UV_B增加与酸雨复合处理对大豆种子萌发和幼苗生长的影响_cropped

UV_B增加与酸雨复合处理对大豆种子萌发和幼苗生长的影响_cropped 生态环境 2005, 14(4): 523-525 Ecology and Environment E-mail: editor@jeesci.com UV-B 增加与酸雨复合处理对大豆种子萌发和幼苗生长的影响 11121胡正华 ,索福喜 ,赵晓莉 ,黎 明 ,郑有飞 1. 南京信息工程大学环境科学系,江苏 南京 210044;2. 苏州大学生命科学学院,江苏 苏州 215006 摘要,研究了 UV-B 辐射增加不酸雨的复合处理对大豆种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明:UV-B 辐射增加对大豆种子 的萌发没有影响,酸雨处理降低了大豆种子的发芽率。UV-B 辐射增加不酸雨的复合处理,降低了幼苗的株高、绿叶数、叶 面积、干质量、叶绿素和蒸腾速率,复合胁迫的下降幅度明显高于单一因子胁迫,并且下降幅度受 UV-B 辐射强度不酸雨 pH 的影响。UV-B 辐射增加不酸雨处理在抑制幼苗生长上具有协同作用。 关键词,紫外 B 辐射;酸雨;大豆;种子萌发;幼苗 中图分类号,X171.5 文献标识码,A 文章编号,1672-2175,2005,04-0523-03 UV-B 辐射增加和酸雨，AR，污染已成为当今的去离子水。 重大全球环境问题,引起国内外学者的广泛关注。 、T、AR、 实验共设 9 组处理,即 CK、T121有关 UV-B 和 AR 对植物影响的研究已经做了大量 AR、AR+ T、AR+ T、AR+ T、AR+ T,每 21 1211222[1~4]工作。但以往的研究大多集中在单一因子作用, 处理 3 个重复。 研究两者复合作用所产生的生物学和生态学效应 1.2 材料处理 将具有更重要的理论和实践意义,但这方面的报道 挑选均匀饱满的种子用 w(HgCl)0.1%的溶液 2[5]消毒 10 min, 无菌水漂洗 3 次,放入垫有 3 层滤纸 极少。本文以大豆为实验材料, 研究 UV-B 增强 不酸雨复合处理对农作物种子萌发和幼苗生长的 的培养皿中,每个培养皿中 50 粒种子。酸雨处理 组的培养皿,每天早、晚喷酸雨使滤纸保持湿润, 影响。 1 材料与方法 其余的加等量去离子水维持一定的湿度。种子萌发 1.1 UV-B 辐射和酸雨处理 后,将各处理组分别播种到南京信息工程大学实验 采用人工增加 UV-B 辐射的方法,将紫外灯 田土壤中,继续处理 20 d 后使用,测定株高、绿叶 数、叶面积、干质量、叶绿素和蒸腾速率等挃标。 管悬吊于实验材料正上方。灯管由上海华德光电 源厂生产,峰值为 313 nm,主要光谱为 UV-B 波 1.3 指标测定 随机取幼苗 10 株,常觃方法观测株高、绿叶 段。紫外处理设对照组，自然光,CK，、处理 1 [8]，T,紫外强度比 CK 增加 10%，、处理 2，T,紫 数、叶面积，叶面积以透明方格纸法计算而得， 12 和干质量;同样取幼苗 10 株测叶片叶绿素含量, 外强度比 CK 增加 20%，。每天紫外增强处理时间 为 9:00,16:00。为保持实验过程中紫外辐射增加 测定方法见文献[9];取 10 株幼苗测蒸腾速率,取 其平均值,测定方法见文献[10]。 强度不变,用 UVB-313 型紫外辐射计，北京师范 大学光电仪器厂，测定紫外强度,不断调节灯管 2 实验结果 2.1 对种子萌发的影响 的悬挂高度。 模拟酸雨，AR，的配制参见文献[6]。先配制 不同处理对种子萌发的影响见表 1。由表 1 数 据可见,UV-B 辐射增加对种子的发芽率没有影响,pH 1.0 的酸雨母液,其中硫酸根和硝酸根的体积比 其原因可能是种皮起到保护作用。酸雨降低了种子为 4.7?1。以去离子水作为稀释液,将母液分别调 [7]的发芽率,AR降低了 22.45%,AR降低了 18.37%,制成 pH 3.5，AR，和 pH 4.0，AR，的酸雨,并 1 2 12 经 PHS-29A 酸度计，上海精密科学仪器有限公司， 说明酸雨越强对种子发芽抑制作用越大。AR+ T、 1 1 AR+ T、AR+ T、AR+ T萌发率分别降低了校准。将配制好的 pH 3.5 和 pH 4.0 的酸雨溶液, 2 11 22 2 26.53%、16.33%、20.41%和 14.29%,但 UV-B 不 用喷壶均匀喷布, 做种子萌发实验时以滤纸保持湿 润为准，早、晚各喷 1 次，,幼苗实验时以叶片滴 酸雨的复合处理在抑制种子萌发上并没有表现出 液为限，隔 1 d 喷 1 次，,对照植株，CK，喷等量 一定的协同作用。 基金项目,国家自然科学基金项目，40175029，;南京信息工程大学科研基金项目，Y410， 作者简介:胡正华，1973,，,男,讲师,博士研究生,主要从事全球变化生物学不生物多样性科学研究。E-mail: huzhenghua@sohu.com 收稿日期,2005-01-31 524 生态环境 第 14 卷第 4 期，2005 年 7 月， 表 1 UV-B 辐射与 AR 复合处理对大豆种子萌发的影 数、叶面积和干质量均逐渐降低,可见 UV-B 辐射 Table 1 Effect of enhanced UV-B radiation and acid 增加对大豆的生长有明显的抑制作用。酸雨处理也 rain on seed germination of soybean 使株高、绿叶数、叶面积和干质量降低,AR比 AR1 2 发芽种子数 更显著。复合处理，AR+ T、AR+ T、AR+ T、 1 12112CK TTARARAR+TAR+TAR+TAR+T 121211211222AR+ T，对幼苗生长的影响更大,特别是 AR+ T2212 发芽 11 9 10 13 9 11 12 10 14 第 1 天 处理使 4 项生长挃标更显著降低。可见 UV-B 不 AR 发芽 23 20 21 24 19 17 22 17 20 的复合处理显著抑制了大豆幼苗的生长,其伡害具 第 2 天 发芽 有协同作用。 41 36 30 27 28 24 29 26 32 第 3 天 2.3 对幼苗若干生理特征的影响发芽 49 44 43 31 35 32 36 31 38 由表 3 和图 1 可见,UV-B 辐射增加,会降低 第 4 天 发芽 幼苗的叶绿素 a、叶绿素 b、叶绿素(a+b)的含量及 49 48 49 38 40 36 41 39 42 第 5 天 蒸腾速率,T降幅超过 T;酸雨处理也使幼苗叶绿 2 1发芽 49 48 49 38 40 36 41 39 42 第 6 天 素含量和蒸腾速率降低,AR比 AR更明显。二者 1 2 复合处理，4 种处理，的协同作用更加明显,显著 2.2 对幼苗生长的影响降低幼苗叶 片叶绿素含 量和蒸腾速 率,特别是 不同处理对株高、绿叶数、叶面积和干质量的 AR+T处理。可见 UV-B 辐射愈强、酸雨 pH 值愈 12 影响见表 2。随着 UV-B 增加,植株的株高、绿叶 低则对幼苗的伡害作用愈明显。 表 2 UV-B 辐射与 AR 复合处理对大豆幼苗生长的影响 Table 2 Effect of enhanced UV-B radiation and acid rain on growth of soybean seedling 2-1-1叶面积/(cm? 株) 干质量/(g? 株) 株高/cm 处理 相对值 绿叶数 相对值 相对值 相对值 21.90?0.32 100.00 14.20?0.22 100.00 217.6?6.3 100.00 1.371?0.031 100.00 CK T 18.65?0.13 85.16 12.45?0.32 87.67 188.2?3.5 86.47 1.216?0.210 88.71 1 16.24?0.32 74.16 10.85?0.17 76.39 165.2?4.7 75.93 1.090?0.127 79.52 T 2 16.57?0.61 75.66 10.94?0.09 77.06 172.5?1.2 79.26 1.113?0.029 81.18 AR 1 17.98?0.17 82.10 11.35?0.03 79.92 180.9?3.7 83.15 1.234?0.315 90.07 AR 2 15.89?0.21 72.56 10.13?0.11 71.31 162.7?2.5 74.75 1.061?0.044 77.38 AR+ T 11 AR+ T 16.31?0.02 74.47 10.82?0.22 76.18 175.7?1.3 80.74 1.161?0.128 84.65 21 AR+ T 15.83?0.46 72.28 10.38?0.30 73.13 156.2?3.1 71.80 1.005?0.007 73.34 12 AR+ T 15.77?0.24 72.01 9.95?0.23 70.04 158.7?5.7 72.93 1.052?0.073 76.70 22 表 3 UV-B 辐射与 AR 复合处理对大豆幼苗叶绿素含量的影响 0.18 Table 3 Effect of enhanced UV-B radiation and acid rain on 0.16 the chlorophyll content of soybean seedling )0.14 -1?h-2 0.12 CK TTARARAR+TAR+TAR+TAR+T 1 2 1 2 11 21 12 22 0.1 叶绿素 19.2 16.0 13.8 14.2 16.9 12.7 14.7 12.0 12.6 0.08 a 0.06 叶绿素 10.3 9.1 8.8 9.3 9.8 9.5 9.6 9.3 9.4 0.04 b 叶绿幼苗蒸腾速率/(g?cm0.02 素 a+b 29.5 25.1 22.6 23.5 26.7 22.2 24.3 21.3 22.0 0 CK T1 T2 AR1 AR2 AR1+ AR2+ AR1+ AR2+ T1 T1 T2 T2 不同处理3 结论 ，1，UV-B 增加对大豆种子的发芽率没有影响, 图 1 UV-B 辐射与 AR 复合处理对大豆幼苗蒸腾速率的影响 Fig. 1 Effect of enhanced UV-B radiation and acid rain on 其原因可能是照射时间较短,加之种皮具有保护作 transpiration rate of soybean seedling 用。酸雨处理会降低大豆种子的发芽率。UV-B 增 加或酸雨的单一处理会降低幼苗的株高、绿叶数、 用,显著降低幼苗的株高、绿叶数、叶面积、干质 叶面积、干质量、叶片的叶绿素含量和蒸腾速率。 量、叶片的叶绿素含量和蒸腾速率。并且 UV-B 辐 ，2，UV-B 增加不酸雨的复合处理对大豆种子 射越强、酸雨 pH 值越低则抑制作用越明显。说明 萌发的影响不单一酸雨处理相比较没有明显差异, 525 胡正华等:UV-B 增加不酸雨复合处理对大豆种子萌发和幼苗生长的影响 [6] 张耀民, 吴丽英, 王晓霞, 等. 酸雨对农作物的叶片伡害及生理特 参考文献, 性的影响[J]. 农业环境保护, 1996, 15(5): 197,208. 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The interactive effect of enhanced UV-B radiation and acid rain on seed germination and seedling growth of soybean 11121HU Zheng-hua, SUO Fu-xi, ZHAO Xiao-li, LI Ming, ZHENG You-fei 1. Department of Environmental Science, Nanjing University of Information and Technology, Nanjing 210044, China; 2. College of Life Science, Suzhou University, Suzhou 215006, China Abstract: The interactive effect of enhanced UV-B radiation and acid rain on seed germination and seedling growth of soybean were investigated. The results showed that enhanced UV-B radiation had no effect on seed germination, while acid rain decreased seed germination. The interactive effect of enhanced UV-B radiation and acid rain resulted in reduction of height, leaf number, leaf area and dry weight. At the same time, the content of chlorophyll and transpiration in leaf were decreased. The decreasing degrees of seedling growth under combined stress were significantly higher than under single stress, and the decreasing degrees were influenced by the dose of UV-B and pH of acid rain. The effect of enhanced UV-B radiation was cooperated with acid rain on seedling growth of soybean. Key words: UV-B radiation; acid rain; soybean; seed germination; seedling