鋅元素對向日葵污染嚴重性的研究
隨著我國工業(yè)化的發(fā)展,重金屬對土壤的污染也日益嚴峻,除西藏、青海、寧夏3省外,其余各省、市均有土壤重金屬污染的報道.其中,鋅等重金屬的污染比較嚴重.資料顯示,我國土壤中鋅含量比世界土壤的平均含鋅量高出1倍以上.雖然鋅是植物生長發(fā)育過程中葉綠素生物合成的必需元素,但過量的鋅也會對植物造成毒害,如:過量的鋅會抑制葉綠素的形成、造成植物葉片缺綠,植物生長發(fā)育受阻,嚴重的鋅過量會造成植株死亡.
陸曉怡等研究了鋅污染對蓖麻的毒害,認為鋅對蓖麻的臨界毒害濃度為1000mg/kg,嚴重傷害的臨界濃度為1600mg/kg.王曉波等研究了吉林中部地區(qū)的鋅污染,認為當鋅含量超過500mg/kg時,水稻就表現(xiàn)出明顯的毒害癥狀.李慧英等通過對華北地區(qū)的鋅污染研究,認為鋅對小麥的臨界毒害濃度為350mg/kg.這些研究都顯示土壤中的鋅含量過高已經(jīng)嚴重影響到了作物的生長,但是,不同作物種類對鋅污染的反應(yīng)差異較大.
目前,雖然有一些關(guān)于鋅污染的研究報道,但不夠深入,需要通過鋅對更多不同種類的植物的影響研究探討鋅污染的危害和機理,篩選抗鋅污染能力強的植物,挖掘耐鋅污染植物資源.油葵是油用向日葵,是一種耐鹽堿、耐瘠薄、耐干旱和適應(yīng)性較廣、經(jīng)濟價值較高的油料作物.但油葵是否耐鋅等重金屬污染,研究較少.本文采用盆栽法研究了鋅脅迫對油葵幼苗期生長的影響,為篩選抗鋅污染的植物提供依據(jù).
1 試驗材料與方法
1.1試驗材料
供試油葵種子為雜交種---新葵雜4號,購于新疆華新種業(yè)有限責任公司.
1.2試驗方法
采用盆栽法.將新葵4號種子播于滅菌的蛭石中,待長出兩片新葉后上盆(花盆口徑10cm).每盆6株,3次重復(fù).緩苗1周后,用不同濃度的ZnCl2溶液(0,300,900,2 700mg/L)進行脅迫處理,每7d處理1次,每次50mL(對照組用蒸餾水處理).每次處理前用葉面積儀測量供試株的株高、葉片數(shù),葉面積;處理一個月后,取出植株,測全株干、鮮質(zhì)量.試驗數(shù)據(jù)采用Excel2003處理和spss軟件分析.
2 結(jié)果與分析
2.1鋅脅迫時間對油葵單株平均葉片數(shù)的影響
由圖1可以看出,在處理第7~14天時,0~900mg/L濃度的ZnCl2處理對油葵單株平均葉片數(shù)量均無影響,但2 700mg/L的ZnCl2處理均使其葉片數(shù)量顯著下降.分別降低了14.5%(處理7d)和74.9%(處理14d).處理第21天時,0,300mg/L ZnCl2處理的油葵葉片數(shù)差異不顯著,但900mg/L和2 700mg/L的ZnCl2處理葉數(shù)顯著下降,其中2 700mg/L處理下的葉片數(shù)下降了100%(葉片已全部落葉).由此可見,ZnCl2處理時間對油葵幼苗平均單株葉片數(shù)有顯著影響,且在一定濃度下,隨著ZnCl2處理時間的延長,油葵平均單株葉片數(shù)下降越多;如處理第7~14天時,僅2 700mg/L ZnCl2處理的葉數(shù)明顯降低;但處理第21天時,900,2 700mg/L兩個ZnCl2處理的葉數(shù)均明顯降低,甚至導(dǎo)致植株死亡.
2.2鋅處理濃度對油葵單株平均葉片數(shù)的影響
由圖2可以看出,對照油葵植株的單株平均葉片數(shù)隨處理時間的延長顯著增加,21天時葉數(shù)最多.在300mg/L濃度的ZnCl2處理下,前7天葉片數(shù)顯著增長,但到第14天葉片數(shù)無顯著變化,第21天又明顯增加.說明300mg/L濃度的ZnCl2沒有影響油葵幼苗的生長,但在900mg/L ZnCl2處理下,除葉片數(shù)在第1周內(nèi)顯著增加外,14d以后葉片數(shù)不再增加(差異不顯著).說明900mg/L濃度的ZnCl2顯著影響了油葵幼苗葉片數(shù)量的增加.因此,900mg/L濃度的ZnCl2應(yīng)為影響油葵葉片數(shù)量的臨界值.在2 700mg/LZnCl2處理下,第1周葉片數(shù)無顯著變化,但從第14天開始葉片數(shù)顯著降低,降低了64.60%;21d時,葉片全部脫落.由此可見,在相同時間內(nèi),ZnCl2處理濃度越高,油葵植株葉生長影響越大,從輕度受害(葉數(shù)量不再增加、生長停止)到重度受害(葉片數(shù)明顯減少),直至葉片全部脫落、植株死亡(在2 700mg/L處理下).
2.3鋅脅迫時間對油葵單株平均葉面積的影響
由圖3可以看出,ZnCl2處理前7天油葵單株平均葉面積無顯著變化,處理14d以后,隨著處理濃度的增大葉面積逐漸減小.處理第14天時,0,300mg/L之間差異不顯著,900,2 700mg/L顯著降低,分別降低了48.18%,78.87%.處理第21天時,各處理濃度的差異都達到了極顯著水平,且2 700mg/L處理下葉片面積降為0.由此可見,由此可見,ZnCl2處理時間對油葵幼苗平均單株葉面積有顯著影響,且在一定濃度下,隨著ZnCl2處理時間的延長,葉面積下降越多.注:圖表上的字母表示同一天在不同濃度ZnCl2處理下.
3 討論
不同植物對鋅污染的反應(yīng)有較多的差異.這不僅與植物的種類有關(guān),也與實驗的方法、植株的測試年齡、植株的長勢、栽培管理水平、土壤處理方法和環(huán)境條件等密切的關(guān)系.陸曉怡通過盆栽試驗,將ZnSO4·7H2O加入了培養(yǎng)土中,研究了鋅脅迫處理60天后蓖麻的生長變化.發(fā)現(xiàn)鋅脅迫60天后株高和干質(zhì)量明顯降低的臨界值約為1 000mg/kg.王曉波等通過培養(yǎng)土盆栽實驗,研究了ZnSO4對水稻生長發(fā)育的影響,發(fā)現(xiàn)脅迫處理26d至水稻收獲時的植株株高、葉面積、分蘗數(shù)和產(chǎn)量明顯降低的臨界值為300~500mg/kg.李慧英等通過培養(yǎng)土盆栽實驗研究了鋅對小麥的影響,發(fā)現(xiàn)小麥的株高、分蘗和產(chǎn)量顯著降低的臨界鋅濃度是350mg/kg.
本實驗采用的是蛭石培養(yǎng)的無土栽培鋅處理試驗,油葵幼苗在僅僅長出2片真葉時就進行上盆脅迫試驗,通過0~21d的生長分析,確定油葵的耐受鋅的臨界值為900mg/L,遠遠高于小麥和水稻.又由于本實驗的油葵幼苗遠遠小于蓖麻,根據(jù)植株的生長發(fā)育規(guī)律推測,長大后的油葵抗性將有較大的增強,加之實驗采用的無土栽培方法,避免了土壤對重金屬離子的螯合作用等,因此,綜合分析認為油葵的抗鋅污染能力也高于蓖麻,是一種較抗鋅污染的植物種類.
