生物炭對(duì)銅脅迫下水稻種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

趙紅

摘? ? 要：以水稻種子為材料，在水培條件下，研究生物炭對(duì)銅脅迫下水稻種子萌發(fā)及幼苗生長的影響，結(jié)果表明，10 mg/L銅濃度對(duì)水稻的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、根長、苗高、根重、苗重及植株鮮重均有顯著的抑制作用，銅脅迫下添加不同濃度的生物炭均能提高水稻種子萌發(fā)和幼苗生長，其中25 g/L的生物炭處理效果最好，不僅能提高水稻對(duì)銅脅迫的耐受性，還能促使水稻維持正常生命活動(dòng)狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：生物炭;銅脅迫;水稻;種子萌發(fā);幼苗生長

文章編號(hào)：1005-2690（2021）18-0022-02? ? ? ?中國圖書分類號(hào)：X173? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

銅既是植物生長發(fā)育必需的微量元素，又是環(huán)境污染的重金屬元素[1]。銅是多種氧化酶的組分，也是葉綠體中質(zhì)體藍(lán)素的組分，參與了植物多種生理代謝過程，對(duì)植物生長發(fā)育、產(chǎn)量及品質(zhì)都有重要影響[2-4]，但植物需銅數(shù)量不多，過量的銅會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生毒害作用。研究發(fā)現(xiàn)，較高濃度的銅不僅使植物種子萌發(fā)受到顯著抑制[5]，而且植物幼苗葉片丙二醛含量明顯升高，葉綠素含量及生物量下降[6]。水稻是我國重要的糧食作物，因此研究如何提高水稻抗銅毒害能力有重要意義。生物炭是生物有機(jī)材料在缺氧環(huán)境中經(jīng)過熱裂解產(chǎn)生的固體，具有復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)和極強(qiáng)的吸附性能。此外，生物炭中含有大量農(nóng)作物生長所必需營養(yǎng)元素，可為農(nóng)作物生長發(fā)育提供必要的養(yǎng)分，進(jìn)而減少化肥施用[7]。研究發(fā)現(xiàn)，生物炭作為吸附劑，能夠有效吸附環(huán)境中的重金屬離子和有機(jī)污染物，減弱其對(duì)環(huán)境和生物體的毒害作用[8]。有研究表明，生物炭可以緩解銅污染對(duì)盤菜幼苗的傷害，利于調(diào)節(jié)盤菜幼苗的生理代謝[9]，也可以提高鹽脅迫下水稻幼苗的抗氧化能力和對(duì)鹽脅迫的耐受性[10]，但在水培條件下，生物炭如何緩解水稻萌發(fā)期及苗期遭受銅毒害卻鮮見報(bào)道。

通過研究銅脅迫下生物炭對(duì)水稻種子萌發(fā)及幼苗生長的影響，以期為生物炭能緩解水稻早期銅毒害及尋找最佳的生物炭添加量提供理論依據(jù)。

1? ?材料與方法

1.1? ?試驗(yàn)材料

水稻品種為農(nóng)香24，由江西省上饒師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院提供。

1.2? ?試驗(yàn)方法

1.2.1? ?處理溶液的制備

分別稱取0.5 g、2.5 g、12.5 g生物炭，加入500 mL蒸餾水，混勻，25 ℃200 r/min恒溫振蕩2 h，濾除殘?jiān)?，制備? g/L、5 g/L、25 g/L的生物炭浸提液。共設(shè)5個(gè)處理：用蒸餾水表示對(duì)照處理（CK），用0 g/L、1 g/L、5 g/L、25g/L的生物炭浸提液配制成含銅濃度為10 mg/L的溶液，分別表示為 T1、T2、T3及T4處理。

1.2.2? ?水稻種子萌發(fā)試驗(yàn)

首先挑選飽滿、無黑點(diǎn)、無破皮的水稻種子，先消毒然后用清水浸種1 d，置于鋪有兩層濾紙的培養(yǎng)皿，每皿放50粒種子;然后將配制好的處理液分別加入培養(yǎng)皿，每個(gè)處理3次重復(fù)，每皿加液10 mL，每天更換處理液，室溫條件下進(jìn)行培養(yǎng)，以水稻根長等于谷長、芽長等于谷長的1/2作為種子發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，每天記錄發(fā)芽種子數(shù)，發(fā)芽的第7天測(cè)量水稻幼苗的苗高、根長、苗重、根重、單株鮮重，同時(shí)計(jì)算水稻種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)。

1.3? ?數(shù)據(jù)處理

利用SPSS13.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。

2? ? 結(jié)果與分析

2.1? ? 生物炭對(duì)銅脅迫下水稻種子萌發(fā)的影響

從表1可以看出，T1處理的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)比對(duì)照處理分別顯著下降了96.27%、98.43%、96.59%、97.04%，說明10 mg/L銅濃度使水稻種子萌發(fā)期受到顯著毒害作用。在10 mg/L銅脅迫下添加不同濃度的生物炭后，水稻種子的4項(xiàng)發(fā)芽指標(biāo)均顯著提高，同時(shí)T2處理除發(fā)芽勢(shì)外發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)均顯著小于對(duì)照處理。T3、 T4處理4項(xiàng)發(fā)芽指標(biāo)均與對(duì)照處理差異不顯著，其中T4處理的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)都達(dá)到了峰值。由此說明，銅脅迫下水稻種子萌發(fā)明顯受到抑制，而銅脅迫下添加不同濃度生物炭可以緩解銅的毒害作用，并且當(dāng)生物炭添加量為25 g/L時(shí)，其緩解效果最好，有利于維持水稻的正常生命活動(dòng)。

2.2? ?生物炭對(duì)銅脅迫下水稻幼苗生長的影響

由表2可知，與對(duì)照CK處理相比，T1處理的根長、苗高、根重、苗重及植株鮮重顯著降低了92.25%、16.84%、69.54%、28.64%、21.27%，說明10 mg/L銅脅迫對(duì)水稻幼苗生長產(chǎn)生顯著的抑制作用，并且對(duì)地下部分根系生長的抑制作用明顯大于地上部分的生長。銅脅迫下隨著生物炭添加量的增大，水稻幼苗生長的5項(xiàng)指標(biāo)與T1處理相比，均呈現(xiàn)逐漸上升趨勢(shì)。雖然T2處理的苗高和植株鮮重與T1處理差異不顯著，但根長、根重及苗重均顯著高于T1處理。T3、T4處理的5項(xiàng)指標(biāo)都顯著高于T1處理，但與對(duì)照處理沒有顯著差異，同時(shí)T4處理的根長、苗高、根重、苗重及植株鮮重均為最大值。

由此說明，銅脅迫對(duì)水稻幼苗生長產(chǎn)生顯著的抑制作用，銅脅迫下添加不同濃度的生物炭都能緩解銅的抑制作用，25 g/L的生物炭處理調(diào)控效果最佳，還能促進(jìn)水稻幼苗生長。

3? ?結(jié)論與討論

試驗(yàn)證實(shí)了10 mg/L銅濃度對(duì)水稻種子萌發(fā)及幼苗生長有顯著的抑制作用，銅脅迫下添加不同濃度生物炭均能提高水稻發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、根長、苗高、根重、苗重及植株鮮重，對(duì)銅脅迫下萌發(fā)期和幼苗期的水稻有促進(jìn)作用，其中25 g/L的生物炭處理效果最好，不僅能提高水稻的耐銅能力，還能促進(jìn)水稻維持正常生長發(fā)育狀態(tài)。王晉等研究發(fā)現(xiàn)，4 g/L及20 g/L的生物炭浸提液對(duì)水稻種子萌發(fā)有一定促進(jìn)作用[11]。葉利勇等研究表明，生物炭可以提高盤菜幼苗對(duì)銅脅迫的耐受性，緩解銅污染對(duì)盤菜幼苗的傷害。生物炭對(duì)環(huán)境中的Cu2+有較強(qiáng)的吸附作用，銅脅迫下添加不同濃度生物炭處理的各項(xiàng)指標(biāo)均高于單獨(dú)銅脅迫處理，說明生物炭可能通過吸咐降低了處理液中銅濃度，促進(jìn)水稻種子萌發(fā)及早期幼苗生長。

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