生态学重金属实验方案

上传者：罗常青
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上传时间：2015-05-07
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生态学重金属实验方案

重金属对8种园林植物种子萌发及幼苗生长的影响

摘要：选择8种常见园林草本植物（黑麦草、高羊茅、早熟禾、剪股颖、狗牙根、金鸡菊、白三叶、非洲凤仙）的种子，分别设置不同浓度梯度，利用水培方法，研究重金属Zn、Pb、Cu、Cd胁迫对植物种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明，重金属胁迫对园林草本植物种子的发芽和生长的影响因重金属及植物种类而异。Zn、Pb除对白三叶种子萌发有显著抑制作用，对其他7种植物均有促进作用，Cu、Cd对8种植物的种子萌发则以抑制为主。Zn、Pb对植物幼苗的生长具有不同程度的促进作用；Cd促进早熟禾、金鸡菊、狗牙根和剪股颖的苗生长，但会抑制其他4种植物幼苗的生长；4种金属中Cu毒性最强，对植物幼苗生长均以抑制作用为主，低浓度时就会出现“无根苗”现象。 Zn、Pb、Cu、Cd对植物根系生长均表现出强烈的抑制作用。

1.3 实验方法

选取直径为9 cm的培养皿，皿内以定性滤纸为发芽床，将配好的含有不同重金属浓度的 Hogland营养液(pH 5.5)置于培养皿中至滤纸饱和为止（重金属浓度设置，见表 2）。精选饱满的种子放入皿内，每个培养皿均匀放入 30 颗，每处理设 3 组平行。以等量蒸馏水培养作对照。每 24 h 更换相应浓度处理液 1 次，对照组更换蒸馏水。培养条件：温度 28℃。种子萌发后，每天定时观察记录发芽情况，直至对照种子发芽基本不再变化为止，所有培养时间约持续2周。

1.3.1 重金属浓度设置重金属锌、铅、铜和镉溶液分别用分析纯 ZnSO4·7H2O、Pb(NO3)2、CuSO4·5H2O 和CdCl2·2.5H2O 配制。

1.3.2 测试指标与分析方法各指标测定参照《种子生理研究》[9]。实验结束后将幼苗取出，分别测量幼苗的苗高和根长，数据取各平行组均值。

发芽率＝(供试种子的发芽数/供试种子数)×100%

耐性指数(TI)＝(重金属胁迫下植物发芽指标/对照植物相应发芽指标)×100%

1.3.3 数据处理及方差分析实验数据结果采用 SPSS

13.0 软件进行统计，用最小显著差法（LSD 法）进行差异显著性检验。

重金属Zn2+Pb2+Cu2+Cd2+浓度梯度

表2 种子发芽实验重金属浓度梯度设置 mg/L

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2 结果与分析

2.1 重金属对植物种子发芽率的影响

由表3可知，在实验设计的Zn2+Pb2+、Cu2+、Cd2+各浓度水平下，不同浓度的重金属对植物种子的萌发都有不同程度的影响。Zn2+各浓度处理下，白三叶种子的发芽率明显受到抑制，其他7种植物的种子发芽率均并没有受到胁迫影响，反而有不同程度地促进，其中早熟禾的促进作用最显著。方差分析表明，早熟禾种子发芽率与对照相比，均达到显著性差异水平，且在50 mg/L 时，发芽率达到最大值(84.4%)。Zn2+也同样促进了狗芽根种子的发芽，且在浓度为50、200 mg/L时发芽率显著高于对照，其发芽率最大值(85.6%)出现在Zn2+浓度为200 mg/L时。Zn2+对白三叶种子萌发的有显著抑制作用，并随浓度的增加而加强，在200 mg/L时，发芽率仅为16.7%，发芽率明显低于对照。Pb2+对植物种子发芽的影响与Zn2+类似，不同污染水平下对白三叶种子的萌发有显著胁迫作用，对另外7种植物种子有促进作用。不同浓度的Cu2+除对早熟禾和狗牙子发芽均有显著的抑制作用，且抑制作用随Cu2+浓度增大而增强，Cu2+浓度为50 mg/L时，剪股颖和早熟禾种子不萌发。Cd2+各浓度水平上对早熟禾、狗牙根和剪股颖有一定的促进作用，对其他植物则表现出抑制作用。Cd2+对早熟禾的促进作用显著，方差分析表明各浓度下发芽率与对照相比均显著。通过比较重金属对8种园林植物种子发芽的影响，发现Zn2+、Pb2+对白三叶种子萌发的抑制作用最强，而对早熟禾和狗牙根种子有较强促进作用；Cu2+对早熟禾和剪股颖种子的抑制作用最强，对狗牙根种子的胁迫最弱；而Cd2+则明显促进早熟禾种子的萌发，抑制金鸡菊种子的萌发。

2.2 重金属对植物苗长和根长的影响

由图1可知，在Zn2+各浓度水平下狗牙根均表现为促进作用，其他7种植物则表现为“低促高抑”，其中

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