模擬酸雨對小青菜種子萌發(fā)及幼苗生長的影響*

王 虹 王 穎 劉 娜

（上海市農(nóng)業(yè)科學院園藝研究所，上海市設(shè)施園藝技術(shù)重點實驗室，上海 奉賢 201403）

酸雨是指pH值小于5.6的雨雪或其他形式的降水。隨著工業(yè)化進程的推進和氣候的變化，酸雨已經(jīng)成為較嚴重的環(huán)境問題之一[1]。酸雨對植物的傷害主要表現(xiàn)在通過淋溶等方式直接損害植物的葉片及抑制種子的萌發(fā)，并通過引起土壤酸化及重金屬累積等間接方式影響植物的生長。Devpura等[2]的研究表明，酸雨抑制了豆類種子的萌發(fā)，當pH值降到3.5時豆類作物葉片受到損傷，當pH值降到2.1時葉片開始產(chǎn)生枯斑甚至死亡。王秀英[3]對小麥的研究表明，模擬酸雨脅迫導致了小麥葉片生長受抑，植株葉綠素含量及抗氧化酶活性等生理指標隨著酸雨酸性的增強而下降。此外，Tong等[4]研究表明，酸雨可以增加土壤中鋁的含量，從而抑制小麥根系的生長。

近年來，隨著經(jīng)濟的快速增長，汽車尾氣排放量逐年增加，上海已成為我國酸雨較為嚴重的地區(qū)之一[5]。綠葉蔬菜含礦物質(zhì)和維生素較為豐富，是上海地區(qū)主要栽培的蔬菜種類，其對酸雨脅迫也較為敏感[6]。因此，本文以小青菜為材料，研究模擬酸雨對其種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，以期為本地區(qū)防治酸雨對蔬菜作物的危害提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

按照上海市自然降雨主要化學成分比例C1-∶SO42-∶NO3-=3∶4∶3配置不同pH值溶液，將溶液調(diào)配成pH值為2.5、3.0、4.0和5.0的4種酸度，分別模擬超重度酸雨、重度酸雨、中度酸雨和輕度酸雨，并以pH值為7.0的中性去離子水作對照（ck）。供試小青菜品種為華王。

1.2 試驗方法

將小青菜種子分裝在鋪有兩層濾紙的培養(yǎng)皿中，每個培養(yǎng)皿中均勻擺放50粒種子，并分別加入不同酸度的溶液15 mL。共5個處理，每個處理3次重復。每天定時向培養(yǎng)皿中補充相應(yīng)的處理溶液3 mL，并定期更換濾紙。培養(yǎng)條件：光周期為12 h，光強為100 μmoL·m-2·s-1，溫度為28℃。每天記錄種子的發(fā)芽數(shù)，第3 d統(tǒng)計發(fā)芽率，第7 d統(tǒng)計發(fā)芽勢，第12 d每個處理隨機挑選5粒發(fā)芽種子測定幼苗鮮重、干重，并計算發(fā)芽勢、發(fā)芽率及活力指數(shù)。同時，取樣測定幼苗葉綠素含量、根系活力及丙二醛（MDA）含量。幼苗的干鮮重使用電子天平測定，葉綠素含量采用95%乙醇提取法測定，根系活力采用TTC法測定，MDA含量采用硫代巴比妥酸法測定[7]。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

發(fā)芽勢（%）=（3 d內(nèi)發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)）×100，

發(fā)芽指數(shù)=∑Gt/Dt，式中Gt為時間t的發(fā)芽數(shù)、Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)，

活力指數(shù)=S×∑Gt/Dt，式中S為胚根的鮮重。

2 結(jié)果與分析

2.1 模擬酸雨對小青菜種子萌發(fā)的影響

表1反應(yīng)了不同pH值模擬酸雨對小青菜種子萌發(fā)相關(guān)的各項指標的影響。由表1可知，當模擬酸雨pH值為7時，小青菜種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)最大；當模擬酸雨pH值＜5時，隨著pH值的降低，小青菜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢及活力指數(shù)顯著降低，當模擬酸雨pH值達到2.5時，僅有極少數(shù)種子萌發(fā)。與模擬酸雨pH值為7的對照相比，pH值為5.0、4.0、3.0和2.5的模擬酸雨處理分別使小青菜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢及活力指數(shù)降低了13.12%、21.27%、33.35%、84.11%，21.20%、32.30%、50.47%、95.71%和33.68%、52.65%、72.63%、97.40%，表明不同pH值的模擬酸雨顯著抑制了小青菜種子的萌發(fā)。

表1 各處理小青菜種子的萌發(fā)指標

2.2 模擬酸雨對小青菜幼苗生長的影響

由圖1可以看出，不同酸度的酸雨處理影響了小青菜幼苗的生長。各處理隨著pH值的降低，小青菜幼苗的鮮重及干重逐漸降低。與pH值為7的對照，pH值為5.0、4.0、3.0和2.5的處理小青菜幼苗的鮮重和干重分別下降了15.90%、30.01%、45.45%、61.82%和25.24%、36.08%、50.75%、68.82%。

圖1 不同pH值模擬酸雨對小青菜幼苗生長的影響

2.3 模擬酸雨對小青菜幼苗葉綠素含量的影響

葉綠素是植物體吸收光能的主要色素，在植物光合作用中起重要作用。由表2可知，各處理小青菜幼苗的葉綠素a含量、葉綠素b含量及葉綠素總量（a+b）均隨pH值的下降而降低，其中pH值為3.0和2.5處理下降比較明顯，與對照相比，其葉綠素a含量、葉綠素b含量及總?cè)~綠素含量分別下降了59.97%、56.52%，65.69%、70.07%和75%、83.82%。

表2 各處理小青菜幼苗的葉綠素含量

2.4 模擬酸雨對小青菜幼苗根系活力及MDA含量的影響

由圖2可以看出，不同pH值模擬酸雨顯著抑制了小青菜幼苗根系的活力。與pH值為7的對照相比，pH值為5.0、4.0、3.0和2.5的處理小青菜幼苗根系活力分別下降了19.74%、33.25%、54.95%和88.5%。MDA含量體現(xiàn)了植物細胞膜質(zhì)過氧化的程度，MDA含量上升表明植物細胞膜受到傷害。由圖2可知，不同pH值處理均引起了小青菜幼苗根系MDA含量的上升，與對照相比，pH值為5.0、4.0、3.0和2.5的處理使小青菜幼苗的MDA含量分別上升了13.15%、86.80%、109%及132%。

圖2 不同pH值模擬酸雨對小青菜幼苗根系活力及MDA含量的影響

3 小結(jié)

模擬酸雨脅迫抑制了小青菜種子的萌發(fā)。本試驗結(jié)果表明，與pH值為7的對照相比，不同酸度的模擬酸雨抑制了小青菜種子的萌發(fā)，表現(xiàn)為發(fā)芽率、發(fā)芽勢及活力指數(shù)均隨處理溶液pH值的降低而降低。這與前人對小麥[3]、茄子[8]等的研究基本相同，但與辣椒及番茄等研究有所不同[8]。商桑等[8]的研究表明，番茄種子只有在pH值為2.0～3.0的強酸雨脅迫下才受到輕微抑制，辣椒種子的萌發(fā)幾乎不受酸雨脅迫抑制。這可能是不同蔬菜種類抵抗酸雨脅迫的能力有所不同，同時還與酸雨處理方式、酸雨離子組成等有關(guān)。

小青菜幼苗的鮮重、干重及葉綠素含量隨處理溶液pH值的下降逐漸下降，說明不同酸度模擬酸雨脅迫能抑制小青菜幼苗的生長。這可能是由于模擬酸雨抑制了幼苗光合色素的合成，進而直接影響植物的光合作用，并導致幼苗生長受抑[9]。此外，不同酸度的酸雨還抑制了幼苗的根系活力，增加了幼苗MDA的含量。這可能是由于酸雨中過多的H+導致細胞膜系統(tǒng)受到傷害，造成植物生理代謝紊亂所引起的[10]。總之，模擬酸雨抑制了小青菜種子萌發(fā)及幼苗的生長，且處理液pH值越低，抑制程度越顯著。