废电池液胁迫下四种豆类作物种子萌发的响应

2013-05-08罗朝晖周丽明林国卫

上饶师范学院学报 2013年6期

赵红,罗朝晖,周丽明,林国卫

(上饶师范学院,江西上饶 334001)

随着我国经济的高速发展和生活水平的迅速提高,各种类型电池的生产量、使用量和废弃量急剧增加。废旧电池中含有汞、铅、镉、镍等重金属及酸碱电解质等,对动植物生存,人体健康及生态环境危害较大。研究表明,在废电池液胁迫下,小鼠染色体畸变率上升[1],多刺裸腹氵蚤种群怀卵量明显减少,存活周期降低[2],鲫鱼大量红细胞被破坏[3-4],蟾蜍蝌蚪死亡率增大[5]。不同浓度废电池浸出液使青萍中活性氧的含量增高,抗氧化酶系统紊乱[6],对小麦种子发芽和生长有明显的抑制作用,发芽势和发芽率随浓度的增大而下降[7],对小麦幼苗的生长影响也很大[8],使香根草叶片生长速率和叶绿素含量随浓度的上升呈下降趋势,同时脯氨酸含量升高,膜透性增大[9]。本试验以蚕豆、大豆、豌豆和绿豆4种豆类作物种子为材料,进行废电池液胁迫处理,通过测定4类种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数,以及废电池液对种子萌发毒害的半致死浓度,揭示它们对废电池胁迫的响应,旨在为了解4种豆类作物对废旧电池液胁迫的抗性,以及为正确评估废电池给农业生产造成的经济损失提供一定的实验依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试蚕豆(Vicia faba)、大豆(Glycine max)、豌豆(Pisu sativum L.)、绿豆(Vigna radiata)种子由江西省上饶师范学院农业科学研究所提供,是当地常见的经济作物。

1.2 试验设置

取相同品牌普通5号干电池2节,破坏后取其黑色粉末放入盛有800ml蒸馏水的烧杯中浸泡5d,每天用玻璃棒充分搅拌2次,浸泡时用塑料薄膜封口防止蒸发,5d后将溶液过滤,定容至1000ml,转棕色瓶备用[10]。浓度设置:取以上制备好的废电池液分别用蒸馏水稀释为10%、20%、30%、40%和50%共5级浓度,蒸馏水作为对照,共6个处理。

1.3 培养方法

分别选取大小一致且饱满、形态相似的大豆、豌豆、蚕豆和绿豆种子用5%的NaClO溶液消毒10 min,自来水冲洗数次,再用去离子水反复冲洗后置于铺2层滤纸的培养皿中(Φ 15cm),每皿20粒种子,分别加入不同浓度的废电池液,每个浓度设3次重复,放在恒温培养箱中,在(25±1)℃条件下进行培养,每日补充蒸发掉的溶液。

1.4 测定项目与测定方法

种子活力测定按种子检验原理和技术进行[11]。

发芽率=第7d全部发芽的种子数/供试种子数×100%。

发芽势=前3d的发芽种子数/供试种子数×100%。

发芽指数(GI)=∑Gt/Dt,式中Gt为在不同时间的发芽数,Dt为相应的发芽日数。

活力指数(VI)=S×∑Gt/Dt,S为一定时期内幼苗生长势,以每株苗的平均鲜重表示。

废电池液毒害程度分析方法:以废电池液浓度为横坐标,以与对照组相比的相对发芽率为纵坐标,得二者的回归方程,然后将相对发芽率50(%)代入方程中,求得4类种子的半致死浓度。

2 结果与分析

2.1 废电池液胁迫对种子发芽率的影响

发芽率是反映种子品质优劣的重要指标。由图1可看出,蚕豆、大豆、豌豆和绿豆种子发芽率随废电池液浓度的升高而下降,并与废电池液浓度呈显著负相关(r=-0.9846、-0.9828、-0.9963、-0.9864)。处理组(50%)与对照组相比,蚕豆、大豆、豌豆和绿豆种子的发芽率分别下降了57.69%、17.24%、35.19%、100%。由此表明,大豆耐废电池液胁迫能力＞豌豆＞蚕豆＞绿豆。

图1 废电池液胁迫对种子发芽率的影响

图2 废电池液胁迫对种子发芽势的影响

2.2 废电池液胁迫对种子发芽势的影响

发芽势表征种子发芽速度。图2显示,4类种子发芽势随废电池液浓度的增大而减少,并与废电池液浓度呈显著负相关(r=-0.9476、-0.9873、-0.9436、-0.9333)。在浓度为50%废电池液胁迫下,蚕豆、大豆、豌豆和绿豆种子的发芽势与对照组相比分别下降了69.57%、23.64%、48.65%、100%。再次证明大豆抗废电池胁迫能力＞豌豆＞蚕豆＞绿豆。

2.3 废电池液胁迫对种子发芽指数的影响

发芽指数显示了种子萌发的速度和整齐程度。由图3表明,在没有受到胁迫时,大豆和绿豆种子发芽指数较大,而豌豆和蚕豆种子发芽指数较小,说明大豆和绿豆发芽速度较快,而豌豆和蚕豆发芽速度较慢。随着废电池液浓度的升高,4类种子发芽指数都有下降,且绿豆下降的幅度最大。发芽指数与废电池液浓度呈显著负相关(r=-0.9676、-0.9717、-0.9434、-0.8207)。处理组(50%)与对照组相比,蚕豆、大豆、豌豆和绿豆种子的发芽指数分别下降了71.89%、42.90%、50.59%、100%。说明4种豆类作物种子萌发时,耐废电池液胁迫能力存在明显差异,表现为大豆＞豌豆＞蚕豆＞绿豆。

图3 废电池液胁迫对种子发芽指数的影响

图4 废电池液胁迫对种子活力指数的影响

2.4 废电池液胁迫对种子活力指数的影响

种子活力指数包含了种子能否生长和生长整齐度两个因素。由图4可看出,在没有受到胁迫时,蚕豆种子活力指数最大,是因为蚕豆种子颗粒最大,每株苗的平均鲜重最重。随着废电池液浓度的升高,4类种子活力指数都呈下降趋势,且蚕豆和绿豆下降的幅度较大。蚕豆、大豆、豌豆活力指数与废电池液浓度呈显著负相关(r=-0.9662、-0.9732、-0.9518),同时绿豆活力指数也与废电池液浓度呈负相关(r=-0.7950)。在浓度为50%废电池液胁迫下,蚕豆、大豆、豌豆和绿豆种子的活力指数与对照组相比分别下降了75.57%、45.53%、61.36%、100%。反映大豆耐废电池液胁迫能力最强,明显强于蚕豆、豌豆和绿豆。

2.5 废电池液毒害程度分析

表1 相对发芽率(y)与废电池液浓度(x)的关系

从表1数据可知,蚕豆、大豆、豌和绿豆种子相对发芽率与废电池液浓度呈极显著负相关,说明废电池液胁迫下,4类种子萌发均受到不同程度毒害作用。4类种子萌发的半致死浓度分别是蚕豆40.31%,大豆135.51%,豌豆73.33%,绿豆18.91%。由此表明,大豆耐废电池液胁迫能力最强,其次是豌豆,再是蚕豆,绿豆耐废电池液胁迫能力最弱,最容易遭受废电池液毒害。

3 结论

研究表明,废电池液不仅对动物有剂量和时间的危害效应[5,12],而且对植物生长也有毒害作用[6,9]。本试验相关分析表明,4类种子的发芽率、发芽势、发芽指数与废电池液浓度之间均呈显著负相关,说明4类种子萌发严格受废电池液浓度调控,此与废电池液对小麦种子萌发有抑制作用,且浓度越大影响越大的结论完全吻合[7,13]。

本试验结果表明,与对照组相比,4类种子萌发过程中响应废电池液胁迫的四项指标降幅明显不同:在浓度为50%废电池液胁迫下,大豆降幅(17.24%～45.53%)＜豌豆(35.19%～61.36%)＜蚕豆(57.69%～75.57%)＜绿豆(100%)。在本研究中,通过回归方程计算求得,4类种子萌发的半致死浓度分别是蚕豆40.31%,大豆135.51%,豌豆73.33%,绿豆18.91%。说明大豆种子萌发对废电池液胁迫的抗性＞豌豆＞蚕豆＞绿豆,废电池液对绿豆的毒性最强。

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