Cr6+ 污染對小白菜生長的影響

田艷春

（赤峰學院 生命科學學院，內蒙古 赤峰 024000）

工業的發展和農業生產的現代化，一方面提高了人類的物質文化生活水平，另一方面造成了環境的嚴重污染.其中，土壤重金屬污染是環境污染的一個重大問題，土壤中的有害重金屬積累到一定程度就會對土壤-植物系統產生毒害，重金屬鉻是環境污染中的“五毒”之一[1]，是一種毒性較大的致畸、致突變劑[2].鉻被廣泛應用于不銹鋼制造、電鍍、皮革制造、鉻鹽生產、化工染料以及木材防腐等行業.這些活動不可避免地造成嚴重的土壤鉻污染.這不僅導致土壤的退化、農作物產量和品質的降低，而且通過徑流和淋洗作用污染地表水和地下水，惡化水文環境，并可能通過直接接觸、食物鏈等途徑危及人類的生命和健康.因此，土壤系統中的重金屬鉻污染和防治一直是國際上的難點和熱點研究課題[3-6].

本試驗以小白菜為材料探究Cr6+污染對小白菜生長的影響，篩選出Cr6+污染的臨界濃度，以期為農業生產早期防治和土壤治理提供理論依據.

1 材料與方法

1.1 試驗材料

材料：夏抗F1，由北京中農綠亨種子科技有限公司提供.

藥品：K2Cr2O7分析純

濃度：5、10、15、20mg/L，以蒸餾水為對照.

1.2 試驗方法

挑選飽滿一致、無蟲害、無破損的小白菜種子作為試驗材料，用10%次氯酸鈉表面消毒10min后用蒸餾水沖洗多次.在洗凈烘干的培養皿里墊一層濾紙，分別移取上述相應的Cr6+處理液浸濕濾紙，然后均勻擺入消毒后經挑選好的種子，每皿培養50粒，每個處理3次重復.于2012年11月21日上午8時置于27℃的恒溫培養箱內培養.培養30d后，測量小白菜幼苗株高、最大葉面積、根長、根冠比、地上部分鮮重、總鮮重以及葉綠素含量.

1.3 試驗指標的測定

1.3.1 小白菜幼苗生長指標的測定

株高用直尺量取心葉所能達到的最高高度；

最大葉面積為葉片完全展開時最大葉長和葉寬的乘積；

根長用直尺測量最長根的長度；

鮮重用電子天平稱量.

1.3.2 葉綠素含量的測定

葉綠素含量的測定采用的是丙酮法.每一處理組中取新鮮葉片0.08g，剪碎，放入研缽中，加入少量的細石英砂和碳酸鈣粉0.8ml-1.21ml95%（體積百分比，下同）的乙醇，研磨成勻漿，再加4ml95%的乙醇，繼續研磨至組織發白，用95%的乙醇溶液提取葉綠素，提取液過濾后定容至10ml[7].將葉綠素提取液用紫外分光光度計在649nm和665nm波長下測定吸光度（以95%的乙醇為空白），所得的吸光度（A）值代入下列公式計算葉綠素的含量：

Ca=13.95A665-6.88A649

Cb=24.96A649-7.32A665

其中：C為葉綠素濃度，以mg/g鮮重表示.

2 結果與分析

2.1 Cr6+污染對小白菜幼苗生長的影響

2.1.1 對小白菜株高的影響

植株的株高能夠反映植物的生長快慢和生長狀況.從圖1可以看出，隨Cr6+污染濃度的增加，各處理的株高呈先升高后降低的趨勢.當Cr6+污染濃度為5mg/L時株高達到最大值1.13cm，比CK增加23.37%.

圖1 Cr6+污染對小白菜株高的影響

2.1.2 對小白菜最大葉面積的影響

葉片是光合作用的物質基礎，是制造營養物質的“綠色工廠”，是蒸騰作用的媒介，是植物的生長發育、產量形成和品種特性重要指標，所以最大葉面積的大小能衡量出作物的生長狀況.從圖2可以看出，隨Cr6+污染濃度增加，各處理的最大葉面積呈先升高后降低的趨勢.當Cr6+污染濃度為5mg/L時，最大葉面積到達最大值為0.83cm2，比CK增加7.42%.

2.1.3 對小白菜根長的影響

根的主要作用是固定植物體，并從土壤里吸收水分和無機鹽.根的長短能反映出植物在土壤中吸收水分和無機鹽的能力.從圖3可以看出，隨Cr6+濃度增加，各處理的根長呈先升高后降低的趨勢.當Cr6+污染濃度為5mg/L時，根長達到最大值為5.14cm，比CK增加21.14%.

圖3 Cr6+污染對小白菜根長的影響

2.1.4 對小白菜根冠比的影響

根冠比的大小反映了植物地下部分與地上部分的相關性，從圖4可以看出，隨著Cr6+濃度的升高，各處理的根冠比呈現先升高后降低的趨勢，這說明當濃度小于5mg/L時，Cr6+污染對地上部分的影響較大，而當濃度大于5mg/L對地下部分的影響較大.

圖4 Cr6+污染對小白菜根冠比的影響

2.1.5 對小白菜地上部分鮮重的影響

植物地上部鮮重能夠表現出植物在生長過程中地上部產生的生物量的多少，反映植物地上部分的生長狀況.從圖5可以看出，幼苗地上部的鮮重隨著Cr6+處理濃度的升高呈先升高后降低的趨勢.當Cr6+污染濃度為5mg/L時，地上部分鮮重到達最大值為0.0410g，比CK增加31.63%.

圖5 Cr6+污染對小白菜地上部分鮮重的影響

2.1.6 對小白菜總鮮重的影響

植物的總鮮重能夠表現出植物在生長過程中產出的生物量，反映植物產量的高低.從圖6可以看出,幼苗總鮮重隨著Cr6+處理濃度的升高呈先升高后降低的趨勢.當Cr6+污染濃度為5mg/L時，總鮮重達到最大值為0.0742g，比CK增加36.74%.

圖6 Cr6+污染對小白菜總鮮重的影響

2.2 Cr6+污染對小白菜葉綠素含量的影響

葉綠素含量可以在一定程度上反映光合作用水平，葉綠素含量降低，光合作用減弱，會導致植物生長受抑制，生物量下降.從圖7可以看出隨著Cr6+污染濃度的增高，葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總量都呈先升高后降低的趨勢.而當Cr6+濃度為5mg/L的時候葉綠素含量達到最大值.說明低濃度的Cr6+污染時對葉綠素的生成有促進作用，當濃度大于5mg/L時抑制葉綠素的生成，并隨濃度增加抑制作用增大.

表1 Cr6+污染對小白菜葉綠素含量的影響(mg/g)

圖7 Cr6+污染對小白菜葉綠素含量的影響

3 結論與討論

3.1 Cr6+污染對小白菜生長的影響

植物的株高、最大葉面積、根長、地上部分鮮重、總鮮重等形態指標都能直接表現出植物的生長狀況，本試驗隨Cr6+污染濃度的增加，上述各指標都呈現先上升后下降的趨勢.當濃度為5mg/L時達到最大值.這說明低濃度的Cr6+能促進植物的生長，高濃度Cr6+則抑制植物的生長.這可能是因為鉻作為非必須元素，在低濃度時會促進小白菜的生長，隨著Cr6+濃度的增大，Cr6+在植物體內大量富集，主要積累在根部細胞，造成了細胞器結構和功能的缺陷，改變了代謝途徑，從而致使小白菜受到損傷，抑制了小白菜的生長[8-9].

3.2 Cr6+污染對小白菜葉綠素含量的影響

葉綠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強弱.本試驗表明，低濃度的Cr6+可促進小白菜葉綠素的生成，而高濃度的Cr6+抑制葉綠素的生成.當Cr6+濃度為5mg/L時葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量均達到最大值.這可能是因為低濃度Cr6+的加入有利于葡萄糖、脂肪和蛋白質代謝的調節.隨著Cr6+濃度繼續升高，鉻在植物體內大量富集則會抑制多種酶的活性，從而抑制葉綠素前體的合成，促進葉綠素分解，或直接破壞葉綠素結構，從而降低葉綠素含量[10-11].

綜上所述，本試驗篩選的Cr6+污染臨界濃度為5mg/L.

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