同時(shí)間內(nèi),ZnCl2處理濃度越高,油葵植株葉生長(zhǎng)影響越大,從輕度受害(葉數(shù)量不再增加、生長(zhǎng)停止)到重度受害(葉片數(shù)明顯減少),直至葉片全部脫落、植株死亡(在2 700mg/L處理下).
2.3鋅脅迫時(shí)間對(duì)油葵單株平均葉面積的影響
由圖3可以看出,ZnCl2處理前7天油葵單株平均葉面積無(wú)顯著變化,處理14d以后,隨著處理濃度的增大葉面積逐漸減小.處理第14天時(shí),0,300mg/L之間差異不顯著,900,2 700mg/L顯著降低,分別降低了48.18%,78.87%.處理第21天時(shí),各處理濃度的差異都達(dá)到了極顯著水平,且2 700mg/L處理下葉片面積降為0.由此可見(jiàn),由此可見(jiàn),ZnCl2處理時(shí)間對(duì)油葵幼苗平均單株葉面積有顯著影響,且在一定濃度下,隨著ZnCl2處理時(shí)間的延長(zhǎng),葉面積下降越多.注:圖表上的字母表示同一天在不同濃度ZnCl2處理下.
3 討論
不同植物對(duì)鋅污染的反應(yīng)有較多的差異.這不僅與植物的種類(lèi)有關(guān),也與實(shí)驗(yàn)的方法、植株的測(cè)試年齡、植株的長(zhǎng)勢(shì)、栽培管理水平、土壤處理方法和環(huán)境條件等密切的關(guān)系.陸曉怡通過(guò)盆栽試驗(yàn),將ZnSO4·7H2O加入了培養(yǎng)土中,研究了鋅脅迫處理60天后蓖麻的生長(zhǎng)變化.發(fā)現(xiàn)鋅脅迫60天后株高和干質(zhì)量明顯降低的臨界值約為1 000mg/kg.王曉波等通過(guò)培養(yǎng)土盆栽實(shí)驗(yàn),研究了ZnSO4對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育的影響,發(fā)現(xiàn)脅迫處理26d至水稻收獲時(shí)的植株株高、葉面積、分蘗數(shù)和產(chǎn)量明顯降低的臨界值為300~500mg/kg.李慧英等通過(guò)培養(yǎng)土盆栽實(shí)驗(yàn)研究了鋅對(duì)小麥的影響,發(fā)現(xiàn)小麥的株高、分蘗和產(chǎn)量顯著降低的臨界鋅濃度是350mg/kg.
本實(shí)驗(yàn)采用的是蛭石培養(yǎng)的無(wú)土栽培鋅處理試驗(yàn),油葵幼苗在僅僅長(zhǎng)出2片真葉時(shí)就進(jìn)行上盆脅迫試驗(yàn),通過(guò)0~21d的生長(zhǎng)分析,確定油葵的耐受鋅的臨界值為900mg/L,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于小麥和水稻.又由于本實(shí)驗(yàn)的油葵幼苗遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于蓖麻,根據(jù)植株的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律推測(cè),長(zhǎng)大后的油葵抗性將有較大的增強(qiáng),加之實(shí)驗(yàn)采用的無(wú)土栽培方法,避免了土壤對(duì)重金屬離子的螯合作用等,因此,綜合分析認(rèn)為油葵的抗鋅污染能力也高于蓖麻,是一種較抗鋅污染的植物種類(lèi).
