Zn2＋-Mn2＋配施處理對(duì)生菜種子萌發(fā)的影響

田 雨

（江蘇旅游職業(yè)學(xué)院，江蘇揚(yáng)州 25000）

我國(guó)土壤重金屬污染、化學(xué)肥料的不合理施用破壞了土壤結(jié)構(gòu)，使土壤肥力下降，農(nóng)作物的品質(zhì)降低[1]。生菜（Lactuca sativa）是種萵苣屬植物，一年或二年生[2]。生菜由于其具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值而被大眾廣泛食用[3]。可生食，脆嫩爽口，略甜，其中的甘露醇等成分不僅可以利尿、加速血液循環(huán)還對(duì)肝膽代謝有好處[4]。

Zn2＋是植物生長(zhǎng)的必需元素，不僅能防止膜損傷和滲漏，還對(duì)膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和膜完整性的維持有幫助[5-6]。Mn2＋是植物生長(zhǎng)的必需元素，對(duì)作物的一些生理生化活動(dòng)，如光合作用、活化酶的活性等有其他元素所不可替代的作用[7-8]。因此，應(yīng)根據(jù)作物需錳量的多少和土壤中有效錳的含量來(lái)確定是否需要錳肥以及需要的量，適量施用彌補(bǔ)，來(lái)提高作物的光合作用能力[9]。目前，Zn2＋、Mn2＋污染對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)的影響已屢見不鮮，如小麥[10]、大豆[11]、玉米[12]、等方面均有研究，但對(duì)生菜生長(zhǎng)影響的研究很少。因此本實(shí)驗(yàn)以生菜為研究材料，利用水培試驗(yàn)，選擇Zn2＋和Mn2＋配施處理，通過(guò)測(cè)定不同情況了解生菜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)的影響，為植物生理、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的改善提供一定實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 供試種子

本實(shí)驗(yàn)材料為玻璃生菜品種

1.1 試驗(yàn)過(guò)程

1.1.1 種子處理

供試生菜種子品種為玻璃生菜，將生菜種子用6%的H2O2消毒后，用蒸餾水洗凈，選出40粒飽滿的種子浸種24小時(shí)后進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)分為種子萌發(fā)試驗(yàn)，幼苗生長(zhǎng)試驗(yàn)，采用水培法進(jìn)行。

1.1.2 種子萌發(fā)試驗(yàn)

試劑為MnSO4粉末和ZnSO4粉末，實(shí)驗(yàn)分為七組，包括一個(gè)對(duì)照組和兩個(gè)單施實(shí)驗(yàn)組和五個(gè)配施試驗(yàn)組，每組兩個(gè)重復(fù)。用蒸餾水配置成五個(gè)Mn2+濃度梯度為100、250、500、750、1000mg/L的和四個(gè)Zn2+濃度梯度100、200、300、400mg/L溶液，分別對(duì)生菜種子按時(shí)澆灌并進(jìn)行培養(yǎng)處理，以蒸餾水作為對(duì)照。將浸種后的種子移至培養(yǎng)皿內(nèi)，每個(gè)培養(yǎng)皿50粒。在20℃的環(huán)境下進(jìn)行培養(yǎng)，以種子芽長(zhǎng)為種子長(zhǎng)度的三分之一為萌芽標(biāo)準(zhǔn)，記錄每天的萌芽數(shù)。

1.1.3 指標(biāo)測(cè)量

1.1.3.1 種子萌發(fā)指標(biāo)的測(cè)定

發(fā)芽勢(shì)（%）=第5天生菜種子萌發(fā)數(shù)/試驗(yàn)種子數(shù)*100%

發(fā)芽率（%）=第7天生菜種子萌發(fā)數(shù)/試驗(yàn)種子數(shù)*100%

發(fā)芽指數(shù)（GI）= Σ（Gt/Dt）（Gt為在第t天的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)）

1.1.3.2 種子根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)的測(cè)定

從每個(gè)培養(yǎng)皿中取兩株大小、形態(tài)相似的幼苗，并不傷其根部，然后測(cè)量其根長(zhǎng)和芽長(zhǎng)取平均值。單位用cm表示。

再變化，冷卻后用電子天平測(cè)量并記錄，取其平均值，單位g表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 形態(tài)指標(biāo)

2.1.1 Zn2＋、Mn2＋單施處理及Zn2＋-Mn2＋配施處理對(duì)生菜種子發(fā)芽的影響

衡量種子質(zhì)量好壞的主要指標(biāo)是發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)，種子的發(fā)芽指數(shù)能反映出其品質(zhì)和綜合活力[13]。由表1可以看出，在單施Mn2+的0～500mg/L處理和單施Zn2+的0～200mg/L處理下，各發(fā)芽指標(biāo)均呈上升趨勢(shì)，說(shuō)明單施低濃度Mn2+處理、單施低濃度Zn2+處理對(duì)生菜種子的萌發(fā)有促進(jìn)作用，在單施Mn2+的750～1000 mg/L處理和單施Zn2+的300～400mg/L處理下，各發(fā)芽指標(biāo)均呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明隨著濃度的升高種子的萌發(fā)受到抑制。其中單施Mn2+處理時(shí)，在500mg/L溶液濃度上均達(dá)到各發(fā)芽指標(biāo)的峰值。當(dāng)Mn2+濃度達(dá)到500mg/L，Zn2+離子濃度達(dá)到200mg/L時(shí)，生菜種子的各項(xiàng)發(fā)芽指標(biāo)達(dá)到峰值。由此說(shuō)明Zn2+、Mn2+共同配施，與Zn2+、Mn2+單獨(dú)配施存在差異，整體來(lái)看Zn2+、Mn2+共同配施的效果最好，其次為單施Zn2+處理和單施Mn2+處理，在一定濃度范圍內(nèi)Zn2+、Mn2+共同配施，是可以促進(jìn)種子的萌發(fā)，超過(guò)其濃度閾值是可以抑制種子萌發(fā)。這可能和單施處理中低濃度Zn2+、Mn2+對(duì)生菜萌發(fā)有促進(jìn)作用，當(dāng)超過(guò)一定濃度閾值時(shí)，對(duì)生菜萌發(fā)有抑制作用有關(guān)。

2.1.2 Zn2＋、Mn2＋單施處理及Zn2＋-Mn2＋配施處理對(duì)生菜幼苗根長(zhǎng)和莖長(zhǎng)的影響

根系的主要作用是吸收營(yíng)養(yǎng)成分并合成所需物質(zhì)，根的生長(zhǎng)情況會(huì)影響植株地上部分的營(yíng)養(yǎng)狀況[14]。植株的根長(zhǎng)主要反映了其地下的生長(zhǎng)狀況，若根部受到毒害就會(huì)影響根部細(xì)胞的膜結(jié)構(gòu)，繼而影響物質(zhì)的吸收，最終將會(huì)改變植株地上部分的生長(zhǎng)。幼苗生長(zhǎng)可以作為檢測(cè)土壤等環(huán)境污染的指標(biāo)之一[15]。不同濃度Zn2＋-Mn2＋配施處理對(duì)生菜幼苗生長(zhǎng)的影響結(jié)果見圖1-圖5。

表1 不同處理濃度對(duì)生菜種子萌發(fā)的影響Table 1 The effects of different treatments on seed germination of Lactuca sativa

圖1 Zn2＋、Mn2＋單施處理及Zn2＋-Mn2＋配施處理對(duì)生菜幼苗根長(zhǎng)的影響Fig 1 Effects of applications of only Mn、Zn or using Mn and Zn of root length of Lactuca sativa seedings

由圖2可以看出，當(dāng)?shù)蜐舛葐问㈱n2+處理（0～200mg/L）、低濃度單施Mn2+處理（0～500mg/L）時(shí)，生菜幼苗的莖長(zhǎng)均有增長(zhǎng)，而隨著濃度的增高，在單施Mn2+的750～1000 mg/L處理和單施Zn2+的300～400mg/L處理下，生菜幼苗的莖長(zhǎng)均有減小，且濃度越高莖長(zhǎng)越短。其中單施Mn2+處理時(shí)，在500mg/L溶液濃度上生菜幼苗莖長(zhǎng)達(dá)到最大值，單施Zn2+處理時(shí)，在200mg/L溶液濃度上生菜幼苗莖長(zhǎng)達(dá)到的最大值。當(dāng)Zn2+、Mn2+共同配施時(shí)，當(dāng)Mn2+濃度達(dá)到500mg/L，Zn2+離子濃度達(dá)到200mg/L時(shí)，生菜種子幼苗的莖長(zhǎng)達(dá)到最大值。這說(shuō)明低濃度的Zn2+、Mn2+促進(jìn)生菜幼苗的生長(zhǎng)，高濃度的Zn2+、Mn2+抑制生菜幼苗的生長(zhǎng)，而且對(duì)幼根生長(zhǎng)的抑制作用大于對(duì)幼莖的抑制作用。可能的原因是：萌發(fā)時(shí)，生菜種子的后根先破出種皮,使根的Zn2+、Mn2+累積以及受脅迫時(shí)間均比莖長(zhǎng),所以表現(xiàn)為對(duì)根的抑制作用大于芽[16]。

圖2 Zn2＋、Mn2＋單施處理及Zn2＋-Mn2＋配施處理對(duì)生菜幼苗莖長(zhǎng)的影響Fig 2 Effects of applications of only Mn、Zn or using Mn and Zn of stems length of Lactuca sativa seedings

3 討論與小結(jié)

發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)等都是反映種子活力的指標(biāo)[17]，本實(shí)驗(yàn)研究了Zn2＋、Mn2＋兩種不同濃度重金屬離子復(fù)合物對(duì)生菜種子萌發(fā)和生長(zhǎng)的影響，通過(guò)分析發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)等指標(biāo)的變化趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)Zn2+、Mn2+兩種重金屬離子和其它重金屬如汞鉻等一樣[18，19]，一般認(rèn)為在重金屬影響下，植物種子的萌發(fā)存在一個(gè)較低濃度下的刺激效應(yīng)和較高濃度下的抑制效應(yīng)。經(jīng)MnSO4浸種的玉米的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)有了提高，適宜濃度的Zn2＋處理也可以提高玉米的發(fā)芽率，本實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論和前人的研究一致。而試驗(yàn)中Zn2＋-Mn2＋配施浸種在一定濃度范圍內(nèi)的效果顯著，比單施更能促進(jìn)生菜種子發(fā)芽。可能的原因是：Zn、Mn是植物生長(zhǎng)的必需微量元素，低濃度的Zn、Mn都能促進(jìn)種子發(fā)芽，當(dāng)Zn2＋-Mn2＋配施以后，更適宜種子發(fā)芽。但是土壤中Zn、Mn超過(guò)一定限度時(shí)，作物會(huì)受到嚴(yán)重?fù)p害。