Cr6+对植物种子萌发和生长的影响

钻井废液是油气田主要废物之一，Cr6+是其主要污染物之一，处理不善可能对当地植物产生一定影响[1～3]。作者在此研究了Cr6+对植物种子萌发和生长的影响，以期为妥善处理钻井废液、降低环境污染提供参考。

1 实验

1.1 材料

精选饱满、无破损、大小一致的玉米种子(河南)、白菜种子和瘤芥菜种子(山东)，晒干，备用。

1.2 方法

用3%甲醛溶液将三类种子浸泡消毒10 min，蒸馏水冲洗数次[4]。分别取10粒种子均匀排列在直径90 mm的培养皿中，以双层滤纸为发芽床。然后用Cr6+溶液进行处理(处理浓度分别为0 mg·L-1、50 mg·L-1、100 mg·L-1、200 mg·L-1、400 mg·L-1、500 mg·L-1、600 mg·L-1)，蒸馏水为对照，3组重复。最后置于生化培养箱内，(25±1)℃暗中发芽。每天统计发芽数、根长和芽长，连续统计7 d，测定种子的发芽率、根长、芽长以及生物量等相关指标。

1.3 测定方法

1.3.1 种子发芽率的测定

1.3.2 幼苗根长、芽长以及生物量的测定

用Cr6+溶液处理后，每天用直尺测量每个幼苗的根长和芽长。萌发至第7 d后，将植物用吸水纸吸干水后，用电子天平分别称重，即为生物量。

1.3.3 抑制指数的测定

2 结果与讨论

2.1 Cr6+对植物种子发芽率的影响

植物种子萌发所需能量和物质来源于贮存物质氧化分解，这一分解过程需要大量酶参与。Cr6+抑制酶的活性，降低贮存物质的分解速度，使植物种子萌发所需物质和能量供应受阻、发芽率降低、生长受到抑制。Cr6+对植物种子发芽率的影响见图1。

图1 Cr6+对种子发芽率的影响

由图1可知，Cr6+对不同植物种子萌发影响不同，不同浓度Cr6+对同一植物种子萌发影响不同。玉米和瘤芥菜有一定耐Cr6+污染能力，而白菜耐Cr6+能力较弱。Cr6+严重影响白菜种子萌发，Cr6+浓度越大影响越大。在Cr6+浓度小于400 mg·L-1时，对玉米种子萌发有一定刺激作用；超过此浓度后随着Cr6+浓度升高，抑制作用越强。当Cr6+浓度小于250 mg·L-1时，对瘤芥菜种子萌发有一定刺激作用；超过此浓度后随着Cr6+浓度升高，抑制作用越强。

2.2 Cr6+对植物芽长的影响(图2)

由图2可知，Cr6+抑制白菜芽和玉米芽的生长；当Cr6+浓度小于200 mg·L-1时能促进瘤芥菜芽的生长，Cr6+浓度大于200 mg·L-1则阻碍瘤芥菜芽的生长。Cr6+对植物芽长的抑制作用由强到弱依次为白菜>玉米>瘤芥菜。

2.3 Cr6+对植物根长的影响(图3)

图3 Cr6+对植物根长的影响

由图3可知,Cr6+对白菜根和玉米根的抑制作用都很强。当Cr6+浓度小于200 mg·L-1时,能刺激瘤芥菜根生长；当Cr6+浓度大于200 mg·L-1时，随Cr6+浓度的增加极大地抑制瘤芥菜根生长。Cr6+对根的抑制作用由强到弱依次为白菜>玉米>瘤芥菜。

2.4 Cr6+对植物生物量的影响(图4)

图4 Cr6+对植物生物量的影响

由图4可知，Cr6+对白菜和玉米生物量有抑制作用，当Cr6+浓度小于300 mg·L-1时，对玉米生物量的抑制作用大于对白菜的影响；当Cr6+浓度大于300 mg·L-1时，白菜几乎不能生长，而玉米则能适应性生长；当Cr6+浓度小于200 mg·L-1时，能促进瘤芥菜生物量的增加；当Cr6+浓度大于200 mg·L-1时，随Cr6+浓度的增加，瘤芥菜生物量迅速降低。

2.5 Cr6+对植物种子萌发和生长影响对比(图5)

实验数据为三类植物的平均值

由图5可知，环境中的Cr6+抑制幼苗芽、根生长，使生物量降低；对种子发芽而言，一定浓度范围内(Cr6+浓度<200 mg·L-1)能促进种子发芽；并随着Cr6+浓度的增加抑制作用增强。Cr6+对根长的抑制作用最强，对发芽率的抑制作用最小。Cr6+对同一植物的种子萌发和生长抑制作用由强到弱依次为根长>芽长>生物量>发芽率。

2.6 Cr6+对不同植物生长影响对比(图6)

图6 Cr6+对不同植物生长的影响

由图6可知，Cr6+对白菜、玉米和瘤芥菜三类植物生长的影响不同。当Cr6+浓度小于500 mg·L-1时，Cr6+对植物生长影响大小依次为白菜>玉米>瘤芥菜；当Cr6+浓度大于500 mg·L-1时，其影响大小依次为白菜>瘤芥菜>玉米。综合比较，白菜种子生长受Cr6+影响显著，不耐Cr6+污染；瘤芥菜有较强的耐Cr6+污染能力，而玉米有一定的耐Cr6+能力。

3 结论

(1)Cr6+对不同植物种子萌发和生长影响不同，不同浓度Cr6+对同一植物种子萌发和生长影响也不同。Cr6+严重抑制白菜的种子萌发和生长。当Cr6+浓度分别小于250 mg·L-1和200 mg·L-1时能促进瘤芥菜的种子萌发和生长；当Cr6+浓度分别大于250 mg·L-1和200 mg·L-1时，则抑制瘤芥菜的种子萌发和生长。Cr6+浓度小于400 mg·L-1时对玉米种子萌发有促进作用，但Cr6+抑制玉米生长。

(2)Cr6+对同一植物的种子萌发和生长的抑制作用由强到弱依次为根长>芽长>生物量>发芽率。

(3)Cr6+浓度小于500 mg·L-1时，Cr6+对玉米、白菜、瘤芥菜植物生长的抑制作用由强到弱依次为白菜>玉米>瘤芥菜。白菜不耐Cr6+污染，玉米有一定的耐Cr6+污染能力，瘤芥菜有较强的耐Cr6+污染能力。

参考文献：

[1] 孙金蓉.钻井泥浆中重金属离子对环境的污染[J].油气田环境保护，1993，3(2)：56-62.

[2] 李德明，郑昕，张秀娟.重金属对植物生长发育的影响[J].安徽农业科学，2009，37(1)：74-75.

[3] 李秀珍，李彬.重金属对植物生长发育及品质的影响[J].安徽农业科学,2008，36(14)：5742-5746.

[4] 杨世勇,王方，谢建春.重金属对植物的毒害及植物的耐性机制[J].安徽师范大学学报(自然科学版)，2004，27(1)：71-74，90.