中性笔芯残留物对水稻种子萌发的影响

张迄博　杨璇　谭茜

中性笔是指书写介质的粘度介于水性和油性之间的圆珠笔，它兼具自来水笔和圆珠笔的优点，是油性圆珠笔的升级换代产品。

我们研究性学习课题组于2012年下学期在全校范围内对学生使用中性笔的情况进行过调查，结果表明：高一学生平均每两天用完1支中性笔，高二、高三学生平均每1.5天用完一支中性笔。以我国2012年高考人数来计算，我国高中生一年使用的中性笔高达64亿支之多。

在调查中我们了解到，中性笔用完后有少量的笔芯残留物，现在社会上没有专门的中性笔回收途径，大部分都以垃圾的形式填埋或随手扔掉。中性笔笔芯油墨由颜料、连接料、填料、附加料等组成，中性笔芯残留物中的部分物质可溶于水，进入水体后对水体、土壤造成一定的污染，进而通过食物的富集作用影响人体健康。

南方以水稻种植为主，在水稻生产过程中，育秧是重要环节之一，育秧通过种子萌发实现，如果中性笔芯残留物对水稻种子萌发有影响，势必影响水稻的生长。因此，研究中性笔芯残留物对水稻种子萌发的影响对水稻生产有重要意义。

一、实验材料与方法

1.实验器材

XTL-VI体视镜（凤凰光学）、水槽、电热恒温水浴锅、量筒、烧杯、培养皿（直径9cm）、镊子、定性滤纸（直径9cm）、剪刀、电子秤（精确到0.1g）、刻度尺（mm）、蒸馏水、0.5mm的中性笔。

2.实验过程

（1）配制中性笔芯溶液

取1个50ml的烧杯称重。除去中性笔的笔尖，将下端放入烧杯中，待中性笔芯中的溶液全部流出后称重。

取6个容量为500ml的烧杯，分别配制0.25%、0.125%、0.0625%、0.03125%、0.015625%的中性笔芯成分的溶液各100ml。

（2）种子的处理

①购买优良的稻谷种子，并将18只培养皿分为3大组，每组6个，分别标明清水、0.25%、0.125%、0.0625%、0.03125%、0.015625%的中性笔芯成分的溶液。

②将培养皿底部平铺一片滤纸，放100粒种子，用量筒在每组6个培养皿中分别加入10ml清水、0.25%、0.125%、0.0625%、0.03125%、0.015625%的中性笔芯成分的溶液。注意量筒要紧靠培养皿壁，分别记录去盖培养皿的总重。

③培养：秋天时置于常温下培养；冬天时置于恒温水浴锅中培养。在恒温水浴锅中培养时，每隔24小时将培养皿位置互换一次，并检查培养皿的水分状况，如果发现水分散失较多，按照前述记录的培养皿总重，对每个培养皿称重补水。在培养皿上盖盖回以前，一定要将上盖的冷凝水用吸水纸擦干净。

（3）测定方法

种子萌发的过程伴随着复杂的生理生化反应。当种子根长到种子长度的一半时，表示萌发开始。胚芽鞘长到种子长度一半时表示种子完全萌发，这便是测定种子发芽率的记载标准和时机。

测定发芽率时需每天记载已萌发的种子数。开始测定的3至4天内，种子萌发的总数占供试种子总数的百分比叫“发芽势”。发芽势的大小说明了种子萌发的快慢。由开始测定的到第七八天种子萌发的总数占测试种子数的百分比叫发芽率。发芽率的大小说明种子发芽的能力。

二、结果与分析

1.中性笔芯残留物对水稻种子萌发的影响

（1）影响种子发芽率

发芽率是反映种子品质优劣的重要指标。从图1中可以看出，相对于清水，在中性笔芯残留物的胁迫下，不同浓度的溶液对水稻种子的萌发都有一定的影响：五组实验中，浓度较高的三组对水稻种子的发芽率起促进作用，较低的两组则起抑制作用，呈先上升后下降的趋势。

在体视镜下观察此时的水稻种子，发现浓度为0.25%中性笔芯残留物溶液的水稻种子出现少量果皮和种皮胀破的现象。这说明较高浓度的中性笔芯残留物溶液能使果皮和种皮软化，促进种子吸收水分，增强种子的其他生理功能，促进发芽率。

（2）影响种子发芽势

发芽势用来测试种子的发芽速度和整齐度，是检测种子质量的重要指标之一，其表达方式是计算种子从发芽开始到发芽高峰时段内发芽种子数占测试种子总数的百分比，数值越大，发芽势越强。

实验表明，在中性笔芯残留物的胁迫下，种子的发芽势出现了明显的变化。在与清水组的对比中，较高浓度的0.25%、0.125%两组溶液能促进水稻种子的发芽势，浓度为0.0625%影响不太，较低浓度的0.03125%、0.015625%两组则对水稻种子的发芽势起明显的抑制作用。

（3）影响发芽指数和活力指数

发芽指数是发芽粒数逐日之和，是发芽率指标的细化和深化，它放大了种子活力的特征，使好坏种子的差异加大。活力指数是种子发芽速率和生长量的综合反映，是种子活力的更好指标。

图2、图3显示，较高浓度的中性笔芯残留物溶液能促进水稻种子的萌发；但当浓度梯度为0.0625%至0.015625%浓度梯度下，抑制水稻种子的萌发。

（4）影响种子异状发芽率

异状发芽率指只长出胚芽而无胚根（或胚根生长异常）的种子数占供试种子数的百分比，表示逆境对种子萌发的伤害效应。

实验表明，清水中水稻种子萌发没有出现异状发芽的现象；在中性笔芯残留物胁迫下，五组实验组都出现了异状发芽的现象：在浓度梯度为0.25%至0.125%范围内，随着浓度的降低而升高；但在少于0.125%的浓度梯度内，随着浓度的降低而降低。这说明高浓度胁迫下，水稻种子萌发时容易出现异状发芽，而较低浓度则影响降低。

在萌发实验后期，水稻异状发芽种子又会长出根，但根的生长较慢，这种畸形分化反映出较高浓度的实验组出现畸形的概率高。

2.中性笔芯残留物对水稻种子萌发生理的影响

（1）对种子吸水值的影响

图4显示，水稻种子在中性笔芯残留物的胁迫下，在浓度梯度为0.25%至0.125%范围内呈上升趋势，0.125%至0.0625%之间出现最高峰值后，随着浓度的降低，吸水值也降低。表明在高浓度的中性笔芯残留物胁迫下，水稻种子萌发时的吸水值增加。

（2）对种子贮存物质消耗率与运转效率的影响

图5显示，在中性笔芯残留物溶液浓度梯度为0.0625%至0.25%之间，随着浓度的降低，萌发时种子内贮存物质的消耗率升高；而在浓度梯度为0.015625%至0.0625%之间对水稻种子进行胁迫，则随着浓度的降低显著下降。

从图6可以看出，在中性笔芯残留物溶液浓度梯度为0.0625%至0.25%之间对水稻种子进行胁迫，随着浓度的降低，出现了升高、稍微降低再升高的现象，但浓度小于0.0625%之后，则出现明显下降的趋势。

（3）对水稻种子抑制指数的影响

抑制指数直观反映出中性笔芯残留物对种子萌发的抑制强度，与中性笔芯残留物对根系直接胁迫、对芽生长间接伤害有关。

实验证明，在0.0625%至0. 25%各浓度中性笔芯残留物胁迫下，水稻种子幼苗的抑制指数在此浓度梯度范围之间均为负值，说明在此质量浓度范围，中性笔芯残留物胁迫对水稻苗根芽的生长起促进作用，但这种促进作用随中性笔芯残留物的增大变化并不大。

在0.015625%至0.0625%濃度中性笔芯残留物胁迫下，幼苗根芽的抑制指数均为负值，说明在此质量浓度范围，中性笔芯残留物胁迫对水稻苗根芽的生长起抑制作用。

但在0.03125%至0.0625%各浓度中性笔芯残留物胁迫下，水稻种子幼苗的抑制指数在此浓度梯度范围之间显著下降，说明此浓度范围对种子萌发为抑制或促进的临界点。

三、小结与创新

1.通过实验，我们发现了在实验中水稻种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、吸水值、异状发芽率、贮存物质消耗率、贮存物质转运率、抑制指数等九项指标在五组中性笔芯残留物胁迫条件下的变化趋势。

2.较高浓度中性笔芯残留物胁迫条件下的水稻种子萌发易产生畸形分化现象。

我们计划今后增加实验组的数量，进一步绘制中性笔芯残留物胁迫条件下与水稻萌发指标相关曲线，验证中性笔芯残留物胁迫条件下对其他农作物的影响。