中性筆芯殘留物對水稻種子萌發的影響

張迄博　楊璇　譚茜

中性筆是指書寫介質的粘度介于水性和油性之間的圓珠筆，它兼具自來水筆和圓珠筆的優點，是油性圓珠筆的升級換代產品。

我們研究性學習課題組于2012年下學期在全校范圍內對學生使用中性筆的情況進行過調查，結果表明：高一學生平均每兩天用完1支中性筆，高二、高三學生平均每1.5天用完一支中性筆。以我國2012年高考人數來計算，我國高中生一年使用的中性筆高達64億支之多。

在調查中我們了解到，中性筆用完后有少量的筆芯殘留物，現在社會上沒有專門的中性筆回收途徑，大部分都以垃圾的形式填埋或隨手扔掉。中性筆筆芯油墨由顏料、連接料、填料、附加料等組成，中性筆芯殘留物中的部分物質可溶于水，進入水體后對水體、土壤造成一定的污染，進而通過食物的富集作用影響人體健康。

南方以水稻種植為主，在水稻生產過程中，育秧是重要環節之一，育秧通過種子萌發實現，如果中性筆芯殘留物對水稻種子萌發有影響，勢必影響水稻的生長。因此，研究中性筆芯殘留物對水稻種子萌發的影響對水稻生產有重要意義。

一、實驗材料與方法

1.實驗器材

XTL-VI體視鏡（鳳凰光學）、水槽、電熱恒溫水浴鍋、量筒、燒杯、培養皿（直徑9cm）、鑷子、定性濾紙（直徑9cm）、剪刀、電子秤（精確到0.1g）、刻度尺（mm）、蒸餾水、0.5mm的中性筆。

2.實驗過程

（1）配制中性筆芯溶液

取1個50ml的燒杯稱重。除去中性筆的筆尖，將下端放入燒杯中，待中性筆芯中的溶液全部流出后稱重。

取6個容量為500ml的燒杯，分別配制0.25%、0.125%、0.0625%、0.03125%、0.015625%的中性筆芯成分的溶液各100ml。

（2）種子的處理

①購買優良的稻谷種子，并將18只培養皿分為3大組，每組6個，分別標明清水、0.25%、0.125%、0.0625%、0.03125%、0.015625%的中性筆芯成分的溶液。

②將培養皿底部平鋪一片濾紙，放100粒種子，用量筒在每組6個培養皿中分別加入10ml清水、0.25%、0.125%、0.0625%、0.03125%、0.015625%的中性筆芯成分的溶液。注意量筒要緊靠培養皿壁，分別記錄去蓋培養皿的總重。

③培養：秋天時置于常溫下培養；冬天時置于恒溫水浴鍋中培養。在恒溫水浴鍋中培養時，每隔24小時將培養皿位置互換一次，并檢查培養皿的水分狀況，如果發現水分散失較多，按照前述記錄的培養皿總重，對每個培養皿稱重補水。在培養皿上蓋蓋回以前，一定要將上蓋的冷凝水用吸水紙擦干凈。

（3）測定方法

種子萌發的過程伴隨著復雜的生理生化反應。當種子根長到種子長度的一半時，表示萌發開始。胚芽鞘長到種子長度一半時表示種子完全萌發，這便是測定種子發芽率的記載標準和時機。

測定發芽率時需每天記載已萌發的種子數。開始測定的3至4天內，種子萌發的總數占供試種子總數的百分比叫“發芽勢”。發芽勢的大小說明了種子萌發的快慢。由開始測定的到第七八天種子萌發的總數占測試種子數的百分比叫發芽率。發芽率的大小說明種子發芽的能力。

二、結果與分析

1.中性筆芯殘留物對水稻種子萌發的影響

（1）影響種子發芽率

發芽率是反映種子品質優劣的重要指標。從圖1中可以看出，相對于清水，在中性筆芯殘留物的脅迫下，不同濃度的溶液對水稻種子的萌發都有一定的影響：五組實驗中，濃度較高的三組對水稻種子的發芽率起促進作用，較低的兩組則起抑制作用，呈先上升后下降的趨勢。

在體視鏡下觀察此時的水稻種子，發現濃度為0.25%中性筆芯殘留物溶液的水稻種子出現少量果皮和種皮脹破的現象。這說明較高濃度的中性筆芯殘留物溶液能使果皮和種皮軟化，促進種子吸收水分，增強種子的其他生理功能，促進發芽率。

（2）影響種子發芽勢

發芽勢用來測試種子的發芽速度和整齊度，是檢測種子質量的重要指標之一，其表達方式是計算種子從發芽開始到發芽高峰時段內發芽種子數占測試種子總數的百分比，數值越大，發芽勢越強。

實驗表明，在中性筆芯殘留物的脅迫下，種子的發芽勢出現了明顯的變化。在與清水組的對比中，較高濃度的0.25%、0.125%兩組溶液能促進水稻種子的發芽勢，濃度為0.0625%影響不太，較低濃度的0.03125%、0.015625%兩組則對水稻種子的發芽勢起明顯的抑制作用。

（3）影響發芽指數和活力指數

發芽指數是發芽粒數逐日之和，是發芽率指標的細化和深化，它放大了種子活力的特征，使好壞種子的差異加大。活力指數是種子發芽速率和生長量的綜合反映，是種子活力的更好指標。

圖2、圖3顯示，較高濃度的中性筆芯殘留物溶液能促進水稻種子的萌發；但當濃度梯度為0.0625%至0.015625%濃度梯度下，抑制水稻種子的萌發。

（4）影響種子異狀發芽率

異狀發芽率指只長出胚芽而無胚根（或胚根生長異常）的種子數占供試種子數的百分比，表示逆境對種子萌發的傷害效應。

實驗表明，清水中水稻種子萌發沒有出現異狀發芽的現象；在中性筆芯殘留物脅迫下，五組實驗組都出現了異狀發芽的現象：在濃度梯度為0.25%至0.125%范圍內，隨著濃度的降低而升高；但在少于0.125%的濃度梯度內，隨著濃度的降低而降低。這說明高濃度脅迫下，水稻種子萌發時容易出現異狀發芽，而較低濃度則影響降低。

在萌發實驗后期，水稻異狀發芽種子又會長出根，但根的生長較慢，這種畸形分化反映出較高濃度的實驗組出現畸形的概率高。

2.中性筆芯殘留物對水稻種子萌發生理的影響

（1）對種子吸水值的影響

圖4顯示，水稻種子在中性筆芯殘留物的脅迫下，在濃度梯度為0.25%至0.125%范圍內呈上升趨勢，0.125%至0.0625%之間出現最高峰值后，隨著濃度的降低，吸水值也降低。表明在高濃度的中性筆芯殘留物脅迫下，水稻種子萌發時的吸水值增加。

（2）對種子貯存物質消耗率與運轉效率的影響

圖5顯示，在中性筆芯殘留物溶液濃度梯度為0.0625%至0.25%之間，隨著濃度的降低，萌發時種子內貯存物質的消耗率升高；而在濃度梯度為0.015625%至0.0625%之間對水稻種子進行脅迫，則隨著濃度的降低顯著下降。

從圖6可以看出，在中性筆芯殘留物溶液濃度梯度為0.0625%至0.25%之間對水稻種子進行脅迫，隨著濃度的降低，出現了升高、稍微降低再升高的現象，但濃度小于0.0625%之后，則出現明顯下降的趨勢。

（3）對水稻種子抑制指數的影響

抑制指數直觀反映出中性筆芯殘留物對種子萌發的抑制強度，與中性筆芯殘留物對根系直接脅迫、對芽生長間接傷害有關。

實驗證明，在0.0625%至0. 25%各濃度中性筆芯殘留物脅迫下，水稻種子幼苗的抑制指數在此濃度梯度范圍之間均為負值，說明在此質量濃度范圍，中性筆芯殘留物脅迫對水稻苗根芽的生長起促進作用，但這種促進作用隨中性筆芯殘留物的增大變化并不大。

在0.015625%至0.0625%濃度中性筆芯殘留物脅迫下，幼苗根芽的抑制指數均為負值，說明在此質量濃度范圍，中性筆芯殘留物脅迫對水稻苗根芽的生長起抑制作用。

但在0.03125%至0.0625%各濃度中性筆芯殘留物脅迫下，水稻種子幼苗的抑制指數在此濃度梯度范圍之間顯著下降，說明此濃度范圍對種子萌發為抑制或促進的臨界點。

三、小結與創新

1.通過實驗，我們發現了在實驗中水稻種子的發芽率、發芽勢、發芽指數、活力指數、吸水值、異狀發芽率、貯存物質消耗率、貯存物質轉運率、抑制指數等九項指標在五組中性筆芯殘留物脅迫條件下的變化趨勢。

2.較高濃度中性筆芯殘留物脅迫條件下的水稻種子萌發易產生畸形分化現象。

我們計劃今后增加實驗組的數量，進一步繪制中性筆芯殘留物脅迫條件下與水稻萌發指標相關曲線，驗證中性筆芯殘留物脅迫條件下對其他農作物的影響。