納米木質素磺酸鈉對鋅污染下小麥、綠豆種苗生長的影響

蘭盾　薛蘭蘭　王卓　呂建洲

摘 要 通過水培實驗，研究木質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、發芽率、苗期生長干鮮質量、葉片葉綠素含量等形態與生化指標對小麥和綠豆種苗生長影響做出相應分析。結果表明，納米木質素磺酸鈉對于緩解鋅脅迫的效果優于非納米制劑，當加入量為30 mL時效果最好。適宜濃度的納米木質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、發芽率均有明顯促進作用，提高苗期生長的鮮干質量，增加葉綠素含量，從而降低對小麥、綠豆苗期所產生的鋅脅迫，提高植物對重金屬的抗性。

關鍵詞 納米木質素磺酸鈉；鋅污染；小麥；綠豆；種苗生長

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

隨著工農業的發展，重金屬在大氣、水、土壤中造成了嚴重的環境污染，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注，經研究鋅可對甜瓜[1]、灰楊[2]、柑橘[3]等作物幼苗生理生化指標產生影響。

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

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

材料：木質素磺酸鈉、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素磺酸鈉納米制劑。用電子天平稱取4 g木質素磺酸鈉于燒杯中，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+反應液；其中以蒸餾水和360 mg/kg的Zn2+標準液作為對照，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箱中培養。

1.4 測定方法

1.4.1 形態指標測定

在第7天時觀察各組苗期的發芽長勢，記錄發芽數，計算發芽率。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 ℃干燥至質量，測量其干質量。

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）。以上指標重復3次，結果取其平均值。數據最后匯總進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 鋅污染后的小麥、綠豆根長、苗高、發芽率的影響

由實驗可知，利用體積為30 mL的木質素磺酸鈉納米制劑吸附后，小麥、綠豆的苗期長勢達到最佳，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，納米木質素磺酸鈉加入量達到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，從而達到表觀上對金屬離子或有機物產生吸附作用。

2.2 鋅污染對小麥、綠豆鮮質量與干質量的影響

從實驗結果可以得出，植株質量增加的趨勢與株高增加的趨勢總體一致。隨著木質素磺酸鈉處理液的增加，處理后小麥、綠豆的鮮質量、干質量均增加，并在相同劑量下，納米組的效果要好于原劑組。當加入30 mL納米制劑時，鮮質量、干質量達到最大值。由此可得，添加納米木質素磺酸鈉制劑后，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

由實驗結果可以得出，納米制劑吸附后的反應液較原劑吸附后的反應液，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，說明納米木質素磺酸鈉吸附更加完全，且對環境及植物本身的影響不大，可作為一種綠色環保的有機吸附劑。

3 結論

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和生長受到明顯抑制，根長、苗高、發芽率、苗期生長干鮮質量和葉片葉綠素含量等形態與生化指標均下降，產生典型的脅迫特征。木質素磺酸鈉處理后，根長、苗高、發芽率、苗期生長干鮮質量和葉片葉綠素含量均提高。統計分析可知，相同條件下，納米木質素磺酸鈉對于緩解鋅脅迫的效果更優于非納米制劑，且在加入量為30 mL時，溶液中的鋅離子含量最低，對小麥、綠豆苗期所產生的鋅脅迫作用小，效果最好。這充分說明，納米木質素磺酸鈉的應用在抵抗植物重金屬脅迫方面具有很大的研究空間，對今后綠色農業植物生長調節劑的研發和環境資源的有效利用有深遠意義。

參考文獻

[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].東北林業大學學報，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性的影響[J].生物學雜志，2010（6）：42-45.

[4]張宏.納米木質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，2013.

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

（責任編輯：劉昀）