融雪剂胁迫对早熟禾发芽及幼苗生长的影响分析.pdf

第 45 卷 第 4 期2023 年 7 月环 境 影 响 评 价Environmental Impact AssessmentVol.45,No.4Jul.,2023收稿日期:2022-10-26作者简介:李剑颖(1993),女,北京人,工程师,硕士,主要研究方向为环境监测和固废处理,E-mail 932738310 通讯作者:任晓灵(1984),女,河北石家庄人,高级工程师,博士,主要研究方向为环境监测和固废处理,E-mail renxiaoling203 融雪剂胁迫对早熟禾发芽及幼苗生长的影响分析李剑颖1,2,张旭1,2,任晓灵1,2,李海青1,21.北京市城市管理研究院,北京 100028;2.生活垃圾检测分析与评价北京市重点实验室,北京 100028摘要:通过培养实验,研究了氯盐和醋酸盐两类融雪剂对早熟禾发芽及幼苗生长的影响。结果表明:融雪剂影响植物种子萌发,且随融雪剂浓度的升高,植物种子的受害率升高,醋酸盐类融雪剂对早熟禾种子的危害程度低于氯盐类融雪剂;融雪剂还影响植物幼苗生长,随融雪剂浓度的增加,苗高和根长逐渐下降,幼苗受害率升高,幼苗形态变化与种子受害率变化表现出一致性,两类融雪剂均会对幼苗的生长产生抑制,且抑制程度相差不大。因此,建议要高度重视融雪剂使用对环境和植物的影响,尽量使用机械和人工除雪方式,减少融雪剂的使用量及使用浓度。关键词:融雪剂;氯盐;醋酸盐;种子发芽受害率;幼苗生长DOI:10.14068j.ceia.2023.04.014中图分类号:X592 文献标识码:A 文章编号:2095-6444(2023)04-0073-04Effect of Snow Melting Agent Stress on Poa Pratensis Germination and Seedling GrowthLI Jianying1,2,ZHANG Xu1,2,REN Xiaoling 1,2,LI Haiqing 1,21.Beijing Municipal Institute of City Management,Beijing 100028,China;2.Beijing Key Laboratory of Municipal Solid Waste Detection Analysis and Evaluation,Beijing 100028,ChinaAbstract:Through culture experiments,the effects of chloride and acetate snow melting agents on Poa pratensisgermination and seedling growth were studied.The results show that snowmelt affected the germination of plant seeds,and with the increase of snowmelt concentration,the damage rate of plant seeds increased,the harm degree of acetate snowmelt to Poa pratensis was lower than that of chloride snowmelt;Snowmelt also affects the growth of plant seedlings,with the increase of snowmelt concentration,the seedling height and root length gradually decrease,and the seedling damage rate increases,the changes of seedling morphology are consistent with the changes of seed damage rate,the two kinds of snow melting agents can inhibit the growth of seedlings,and the degree of inhibition is not different.Therefore,it is suggested to pay attention to the impact of the use of snow melting agents on the environment and plants,and try to use mechanical and artificial snow removal methods to reduce the amount and concentration of snow melting agents.Keywords:snow melting agent;chloride salt;acetate;seed germination damage rate;seedling growth 随着城市化进程的不断加快,城市道路交通受冬季降雪影响的问题日益凸显。近年来,为清除路面积雪结冰,保证城市正常运转,使用融雪剂除雪已成为我国冬季融雪化冰的主要措施之一1。化学融雪剂以其操作简便、价格低和良好的使用效果被大量应用。随着化学融雪剂用量的大幅度增加,其对环境的危害越来越大,特别是可导致绿化植物生长受阻,甚至引起死亡,这些问题引起了人们极大的关注2。研究表明,融雪剂 75%95%的施用量通过流入或飞溅进入沿路绿化带,导致道路两边绿化树木、花草的大面积枯死3-4。同时,融雪剂经地表径流进入农田,还会造成土壤盐化,影响农作物的产量和品质5。环 境 影 响 评 价第 45 卷目前,有关融雪剂的研究主要集中在探索融雪技术及新型环保融雪剂研发方面,融雪剂对城市绿化和农田植物的影响也被关注,植物对融雪剂最敏感的时期为发芽期和幼苗期,但融雪剂对植物种子萌发和幼苗生长影响的研究仍然欠缺6。氯盐类融雪剂中氯离子对植物的影响难以消除,非氯盐融雪剂对植物的影响是否优于氯盐类融雪剂,缺少相应的数据支撑。因此,本研究以城市绿化常用的冷季型草坪草 早熟禾为试验材料7,比较不同浓度的氯盐和非氯盐类两种类型融雪剂对早熟禾种子萌发、幼苗和幼根的生理生化影响。为科学使用融雪剂提供参考,以减少融雪剂对园林绿化和农业生产环境的影响。1 融雪剂的分类及应用概况融雪剂主要分为两类:氯盐型融雪剂和有机型融雪剂。氯盐型融雪剂是城市融雪化冰使用最早且使用量最大的融雪剂,占总使用量的 97%以上8。氯盐型融雪剂的优点在于融雪化冰效率高、价格便宜,缺点是对环境影响较大,尤其是对于道路两边绿化植物的影响明显。有机型融雪剂是以有机酸、醋酸盐、尿素、二元醇等不含氯的原料合成的环保型融雪剂,主要用于高速公路、机场、铁路等重要道路的除雪9。有机型融雪剂的优点是融雪效果好、道路腐蚀性低、植物毒性低10;缺点是储存困难、价格昂贵。有机型融雪剂的缺点制约了其大规模的推广和应用11。世界上使用融雪剂的地区主要有美国、加拿大、欧洲、亚洲的东北部地区和独立国家联合体等区域12。美国氯盐类融雪剂使用量占78%13-14。加拿大采用抛撒纯氯化钠盐和喷洒液体氯化钙的方式融雪。韩国采用抛撒含量为 74%的片状固体氯化钙和纯氯化钠盐的融雪方法15。我国融雪剂每年用量约为 60 万 t 左右。其中,黑龙江省由于天气寒冷,降雪量较大,每年用量高达 20 万 t;山东省每年用量5 万 t 左右14。使用融雪剂已经成为我国北方城市冬季融雪化冰的必然选择。2 实验材料与方法2.1 试验材料试验选用我国北方城市绿化广泛应用的草坪草早熟禾的种子。融雪剂由北京市城市管理研究院提供,选用北京市冬季除雪使用量较大的两种典型融雪剂,氯盐类融雪剂 A 和醋酸盐类融雪剂 B。用蒸馏水将 A、B 融雪剂分别配成浓度为 1 gL、3 gL、5 gL、10 gL、15 gL 和 20 gL 浓度梯度的溶液。2.2 试验方法2.2.1 种子发芽试验通常用植物种子相对受害率指标来分析融雪剂对种子萌发的影响,以此间接反映融雪剂对植物的危害16。依照国家标准 融雪剂(GBT 238512017),用去离子水浮选法挑选饱满草种,并用 50%的双氧水消毒 2 min,去离子水充分冲洗。将种子按1010 粒整齐排放于铺有脱脂棉和 2 层滤纸,直径为 9 cm 的培养皿中。然后分别注入浓度为 1 gL、3 gL、5 gL、10 gL、15 gL 和 20 gL 的两种融雪剂溶液,以蒸馏水作为对照,共计 7 个处理样品。每组做 4 个平行。在恒温恒湿培养箱中培养。第12 d 开始记录发芽数量,以芽长超过种子长度 12为种子发芽的标准。2.2.2 幼苗生长试验挑选颗粒饱满、大小相似的早熟禾种子,用50%的双氧水消毒 2 min,去离子水充分冲洗。将供试草种均匀置于铺有脱脂棉和双层滤纸的培养皿中,每个培养皿放 100 粒。将培养皿在恒温恒湿培养箱中培养,培养箱温度设为 24 1。每天早、中、晚 3 次查看补水,保持滤纸湿润。观察种子发芽情况,连续 3 d 发芽种子数无增长视为发芽完全,替换掉未萌发的种子,确保培养皿中所有种子均发芽,打开培养皿盖备用。用融雪剂 A、B 溶液分别每3 天浇灌1 次,每次浇灌 10 mL,处理期间保持水分相对稳定。在整个试验周期内共浇灌 4 次。12 d 后对试验组和对照组进行植物生长指标(苗高、根长)测量,观察植株生长状况。2.3 测定指标与方法生物学指标主要包括地上部分生物量、苗高及根长17。在每个培养皿中随机抽取 4 棵早熟禾幼苗,以准确度为 0.02 mm 的游标卡尺测量每棵幼苗的苗高和根长。通过观察幼苗颜色、触摸幼苗质地47第 4 期李剑颖等:融雪剂胁迫对早熟禾发芽及幼苗生长的影响分析 的方法,判断其生长状况是正常、萎蔫还是干枯死亡,并记录干重。3 结果与讨论3.1 融雪剂对早熟禾种子发芽的影响实验测试了不同浓度的氯盐和醋酸盐两类融雪剂对早熟禾种子发芽的影响,实验结果见图 1。图 1 不同浓度的融雪剂对植物种子发芽的影响Fig.1 Effects of different concentrations of snow melting agents on germination of plant seeds结果表明,早熟禾种子的发芽均受到融雪剂不同程度的抑制,融雪剂会增大植物种子的受害率,并且种子受害率随融雪剂浓度的升高而增大。当融雪剂浓度小于 5 gL 时,融雪剂对早熟禾种子发芽的影响极小,非氯盐融雪剂对植物种子受害率较氯盐类相对较大;当融雪剂浓度达到 10 gL 时,融雪剂对种子的发芽影响开始明显,氯盐类融雪剂对种子的伤害明显开始大于醋酸盐类融雪剂;当融雪剂浓度超过 15 gL 时,醋酸盐类融雪剂的种子仍然可以萌发,但氯盐类融雪剂则明显变差,种子外观出现变黑、腐烂,失去活力,植物种子全部受害。总体来看,两类融雪剂在低浓度时对于种子发芽伤害均较低,随着浓度的升高醋酸盐类融雪剂的优势变得明显。3.2 融雪剂对早熟禾幼苗生长的影响分别用不同浓度的氯盐类和醋酸盐类融雪剂浇灌早熟禾幼苗 12 d 后,观测早熟禾幼苗的生长变化并记录融雪剂对早熟禾幼苗生长指标的影响(见表 1)。从表 1 可看出,随着融雪剂浓度的增加,早熟禾幼苗的根长和苗高都呈下降的趋势,当融雪剂浓度在 5 gL 以内的时候,根长和苗高下降幅度较小;超过 5 gL 之后降幅明显增大,说明低浓度融雪剂对幼苗和幼根生长的抑制不明显;在高浓度融雪剂的胁迫下,其对早熟禾幼苗的抑制作用逐渐增大。比较而言,5 gL 的融雪剂浓度是植物可以抵抗盐胁迫的一个临界值。表 1 融雪剂对早熟禾幼苗生长指标的影响Table 1 The effect of snow melting agent on the growth indicators of Poa pratensis seedlingsA 溶液浓度(gL)平均根长cm平均苗高cmB 溶液浓度(gL)平均根长cm平均苗高cm16.311.516.910.936.612.035.710.457.68.455.18.2102.04.9104.27.5153.74.2152.24.5201.63.5202.42.6用不同浓度的氯盐类和醋酸盐类融雪剂浇灌早熟禾幼苗 12 d 后,幼苗的生长状况记录见表 2。表 2 早熟禾幼苗生长状况记录Table 2 Record of growth status of Poa pratensis seedlingsA 溶液浓度(gL)正常幼苗棵萎蔫幼苗棵死亡幼苗棵幼苗受害率%B 溶液浓度(gL)正常幼苗棵萎蔫幼苗棵死亡幼苗棵幼苗受害率%1919001973003928003955005851144592622106917141410552619191519423939152934373720141076762097848457 环 境 影 响 评 价第 45 卷 从表 2 可以看出,两类融雪剂均对早熟禾幼苗的生长产生了影响,随着浓度的增加,生长正常的幼苗不断减少,萎蔫、死亡的幼苗增加。幼苗受害率随融雪剂浓度的增加而增加,且浓度越高受害率涨幅越大。比较而言,两类融雪剂对于早熟禾幼苗生长的影响相差不大,在浓度低于 5 gL 的范围内,植物生长较好;当浓度超过 5 gL 时,融雪剂对植物的影响增大,早熟禾幼苗表现为幼苗萎缩、弯曲、变黑甚至死亡。主要原因可能与融雪剂浓度过高造成植物“生理干旱”有关。植物无法从环境吸收水分,早熟禾幼苗的生长受到抑制,严重导致死亡。4 结论(1)融雪剂影响植物种子萌发,且随着融雪剂浓度的升高,植物种子的受害率升高。当融雪剂浓度低于 5 gL 的时候,融雪剂对植物种子受害率的影响较小;超过 5 gL 时,植物种子受害率开始大幅度提升。比较而言,醋酸盐类融雪剂对早熟禾种子的危害程度低于氯盐类融雪剂,主要原因是氯盐类融雪剂会引起部分种子中毒,导致种子霉变,从而影响种子发芽。(2)融雪剂影响植物幼苗生长,随融雪剂浓度的增加,苗高和根长逐渐下降,幼苗受害率升高,幼苗形态变化与种子受害率变化表现出一致性。在整个观测期间,低浓度融雪剂浇灌的幼苗长势良好,幼苗呈黄绿色,随着浓度的增加,正常幼苗不断减少,萎蔫、死亡幼苗增加。幼苗受害率随融雪剂浓度的增加而增加,且浓度越高受害率涨幅越大。从幼苗生长看,两类融雪剂均会对幼苗的生长产生抑制,且抑制程度相差不大。主要原因是,融雪剂主要通过其高浓度胁迫幼苗失水来影响生长,两种融雪剂均为高浓度盐溶液,对植物幼苗伤害相差不大。因此,建议高度重视融雪剂使用对环境和植物的影响。尽量使用机械和人工除雪的方式,减少融雪剂的用量,降低使用浓度。融雪剂使用后,及时清理积雪,含融雪剂的雪水应妥善收集并处理,降低融雪剂乱流、飞溅对生态环境的影响。参考文献(References):1谭霖,周广柱,李杨,等.氯盐类和非氯植物基融雪剂危害金鸡菊生长发育的比较研究J.中国园艺文摘,2015(5)7-9.2单丽岩,田霜,胡清.氯盐类融雪剂对路域植物和土壤的影响研究J.安全与环境工程,2016,23(3)89-95.3闫成竹,朱宏,金晓霞,等.融雪剂对北方四种主要草坪植物种子萌发的影响J.草地学报,2017,25(2)437-441.4何佳果,卢姝伶,田鑫,等.融雪剂对 5 种菊科花卉种苗生长发育的影响J.黑龙江农业科学,2016(6)46-51.5张进凤,韩寒冰.融雪剂对水稻幼苗生长及部分生理特性的影响J.茂名学院学报,2009,19(4)14-16.6杨冬,周广柱.氯盐融雪剂对 4 种地被植物种子萌发的影响J.中国园艺文摘,2015(4)7-9.7张营,李法云,荣湘民,等.融雪剂对 3 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