鹽脅迫對東北薄荷種子萌發(fā)的影響1)

李玉梅 姜云天 董雪松

(吉林師范大學(xué)，四平，136000) (通化師范學(xué)院)

藥用植物的生長發(fā)育、產(chǎn)量品質(zhì)及其藥理藥效與其生長的地域環(huán)境密切相關(guān)[1]。近年來，隨著傳統(tǒng)醫(yī)藥和制藥工業(yè)對中藥材需求的日益增加，部分藥用植物逐漸進入規(guī)范化人工種植模式，但人們在栽培過程中不合理灌溉、施肥以及高溫高濕的特殊環(huán)境，導(dǎo)致土壤次生鹽漬化程度日益加重，已成為制約中藥材發(fā)展的瓶頸問題。據(jù)報道，一些藥用植物和芳香植物對鹽脅迫具有一定的耐受性，并且在脅迫臨界值內(nèi)有利于藥材品質(zhì)的提高[2-3]，這表明在鹽漬化土壤上發(fā)展藥用植物栽培產(chǎn)業(yè)具有一定的潛力。因此，深入開展道地藥材的耐鹽性研究，了解植物從種子萌發(fā)到苗期生長等各個生長發(fā)育階段對鹽堿逆境的響應(yīng)特征，明確其對不同鹽種類的耐受范圍，這對鹽堿地區(qū)道地藥材的引種栽培和指導(dǎo)生產(chǎn)實踐具有重要現(xiàn)實意義。

東北薄荷(Menthasachalinensis(Briq.) Kudo.)為唇形科(Labiatae)薄荷屬(Mentha)多年生草本植物，自然生長在海拔170～1 100 m的河邊、湖畔、潮濕草地，主產(chǎn)于黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古等地。以全草入藥，具有散風(fēng)熱、解表、通竅、疏肝、利膽、清咽之功效[4]；其鮮莖葉經(jīng)蒸餾而得的薄荷油作為重要的原材料廣泛應(yīng)用于香料、食品、醫(yī)藥等行業(yè)，現(xiàn)已成為一種藥香兼用植物。但是隨著濕地的減少和人為無節(jié)制的采挖，東北薄荷野生資源受到嚴(yán)重破壞，甚至在一些地區(qū)已面臨滅絕。因此，熟知該野生資源對外部生態(tài)環(huán)境因子的生存適應(yīng)性，開展東北薄荷的人工種植已成為當(dāng)務(wù)之急。目前國內(nèi)外對東北薄荷的研究甚少，僅見化學(xué)型分析[5]、種子繁育技術(shù)[6]方面的報道，而有關(guān)其逆境生理尤其是耐鹽性方面的研究尚未見報道。近年來，國內(nèi)外學(xué)者對同屬的椒樣薄荷(MenthapiperitaL.)[7-9]、唇萼薄荷(MenthapulegiumL.)[10]、亞洲薄荷(MenthaarvensisL.)[11]、留蘭香(MenthaspicataL.)[12]、水薄荷(MenthaaquaticaL.)[13]等栽培品種幼苗期的耐鹽性展開了系列研究，但僅涉及NaCl單一鹽脅迫，而有關(guān)其種子萌發(fā)期耐鹽性方面的研究鮮見報道。東北地區(qū)是我國土壤鹽堿化最為嚴(yán)重的區(qū)域之一，鹽堿土面積達3.84×107hm2，約占全區(qū)土地總面積的3.1%，鹽堿土耕地面積達1.28×107hm2[14]，且其所含鹽分復(fù)雜多樣，既含有中性鹽(NaCl、Na2SO4)，也含有堿性鹽(NaHCO3、Na2CO3)[15]，土壤鹽漬化已給當(dāng)?shù)剞r(nóng)林牧業(yè)發(fā)展帶來嚴(yán)重影響。東北薄荷作為道地藥材對不同類型鹽脅迫的耐受性如何？能否在鹽堿地上成功建植？能否利用鹽堿棄耕地來發(fā)展東北薄荷的人工種植，以實現(xiàn)生態(tài)恢復(fù)？系列問題尚未知曉。種子萌發(fā)階段是植物生活史中最為敏感的時期[16]，種子萌發(fā)期對逆境的適應(yīng)能力是決定該種群能否成功建植的關(guān)鍵因素[17]。因此，本研究以野生東北薄荷種子為試材，探討NaCl、Na2SO4、NaHCO3、Na2CO34種鹽脅迫對其種子萌發(fā)時間和發(fā)芽率、發(fā)芽勢、活力指數(shù)等萌發(fā)指標(biāo)的影響，并通過建立的函數(shù)方程確定東北薄荷種子萌發(fā)期對4種鹽脅迫的耐鹽適宜濃度、耐鹽半致死濃度和耐鹽極限濃度，為選擇適宜的鹽堿土地資源發(fā)展野生東北薄荷的引種、馴化栽培提供理論依據(jù)，也為其它道地藥材的耐鹽性研究提供參考。

1 材料與方法

供試的薄荷種子采自遼寧省鞍山市千山風(fēng)景區(qū)，經(jīng)吉林師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院姜恩來教授鑒定為東北薄荷(Menthasachalinensis(Briq.) Kudo.)的干燥成熟種子。

試驗設(shè)計：根據(jù)東北地區(qū)鹽堿化土地的鹽分組成[15]，以NaCl、Na2SO4、NaHCO3、Na2CO34種鹽為脅迫因子，根據(jù)預(yù)實驗所得結(jié)果將其濃度分別設(shè)置為NaCl濃度50、110、170 mmol·L-1；Na2SO4濃度50、70、90 mmol·L-1；NaHCO3濃度20、60、100 mmol·L-1；Na2CO3濃度15、20、25 mmol·L-1，以蒸餾水為對照0(CK)，每個處理濃度3次重復(fù)。

薄荷種子處理及相關(guān)指標(biāo)的測定：選取飽滿、大小均勻一致的東北薄荷種子用0.05%的KMnO4溶液消毒5 min，蒸餾水沖洗5次。按照《國際種子檢驗規(guī)程》將消毒后的種子置于鋪有雙層濾紙的培養(yǎng)皿(Φ=12 cm)中，分別加入對應(yīng)濃度的鹽溶液10 mL，每個培養(yǎng)皿內(nèi)均勻擺放30粒種子。將所有處理后的種子置于恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)進行培養(yǎng)，箱內(nèi)溫度設(shè)定為25 ℃，光照時間12 h/d，光照強度2 000 lx，每隔24 h觀察種子發(fā)芽情況并予以記錄，以胚芽長度達到種子長度一半時作為種子發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)[18]。分別于日發(fā)芽種子數(shù)達到最高峰時計算發(fā)芽勢，第7天計算種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)。連續(xù)培養(yǎng)7 d后，移走已萌發(fā)的種子，并將未萌發(fā)的種子置于蒸餾水中進行復(fù)水發(fā)芽試驗，觀察記錄解除4種鹽脅迫后種子恢復(fù)萌發(fā)情況。相關(guān)指標(biāo)的計算公式如下：

初始發(fā)芽率=(處理液中萌發(fā)種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%，恢復(fù)發(fā)芽率=(復(fù)水后發(fā)芽種子數(shù)/復(fù)水種子數(shù))×100%[19]；平均發(fā)芽時間=∑(ti×ni)/∑ni，式中ti為實驗開始的時間，ni為每天發(fā)芽的種子數(shù)[20]；發(fā)芽勢=(日發(fā)芽種子數(shù)達到高峰期時的發(fā)芽種子總數(shù)/供試種子總數(shù))×100%；發(fā)芽指數(shù)(Gi)=∑Gt/Dt，式中Gt為不同時間(t)的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽時間[21]；活力指數(shù)(Vi)=Gi×S，Gi為發(fā)芽指數(shù)，S為幼苗鮮質(zhì)量；相對鹽害率=((對照發(fā)芽率-處理發(fā)芽率)/對照發(fā)芽率)×100%。

耐鹽性評價[22]：分別以NaCl、Na2SO4、NaHCO3和Na2CO3處理7 d后的相對發(fā)芽率為因變量(y)、以鹽濃度為自變量(x)建立函數(shù)方程，以相對發(fā)芽率下降75%、50%和10%時所對應(yīng)的鹽濃度作為東北薄荷種子對4種鹽脅迫的耐鹽適宜濃度、耐鹽半致死濃度和耐鹽極限濃度。

數(shù)據(jù)處理：用Excel 2007錄入數(shù)據(jù)并制圖，采用SPSS20.0統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析和曲線回歸分析，以Duncan’s新復(fù)極差法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對東北薄荷種子萌發(fā)進程的影響

由表1可以看出，NaCl和Na2SO4脅迫處理下的種子平均發(fā)芽時間變化規(guī)律相似。脅迫濃度為50 mmol·L-1時，種子的平均發(fā)芽時間變化不大，分別較對照增加6.52%和0.86%；隨著脅迫濃度的繼續(xù)升高，平均發(fā)芽時間均較對照顯著增加，110和170 mmol·L-1NaCl處理的平均發(fā)芽時間分別增加39.56%和78.70%，而70和90 mmol·L-1Na2SO4處理的平均發(fā)芽時間分別增加47.83%和241.30%。不同濃度的NaHCO3和Na2CO3脅迫處理對平均發(fā)芽時間影響各異。與對照相比，20 mmol·L-1NaHCO3處理的平均發(fā)芽時間差異不顯著(P>0.05)，增加9.56%，而60、100 mmol·L-1NaHCO3處理的平均發(fā)芽時間分別較對照顯著增加54.78%和68.70%，且二者之間差異不顯著(P>0.05)；15、20、25 mmol·L-1Na2CO3處理的平均發(fā)芽時間均與對照差異顯著(P<0.05)，且各處理濃度之間差異亦顯著(P<0.05)，其分別較對照增加31.30%、62.61%和204.35%。以上結(jié)果說明，NaCl、Na2SO4、NaHCO3和Na2CO3脅迫處理均不同程度的延長了東北薄荷種子平均發(fā)芽時間，且高濃度二價鹽(Na2SO4、Na2CO3)對種子平均發(fā)芽時間的影響作用要大于一價鹽(NaCl、NaHCO3)。

由圖1和圖2可見，播種后第1天，僅對照組的種子開始萌發(fā)，其發(fā)芽率達到18.89%；第2天，不同濃度NaCl、Na2SO4和NaHCO3脅迫處理的種子均已開始萌發(fā)，而Na2CO3脅迫處理下的種子除25 mmol·L-1未萌發(fā)外，其它脅迫濃度下的種子均已萌發(fā)。從整個種子萌發(fā)歷程來看，NaCl處理組，0～110 mmol·L-1處理的日發(fā)芽率均在第2天達到峰值，且50 mmol·L-1處理下的日發(fā)芽率較對照增加41.68%；而170 mmol·L-1處理下的日發(fā)芽率則在第5天達到峰值，且其日發(fā)芽率僅為11.11%。Na2SO4處理組，0～90 mmol·L-1處理下的日發(fā)芽率均在第2天達到峰值，且50 mmol·L-1處理下的日發(fā)芽率較對照增加25.01%，而其它脅迫濃度下的日發(fā)芽率均低于對照(53.33%)。

表1 鹽脅迫對東北薄荷種子平均發(fā)芽時間的影響

注：表中數(shù)據(jù)為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”；同列不同字母表示同種鹽處理間差異顯著(P<0.05)。

圖1 中性鹽脅迫下東北薄荷種子萌發(fā)的動態(tài)變化

NaHCO3處理組中對照和20 mmol·L-1處理下的日發(fā)芽率均在第2天達到峰值，且20 mmol·L-1處理下的日發(fā)芽率較對照增加31.26%；而60 mmol·L-1處理下的日發(fā)芽率則在第3天達到峰值，其日發(fā)芽率為31.11%；100 mmol·L-1處理下的日發(fā)芽率則無明顯的萌發(fā)高峰。Na2CO3處理組中15 mmol·L-1處理下的日發(fā)芽率在第2天達到峰值，且其日發(fā)芽率較對照下降10.41%；而20 mmol·L-1處理下的日發(fā)芽率則出現(xiàn)雙峰值，分別出現(xiàn)在第2天和第5天，其日發(fā)芽率分別為24.44%和20.00%；25 mmol·L-1處理下的種子幾乎未萌發(fā)。

2.2 鹽脅迫對東北薄荷種子發(fā)芽率的影響

由表2可見，4種單鹽脅迫處理下的東北薄荷種子發(fā)芽率均隨其鹽濃度的升高而呈逐漸下降趨勢。其中，低濃度NaCl(50 mmol·L-1)和NaHCO3(20 mmol·L-1)處理下的發(fā)芽率均與對照差異不顯著(P>0.05)，僅較對照下降1.17%和4.66%；而高濃度NaCl(≥110 mmol·L-1)和NaHCO3(≥60 mmol·L-1)脅迫處理則顯著抑制了東北薄荷種子萌發(fā)，其發(fā)芽率較對照分別下降23.26%、74.42%和20.93%、70.93%。Na2SO4和Na2CO3處理下的發(fā)芽率均顯著低于對照(P<0.05)，且各脅迫濃度之間的發(fā)芽率差異均顯著(P<0.05)；低濃度Na2SO4(50 mmol·L-1)和Na2CO3(15 mmol·L-1)處理下的發(fā)芽率均較對照下降11.64%，而較高濃度Na2SO4(70、90 mmol·L-1)和Na2CO3(20、25 mmol·L-1)處理下的發(fā)芽率較對照分別下降61.63%、82.56%和31.39%、91.86%。

圖2 堿性鹽脅迫下東北薄荷種子萌發(fā)的動態(tài)變化

鹽處理鹽濃度/mmol·L-1發(fā)芽率/%發(fā)芽勢/%發(fā)芽指數(shù)活力指數(shù)相對鹽害率/%NaCl 0(95.56±1.94)a(53.33±1.85)b(45.74±1.06)a(2.18±0.09)a0d 50(94.44±1.11)a(75.56±1.11)a(40.29±0.83)b(0.92±0.11)b(1.03±0.96)c110(73.33±1.39)b(35.56±1.88)c(24.84±1.54)c(0.11±0)c(22.93±1.91)b170(24.44±2.94)c(3.33±1.92)d(5.75±0.65)d(0.01±0)d(74.18±1.94)aNa2SO40(95.56±1.94)a(53.33±1.85)b(45.74±1.06)a(2.19±0.09)a0d50(84.44±2.94)b(66.67±2.09)a(36.87±2.00)b(0.61±0.12)b(11.30±1.65)c70(36.67±1.92)c(17.78±2.94)c(12.10±1.22)c(0.06±0.02)c(61.59±1.98)b90(16.67±2.85)d(11.11±1.01)c(6.27±1.81)d(0.03±0.01)c(82.28±1.60)aNaH-CO30(95.56±1.94)a(53.33±1.85)b(45.74±1.06)a(2.19±0.09)a0d20(91.11±1.88)a(70.00±1.94)a(38.25±2.14)b(1.46±0.10)b(4.11±1.99)c60(75.56±2.94)b(18.89±1.11)c(22.73±2.08)c(0.82±0.07)c(20.69±1.71)b100(27.78±1.11)c(8.89±2.01)d(7.82±1.68)d(0.08±0.01)d(70.93±0.75)aNa2CO30(95.56±1.94)a(53.33±1.85)a(45.74±1.06)a(1.99±0.09)a0d15(84.44±2.84)b(47.78±2.94)a(30.54±2.07)b(0.25±0.05)b(11.40±1.07)c20(65.56±2.76)c(24.44±1.11)b(19.06±1.19)c(0.15±0.04)b(30.84±1.20)b25(7.78±1.11)d0c(0.34±0.05)d0c(91.77±1.44)a

注：表中數(shù)據(jù)為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”；同列不同字母表示同種鹽處理間差異顯著(P<0.05)。

表3 解除鹽脅迫后種子恢復(fù)萌發(fā)情況

注：表中數(shù)據(jù)為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”；同列不同字母表示同種鹽處理間差異顯著(P<0.05)。

解除鹽脅迫后發(fā)現(xiàn)(表3)，各個鹽脅迫濃度處理下的東北薄荷種子，復(fù)水第1天就有部分種子恢復(fù)萌發(fā)；復(fù)水第4天，低濃度(50 mmol·L-1)NaCl和Na2SO4處理下的種子基本恢復(fù)萌發(fā)，其總發(fā)芽率分別達到96.67%和97.78%，相比對照增加1.16%和2.32%，而高濃度NaCl(170 mmol·L-1)和Na2SO4(90 mmol·L-1)處理下的種子僅部分種子恢復(fù)萌發(fā)，其恢復(fù)發(fā)芽率分別為71.01%和20.60%，總發(fā)芽率達到77.78%和40.00%，且顯著低于對照(P<0.05)；較低濃度NaHCO3(20、60 mmol·L-1)和Na2CO3(15、20 mmol·L-1)處理下的種子其總發(fā)芽率均在75%以上，但是高濃度(100 mmol·L-1)NaHCO3處理下的種子恢復(fù)發(fā)芽率為56.68%，其總發(fā)芽率為62.22%，而高濃度(25 mmol·L-1)Na2CO3處理下的種子僅有2～3粒種子恢復(fù)萌發(fā)，且其種胚發(fā)黑，總發(fā)芽率僅為16.67%。綜上所述，低濃度鹽脅迫只是暫時抑制了部分東北薄荷種子的萌發(fā)，并沒有完全使之失活，如果在一定時期內(nèi)給予適宜的環(huán)境條件仍能恢復(fù)萌發(fā)；而高濃度二價鹽(Na2SO4、Na2CO3)脅迫已給部分東北薄荷種子造成了致死傷害，其生活力已完全喪失。

2.3 鹽脅迫對東北薄荷種子發(fā)芽勢的影響

由表2可見，Na2CO3處理下的種子發(fā)芽勢隨著鹽濃度的升高而呈逐漸下降趨勢，而其它3種鹽處理下的種子發(fā)芽勢則隨著鹽濃度的升高而呈“先升高后下降”的趨勢。與對照相比，低濃度NaCl(50 mmol·L-1)、Na2SO4(50 mmol·L-1)和NaHCO3(20 mmol·L-1)處理下的發(fā)芽勢差異顯著(P<0.05)，分別增加41.68%、25.01%和31.26%，而15 mmol·L-1Na2CO3處理下的發(fā)芽勢則無顯著差異(P>0.05)，僅下降10.41%；較高濃度NaCl(≥110 mmol·L-1)、Na2SO4(≥70 mmol·L-1)、NaHCO3(≥60 mmol·L-1)和Na2CO3(≥20 mmol·L-1)脅迫處理下的發(fā)芽勢均顯著下降，且分別在170、90、100和25 mmol·L-1處降至最低值，相比對照分別下降93.76%、79.17%、83.33%和100.00%。

2.4 鹽脅迫對東北薄荷種子發(fā)芽指數(shù)的影響

由表2可見，4種單鹽脅迫處理下的發(fā)芽指數(shù)均隨鹽濃度的升高而呈逐漸下降趨勢，且同鹽不同濃度處理之間差異均顯著(P<0.05)。其中，低濃度NaCl(50 mmol·L-1)、Na2SO4(50 mmol·L-1)、NaHCO3(20 mmol·L-1)和Na2CO3(15 mmol·L-1)處理下的發(fā)芽指數(shù)較對照分別下降11.92%、19.39%、16.38%和33.23%；而高濃度NaCl(170 mmol·L-1)、Na2SO4(90 mmol·L-1)、NaHCO3(100 mmol·L-1)和Na2CO3(25 mmol·L-1)處理下的發(fā)芽指數(shù)則較對照分別下降87.43%、86.29%、82.90%和99.26%。以上結(jié)果表明，Na2CO3脅迫對東北薄荷種子發(fā)芽指數(shù)的影響要大于其他3種鹽脅迫，當(dāng)鹽濃度超出一定范圍后，4種鹽脅迫處理下的種子發(fā)芽能力和活力均受到不同程度的抑制。

2.5 鹽脅迫對東北薄荷種子活力指數(shù)的影響

由表2可見，隨著鹽濃度的升高，4種單鹽脅迫處理下的活力指數(shù)均呈下降趨勢，且同鹽不同脅迫濃度下的活力指數(shù)均顯著低于對照(P<0.05)。其中，在脅迫濃度為50 mmol·L-1時，NaCl和Na2SO4脅迫處理下的活力指數(shù)較對照分別下降57.80%和72.15%；而低濃度NaHCO3(20 mmol·L-1)和Na2CO3(15 mmol·L-1)處理下的活力指數(shù)較對照分別下降33.33%和88.58%。當(dāng)NaCl和Na2SO4鹽濃度繼續(xù)升高到110 mmol·L-1和70 mmol·L-1時，活力指數(shù)驟然下降，較對照分別下降94.98%和97.26%；而NaHCO3(60 mmol·L-1)和Na2CO3(15 mmol·L-1)處理下的活力指數(shù)較對照分別下降62.56%和93.15%。當(dāng)鹽濃度達到170、90、100和25 mmol·L-1時，NaCl、Na2SO4、NaHCO3和Na2CO3處理下的活力指數(shù)分別由對照的2.19降至0.01、0.03、0.08和0。以上結(jié)果表明，4種單鹽脅迫均不同程度的抑制了東北薄荷種子的發(fā)芽速率和生長量，并且從整體來看，Na2CO3處理對東北薄荷種子活力的抑制作用要強于其他3種鹽處理。

2.6 東北薄荷種子耐鹽性評價

由表2可以看出，隨著鹽濃度的升高，4種單鹽脅迫處理下的相對鹽害率均呈增加趨勢，且同鹽不同濃度處理之間差異顯著(P<0.05)。其中，低濃度NaCl(50 mmol·L-1)和NaHCO3(20 mmol·L-1)處理下的相對鹽害率較低，分別為1.03%和4.11%，而Na2SO4(50 mmol·L-1)和Na2CO3(15 mmol·L-1)處理下的相對鹽害率達到11.30%和11.40%，說明東北薄荷種子對低濃度一價鹽的耐受性要強于二價鹽。之后隨著鹽濃度的繼續(xù)升高，4種單鹽脅迫對種子的傷害程度逐漸增大，當(dāng)Na2SO4鹽濃度達到70 mmol·L-1時，相對鹽害率驟然上升至61.59%；而NaCl(110 mmol·L-1)、NaHCO3(60 mmol·L-1)和Na2CO3(20 mmol·L-1)處理下的相對鹽害率上升幅度相差不大，分別為22.93%、20.69%和30.84%。當(dāng)4種單鹽脅迫濃度升至170、90、100和25 mmol·L-1時，其相對鹽害率驟然增至74.18%、82.28%、70.93%和91.77%。說明高濃度鹽脅迫已對東北薄荷種子萌發(fā)造成嚴(yán)重傷害，且二價鹽(Na2SO4、Na2CO3)脅迫對東北薄荷種子的傷害程度遠高于一價鹽(NaCl、NaHCO3)脅迫。

綜合以上結(jié)果表明，東北薄荷種子對4種單鹽的耐受性由大到小為NaCl、NaHCO3、Na2SO4、Na2CO3，且東北薄荷種子對一價鹽(NaCl、NaHCO3)的耐受能力強于二價鹽(Na2SO4、Na2CO3)。

表4 東北薄荷種子的耐鹽濃度

注：y代表相對發(fā)芽率；x1、x2、x3、x4分別代表NaCl、Na2SO4、NaHCO3、Na2CO3鹽濃度。

3 結(jié)論與討論

種子萌發(fā)期作為植物生命周期的第一階段，在鹽堿脅迫條件下，種子能否正常萌發(fā)、出苗、發(fā)育是決定農(nóng)作物能否成功建植和產(chǎn)量的關(guān)鍵因素[23]，鹽脅迫下植物種子的萌發(fā)特性常常表現(xiàn)為發(fā)芽率下降，萌發(fā)進程延遲，甚至種子失去生活力而致死[21-23]。眾多研究表明鹽脅迫對植物種子萌發(fā)的抑制程度常與鹽濃度、鹽類型、脅迫時間、pH值及其植物自身耐受能力等因素相關(guān)[24-26]，其對種子萌發(fā)的傷害作用主要歸結(jié)為滲透效應(yīng)和離子效應(yīng)[27]。滲透效應(yīng)引起溶液滲透勢降低而使種子吸水受阻，從而影響種子萌發(fā)[28]；離子效應(yīng)一方面表現(xiàn)為鹽離子(Na+、K+等)的直接毒害作用，從而抑制種子萌發(fā)，另一方面表現(xiàn)為離子滲入種子降低種子滲透勢，加速吸水而促進萌發(fā)[29]。本研究結(jié)果表明，與對照相比，低濃度NaCl、Na2SO4和NaHCO3脅迫處理對東北薄荷種子平均發(fā)芽時間影響差異不顯著(P>0.05)，而隨著鹽濃度的升高，平均發(fā)芽時間則顯著延長；Na2CO3脅迫處理則無論濃度高低均顯著延長了種子的平均發(fā)芽時間。進一步從種子日發(fā)芽率來看，除25 mmol·L-1Na2CO3處理的種子幾乎未萌發(fā)外，各濃度鹽堿脅迫處理均延遲了東北薄荷種子初始萌發(fā)時間，且基本在第2天才開始萌發(fā)(對照組第1天已開始萌發(fā))，但在一定濃度范圍內(nèi)4種單鹽脅迫并未延遲種子萌發(fā)峰值的來臨，這可能是種子初始萌發(fā)階段，由于鹽分含量的增加，致使周圍環(huán)境的滲透壓升高、水勢相應(yīng)降低，產(chǎn)生滲透效應(yīng)，使胚細(xì)胞吸水困難，延遲了種子初始萌發(fā)時間[30]，也可能是由于鹽脅迫導(dǎo)致種子產(chǎn)生淺度休眠而進入一種自我保護模式，這樣可以暫緩鹽脅迫帶來的傷害。但是隨著脅迫時間的延長，低濃度NaCl(50 mmol·L-1)、Na2SO4(50 mmol·L-1)和NaHCO3(20 mmol·L-1)鹽脅迫環(huán)境條件下，種子迅速萌發(fā)，且其日發(fā)芽率均高于對照(53.33%)，此現(xiàn)象認(rèn)為是由離子效應(yīng)所致，即滲入種子中的離子降低了種子滲透勢，加速吸水而促進萌發(fā)[29]，種子通過此方式以避免或減緩環(huán)境變化帶來的負(fù)面效應(yīng)[31]，這可能是東北薄荷種子適應(yīng)鹽堿逆境的一種自我調(diào)節(jié)方式。4種鹽脅迫處理下，東北薄荷種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢等萌發(fā)指標(biāo)也均受到影響。NaCl、Na2SO4、NaHCO3和Na2CO3脅迫處理下的種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均呈逐漸下降趨勢，而NaCl、Na2SO4和NaHCO3處理下的發(fā)芽勢則表現(xiàn)為“低促高抑”的變化規(guī)律，可見低濃度鹽溶液對種子的整體萌發(fā)速度和發(fā)芽整齊度并未造成影響。這與祖悅[32]對茶花鳳仙(ImpatiensbalsamenaL.)種子的研究結(jié)果一致。當(dāng)鹽濃度繼續(xù)升高時，4種鹽處理下種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均顯著下降(P<0.05)，這可能是較高濃度的鹽溶液已對種子造成滲透脅迫，引起細(xì)胞質(zhì)壁分離，抑制了種子的吸漲作用或者是高濃度鹽離子的毒害作用，抑制了酶系統(tǒng)而影響胞內(nèi)的新陳代謝，最終導(dǎo)致各項萌發(fā)指標(biāo)下降[18，33]。從4種鹽處理對東北薄荷種子萌發(fā)指標(biāo)的抑制、傷害程度來看，堿性較強的Na2CO3鹽溶液的設(shè)置濃度要比NaCl、Na2SO4和NaHCO3鹽溶液的濃度低很多，但其對種子萌發(fā)的抑制作用十分明顯。當(dāng)Na2CO3鹽濃度為25 mmol·L-1時，發(fā)芽率僅為7.78%，相對鹽害率達到90%以上，而其它3種鹽處理即使脅迫濃度達到最高時，其仍具有較高的發(fā)芽率(16%～30%)。說明Na2CO3脅迫對東北薄荷種子萌發(fā)的抑制作用要強于其它3種鹽處理，其抑制作用除了來源于Na+的毒害作用外，還來自于堿性鹽所造成的高pH作用。進一步從相對鹽害率也可以看出，50 mmol·L-1NaCl和Na2SO4處理下東北薄荷種子的相對鹽害率為1.03%和11.30%，而20 mmol·L-1NaHCO3和Na2CO3處理下的相對鹽害率已達到4.11%和30.84%。當(dāng)NaCl、Na2SO4、NaHCO3和Na2CO3濃度分別升高到110、90、100和25 mmol·L-1時，其對應(yīng)的相對鹽害率依次達到22.93%、82.28%、70.93%和91.77%。由此可見，東北薄荷種子萌發(fā)期對堿性鹽脅迫較中性鹽脅迫敏感，且NaCl鹽脅迫對東北薄荷種子萌發(fā)的傷害程度遠輕于其它3種鹽處理。

當(dāng)東北薄荷種子解除4種單鹽(NaCl、Na2SO4、NaHCO3和Na2CO3)脅迫后，在鹽脅迫中未萌發(fā)的薄荷種子則迅速而大量地萌發(fā)(表3)。與對照相比，其恢復(fù)萌發(fā)率隨4種鹽溶液濃度的升高而顯著增加，其低濃度鹽脅迫處理下的總發(fā)芽率和對照組的發(fā)芽率均無顯著差異(P>0.05)，且較高濃度NaCl(170 mmol·L-1)、Na2SO4(70 mmol·L-1)、NaHCO3(100 mmol·L-1)和Na2CO3(20 mmol·L-1)鹽脅迫處理下的總發(fā)芽率相比初始發(fā)芽率均有大幅增加，其分別達到77.78%、65.56%、62.22%和77.78%，但是高濃度Na2SO4(90 mmol·L-1)和Na2CO3(25 mmol·L-1)脅迫處理下的種子恢復(fù)發(fā)芽率較低，其總發(fā)芽率僅為40.00%和16.67%，說明高濃度二價鹽對部分種子已造成致死傷害，且堿性鹽Na2CO3處理對種子萌發(fā)的傷害程度要重于中性鹽Na2SO4處理。從種子萌發(fā)的整體情況來看，部分未萌發(fā)的薄荷種子在解除鹽脅迫后仍具有較高的萌發(fā)力，說明在一定鹽濃度范圍內(nèi)，4種鹽脅迫處理對東北薄荷部分種子的萌發(fā)并未產(chǎn)生永久性抑制作用，其對種子萌發(fā)產(chǎn)生的抑制作用主要是滲透效應(yīng)而不是鹽離子本身對種子的直接毒害作用。分析其原因認(rèn)為當(dāng)未萌發(fā)種子解除鹽脅迫置于蒸餾水中時，其種子內(nèi)部的滲透勢相對降低，此時促進種子從周圍環(huán)境中吸收水分，進而使種子迅速恢復(fù)萌發(fā)；但是當(dāng)鹽溶液濃度超過東北薄荷種子萌發(fā)的耐受范圍時，細(xì)胞內(nèi)累積大量離子，使細(xì)胞質(zhì)膜完整性遭受破壞，胞內(nèi)代謝失調(diào)，造成永久性毒害(鹽離子毒害作用)，致使種子完全喪失活力[34]。

綜上所述，不同濃度4種鹽均抑制了東北薄荷種子的萌發(fā)，且Na2CO3的抑制作用最大，而NaCl處理對種子萌發(fā)的危害最小。本研究通過建立的函數(shù)方程進一步明確了東北薄荷種子萌發(fā)期對4種鹽脅迫的耐受程度由大到小依次為NaCl、NaHCO3、Na2SO4、Na2CO3。在NaCl、Na2SO4、NaHCO3和Na2CO34種鹽脅迫下，東北薄荷種子萌發(fā)的耐鹽適宜濃度為119.44 mmol·L-1(0.70%)、64.64 mmol·L-1(0.92%)、64.32 mmol·L-1(0.54%)和19.27 mmol·L-1(0.20%)；耐鹽極限濃度為191.21 mmol·L-1(1.12%)、105.33 mmol·L-1(1.50%)、108.07 mmol·L-1(0.91%)和25.07 mmol·L-1(0.27%)。因此，在鹽漬環(huán)境條件下開展東北薄荷人工種植時，應(yīng)根據(jù)土壤含鹽量及鹽分組成有選擇的播種，而對含鹽量較高的區(qū)域，可以通過適時灌溉的方式促進種子迅速萌發(fā)，以緩解鹽脅迫帶來的危害。

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