Cr6+ 污染对小白菜生长的影响

田艳春

（赤峰学院 生命科学学院，内蒙古 赤峰 024000）

工业的发展和农业生产的现代化，一方面提高了人类的物质文化生活水平，另一方面造成了环境的严重污染.其中，土壤重金属污染是环境污染的一个重大问题，土壤中的有害重金属积累到一定程度就会对土壤-植物系统产生毒害，重金属铬是环境污染中的“五毒”之一[1]，是一种毒性较大的致畸、致突变剂[2].铬被广泛应用于不锈钢制造、电镀、皮革制造、铬盐生产、化工染料以及木材防腐等行业.这些活动不可避免地造成严重的土壤铬污染.这不仅导致土壤的退化、农作物产量和品质的降低，而且通过径流和淋洗作用污染地表水和地下水，恶化水文环境，并可能通过直接接触、食物链等途径危及人类的生命和健康.因此，土壤系统中的重金属铬污染和防治一直是国际上的难点和热点研究课题[3-6].

本试验以小白菜为材料探究Cr6+污染对小白菜生长的影响，筛选出Cr6+污染的临界浓度，以期为农业生产早期防治和土壤治理提供理论依据.

1 材料与方法

1.1 试验材料

材料：夏抗F1，由北京中农绿亨种子科技有限公司提供.

药品：K2Cr2O7分析纯

浓度：5、10、15、20mg/L，以蒸馏水为对照.

1.2 试验方法

挑选饱满一致、无虫害、无破损的小白菜种子作为试验材料，用10%次氯酸钠表面消毒10min后用蒸馏水冲洗多次.在洗净烘干的培养皿里垫一层滤纸，分别移取上述相应的Cr6+处理液浸湿滤纸，然后均匀摆入消毒后经挑选好的种子，每皿培养50粒，每个处理3次重复.于2012年11月21日上午8时置于27℃的恒温培养箱内培养.培养30d后，测量小白菜幼苗株高、最大叶面积、根长、根冠比、地上部分鲜重、总鲜重以及叶绿素含量.

1.3 试验指标的测定

1.3.1 小白菜幼苗生长指标的测定

株高用直尺量取心叶所能达到的最高高度；

最大叶面积为叶片完全展开时最大叶长和叶宽的乘积；

根长用直尺测量最长根的长度；

鲜重用电子天平称量.

1.3.2 叶绿素含量的测定

叶绿素含量的测定采用的是丙酮法.每一处理组中取新鲜叶片0.08g，剪碎，放入研钵中，加入少量的细石英砂和碳酸钙粉0.8ml-1.21ml95%（体积百分比，下同）的乙醇，研磨成匀浆，再加4ml95%的乙醇，继续研磨至组织发白，用95%的乙醇溶液提取叶绿素，提取液过滤后定容至10ml[7].将叶绿素提取液用紫外分光光度计在649nm和665nm波长下测定吸光度（以95%的乙醇为空白），所得的吸光度（A）值代入下列公式计算叶绿素的含量：

Ca=13.95A665-6.88A649

Cb=24.96A649-7.32A665

其中：C为叶绿素浓度，以mg/g鲜重表示.

2 结果与分析

2.1 Cr6+污染对小白菜幼苗生长的影响

2.1.1 对小白菜株高的影响

植株的株高能够反映植物的生长快慢和生长状况.从图1可以看出，随Cr6+污染浓度的增加，各处理的株高呈先升高后降低的趋势.当Cr6+污染浓度为5mg/L时株高达到最大值1.13cm，比CK增加23.37%.

图1 Cr6+污染对小白菜株高的影响

2.1.2 对小白菜最大叶面积的影响

叶片是光合作用的物质基础，是制造营养物质的“绿色工厂”，是蒸腾作用的媒介，是植物的生长发育、产量形成和品种特性重要指标，所以最大叶面积的大小能衡量出作物的生长状况.从图2可以看出，随Cr6+污染浓度增加，各处理的最大叶面积呈先升高后降低的趋势.当Cr6+污染浓度为5mg/L时，最大叶面积到达最大值为0.83cm2，比CK增加7.42%.

2.1.3 对小白菜根长的影响

根的主要作用是固定植物体，并从土壤里吸收水分和无机盐.根的长短能反映出植物在土壤中吸收水分和无机盐的能力.从图3可以看出，随Cr6+浓度增加，各处理的根长呈先升高后降低的趋势.当Cr6+污染浓度为5mg/L时，根长达到最大值为5.14cm，比CK增加21.14%.

图3 Cr6+污染对小白菜根长的影响

2.1.4 对小白菜根冠比的影响

根冠比的大小反映了植物地下部分与地上部分的相关性，从图4可以看出，随着Cr6+浓度的升高，各处理的根冠比呈现先升高后降低的趋势，这说明当浓度小于5mg/L时，Cr6+污染对地上部分的影响较大，而当浓度大于5mg/L对地下部分的影响较大.

图4 Cr6+污染对小白菜根冠比的影响

2.1.5 对小白菜地上部分鲜重的影响

植物地上部鲜重能够表现出植物在生长过程中地上部产生的生物量的多少，反映植物地上部分的生长状况.从图5可以看出，幼苗地上部的鲜重随着Cr6+处理浓度的升高呈先升高后降低的趋势.当Cr6+污染浓度为5mg/L时，地上部分鲜重到达最大值为0.0410g，比CK增加31.63%.

图5 Cr6+污染对小白菜地上部分鲜重的影响

2.1.6 对小白菜总鲜重的影响

植物的总鲜重能够表现出植物在生长过程中产出的生物量，反映植物产量的高低.从图6可以看出,幼苗总鲜重随着Cr6+处理浓度的升高呈先升高后降低的趋势.当Cr6+污染浓度为5mg/L时，总鲜重达到最大值为0.0742g，比CK增加36.74%.

图6 Cr6+污染对小白菜总鲜重的影响

2.2 Cr6+污染对小白菜叶绿素含量的影响

叶绿素含量可以在一定程度上反映光合作用水平，叶绿素含量降低，光合作用减弱，会导致植物生长受抑制，生物量下降.从图7可以看出随着Cr6+污染浓度的增高，叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量都呈先升高后降低的趋势.而当Cr6+浓度为5mg/L的时候叶绿素含量达到最大值.说明低浓度的Cr6+污染时对叶绿素的生成有促进作用，当浓度大于5mg/L时抑制叶绿素的生成，并随浓度增加抑制作用增大.

表1 Cr6+污染对小白菜叶绿素含量的影响(mg/g)

图7 Cr6+污染对小白菜叶绿素含量的影响

3 结论与讨论

3.1 Cr6+污染对小白菜生长的影响

植物的株高、最大叶面积、根长、地上部分鲜重、总鲜重等形态指标都能直接表现出植物的生长状况，本试验随Cr6+污染浓度的增加，上述各指标都呈现先上升后下降的趋势.当浓度为5mg/L时达到最大值.这说明低浓度的Cr6+能促进植物的生长，高浓度Cr6+则抑制植物的生长.这可能是因为铬作为非必须元素，在低浓度时会促进小白菜的生长，随着Cr6+浓度的增大，Cr6+在植物体内大量富集，主要积累在根部细胞，造成了细胞器结构和功能的缺陷，改变了代谢途径，从而致使小白菜受到损伤，抑制了小白菜的生长[8-9].

3.2 Cr6+污染对小白菜叶绿素含量的影响

叶绿素是光合作用的主要色素，其含量的高低在一定程度上反映了植物光合作用的强弱.本试验表明，低浓度的Cr6+可促进小白菜叶绿素的生成，而高浓度的Cr6+抑制叶绿素的生成.当Cr6+浓度为5mg/L时叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量均达到最大值.这可能是因为低浓度Cr6+的加入有利于葡萄糖、脂肪和蛋白质代谢的调节.随着Cr6+浓度继续升高，铬在植物体内大量富集则会抑制多种酶的活性，从而抑制叶绿素前体的合成，促进叶绿素分解，或直接破坏叶绿素结构，从而降低叶绿素含量[10-11].

综上所述，本试验筛选的Cr6+污染临界浓度为5mg/L.

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