镉胁迫对沙棘种子萌发与幼苗生长影响研究初报_王梓瑜.pdf

第5 0卷 第6期2 0 2 2年1 2月陕西 林 业 科 技S h a a n x iF o r e s t S c i e n c ea n dT e c h n o l o g yV o l.5 0 N o.6D e c.2 0 2 2d o i:1 0.3 9 6 9/j.i s s n.1 0 0 1-2 1 1 7.2 0 2 2.0 6.0 0 5 收稿日期:2 0 2 2-0 8-1 3 作者简介:王梓瑜(1 9 9 9-),女,硕士生,主要从事沙生植物利用等研究。镉胁迫对沙棘种子萌发与幼苗生长影响研究初报王梓瑜1,李林山1,狄 龙2,张高如2,段义忠1(1.榆林学院 陕西省陕北矿区生态修复重点实验室;2.榆林市林业和草原局/榆林市林业产业开发中心,陕西 榆林7 1 9 0 0 0)摘 要:榆林市迅速发展的煤炭加工产业生产过程中并未充分重视疏干水利用,导致土壤及地表水严重污染。为探究重金属污染对榆林地区植物生长的影响,给当地受污染土壤治理树种选择提供依据,以沙棘(H i p p o p h a e r h a m n o i d e s)为对象,设置1 0、2 0、4 0、8 0、1 0 0、2 0 0m gL-1等不同浓度梯度C d2+溶液,研究重金属镉(C d)胁迫对沙棘种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明:低浓度C d2+刺激幼苗的生长,在C d2+溶液浓度为4 0m gL-1时,发芽率、发芽势均达到最大值;在处理初期,C d2+对幼苗根长的影响就表现为抑制效应,并且C d2+对幼苗根长的影响比苗高的影响显著。随着植物生长时间的延长,低浓度的刺激效应逐渐消失,并且随浓度的提高,抑制效应逐渐增强,发芽指数和活力指数均在C d2+溶液浓度为2 0 0m gL-1处达到最低值。关键词:C d2+溶液;浓度;沙棘;种子;发芽率;幼苗生长中图分类号:Q 9 4 5.7 8文献标志码:A文章编号:1 0 0 1-2 1 1 7(2 0 2 2)0 6-0 0 2 1-0 5E f f e c t o fC a d m i u mS t r e s so nS e e dG e r m i n a t i o na n dS e e d l i n gG r o w t ho fS e aB u c k t h o r nW a n gZ i-y u1,L iL i n-s h a n1,D iL o n g2,Z h a n gG a o-r u2,D u a nY i-z h o n g1(1.S h a a n x iK e yL a b o r a t o r yE c o l o g i c a lR e s t o r a t i o ni nN o r t h e r nS h a a n x iM i n i n gA r e a,Y u l i nU n i v e r s i t y,Y u l i nS h a a n x i7 1 9 0 0 0;2.Y u l i nF o r e s t r ya n dG r a s s l a n dB u r e a u/Y u l i nF o r e s t r yI n d u s t r yD e v e l o p m e n tC e n t e r,Y u l i nS h a a n x i7 1 9 0 0 0)A b s t r a c t:T h ep r o d u c t i o np r o c e s so f t h er a p i d l yd e v e l o p i n gc o a lp r o c e s s i n gi n d u s t r yi nY u l i nC i t yd i dn o tp a ys u f f i c i e n t a t t e n t i o nt o t h eu s eo fd r a i n a g ew a t e r,r e s u l t i n g i ns e r i o u sp o l l u t i o no f s o i l a n ds u r-f a c ew a t e r.T o i n v e s t i g a t e t h e e f f e c t so f h e a v ym e t a l p o l l u t i o no np l a n t g r o w t h i nY u l i na n d t op r o v i d eab a s i s f o r t h e s e l e c t i o no f t r e e s p e c i e s f o r l o c a l t r e a t m e n t o f c o n t a m i n a t e ds o i l,s e ab u c k t h o r n(H i p p-o p h a e r h a m n o i d e s)w a ss u b j e c t e dt od i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o ng r a d i e n t so fC d2+s o l u t i o n ss u c ha s1 0,2 0,4 0,8 0,1 0 0a n d2 0 0m gL-1t os t u d yt h ee f f e c t so fh e a v ym e t a l c a d m i u m(C d)s t r e s so ns e e dg e r m i n a t i o na n ds e e d l i n gg r o w t hw e r e i n v e s t i g a t e d.T h e r e s u l t ss h o w e dt h a t t h e l o wc o n c e n t r a t i o no fC d2+s t i m u l a t e dt h eg r o w t ho fs e e d l i n g s,a n dt h eg e r m i n a t i o nr a t ea n dg e r m i n a t i o np o t e n t i a l r e a c h e dt h em a x i m u ma tt h ec o n c e n t r a t i o no f4 0m gL-1o fC d2+s o l u t i o n;t h ee f f e c to fC d2+o nt h er o o tl e n g t ho f s e e d l i n g ss h o w e da n i n h i b i t o r ye f f e c t a t t h ee a r l ys t a g eo f t r e a t m e n t,a n dt h ee f f e c to fC d2+o nt h e r o o t l e n g t ho f s e e d l i n g sw a sm o r e s i g n i f i c a n t t h a n t h a t o f s e e d l i n gh e i g h t.W i t h t h e e x t e n s i o no fp l a n tg r o w t ht i m e,t h es t i m u l a t i o ne f f e c to f l o wc o n c e n t r a t i o ng r a d u a l l yd i s a p p e a r e d,a n dt h e i n h i b i-t i o ne f f e c tg r a d u a l l yr a i s e dw i t ht h e i n c r e a s e dc o n c e n t r a t i o n,a n dt h eg e r m i n a t i o ni n d e xa n dv i g o r i n-d e xb o t hr e a c h e dt h e l o w e s tv a l u ea t t h ec o n c e n t r a t i o no fC d2+s o l u t i o no f 2 0 0m gL-1.K e yw o r d s:C d2+s o l u t i o n;c o n c e n t r a t i o n;s e ab u c k t h o r n;s e e d s;g e r m i n a t i o nr a t e;s e e d l i n gg r o w t h 镉(C d)是一种分布范围广、污染面积较大的重金属元素1,通过冶炼、电镀、塑料、颜料等工业生产方式排放2。目前,我国C d污染农田面积约1 3.01 04h m2,涉及全国1 1个省(市)的2 5个地区3,且镉容易通过食物链在人体内积累,严重危害身体健康4,且具有在环境中分解周期长(半衰期超过2 0a)、移动性大、毒性高、难降解等特点,所以修复被镉污染的土壤已成为急需解决的问题5。近年研究表明,植物可通过降低对C d的吸收、区域化分布、络合等减轻或消除C d毒害6。选择耐镉植物大多从成苗期开始,从种子萌发期者较少,而种子萌发是植物生命周期的一个重要阶段,此期生长状况直接关乎后期的生长和发育,探究种子萌发期和幼苗生长初期对重金属的生理响应显得更实际7。沙棘(H i p p o p h a e r h a m n o i d e s)又称醋柳、醋溜溜,为胡颓子 科沙棘属(H i p p o p h a e)落 叶灌木8,具有生命力强、根系发达、耐干旱和抗风沙等特性,在我国南北均有分布,总面积超过2.1 3 3万平方千米,黄土高原是其分布中心1 0,可在盐碱化等很多特别恶劣的土地环境中生存,常被用在生态修复、防沙治理、煤矿区复垦等9,对我国西部水土流失治理和生态环境修复具有重要意义1 0。为给陕北煤炭开采区镉污染土壤的生物治理提供依据,我们进行了镉对乡土树种 沙棘的种子萌发及幼苗生长的影响研究,结果如下。1 材料与方法1.1 数据材料的来源供试的沙棘品种为“深秋红”,种子2 0 2 1年秋季种子成熟时采自于内蒙鄂尔多斯达拉特旗,精选后均匀饱满、无病虫危害及损伤。1.2 试验设计与实施C d2+胁迫溶液的浓度设为6个梯度处理,即1 0、2 0、4 0、8 0、1 0 0、2 0 0m gL-1,去离子水处理作为对照(C K),每个处理3次重复,每个重复5 0粒种子。采用纸上发芽的方式进行不同浓度处理对沙棘种子萌发和幼苗生长影响试验1 1。实验时先用0.1%高锰酸钾溶液消毒1 5m i n;用蒸馏水冲洗3次;随后用7 5%酒精再消毒3 0s,用蒸馏水再冲洗3次1 2。最后用镊子将其整齐地摆放在铺有两层滤纸的玻璃培养皿中,采用移液管滴加不同质量浓度的C d C l2溶液,滴加量以滤纸和种子湿润为宜,置于恒温培养箱内遮阴培养,每隔4 8h更换一次处理液以保持一定湿度。实验开始后,每天观察、记录1次种子发芽或幼苗生长情况,并随时根据情况给培养皿中添加水分,保障种子萌发、幼苗生长正常。处理后第1 0、1 3、1 5d,每个处理分别随机抽1 0个幼苗,用游标卡尺测定根长及芽长1 3。1.3 指标及其测定种子发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数按常规方法1 4计 算。种 子 萌 发 以 胚 根 突 破 种 皮0.5mm为标准,试验期间对种子发芽情况及幼苗生长情况进行观测并记录,计算不同浓度C d2+处理后的萌发指标值。1.4 数据整理与分析数据均为3次重复的算术平均值,采用S P S S2 3.0统计分析软件进行相关数据的分析及差异显著性检验,采用W