蘭盾　薛蘭蘭　王卓　呂建洲

摘 要 通過水培實驗，研究木質(zhì)素磺酸鈉及其納米制劑對小麥、綠豆種苗受到Zn2+污染后的效果對比，并從根長、苗高、發(fā)芽率、苗期生長干鮮質(zhì)量、葉片葉綠素含量等形態(tài)與生化指標(biāo)對小麥和綠豆種苗生長影響做出相應(yīng)分析。結(jié)果表明，納米木質(zhì)素磺酸鈉對于緩解鋅脅迫的效果優(yōu)于非納米制劑，當(dāng)加入量為30 mL時效果最好。適宜濃度的納米木質(zhì)素磺酸鈉吸附液處理，對小麥、綠豆鋅污染下種苗的根長、苗長、發(fā)芽率均有明顯促進(jìn)作用，提高苗期生長的鮮干質(zhì)量，增加葉綠素含量，從而降低對小麥、綠豆苗期所產(chǎn)生的鋅脅迫，提高植物對重金屬的抗性。

關(guān)鍵詞 納米木質(zhì)素磺酸鈉；鋅污染；小麥；綠豆；種苗生長

中圖分類號：X173 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：1673-890X（2016）01-0-02

隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，重金屬在大氣、水、土壤中造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，鋅及其化合物也成為重金屬污染源之一。鋅污染主要來源于制革、電鍍及鋅鹽生產(chǎn)等過程排放出的含鋅廢水。近年來，植物體受金屬Zn的污染也得到廣泛關(guān)注，經(jīng)研究鋅可對甜瓜[1]、灰楊[2]、柑橘[3]等作物幼苗生理生化指標(biāo)產(chǎn)生影響。

木質(zhì)素（Lignin）是一種廣泛存在于植物體內(nèi)的芳香性高聚物，因其分散性、吸附性和螯合性等特點被廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)。本文通過納米技術(shù)制備成納米木質(zhì)素磺酸鈉制劑，以小麥和綠豆幼苗為試驗材料，通過對鋅污染下小麥、綠豆苗期的形態(tài)和生理生化指標(biāo)的測定，研究和探討納米和非納米木質(zhì)素磺酸鈉吸附鋅離子后的處理液對小麥、綠豆種苗生長發(fā)育的影響，為鋅污染廢水的治理和納米木質(zhì)素磺酸鈉在工農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用，以及防治重金屬處理后水體的二次污染提供一定的啟發(fā)性探索。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

材料：木質(zhì)素磺酸鈉、氧化鋅，小麥與綠豆種子購買于大連普蘭店種子公司。

儀器：電子分析天平、磁力攪拌機、超聲波清洗機、掃描電子顯微鏡和紅外分光光度計。

1.2 納米木質(zhì)素磺酸鈉的制備[4]

本試驗采用超聲波磁力攪拌法制備木質(zhì)素磺酸鈉納米制劑。用電子天平稱取4 g木質(zhì)素磺酸鈉于燒杯中，加入一定量蒸餾水，于25 ℃恒溫磁力攪拌器上攪拌3～5 min，使其充分溶解。再稱取一定量上述溶液于燒杯中，放入超聲波清洗機中超聲震蕩一定時間，制得納米木質(zhì)素磺酸鈉。

1.3 材料處理

選取顆粒飽滿、大小均一的小麥、綠豆種子，用蒸餾水沖洗干凈，再用75%的酒精浸潤種子30 s，進(jìn)行消毒，潤洗后用蒸餾水沖洗種子1～3次。然后取樣4 mg/mL的納米木質(zhì)素磺酸鈉和原劑分成10、20、30 mL3組，分別吸附20 mL濃度為50 mg/mL的Zn2+反應(yīng)液；其中以蒸餾水和360 mg/kg的Zn2+標(biāo)準(zhǔn)液作為對照，浸種1 d。

處理后的種子，用蒸餾水洗凈后利用濾紙吸收干凈種子表面殘留的水，均勻放置于鋪有圓形濾紙的培養(yǎng)皿上，各組分別放30粒種子；同時，保持濾紙濕潤，后放入光照溫度恒定的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。

1.4 測定方法

1.4.1 形態(tài)指標(biāo)測定

在第7天時觀察各組苗期的發(fā)芽長勢，記錄發(fā)芽數(shù)，計算發(fā)芽率。第14天時分別測量各組小麥和綠豆幼苗的平均根長、苗長。并在105 ℃下殺青15 min后，恒溫75 ℃干燥至質(zhì)量，測量其干質(zhì)量。

1.4.2 葉綠素含量測定[5]

分別稱量0.2 g新鮮小麥、綠豆葉片，剪碎后研磨成細(xì)漿，加入80%丙酮10 mL，提取葉綠素。然后將提取液離心（4 000 r/min，5 min），取其上清液，分別用分光光度計在A663nm和A645nm處測光吸收值，計算葉綠素含量（mg/g Fw）。以上指標(biāo)重復(fù)3次，結(jié)果取其平均值。數(shù)據(jù)最后匯總進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鋅污染后的小麥、綠豆根長、苗高、發(fā)芽率的影響

由實驗可知，利用體積為30 mL的木質(zhì)素磺酸鈉納米制劑吸附后，小麥、綠豆的苗期長勢達(dá)到最佳，與對照組基本一致，且根長、苗高均顯著高于原劑組（P<0.05），在施加同等劑量條件下，納米組的效果好于原劑組。因此，納米木質(zhì)素磺酸鈉加入量達(dá)到30 mL時能顯著抑制小麥、綠豆種苗的鋅脅迫作用，并且在相同劑量下，納米木質(zhì)素磺酸鈉制劑要比原劑效果好。其作用原理可能是因為水中的Zn2+在30 mL的納米吸附劑下吸附效果好。納米粒子表面存在的羥基能夠和某些陽離子鍵合，從而達(dá)到表觀上對金屬離子或有機物產(chǎn)生吸附作用。

2.2 鋅污染對小麥、綠豆鮮質(zhì)量與干質(zhì)量的影響

從實驗結(jié)果可以得出，植株質(zhì)量增加的趨勢與株高增加的趨勢總體一致。隨著木質(zhì)素磺酸鈉處理液的增加，處理后小麥、綠豆的鮮質(zhì)量、干質(zhì)量均增加，并在相同劑量下，納米組的效果要好于原劑組。當(dāng)加入30 mL納米制劑時，鮮質(zhì)量、干質(zhì)量達(dá)到最大值。由此可得，添加納米木質(zhì)素磺酸鈉制劑后，能明顯降低對植物的鋅脅迫作用。

2.3 鋅污染對小麥、綠豆葉片葉綠素含量的影響

由實驗結(jié)果可以得出，納米制劑吸附后的反應(yīng)液較原劑吸附后的反應(yīng)液，受小麥、綠豆的鋅脅迫作用小，對葉綠素含量的影響也弱。且加入30 mL納米制劑的反應(yīng)液，小麥、綠豆葉片的葉綠素a、葉綠素b含量以及葉綠素總量較其他組影響最小，與360 mg/kgZn2+組相比較，小麥的葉綠素含量分別增加了40%、44.7%、42.2%，而綠豆的分別增加53.3%、50%、52%，可見在同等條件，鋅脅迫下小麥、綠豆的葉綠素含量增長相似，說明納米木質(zhì)素磺酸鈉吸附更加完全，且對環(huán)境及植物本身的影響不大，可作為一種綠色環(huán)保的有機吸附劑。

3 結(jié)論

由以上分析看出：通過小麥、綠豆的苗期試驗，加入鋅離子處理液后，小麥和綠豆種苗的萌發(fā)和生長受到明顯抑制，根長、苗高、發(fā)芽率、苗期生長干鮮質(zhì)量和葉片葉綠素含量等形態(tài)與生化指標(biāo)均下降，產(chǎn)生典型的脅迫特征。木質(zhì)素磺酸鈉處理后，根長、苗高、發(fā)芽率、苗期生長干鮮質(zhì)量和葉片葉綠素含量均提高。統(tǒng)計分析可知，相同條件下，納米木質(zhì)素磺酸鈉對于緩解鋅脅迫的效果更優(yōu)于非納米制劑，且在加入量為30 mL時，溶液中的鋅離子含量最低，對小麥、綠豆苗期所產(chǎn)生的鋅脅迫作用小，效果最好。這充分說明，納米木質(zhì)素磺酸鈉的應(yīng)用在抵抗植物重金屬脅迫方面具有很大的研究空間，對今后綠色農(nóng)業(yè)植物生長調(diào)節(jié)劑的研發(fā)和環(huán)境資源的有效利用有深遠(yuǎn)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]孫天國，沙偉，接晶.鋅脅迫對甜瓜幼苗生理活性的影響[J].北方園藝，2010（16）：51-53.

[2]張瑩，魏安智，楊途熙，等.鋅脅迫對灰楊幼苗生長和光合特性的影響[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2011（3）：19-21.

[3]徐春麗，肖家欣，齊笑笑，等.鋅脅迫對兩種柑橘幼苗光合特性日變化及其相關(guān)性的影響[J].生物學(xué)雜志，2010（6）：42-45.

[4]張宏.納米木質(zhì)素磺酸鈉制備及其對Cu2+、Cr6+、Pb2+的吸附性研究[D].大連：遼寧師范大學(xué)，2013.

[5]張志良，瞿偉菁.植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)[M].北京：高等教育出版社，2004.

（責(zé)任編輯：劉昀）