中性筆芯殘留物對水稻種子萌發(fā)的影響

張迄博　楊璇　譚茜

中性筆是指書寫介質(zhì)的粘度介于水性和油性之間的圓珠筆，它兼具自來水筆和圓珠筆的優(yōu)點，是油性圓珠筆的升級換代產(chǎn)品。

我們研究性學(xué)習(xí)課題組于2012年下學(xué)期在全校范圍內(nèi)對學(xué)生使用中性筆的情況進行過調(diào)查，結(jié)果表明：高一學(xué)生平均每兩天用完1支中性筆，高二、高三學(xué)生平均每1.5天用完一支中性筆。以我國2012年高考人數(shù)來計算，我國高中生一年使用的中性筆高達64億支之多。

在調(diào)查中我們了解到，中性筆用完后有少量的筆芯殘留物，現(xiàn)在社會上沒有專門的中性筆回收途徑，大部分都以垃圾的形式填埋或隨手扔掉。中性筆筆芯油墨由顏料、連接料、填料、附加料等組成，中性筆芯殘留物中的部分物質(zhì)可溶于水，進入水體后對水體、土壤造成一定的污染，進而通過食物的富集作用影響人體健康。

南方以水稻種植為主，在水稻生產(chǎn)過程中，育秧是重要環(huán)節(jié)之一，育秧通過種子萌發(fā)實現(xiàn)，如果中性筆芯殘留物對水稻種子萌發(fā)有影響，勢必影響水稻的生長。因此，研究中性筆芯殘留物對水稻種子萌發(fā)的影響對水稻生產(chǎn)有重要意義。

一、實驗材料與方法

1.實驗器材

XTL-VI體視鏡（鳳凰光學(xué)）、水槽、電熱恒溫水浴鍋、量筒、燒杯、培養(yǎng)皿（直徑9cm）、鑷子、定性濾紙（直徑9cm）、剪刀、電子秤（精確到0.1g）、刻度尺（mm）、蒸餾水、0.5mm的中性筆。

2.實驗過程

（1）配制中性筆芯溶液

取1個50ml的燒杯稱重。除去中性筆的筆尖，將下端放入燒杯中，待中性筆芯中的溶液全部流出后稱重。

取6個容量為500ml的燒杯，分別配制0.25%、0.125%、0.0625%、0.03125%、0.015625%的中性筆芯成分的溶液各100ml。

（2）種子的處理

①購買優(yōu)良的稻谷種子，并將18只培養(yǎng)皿分為3大組，每組6個，分別標(biāo)明清水、0.25%、0.125%、0.0625%、0.03125%、0.015625%的中性筆芯成分的溶液。

②將培養(yǎng)皿底部平鋪一片濾紙，放100粒種子，用量筒在每組6個培養(yǎng)皿中分別加入10ml清水、0.25%、0.125%、0.0625%、0.03125%、0.015625%的中性筆芯成分的溶液。注意量筒要緊靠培養(yǎng)皿壁，分別記錄去蓋培養(yǎng)皿的總重。

③培養(yǎng)：秋天時置于常溫下培養(yǎng)；冬天時置于恒溫水浴鍋中培養(yǎng)。在恒溫水浴鍋中培養(yǎng)時，每隔24小時將培養(yǎng)皿位置互換一次，并檢查培養(yǎng)皿的水分狀況，如果發(fā)現(xiàn)水分散失較多，按照前述記錄的培養(yǎng)皿總重，對每個培養(yǎng)皿稱重補水。在培養(yǎng)皿上蓋蓋回以前，一定要將上蓋的冷凝水用吸水紙擦干凈。

（3）測定方法

種子萌發(fā)的過程伴隨著復(fù)雜的生理生化反應(yīng)。當(dāng)種子根長到種子長度的一半時，表示萌發(fā)開始。胚芽鞘長到種子長度一半時表示種子完全萌發(fā)，這便是測定種子發(fā)芽率的記載標(biāo)準(zhǔn)和時機。

測定發(fā)芽率時需每天記載已萌發(fā)的種子數(shù)。開始測定的3至4天內(nèi)，種子萌發(fā)的總數(shù)占供試種子總數(shù)的百分比叫“發(fā)芽勢”。發(fā)芽勢的大小說明了種子萌發(fā)的快慢。由開始測定的到第七八天種子萌發(fā)的總數(shù)占測試種子數(shù)的百分比叫發(fā)芽率。發(fā)芽率的大小說明種子發(fā)芽的能力。

二、結(jié)果與分析

1.中性筆芯殘留物對水稻種子萌發(fā)的影響

（1）影響種子發(fā)芽率

發(fā)芽率是反映種子品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)。從圖1中可以看出，相對于清水，在中性筆芯殘留物的脅迫下，不同濃度的溶液對水稻種子的萌發(fā)都有一定的影響：五組實驗中，濃度較高的三組對水稻種子的發(fā)芽率起促進作用，較低的兩組則起抑制作用，呈先上升后下降的趨勢。

在體視鏡下觀察此時的水稻種子，發(fā)現(xiàn)濃度為0.25%中性筆芯殘留物溶液的水稻種子出現(xiàn)少量果皮和種皮脹破的現(xiàn)象。這說明較高濃度的中性筆芯殘留物溶液能使果皮和種皮軟化，促進種子吸收水分，增強種子的其他生理功能，促進發(fā)芽率。

（2）影響種子發(fā)芽勢

發(fā)芽勢用來測試種子的發(fā)芽速度和整齊度，是檢測種子質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，其表達方式是計算種子從發(fā)芽開始到發(fā)芽高峰時段內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)占測試種子總數(shù)的百分比，數(shù)值越大，發(fā)芽勢越強。

實驗表明，在中性筆芯殘留物的脅迫下，種子的發(fā)芽勢出現(xiàn)了明顯的變化。在與清水組的對比中，較高濃度的0.25%、0.125%兩組溶液能促進水稻種子的發(fā)芽勢，濃度為0.0625%影響不太，較低濃度的0.03125%、0.015625%兩組則對水稻種子的發(fā)芽勢起明顯的抑制作用。

（3）影響發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)

發(fā)芽指數(shù)是發(fā)芽粒數(shù)逐日之和，是發(fā)芽率指標(biāo)的細化和深化，它放大了種子活力的特征，使好壞種子的差異加大?；盍χ笖?shù)是種子發(fā)芽速率和生長量的綜合反映，是種子活力的更好指標(biāo)。

圖2、圖3顯示，較高濃度的中性筆芯殘留物溶液能促進水稻種子的萌發(fā)；但當(dāng)濃度梯度為0.0625%至0.015625%濃度梯度下，抑制水稻種子的萌發(fā)。

（4）影響種子異狀發(fā)芽率

異狀發(fā)芽率指只長出胚芽而無胚根（或胚根生長異常）的種子數(shù)占供試種子數(shù)的百分比，表示逆境對種子萌發(fā)的傷害效應(yīng)。

實驗表明，清水中水稻種子萌發(fā)沒有出現(xiàn)異狀發(fā)芽的現(xiàn)象；在中性筆芯殘留物脅迫下，五組實驗組都出現(xiàn)了異狀發(fā)芽的現(xiàn)象：在濃度梯度為0.25%至0.125%范圍內(nèi)，隨著濃度的降低而升高；但在少于0.125%的濃度梯度內(nèi)，隨著濃度的降低而降低。這說明高濃度脅迫下，水稻種子萌發(fā)時容易出現(xiàn)異狀發(fā)芽，而較低濃度則影響降低。

在萌發(fā)實驗后期，水稻異狀發(fā)芽種子又會長出根，但根的生長較慢，這種畸形分化反映出較高濃度的實驗組出現(xiàn)畸形的概率高。

2.中性筆芯殘留物對水稻種子萌發(fā)生理的影響

（1）對種子吸水值的影響

圖4顯示，水稻種子在中性筆芯殘留物的脅迫下，在濃度梯度為0.25%至0.125%范圍內(nèi)呈上升趨勢，0.125%至0.0625%之間出現(xiàn)最高峰值后，隨著濃度的降低，吸水值也降低。表明在高濃度的中性筆芯殘留物脅迫下，水稻種子萌發(fā)時的吸水值增加。

（2）對種子貯存物質(zhì)消耗率與運轉(zhuǎn)效率的影響

圖5顯示，在中性筆芯殘留物溶液濃度梯度為0.0625%至0.25%之間，隨著濃度的降低，萌發(fā)時種子內(nèi)貯存物質(zhì)的消耗率升高；而在濃度梯度為0.015625%至0.0625%之間對水稻種子進行脅迫，則隨著濃度的降低顯著下降。

從圖6可以看出，在中性筆芯殘留物溶液濃度梯度為0.0625%至0.25%之間對水稻種子進行脅迫，隨著濃度的降低，出現(xiàn)了升高、稍微降低再升高的現(xiàn)象，但濃度小于0.0625%之后，則出現(xiàn)明顯下降的趨勢。

（3）對水稻種子抑制指數(shù)的影響

抑制指數(shù)直觀反映出中性筆芯殘留物對種子萌發(fā)的抑制強度，與中性筆芯殘留物對根系直接脅迫、對芽生長間接傷害有關(guān)。

實驗證明，在0.0625%至0. 25%各濃度中性筆芯殘留物脅迫下，水稻種子幼苗的抑制指數(shù)在此濃度梯度范圍之間均為負值，說明在此質(zhì)量濃度范圍，中性筆芯殘留物脅迫對水稻苗根芽的生長起促進作用，但這種促進作用隨中性筆芯殘留物的增大變化并不大。

在0.015625%至0.0625%濃度中性筆芯殘留物脅迫下，幼苗根芽的抑制指數(shù)均為負值，說明在此質(zhì)量濃度范圍，中性筆芯殘留物脅迫對水稻苗根芽的生長起抑制作用。

但在0.03125%至0.0625%各濃度中性筆芯殘留物脅迫下，水稻種子幼苗的抑制指數(shù)在此濃度梯度范圍之間顯著下降，說明此濃度范圍對種子萌發(fā)為抑制或促進的臨界點。

三、小結(jié)與創(chuàng)新

1.通過實驗，我們發(fā)現(xiàn)了在實驗中水稻種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、吸水值、異狀發(fā)芽率、貯存物質(zhì)消耗率、貯存物質(zhì)轉(zhuǎn)運率、抑制指數(shù)等九項指標(biāo)在五組中性筆芯殘留物脅迫條件下的變化趨勢。

2.較高濃度中性筆芯殘留物脅迫條件下的水稻種子萌發(fā)易產(chǎn)生畸形分化現(xiàn)象。

我們計劃今后增加實驗組的數(shù)量，進一步繪制中性筆芯殘留物脅迫條件下與水稻萌發(fā)指標(biāo)相關(guān)曲線，驗證中性筆芯殘留物脅迫條件下對其他農(nóng)作物的影響。