趙 紅,羅朝暉,周麗明,林國(guó)衛(wèi)

(上饒師范學(xué)院,江西 上饒 334001)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)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(duì)動(dòng)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(xì)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(duì)小麥種子發(fā)芽和生長(zhǎng)有明顯的抑制作用,發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率隨濃度的增大而下降[7],對(duì)小麥幼苗的生長(zhǎng)影響也很大[8],使香根草葉片生長(zhǎng)速率和葉綠素含量隨濃度的上升呈下降趨勢(shì),同時(shí)脯氨酸含量升高,膜透性增大[9]。本試驗(yàn)以蠶豆、大豆、豌豆和綠豆4種豆類作物種子為材料,進(jìn)行廢電池液脅迫處理,通過測(cè)定4類種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù),以及廢電池液對(duì)種子萌發(fā)毒害的半致死濃度,揭示它們對(duì)廢電池脅迫的響應(yīng),旨在為了解4種豆類作物對(duì)廢舊電池液脅迫的抗性,以及為正確評(píng)估廢電池給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的經(jīng)濟(jì)損失提供一定的實(shí)驗(yàn)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(xué)院農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所提供,是當(dāng)?shù)爻Ｒ姷慕?jīng)濟(jì)作物。

1.2 試驗(yàn)設(shè)置

取相同品牌普通5號(hào)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?jǐn)嚢?次,浸泡時(shí)用塑料薄膜封口防止蒸發(fā),5d后將溶液過濾,定容至1000ml,轉(zhuǎn)棕色瓶備用[10]。濃度設(shè)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(jí)濃度,蒸餾水作為對(duì)照,共6個(gè)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(fù)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(gè)濃度設(shè)3次重復(fù),放在恒溫培養(yǎng)箱中,在(25±1)℃條件下進(jìn)行培養(yǎng),每日補(bǔ)充蒸發(fā)掉的溶液。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與測(cè)定方法

種子活力測(cè)定按種子檢驗(yàn)原理和技術(shù)進(jìn)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(shì)=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(shí)間的發(fā)芽數(shù),Dt為相應(yīng)的發(fā)芽日數(shù)。

活力指數(shù)(VI)=S×∑Gt/Dt,S為一定時(shí)期內(nèi)幼苗生長(zhǎng)勢(shì),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(biāo),以與對(duì)照組相比的相對(duì)發(fā)芽率為縱坐標(biāo),得二者的回歸方程,然后將相對(duì)發(fā)芽率50(%)代入方程中,求得4類種子的半致死濃度。

2 結(jié)果與分析

2.1 廢電池液脅迫對(duì)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(biāo)。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(fù)相關(guān)(r=-0.9846、-0.9828、-0.9963、-0.9864)。處理組(50%)與對(duì)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(duì)種子發(fā)芽率的影響

圖2 廢電池液脅迫對(duì)種子發(fā)芽勢(shì)的影響

2.2 廢電池液脅迫對(duì)種子發(fā)芽勢(shì)的影響

發(fā)芽勢(shì)表征種子發(fā)芽速度。圖2顯示,4類種子發(fā)芽勢(shì)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(fù)相關(guān)(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(shì)與對(duì)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(duì)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(shí),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(fù)相關(guān)(r=-0.9676、-0.9717、-0.9434、-0.8207)。處理組(50%)與對(duì)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(shí),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(duì)種子發(fā)芽指數(shù)的影響

圖4 廢電池液脅迫對(duì)種子活力指數(shù)的影響

2.4 廢電池液脅迫對(duì)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(zhǎng)和生長(zhǎng)整齊度兩個(gè)因素。由圖4可看出,在沒有受到脅迫時(shí),蠶豆種子活力指數(shù)最大,是因?yàn)樾Q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(shì),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(fù)相關(guān)(r=-0.9662、-0.9732、-0.9518),同時(shí)綠豆活力指數(shù)也與廢電池液濃度呈負(fù)相關(guān)(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(duì)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(qiáng),明顯強(qiáng)于蠶豆、豌豆和綠豆。

2.5 廢電池液毒害程度分析

表1 相對(duì)發(fā)芽率(y)與廢電池液濃度(x)的關(guān)系

從表1數(shù)據(jù)可知,蠶豆、大豆、豌和綠豆種子相對(duì)發(fā)芽率與廢電池液濃度呈極顯著負(fù)相關(guān),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(qiáng),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(jié)論

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

本試驗(yàn)結(jié)果表明,與對(duì)照組相比,4類種子萌發(fā)過程中響應(yīng)廢電池液脅迫的四項(xiàng)指標(biāo)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(jì)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(duì)廢電池液脅迫的抗性＞豌豆＞蠶豆＞綠豆,廢電池液對(duì)綠豆的毒性最強(qiáng)。

[1]石靖,趙詠梅,侯偉.廢舊電池液對(duì)小鼠染色體及肝腎功能的影響[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2011,39(9):24～28.

[2]曾雪,王旭,周材權(quán),等.廢舊電池液對(duì)多刺裸腹氵蚤種群的毒性研究[J].西華師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2010,31(4):378～381.

[3]季遙,沈盎綠,平仙隱,等.廢電池浸出液對(duì)鯽魚紅細(xì)胞DNA損傷的研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2007,26(3):1178～1182.

[4]劉京貞.廢舊電池液對(duì)鯽魚血液和免疫的影響[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,48(10):2528～2530.

[5]黃浩,耿寶榮,嚴(yán)萍,等.廢舊電池浸出液對(duì)蟾蜍蝌蚪致死率的影響[J].鷺江職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2003,11(4):55～57.

[6]宋關(guān)玲,馬匯泉,宋新華.廢電池浸出液對(duì)青萍(Lemnaminor)生長(zhǎng)的影響[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2009,37(8):15～16,25.

[7]姚錦秋,王云,齊廣,等.廢電池浸提液對(duì)小麥種子發(fā)芽影響的初步研究[J].內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報(bào),2007,22(6):637～638,641.

[8]李青雨,潘春彩.廢舊電池浸出液對(duì)小麥幼苗葉綠素及生物量的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,37(32):15772～15774.

[9]劉金祥,莫雪梅,朱延鋒,等.廢舊電池內(nèi)容物直接填埋和其稀釋液對(duì)香根草生長(zhǎng)脅迫與光合生理生態(tài)的研究[J].熱帶作物學(xué)報(bào),2011,32(7):1240～1244.

[10]趙紅,林國(guó)衛(wèi),羅朝暉,等.廢電池浸出液對(duì)蠶豆種子萌發(fā)和根尖細(xì)胞有絲分裂的影響[J].亞熱帶植物科學(xué),2011,40(4):52～55.

[11]顏啟傳.種子檢驗(yàn)原理和技術(shù)[M].杭州:浙江大學(xué)出版社.2001.

[12]沈盤綠,馬勝偉,沈新強(qiáng).廢電池浸出液對(duì)海洋生物的影響評(píng)價(jià)[J].上海環(huán)境科學(xué),2007,26(4):170～174.

[13]李青雨,萬年慶.廢舊電池浸出液對(duì)小麥種子發(fā)芽率及幼苗生長(zhǎng)的影響[J].許昌學(xué)院學(xué)報(bào),2010,29(2):42～44.