趙 紅,羅朝暉,周麗明,林國衛(wèi)

(上饒師范學院,江西 上饒 334001)

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展和生活水平的迅速提高,各種類型電池的生產(chǎn)量、使用量和廢棄量急劇增加。廢舊電池中含有汞、鉛、鎘、鎳等重金屬及酸堿電解質(zhì)等,對動植物生存,人體健康及生態(tài)環(huán)境危害較大。研究表明,在廢電池液脅迫下,小鼠染色體畸變率上升[1],多刺裸腹氵蚤種群懷卵量明顯減少,存活周期降低[2],鯽魚大量紅細胞被破壞[3-4],蟾蜍蝌蚪死亡率增大[5]。不同濃度廢電池浸出液使青萍中活性氧的含量增高,抗氧化酶系統(tǒng)紊亂[6],對小麥種子發(fā)芽和生長有明顯的抑制作用,發(fā)芽勢和發(fā)芽率隨濃度的增大而下降[7],對小麥幼苗的生長影響也很大[8],使香根草葉片生長速率和葉綠素含量隨濃度的上升呈下降趨勢,同時脯氨酸含量升高,膜透性增大[9]。本試驗以蠶豆、大豆、豌豆和綠豆4種豆類作物種子為材料,進行廢電池液脅迫處理,通過測定4類種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù),以及廢電池液對種子萌發(fā)毒害的半致死濃度,揭示它們對廢電池脅迫的響應,旨在為了解4種豆類作物對廢舊電池液脅迫的抗性,以及為正確評估廢電池給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的經(jīng)濟損失提供一定的實驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試蠶豆(Vicia faba)、大豆(Glycine max)、豌豆(Pisu sativum L.)、綠豆(Vigna radiata)種子由江西省上饒師范學院農(nóng)業(yè)科學研究所提供,是當?shù)爻Ｒ姷慕?jīng)濟作物。

1.2 試驗設置

取相同品牌普通5號干電池2節(jié),破壞后取其黑色粉末放入盛有800ml蒸餾水的燒杯中浸泡5d,每天用玻璃棒充分攪拌2次,浸泡時用塑料薄膜封口防止蒸發(fā),5d后將溶液過濾,定容至1000ml,轉棕色瓶備用[10]。濃度設置:取以上制備好的廢電池液分別用蒸餾水稀釋為10%、20%、30%、40%和50%共5級濃度,蒸餾水作為對照,共6個處理。

1.3 培養(yǎng)方法

分別選取大小一致且飽滿、形態(tài)相似的大豆、豌豆、蠶豆和綠豆種子用5%的NaClO溶液消毒10 min,自來水沖洗數(shù)次,再用去離子水反復沖洗后置于鋪2層濾紙的培養(yǎng)皿中(Φ 15cm),每皿20粒種子,分別加入不同濃度的廢電池液,每個濃度設3次重復,放在恒溫培養(yǎng)箱中,在(25±1)℃條件下進行培養(yǎng),每日補充蒸發(fā)掉的溶液。

1.4 測定項目與測定方法

種子活力測定按種子檢驗原理和技術進行[11]。

發(fā)芽率=第7d全部發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%。

發(fā)芽勢=前3d的發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%。

發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑Gt/Dt,式中Gt為在不同時間的發(fā)芽數(shù),Dt為相應的發(fā)芽日數(shù)。

活力指數(shù)(VI)=S×∑Gt/Dt,S為一定時期內(nèi)幼苗生長勢,以每株苗的平均鮮重表示。

廢電池液毒害程度分析方法:以廢電池液濃度為橫坐標,以與對照組相比的相對發(fā)芽率為縱坐標,得二者的回歸方程,然后將相對發(fā)芽率50(%)代入方程中,求得4類種子的半致死濃度。

2 結果與分析

2.1 廢電池液脅迫對種子發(fā)芽率的影響

發(fā)芽率是反映種子品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標。由圖1可看出,蠶豆、大豆、豌豆和綠豆種子發(fā)芽率隨廢電池液濃度的升高而下降,并與廢電池液濃度呈顯著負相關(r=-0.9846、-0.9828、-0.9963、-0.9864)。處理組(50%)與對照組相比,蠶豆、大豆、豌豆和綠豆種子的發(fā)芽率分別下降了57.69%、17.24%、35.19%、100%。由此表明,大豆耐廢電池液脅迫能力＞豌豆＞蠶豆＞綠豆。

圖1 廢電池液脅迫對種子發(fā)芽率的影響

圖2 廢電池液脅迫對種子發(fā)芽勢的影響

2.2 廢電池液脅迫對種子發(fā)芽勢的影響

發(fā)芽勢表征種子發(fā)芽速度。圖2顯示,4類種子發(fā)芽勢隨廢電池液濃度的增大而減少,并與廢電池液濃度呈顯著負相關(r=-0.9476、-0.9873、-0.9436、-0.9333)。在濃度為50%廢電池液脅迫下,蠶豆、大豆、豌豆和綠豆種子的發(fā)芽勢與對照組相比分別下降了69.57%、23.64%、48.65%、100%。再次證明大豆抗廢電池脅迫能力＞豌豆＞蠶豆＞綠豆。

2.3 廢電池液脅迫對種子發(fā)芽指數(shù)的影響

發(fā)芽指數(shù)顯示了種子萌發(fā)的速度和整齊程度。由圖3表明,在沒有受到脅迫時,大豆和綠豆種子發(fā)芽指數(shù)較大,而豌豆和蠶豆種子發(fā)芽指數(shù)較小,說明大豆和綠豆發(fā)芽速度較快,而豌豆和蠶豆發(fā)芽速度較慢。隨著廢電池液濃度的升高,4類種子發(fā)芽指數(shù)都有下降,且綠豆下降的幅度最大。發(fā)芽指數(shù)與廢電池液濃度呈顯著負相關(r=-0.9676、-0.9717、-0.9434、-0.8207)。處理組(50%)與對照組相比,蠶豆、大豆、豌豆和綠豆種子的發(fā)芽指數(shù)分別下降了71.89%、42.90%、50.59%、100%。說明4種豆類作物種子萌發(fā)時,耐廢電池液脅迫能力存在明顯差異,表現(xiàn)為大豆＞豌豆＞蠶豆＞綠豆。

圖3 廢電池液脅迫對種子發(fā)芽指數(shù)的影響

圖4 廢電池液脅迫對種子活力指數(shù)的影響

2.4 廢電池液脅迫對種子活力指數(shù)的影響

種子活力指數(shù)包含了種子能否生長和生長整齊度兩個因素。由圖4可看出,在沒有受到脅迫時,蠶豆種子活力指數(shù)最大,是因為蠶豆種子顆粒最大,每株苗的平均鮮重最重。隨著廢電池液濃度的升高,4類種子活力指數(shù)都呈下降趨勢,且蠶豆和綠豆下降的幅度較大。蠶豆、大豆、豌豆活力指數(shù)與廢電池液濃度呈顯著負相關(r=-0.9662、-0.9732、-0.9518),同時綠豆活力指數(shù)也與廢電池液濃度呈負相關(r=-0.7950)。在濃度為50%廢電池液脅迫下,蠶豆、大豆、豌豆和綠豆種子的活力指數(shù)與對照組相比分別下降了75.57%、45.53%、61.36%、100%。反映大豆耐廢電池液脅迫能力最強,明顯強于蠶豆、豌豆和綠豆。

2.5 廢電池液毒害程度分析

表1 相對發(fā)芽率(y)與廢電池液濃度(x)的關系

從表1數(shù)據(jù)可知,蠶豆、大豆、豌和綠豆種子相對發(fā)芽率與廢電池液濃度呈極顯著負相關,說明廢電池液脅迫下,4類種子萌發(fā)均受到不同程度毒害作用。4類種子萌發(fā)的半致死濃度分別是蠶豆40.31%,大豆135.51%,豌豆73.33%,綠豆18.91%。由此表明,大豆耐廢電池液脅迫能力最強,其次是豌豆,再是蠶豆,綠豆耐廢電池液脅迫能力最弱,最容易遭受廢電池液毒害。

3 結論

研究表明,廢電池液不僅對動物有劑量和時間的危害效應[5,12],而且對植物生長也有毒害作用[6,9]。本試驗相關分析表明,4類種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)與廢電池液濃度之間均呈顯著負相關,說明4類種子萌發(fā)嚴格受廢電池液濃度調(diào)控,此與廢電池液對小麥種子萌發(fā)有抑制作用,且濃度越大影響越大的結論完全吻合[7,13]。

本試驗結果表明,與對照組相比,4類種子萌發(fā)過程中響應廢電池液脅迫的四項指標降幅明顯不同:在濃度為50%廢電池液脅迫下,大豆降幅(17.24%～45.53%)＜豌豆(35.19%～61.36%)＜蠶豆(57.69%～75.57%)＜綠豆(100%)。在本研究中,通過回歸方程計算求得,4類種子萌發(fā)的半致死濃度分別是蠶豆40.31%,大豆135.51%,豌豆73.33%,綠豆18.91%。說明大豆種子萌發(fā)對廢電池液脅迫的抗性＞豌豆＞蠶豆＞綠豆,廢電池液對綠豆的毒性最強。

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