鉻對竹葉菜種子萌發及幼苗生長的影響

摘要：以竹葉菜（Ｉｐｏｍｏｅａ ａｑｕａｔｉｃａ Ｆｏｒｓｓｋａｌ）為試驗材料，采用室內水培方法研究了不同質量濃度的鉻離子（Ｃｒ６＋）溶液對竹葉菜種子萌發和幼苗生長的影響。結果表明，在低濃度鉻離子溶液處理下，隨濃度的增加，竹葉菜的發芽勢、發芽率、發芽指數、活力指數以及幼苗的芽長、株高、根長、根數、根鮮重和莖鮮重均呈上升趨勢，當濃度達到５ ｍｇ／Ｌ時各指標達到最大值，高于５ ｍｇ／Ｌ時呈下降趨勢，并且濃度越高，下降幅度越大，抑制作用越明顯。鉻離子溶液對竹葉菜種子的脅迫率在低濃度時為負值，而在濃度大于５０ ｍｇ／Ｌ時為正值。

關鍵詞：竹葉菜；鉻；種子萌發；幼苗生長

中圖分類號：Ｓ６３６．９；Ｏ６１４．６１＋１；Ｓ６０４ 文獻標識碼：Ａ 文章編號：0439－８114（２０11）24－5137-02

Effect of Chromium on Seed Germination and Seedling Growth of Ipomoea aquatica

ＧＥＮＧ Ｇｕａｎｇ－ｄｏｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｓｕ－ｑｉｎ，ＨＵ Ｈｏｎｇ－ｚｈｉ

（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ， Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｇｕｉｙａｎｇ ５５００２５， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｃｒ６＋ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｏｎ ｓｅｅｄ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｅｅｄｌｉｎｇ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ Ｉｐｏｍｏｅａ ａｑｕａｔｉｃａ Ｆｏｒｓｓｋａｌ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｕｓｉｎｇ ｈｙｄｒｏｐｏｎｉｃｓ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｅｅｄ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｎｇ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ， ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｒａｔｅ， ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ， ｖｉｇｏｒ ｉｎｄｅｘ， ｓｅｅｄｌｉｎｇ ｓｈｏｏｔ ｌｅｎｇｔｈ， ｐｌａｎｔ ｈｅｉｇｈｔ， ｒｏｏｔ ｌｅｎｇｔｈ， ｒｏｏｔ ｎｕｍｂｅｒ， ｆｒｅｓｈ ｒｏｏｔ ｗｅｉｇｈｔ ａｎｄ ｆｒｅｓｈ ｓｔｅｍ ｗｅｉｇｈｔ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ as Ｃｒ６＋ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｕｎｄｅｒ ｌｏｗ Ｃｒ６＋ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ． Ｔｈｅｓｅ ｉｎｄｅｘｅｓ ｒｅａｃｈｅｄ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｗｈｅｎ Ｃｒ６＋ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｗａｓ ５ ｍｇ／Ｌ． Ｔｈｅｓｅ ｉｎｄｅｘｅｓ ｂｅｇａｎ ｔｏ ｆａｌｌ ｗｈｅｎ Ｃｒ６＋ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｗａｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ５ ｍｇ／Ｌ， ａｎｄ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｒ Ｃｒ６＋ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ， the stronger the inhibition effect． Ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｒａｔｅ ｏｆ ｃｈｒｏｍｉｕｍ ｏｎ Ｉ． ａｑｕａｔｉｃａ ｗａｓ ｎｅｇａｔｉｖｅ ａｔ ｌｏｗ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ａｔ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ５０ ｍｇ/Ｌ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｉｐｏｍｏｅａ ａｑｕａｔｉｃａ Ｆｏｒｓｓｋａｌ； Ｃｈｒｏｍｉｕｍ； ｓｅｅｄ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ； ｓｅｅｄｌｉｎｇ ｇｒｏｗｔｈ

竹葉菜（Ｉｐｏｍｏｅａ ａｑｕａｔｉｃａ Ｆｏｒｓｓｋａｌ），又名蕹菜、通菜、過河菜、空心菜等，屬旋花科（Ｃｏｎｖｏｌｖｕｌａｃｅａｅ）番薯屬（Ｉｐｏｍｏｅａ Ｌ．）一年生或多年生草本植物，具有很高的營養價值，是夏季高溫季節很重要的綠葉蔬菜之一［１］。鉻是人體必需的微量元素，適量的攝入有益于人體健康，但過量又會危害人體健康、污染環境［２］。近年來，由于工業污染、農藥過量施用，導致蔬菜重金屬含量超標現象嚴重蔓延［３］。因此，如何緩解或有效地防治鉻污染已引起人們的廣泛關注。目前這方面的研究報道雖然較多［４－８］，但有關鉻對竹葉菜生長發育的影響還鮮見報道。為此，試驗研究了不同質量濃度的鉻離子溶液對竹葉菜種子萌發及幼苗生長發育的影響，以期為檢測鉻對竹葉菜污染的程度和篩選抗重金屬脅迫的竹葉菜品種提供一定的理論依據。

１ 材料與方法

１．１ 材料

試驗用竹葉菜品種為水上竹葉菜，其種子購于湖南省長沙食味緣有限公司；鉻離子（Ｃｒ６＋）溶液用化學純重鉻酸鉀（Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７）配制；竹葉菜幼苗栽培使用的基質為蛭石、珍珠巖，均為市售。

１．２ 方法

１．２．１ 鉻對竹葉菜種子發芽的影響 將重鉻酸鉀（Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７）分別配制成質量濃度為０．５、１、５、１０、２０、５０、１００ ｍｇ／Ｌ的溶液，然后進行種子發芽試驗。具體方法為：精選飽滿的竹葉菜種子放入鋪有２張濾紙的培養皿中，每皿３０粒，分別加入不同濃度的鉻離子溶液，于２８ ℃條件下培養發芽；每天向各培養皿中加入相應濃度的處理液２ ｍＬ，保持濾紙濕潤。每天調查發芽數，直到連續３ ｄ發芽數不變為止，最后計算發芽勢、發芽率、脅迫率、發芽指數，并測定芽長（即胚芽的長度），計算種子的活力指數。以自來水培養為對照，各處理均重復３次。

發芽勢＝■×100%；

發芽率＝■×100%；

脅迫率＝■×100%；

發芽指數＝∑Gt / Dt，

式中，Gt指在ｔ時間內的發芽數，Dt為相應的發芽天數；

活力指數＝發芽指數×苗長度。

１．２．２ 鉻對竹葉菜幼苗生長發育的影響 竹葉菜幼苗的培養采用沙培方式，基質采用蛭石∶珍珠巖質量比=１∶１配比，將種子播于基質中，于室溫下培養，用Ｈｏａｇｌａｎｄ營養液澆灌，幼苗生長到８～１０ ｃｍ長時，選取大小一致的幼苗進行不同質量濃度的鉻離子溶液處理。首先將竹葉菜轉入水培裝置中以Ｈｏａｇｌａｎｄ營養液水培，每隔２ ｈ充氣１次，每３ ｄ換１次營養液，緩苗一周后，開始往營養液中加入相應濃度的鉻離子溶液（同１．２．１），以未加鉻離子溶液的Ｈｏａｇｌａｎｄ營養液為對照，３次重復，１０ ｄ后分別測定幼苗根的長度（根系中最長根的基部至根尖的長度）、株高（根頸部到莖頂部的距離）、根數（以根長＞０．２ ｃｍ的根計數），分別稱根、莖的鮮重。

２ 結果與分析

２．１ 不同質量濃度的鉻離子溶液對竹葉菜種子萌發的影響

不同質量濃度鉻離子溶液對竹葉菜種子萌發的影響結果見表1，從表１可知，在試驗設置的濃度范圍內，隨著鉻離子溶液濃度的增加，竹葉菜種子的發芽勢、發芽率、發芽指數、活力指數都是先升高、后降低，并且在鉻離子溶液濃度為５ ｍｇ／Ｌ時達到最大值。說明低濃度的鉻離子溶液能夠促進竹葉菜種子的萌發，而高濃度的產生抑制作用。

脅迫率可反映鉻離子溶液濃度對竹葉菜種子萌發影響程度的大小，由表１可知，在試驗設置的濃度范圍內，鉻離子溶液濃度較小時，其對竹葉菜種子萌發的脅迫率為負值，當濃度增加到一定水平時，其對竹葉菜種子萌發的脅迫率則轉為正值。當濃度小于２０ ｍｇ／Ｌ時，鉻離子對竹葉菜種子萌發起著促進作用，并且在濃度小于５ ｍｇ／Ｌ時，隨鉻離子濃度增加，其促進作用增強；當濃度在５～２０ ｍｇ／Ｌ的范圍內時，隨濃度增加，其促進作用開始降低。當濃度在5０ ｍｇ／Ｌ時，鉻離子溶液對竹葉菜種子的萌發則轉變為抑制作用，并隨濃度的增加，其抑制程度越大，說明其抑制作用在增強。

２．２ 不同質量濃度的鉻離子溶液對竹葉菜幼苗生長發育的影響

不同質量濃度鉻離子溶液對竹葉菜幼苗生長發育的影響結果見表２，由表２可見，隨著鉻離子溶液濃度的增加，竹葉菜幼苗的根長、株高、根數、根鮮重、莖鮮重均呈現先增加后降低的趨勢，并且均在５ ｍｇ／Ｌ的鉻離子溶液濃度處理下達到峰值，然后隨著濃度的增加逐漸抑制幼苗的生長，且濃度越高抑制作用越明顯。當鉻離子溶液濃度大于１０ ｍｇ／Ｌ時，根長、株高、根數、根鮮重、莖鮮重等指標均低于對照，說明此時的鉻離子溶液對竹葉菜幼苗的生長均具有抑制作用，且濃度越高，抑制作用越強。

３ 討論

李麗君［９］研究得出，鉻對玉米發芽勢與發芽率的影響隨濃度的增大逐漸表現為抑制作用，但作用并不大；從玉米的芽與幼根的生長狀況可知，當鉻濃度為５ ｍｇ／Ｌ時，對玉米的芽及幼根生長均有刺激作用；隨著鉻離子濃度的增大，對玉米的生長則越來越明顯地表現為抑制作用。沈明珠等［１］認為，鉻污染嚴重阻礙作物幼苗的發育，結果是降低產量甚至導致植株死亡。杜應瓊等［１０］研究指出，鉻對幾種葉類蔬菜的生長和產量都有明顯的影響，隨著鉻濃度的增大，對蔬菜生長的影響加大，其可食部分的鉻富集量也隨之增加。周希琴等［３］認為，鉻毒害降低了玉米種子的發芽率，抑制了玉米幼苗生長，降低了植株鮮物質和干物質重量，且不同品種間存在顯著或極顯著的差異，高濃度鉻處理的幼苗會隨著培養時間的延長而最終致死。本試驗結果表明，鉻對竹葉菜種子萌發及幼苗生長都有影響，低濃度的鉻對竹葉菜的生長具有促進作用，高濃度的鉻對竹葉菜的生長具有抑制作用，且濃度越高，抑制作用越明顯。在低濃度鉻的處理下，竹葉菜種子的發芽勢和發芽率都呈逐漸上升的趨勢，并且在質量濃度為５ ｍｇ／Ｌ的時候達到最大值，然后逐漸下降。從研究結果可以看出，當重金屬元素鉻質量濃度為5０ ｍｇ／Ｌ時，發芽勢和發芽率均開始低于對照，說明從這個濃度開始，鉻對竹葉菜種子的萌發已經產生了毒害作用，并且隨著濃度的增加，毒害作用也更加嚴重。

參考文獻：

［１］ 沈明珠，曹洪法，瞿愛權，等． 農業環境的污染和保護［Ｍ］． 北京：中國青年出版社，１９８０． １０５－１０８．

［２］ 楊冬梅． 鉻與人體健康［Ｊ］． 科技創新導報，２００８（３０）：１７９．

［３］ 周希琴，吉前華． 鉻脅迫對不同玉米品種種子萌發生理生態的影響［Ｊ］． 湖北農業科學，２００５（４）：４１－４５．

［４］ 馬文麗，金小弟，王轉花． 鉻脅迫對烏麥種子萌發及幼苗生長的影響［Ｊ］． 山西大學學報（自然科學版），２００４，２７（２）：２０２－２０４．

［５］ 鄭愛珍． 鉻對玉米和黃瓜種子萌發及幼苗早期生長的影響［Ｊ］． 種子，２００９，２８（７）：１２－１３．

［６］ 張利紅，李培軍，李雪梅，等． 鉻脅迫對小麥幼苗生長及生理特性的影響［Ｊ］． 生態學雜志，２００５，２４（４）：４５８－４６０．

［７］ 徐勤松，施國新，杜開和． 六價鉻污染對水車前葉片生理生化及細胞超微結構的影響［Ｊ］． 廣西植物，２００２，２２（１）：９２－９６．

［８］ 徐心誠． 鉻脅迫對黃瓜種子萌發及幼苗生長的影響［Ｊ］． 安徽農學通報，２００８，１４（７）：９１－９２．

［９］ 李麗君．鉻對玉米種子萌發的影響［Ｊ］．山西農業科學，２００１， ２９（２）：３２－３４．

［１０］ 杜應瓊，何江華，陳俊堅，等． 鉛、鎘和鉻在葉類蔬菜中的累積及對其生長的影響［Ｊ］． 園藝學報，２００３，３０（１）：５１－５５．