李衛(wèi)明,許輝欣,柴政,高析
(酒泉市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院,酒泉 735000)
近年來(lái),甘肅河西地區(qū)緊緊圍繞項(xiàng)目區(qū)土地鹽堿重、貧瘠、面積大及種植的牧草苜蓿、普通籽用玉米產(chǎn)量低的狀況,大面積推廣甜高粱、飼用玉米、燕麥草等牧草種植。通過(guò)研究土壤鹽漬化下的高產(chǎn)牧草品種的主控因素,揭示甜高粱、飼用玉米、燕麥草等高產(chǎn)牧草耐鹽的重要調(diào)控機(jī)理,闡明農(nóng)田高產(chǎn)生產(chǎn)耐鹽牧草共性的原理和途徑,有助于在生產(chǎn)上采取切實(shí)可行的技術(shù)措施,進(jìn)一步提高植物的抗鹽堿能力,為植物在鹽漬化土壤上生長(zhǎng)創(chuàng)造有利條件,為河西內(nèi)陸荒漠鹽堿地開(kāi)發(fā)和實(shí)現(xiàn)移民區(qū)農(nóng)牧結(jié)合發(fā)展及農(nóng)民持續(xù)增收提供技術(shù)理論支撐[1]。本試驗(yàn)主要研究不同濃度鹽脅迫對(duì)種子萌發(fā)、生長(zhǎng)特性的影響,探討耐鹽作物種子的耐鹽能力,為今后甘肅河西鹽堿化土地牧草的合理開(kāi)發(fā)利用提供理論依據(jù)。
供試作物品種為:甜高粱(酒甜引6號(hào))、飼用玉米(酒623)、燕麥(燕引1號(hào));NaCl為分析純,由北京化工試劑廠生產(chǎn);蒸餾水。供試基質(zhì)材料為消毒后的沙子。
1.2.1 作物種子選?。禾暨x飽滿、大小一致的種子,數(shù)量為每個(gè)發(fā)芽盒100粒種子,且種子進(jìn)行過(guò)包衣消毒處理。
1.2.2 培養(yǎng)基質(zhì)的準(zhǔn)備:①洗滌。先將準(zhǔn)備好的河沙揀去較大的石子和雜質(zhì)后進(jìn)行水洗,以去除污物和有毒物質(zhì)。②消毒。將洗凈的濕沙放在鐵盤(pán)內(nèi)攤薄,在130~170℃高溫下烘干消毒。③過(guò)篩。將烘干的沙子過(guò)篩,使沙粒大小均勻,使其既具有足夠的持水力,又能保持一定的孔隙利于透氣。④裝盒。準(zhǔn)備9個(gè)發(fā)芽盒,每個(gè)發(fā)芽盒中放入1kg消毒后的河沙,然后在8個(gè)盒子中,分別加入150mL不同濃度(分別為50、100、150、200、250、300、350、400mmol/L)的NaCl溶液,另一個(gè)盒子加蒸餾水(CK)。
1.2.3 試驗(yàn)設(shè)3次重復(fù)。在不同濃度梯度的發(fā)芽盒中放入100粒待發(fā)芽種子,并放入恒溫為25℃、光照14H/D、光照強(qiáng)度3 000lx的發(fā)芽箱中。
從初次計(jì)數(shù)天數(shù)開(kāi)始,逐天記錄發(fā)芽種子數(shù),計(jì)算發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率,并且觀察幼苗子葉變化。在末次計(jì)數(shù)天數(shù),測(cè)定幼苗的生長(zhǎng)指標(biāo)。
發(fā)芽率(GP)=初次計(jì)數(shù)時(shí)發(fā)芽種子數(shù)/播種種子數(shù)×100%
發(fā)芽勢(shì)(GE)=末次計(jì)數(shù)時(shí)發(fā)芽種子數(shù)/播種種子數(shù)×100%
相對(duì)發(fā)芽率(RGP)=鹽處理發(fā)芽率/對(duì)照發(fā)芽率×100%
發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑Gt/Dt(其中,Gt為t天的發(fā)芽數(shù),Dt為發(fā)芽日數(shù))
相對(duì)發(fā)芽指數(shù)(RGI)=鹽處理發(fā)芽指數(shù)/對(duì)照發(fā)芽指數(shù)×100%
萌發(fā)活力指數(shù)(GVI)=GI×S(其中,S為幼苗平均胚根長(zhǎng)度)
相對(duì)萌發(fā)活力指數(shù)(RGVI)=鹽處理萌發(fā)活力指數(shù)/對(duì)照萌發(fā)活力指數(shù)×100%
相對(duì)傷害率(RHP)=(對(duì)照發(fā)芽數(shù)-各處理發(fā)芽數(shù))/對(duì)照發(fā)芽數(shù)×100%
耐鹽程度分析:
耐鹽濃度(適宜值)∶相對(duì)發(fā)芽率(RGP)達(dá)到75%時(shí)的鹽濃度;半數(shù)抑制濃度(臨界值):相對(duì)發(fā)芽率(RGP)達(dá)到50%時(shí)的鹽濃度;極限濃度:相對(duì)發(fā)芽率(RGP)達(dá)到25%時(shí)的鹽濃度。
在種子萌發(fā)期檢驗(yàn)?zāi)望}性強(qiáng)弱的最常規(guī)指標(biāo)就是發(fā)芽率[2]。由表1可知,甜高粱發(fā)芽率在50mmol/L濃度最高,150mmol/L濃度急劇減少,350mmol/L之后減少到0;發(fā)芽勢(shì)在50mmol/濃度最高,300mmol/L濃度之后急劇減少,400mmol/L濃度之后為基本不發(fā)芽。玉米發(fā)芽率在50mmol/L濃度最高,150mmol/L濃度急劇減少,300mmol/L濃度之后減少到0;發(fā)芽勢(shì)在50mmol/L濃度最高,300mmol/L濃度之后急劇減少,400mmol/L濃度之后為基本不發(fā)芽。燕麥發(fā)芽率在0~50mmol/L濃度最高,150mmol/L濃度之后急劇減少,200mmol/L濃度之后減少到0;發(fā)芽勢(shì)在100mmol/L濃度最高,150mmol/L濃度之后急劇減少,300mmol/L濃度之后基本不發(fā)芽??梢?jiàn),較低鹽濃度可促進(jìn)種子萌發(fā),高鹽濃度可抑制種子萌發(fā)。本試驗(yàn)中品種間耐鹽性為:甜高粱≥玉米>燕麥。
表1 NaCl濃度對(duì)種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)的影響 單位:%
發(fā)芽率只能反映鹽分對(duì)種子萌發(fā)的影響,很難反映種子活力和出苗的整齊度,所以本次試驗(yàn)采取發(fā)芽活力指數(shù)進(jìn)一步檢驗(yàn)其影響?;盍χ笖?shù)可以反映種子活力的高低,發(fā)芽指數(shù)則表示種子萌發(fā)速度和田間出苗的一致性[3]。由表2可知,隨著NaCl濃度的升高,3個(gè)品種發(fā)芽指數(shù)和萌發(fā)活力指數(shù)均降低,甜高粱和玉米在200mmol/L濃度之后急劇下降[4],燕麥在100mmol/L濃度之后急劇下降。在一定程度上說(shuō)明玉米和甜高粱耐鹽性基本一致(鹽濃度低于250mmol/L玉米發(fā)芽指數(shù)稍好于甜高粱,鹽濃度高于250mmol/L甜高粱發(fā)芽指數(shù)稍好于玉米),好于燕麥。
表2 NaCl對(duì)發(fā)芽指數(shù)、萌發(fā)指數(shù)的影響 單位:%
由表3可知,隨著鹽濃度的升高,相對(duì)發(fā)芽率逐漸降低,甜高粱在300mmol/L濃度之后急劇下降,玉米在250mmol/L濃度之后急劇下降,燕麥在150mmol/L濃度之后急劇下降。以鹽濃度低于300mmol/L相對(duì)發(fā)芽率達(dá)到75%以上為本次試驗(yàn)品種甜高粱和玉米的耐鹽濃度(適宜值),鹽濃度介于300~350mmol/L之間相對(duì)發(fā)芽率達(dá)到50%時(shí)為本次試驗(yàn)品種甜高粱和玉米的半數(shù)抑制濃度(臨界值),鹽濃度在350mmol/L相對(duì)發(fā)芽率為25%時(shí)為本次試驗(yàn)品種甜高粱和玉米的極限濃度,燕麥的耐鹽濃度(適宜值)為150mmol/L,半數(shù)抑制濃度(臨界值)為150~200mmol/L。耐鹽極限濃度為200~250mmol/L。
從相對(duì)傷害率上看,低鹽濃度對(duì)種子萌發(fā)產(chǎn)生的毒害作用較小,而隨著鹽濃度的增加,鹽害作用增大[5]。甜高粱和玉米均在400mmol/L濃度脅迫下相對(duì)傷害率接近100%,燕麥在300mmol/L濃度脅迫下相對(duì)傷害率接近100%。
表3 NaCl對(duì)種子相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)傷害率的影響 單位:%
相對(duì)發(fā)芽指數(shù)和相對(duì)萌發(fā)活力指數(shù)能更準(zhǔn)確地表現(xiàn)出作物在鹽脅迫下的耐鹽程度[6]。由表4可知,隨著NaCl濃度升高,3個(gè)品種相對(duì)發(fā)芽指數(shù)、相對(duì)萌發(fā)活力指數(shù)逐漸降低,燕麥在100mmol/L濃度之后急劇降低,甜高粱和玉米在200mmol/L濃度之后急劇降低。
表4 NaCl對(duì)種子相對(duì)發(fā)芽指數(shù)、相對(duì)萌發(fā)活力指數(shù)的影響 單位:%
目前關(guān)于鹽脅迫對(duì)耐鹽作物生理生化特性影響的研究方法相對(duì)較多,但都集中在研究鹽脅迫條件或苗期的生物量差別上[7]。王晨等[8]研究了甜高粱對(duì)混合鹽堿脅迫的響應(yīng)及耐鹽種質(zhì)的鑒定;張一弓等[9]研究了NaCl脅迫對(duì)玉米自交系種子萌發(fā)和根芽生長(zhǎng)的影響等,但研究結(jié)果常有較大的差異。在眾多測(cè)定指標(biāo)中,通過(guò)萌發(fā)期鑒定耐鹽性可在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)對(duì)大量品種進(jìn)行評(píng)價(jià),具有效率高、周期短、可操作性強(qiáng)等特點(diǎn),但相關(guān)綜合性論述幾種不同品種耐鹽作物的鹽脅迫,尤其是適合河西地區(qū)的甜高粱、飼用玉米、燕麥草等耐鹽作物的研究很少見(jiàn)到。
本試驗(yàn)研究了NaCl條件下鹽脅迫對(duì)甜高粱、飼用玉米和燕麥草種子萌發(fā)的影響,得出的耐鹽性結(jié)論(甜高粱和飼用玉米在200mmol/L濃度之后急劇下降,燕麥在100mmol/L濃度之后急劇下降)與郭曉麗[10](鹽脅迫下不同高粱材料的生理特性分析)和曹熙敏等[11](不同鹽分脅迫對(duì)玉米種子萌發(fā)的影響)及李威等[12](4個(gè)燕麥品種萌發(fā)期耐鹽能力的研究)結(jié)論基本一致。并對(duì)甜高粱、飼用玉米和燕麥草種子耐鹽濃度(適宜值)、半數(shù)抑制濃度(臨界值)、極限濃度對(duì)耐鹽作物的種子萌發(fā)濃度進(jìn)行了界定。但試驗(yàn)僅對(duì)種子在NaCl不同濃度脅迫下發(fā)芽指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)定,對(duì)幼苗生長(zhǎng)的影響仍有待進(jìn)一步加深研究。
隨著鹽濃度的增加,種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、萌發(fā)活力指數(shù)等降低,發(fā)芽時(shí)間推遲,種子發(fā)芽整齊度降低。鹽濃度越大,種子受到的毒害作用越大。隨著時(shí)間的延長(zhǎng),種子萌發(fā)受到鹽抑制的作用逐漸增加。本試驗(yàn)中不同品種對(duì)鹽濃度的適應(yīng)能力:甜高粱≥玉米>燕麥。