EM原露對鉛脅迫下黑麥草種子萌發·幼苗生長及鉛吸收的影響

周紅艷 黃曉梅 朱瑛 江國鴻

摘要?[目的]研究EM原露對鉛脅迫下黑麥草種子萌發、幼苗生長及重金屬鉛吸收的影響。[方法]以黑麥草種子為材料，采用水培方法研究噴施不同濃度EM原露處理（0、150倍、450倍）對鉛脅迫下黑麥草種子萌發、幼苗生長及重金屬鉛吸收的影響。[結果]EM原露處理與對照相比，能促進黑麥草種子萌發和幼苗生長，樣品鮮重明顯提高。其中噴施150倍EM原露效果最佳，黑麥草發芽勢與種子發芽率相對增長率均達到30.0%，芽長、根長相對增長率分別達31.76%、14.77%，同時培養液中重金屬鉛含量明顯降低34.81%。[結論]該研究結果可為今后草坪草修復重金屬污染的治理提供理論依據。

關鍵詞?黑麥草;EM原露;鉛脅迫;萌發;幼苗生長

中圖分類號?S?688.4;X173文獻標識碼?A

文章編號?0517-6611（2019）23-0079-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.23.025

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Effect of EM on the Seed Germination，Seeding Growth and Lead Absorption on Ryegrass under Lead Stress

ZHOU Hong?yan ， HUANG Xiao?mei， ZHU Ying et al

（Fujian Agriculture Vocation Technical College， Fuzhou，Fujian 350119）

Abstract?[Objective] In order to study the influence of EM on the seed germination，seeding growth and lead absorption on ryegrass under lead stress. [Method] Taking ryegrass as research object， the influence of different concentrations of EM （0，150 times，450 times） on the seed germination，seeding growth and lead absorption on ryegrass under lead stress was studied by using hydroponics culture method. [Result]Seed germination， seeding growth and fresh weight increased very significantly with the application of EM concentration compared with control group. Among them， the effect of applying 150 times EM was the best， the relative growth rate of germinative potential and germination rate achieved respectively 30.0%， the relative growth rate of germinal length and root length reached 31.76%， 14.77%. At the same time， the content of lead in the culture solution was significantly reduced by 34.81%. [Conclusion]The research can provide theoretical basis for the rehabilitation of heavy metals by turf grass in the future.

Key words?Ryegrass;EM;Lead stress;Germination;Seedling growth

隨著我國經濟的發展和工業進程的加快，各種污染物的產生使越來越多的重金屬流入到土壤、空氣和水體環境中。鉛是環境污染的首要元素之一，進入環境中不易降解，其毒性極大，具有很強的累積性和不可逆性，通過食物鏈在人和生物體內富集，嚴重威脅人體的生命和健康。因此如何修復鉛污染環境已成為當前環境科學的研究熱點[1]。

植物修復是一種新興的綠色生物技術，能在不破壞土壤生態環境、保持土壤結構和微生物活性的情況下，通過植物的根系直接將大量的重金屬元素吸收，收獲植物地上部分來修復被污染的土壤。植物修復作為一項高效、低廉、非破壞的土壤凈化技術越來越受人們的關注[2-3]。在草坪植物中，黑麥草因其生物量大、再生能力強、多年生、無需重復栽培等優點在重金屬修復中取得了一定的成效[4-5]。另外，利用微生物與植物聯合修復重金屬污染的應用非常廣泛。有研究表明，微生物可促進植物吸收營養物質，增強植物抗逆性，增加生物量，從而提升植物對重金屬的耐受性及吸附累積能力，提高植物修復重金屬效率。叢枝菌根真菌提高宿主植物對重金屬的耐性，蜈蚣草聯合叢枝菌根真菌作用下可增加植物體內磷轉運蛋白數量，促進植物對重金屬As的吸收[6]。Glomus intraradices可促進黑麥草對Cd的吸收，減少土壤中的Cd吸收[7]。Jiang等[8]研究發現伯克霍爾德氏菌J62提高西紅柿對鉛、鎘的吸收。Mastretta等[9]使用植物內生菌與煙草培養后發現，煙草生物量增加，對鎘的吸收增多。但是這些研究大多集中單一微生物對重金屬污染下植物生長的影響。

EM原露是日本琉球大學比嘉照夫教授發明的復合微生物菌劑，主要由光合細菌、放線菌、酵母菌、乳酸菌等10個屬80多種微生物復合而成的。它能提高植物光合作用，促進植物生長，提高植物抗逆性，增強植物抗金屬脅迫能力，能有效地應用于農業、畜牧業、漁業、環境凈化和人類的健康保健等方面[10] 。目前將 EM技術聯合黑草修復重金屬污染的應用研究國內尚屬空白，因為微生物種類繁多，與植物間相互作用效果是不同的。而目前對于復合微生物與植物聯合修復重金屬污染的研究極少，為此，該研究探討EM原露對鉛脅迫下黑麥草種子萌發、幼苗生長及重金屬鉛吸收的影響，試圖緩解重金屬對草坪草的毒害作用，為草坪草修復重金屬污染應用EM技術提供參考依據。

1?材料與方法

1.1?供試材料

黑麥草種子，由千聚源種業公司提供。

EM原露，由江西天意生物技術有限公司提供。

1.2?試驗設計

選取顆粒飽滿的種子備用。試驗前將黑麥草種子用0.5%次氯酸鈉消毒1 h，用無菌水沖洗干凈，濾紙吸干。在室溫下浸種后移入鋪有2層濾紙、直徑為9 cm的培養皿中。在培養皿中加入不同濃度的EM溶液和硝酸鉛溶液，使得不同處理鉛脅迫濃度均為200 mg/L，EM溶液濃度共設3個處理，分別為處理①（0，CK）、處理②（EM濃度為 150倍稀釋液）、處理③（EM濃度為 450倍稀釋液）。將培養皿置于光照培養箱進行發芽培養試驗，培養溫度為25 ℃，光照/黑暗周期為16 h /8 h。每個處理設置3個重復，之后每天添加適量水保持濾紙濕潤。

1.3?測定項目與方法

每天觀察生長情況，并按以下公式計算發芽率、發芽勢：

發芽勢=（第3天正常發芽種子數/供試種子數）×100%、發芽率=（第10天正常發芽種子數/供試種子數）×100%。第10天測量幼苗的根長、芽長、地上部鮮重等。相對增長率=（EM處理測定指標-對照CK組測定指標）/對照CK組測定指標×100%。

1.4?重金屬鉛含量測定方法

硝酸鉛標準溶液配制及測定方法參照液體類樣品鉛含量檢測國標GB 5009.12—2017第三法火焰原子吸收法。

每個培養皿吸取0.3 mL溶液與標準溶液進行重金屬鉛含量檢測。使用TAS-990F火焰原子吸收光譜儀，儀器工作條件：檢測波長283.3 nm，燃氣組成為空氣-乙炔，燈電流2 mA，空氣流量 8 L/min，乙炔流量1 500 mL/min。

1.5?數據統計

測量數據用 t檢驗法，將不同濃度測量數據進行差異顯著性檢驗。P<0.05表示差異達顯著水平，P<0.01表示差異達極顯著水平。

2?結果與分析

2.1?EM原露對鉛脅迫下黑麥草種子萌發的影響

從表1可看出，不同濃度EM處理對黑麥草發芽勢、發芽率的影響與對照間差異達到顯著（P<0.05）或極顯著水平（P<0.01）。其中處理②（150倍）與對照相比發芽勢、發芽率相對增長率均達30.0%，處理3（450倍）與對照相比發芽勢、發芽率相對增長率分別達16.3%、14.0%。處理②與處理③之間發芽勢、發芽率差異不顯著。這表明EM原露有利于提高重金屬鉛脅迫下黑麥草種子發芽勢和發芽率。

2.2?EM原露對鉛脅迫下黑麥草種子芽長、根長的影響

一般研究認為，Pb積聚在植物根系周圍會對植物產生毒害作用，影響種子萌發和植物生長。由表2可見，在鉛逆境脅迫下，不同EM處理原露以處理②黑麥草芽長、根長最高，不同濃度EM處理黑麥草芽長、根長呈現的變化趨勢是處理②>處理③>處理①（CK）。其中處理②與處理①（CK）相比芽長、根長相對增長率分別達14.77%、31.76%，處理②與處理③間芽長、根長差異均達極顯著水平（P<0.01）。處理③與處理①（CK）之間差異不明顯。這表明鉛逆境脅迫下使用濃度150倍EM原露能明顯促進黑麥草的地上部幼苗生長及地下部根系的生長。一方面根系的生長可以增加植物對養分的吸收，從而促進幼苗生長;另一方面黑麥草吸收重金屬鉛儲存更大的生物量，可提高富集重金屬能力。

2.3?EM原露對鉛脅迫下黑麥草鮮重的影響

方差分析結果表明，不同濃度EM處理間黑麥草鮮重的差異達顯著（P<0.05）或極顯著水平（P<0.01）。由圖1可見，在鉛逆境脅迫下，使用不同濃度的EM原露均有利于黑麥草的生長。與對照相比，處理②和處理③的鮮重分別為3.46、2.98 g，比對照（2.51 g）分別提高了37.85%、18.73%。處理②與處理③之間差異顯著（P<0.05）。可見稀釋濃度150倍的EM原露（處理②）促進黑麥草生長效果更好。

2.4?EM原露對鉛脅迫下黑麥草重金屬鉛吸收的影響

由圖2可見，不同濃度的EM對鉛脅迫下黑麥草重金屬鉛吸收的影響差異均達到極顯著水平（P<0.01）。不同濃度EM處理中重金屬含量從高到低依次為處理①、處理③、處理②，其中處理②與處理①（CK）相比重金屬吸收提高34.81%。這與黑麥草種子萌發及幼苗生長規律正好相反的。由此可見，EM促進黑麥草根系及幼苗的生長，提供更大的生物量，從而可能提高富集重金屬能力。陳生濤等[11]通過微生物根瘤菌W33-黑麥草聯合吸收重金屬Cu的研究表明，該菌能顯著提升植物對Cu的吸收，同時促使根部和地上部干重分別增加46.7%和27.9%。另有研究指出微生物可向宿主植物傳遞營養，使得植物幼苗成活率提高，增強植物抗逆性，生長加快，間接促進植物對重金屬的修復作用[12]。這與該試驗結果是相符的。

3?結論與討論

土壤、水、大氣等環境中重金屬污染威脅人類健康和整個生態系統，而高效、低耗、安全的生物修復技術顯示出了極大的應用潛力，特別是利用植物-微生物共生體增強生物修復效應的應用。EM作為一種復合微生物菌劑，在環境保護領域具有投資少、操作簡單、見效快、不會造成二次污染，因而具有廣闊的發展前景，目前應用于種植業、養殖業、環保業等因為產生了明顯的經濟、生態和社會效益，受到了社會各界的廣泛關注[13]。它與一般微生物制劑相比也表現了高科技水平[14]。

該研究結果表明，應用EM原露可明顯提高鉛脅迫下黑麥草種子發芽勢、發芽率和地上部鮮重，與潘玉榮等[15]和王艷蘭等[16]的研究結果一致。芽長、根長在高濃度稀釋150倍EM原露作用下增長明顯，在低濃度450倍EM原露作用下差異相對不明顯。說明EM菌達到一定濃度對黑麥草幼苗生長有明顯促進作用，與此同時溶液中重金屬含量大大降低，從而緩解重金屬鉛的毒害作用。可見EM原露不僅可促進植物生長，積累一定的生物量，同時增加了對重金屬的吸

收。這與Zhang等[17] 和李雁峰等[18]在利用復合微生物與植物聯合修復重金屬的研究結果是相符的。該研究中應用EM原露與對照相比，重金屬吸收與對照相比提高34.81%。對此而言，EM作為一種復合菌群的添加對富集重金屬的能力有望開展更深入的研究。因EM在草坪草修復重金屬上的應用鮮有報道，具有一定的創新，其試驗結果可為下一步開展盆栽試驗或實踐應用提供參考。EM對重金屬脅迫下草坪草的逆境生理及不同部位重金屬富集情況有待進一步研究。同時加強該復合菌群中更多功能菌的特點研究與篩選，以期在草坪草修復重金屬上的應用領域取得突破，將可能取得更加廣闊的應用前景。

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