4種鹽脅迫對(duì)黑種草種子萌發(fā)的影響

楊于軍

(山西太寬河自然保護(hù)區(qū)管理局，山西 夏縣 043004)

我國(guó)鹽堿土問(wèn)題嚴(yán)重，尤其在干旱半干旱地區(qū)，鹽漬土總面積高達(dá)3.5×107hm2，土壤鹽漬化極大地影響了當(dāng)?shù)刂参锏纳婧蜕L(zhǎng)。草本植物繁殖方式多樣、管理成本低、栽培養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)單，在園林中運(yùn)用豐富，是干旱半干旱地區(qū)生態(tài)城市建設(shè)的重要物種。而選擇適合鹽堿土生長(zhǎng)的園林草本植物是解決干旱半干旱地區(qū)城市綠化問(wèn)題的關(guān)鍵。植物種子最易受外界環(huán)境影響而無(wú)法萌發(fā)，因此，種子順利萌發(fā)是植物在鹽堿地區(qū)生存、生長(zhǎng)的前提條件。

黑種草(NigelladamascenaL.)又名黑子草，毛茛科黑種草屬，原產(chǎn)于南歐及北非。黑種草枝葉秀麗，花色濃艷，適應(yīng)性強(qiáng)，有較高的園林開(kāi)發(fā)潛力。國(guó)內(nèi)僅對(duì)黑種草的形態(tài)解剖、配置及美學(xué)價(jià)值有研究，關(guān)于其生理脅迫方面的研究未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)。筆者采用NaCl，Na2SO4，MgCl2單鹽溶液和質(zhì)量比NaCl∶Na2SO4=2∶1的復(fù)合鹽溶液對(duì)黑種草種子進(jìn)行鹽脅迫模擬，每種溶液設(shè)5個(gè)濃度梯度(以蒸餾水為對(duì)照)，共計(jì)24組處理。旨在為干旱半干旱地區(qū)鹽堿地條件下黑種草的栽培和園林應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選取大小相等、健康、飽滿的黑種草種子。

1.2 試驗(yàn)方法

分別配置5個(gè)濃度梯度(分別為0.3%，0.6%，0.9%，1.2%，1.5%)的NaCl，Na2SO4，MgCl2和NaCl+Na2SO4(質(zhì)量比為2∶1)鹽溶液，以蒸餾水為對(duì)照(CK)。取72個(gè)培養(yǎng)皿，在培養(yǎng)皿內(nèi)鋪2層濾紙，每個(gè)培養(yǎng)皿放50粒經(jīng)過(guò)消毒的種子，并加入不同鹽溶液15 mL，每個(gè)處理重復(fù)3次。將所有培養(yǎng)皿均置于25 ℃的光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，每日定時(shí)觀察并記錄露白種子數(shù)量。試驗(yàn)過(guò)程中及時(shí)補(bǔ)充各培養(yǎng)皿對(duì)應(yīng)的鹽溶液，保持濾紙濕潤(rùn)，直至不再有種子萌發(fā)為止。

1.3 指標(biāo)調(diào)查與分析方法

萌發(fā)結(jié)束后，每處理隨機(jī)抽取20株幼苗進(jìn)行種子胚根長(zhǎng)、胚芽長(zhǎng)和葉面積的測(cè)定。采用圖像掃描法，將植株葉片掃描成圖后導(dǎo)入AutoCAD 2016計(jì)算葉面積。發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、萌發(fā)活力指數(shù)和鹽害指數(shù)計(jì)算公式如下。

發(fā)芽率(GR)=n/N×100%，

(1)

發(fā)芽勢(shì)(GP)=(Kn/N)×100%，

(2)

(3)

萌發(fā)活力指數(shù)(GNI)=GI×RL，

(4)

鹽害指數(shù)(SII)=(Cn-n)/Cn×100%.

(5)

式中：n——脅迫處理發(fā)芽種子數(shù)，粒；

N——固定值，50；

Kn——第7天的發(fā)芽種子數(shù)，粒；

Gt——不同天數(shù)發(fā)芽數(shù)，粒；

Dt——相應(yīng)發(fā)芽天數(shù)，粒；

RL——幼根的平均長(zhǎng)度，mm；

Cn——對(duì)照種子發(fā)芽數(shù)，粒。

采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行方差分析。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對(duì)黑種草種子發(fā)芽的影響

NaCl，Na2SO4，MgCl2及NaCl+Na2SO4鹽溶液對(duì)黑種草種子發(fā)芽的影響見(jiàn)表1.

2.1.1 鹽脅迫對(duì)發(fā)芽率的影響

0.3%濃度NaCl鹽溶液處理的黑種草種子萌發(fā)最早，在第5天露白。0.6%，0.9%，1.2%濃度NaCl鹽溶液處理的種子分別在試驗(yàn)開(kāi)始的第6天，第9天，第12天露白。1.5%濃度NaCl鹽溶液處理的黑種草種子無(wú)露白。同種鹽溶液濃度下種子的發(fā)芽率隨試驗(yàn)天數(shù)的增加而不斷增大。隨著鹽濃度的升高，鹽脅迫表現(xiàn)愈明顯。

0.3%，0.6%濃度Na2SO4鹽溶液處理下的種子均在第6天開(kāi)始露白，0.9%，1.2%濃度Na2SO4鹽溶液處理的種子分別在第10天和第17天開(kāi)始露白。當(dāng)鹽溶液濃度達(dá)到最高時(shí)種子無(wú)萌發(fā)。

表1 鹽脅迫對(duì)黑種草種子發(fā)芽的影響 %

0.3%和0.6%濃度MgCl2鹽溶液處理下，種子萌發(fā)時(shí)間與Na2SO4鹽一致。MgCl2濃度為0.9%，1.2%時(shí)，種子分別在第13天和15天發(fā)芽，最高濃度下的種子發(fā)芽率為0.0%.隨著鹽溶液濃度升高，鹽脅迫效果越顯著，種子發(fā)芽越少。

1.5%濃度的NaCl+Na2SO4復(fù)合鹽處理沒(méi)有種子萌發(fā)。0.3%，0.6%濃度處理下的種子在第6天開(kāi)始萌發(fā)，0.9%和1.2%濃度處理下的種子分別在第10天和第15天開(kāi)始發(fā)芽。在同種鹽溶液濃度處理下，種子的發(fā)芽率隨試驗(yàn)天數(shù)的增加而逐步增大。

鹽溶液處理下黑種草種子的發(fā)芽率與鹽濃度成反比。0.3%和0.6%濃度下，種子發(fā)芽率表現(xiàn)為NaCl鹽脅迫下最低，MgCl2最高。0.9%濃度下，復(fù)合鹽處理種子發(fā)芽率高于其它處理組，MgCl2鹽溶液處理發(fā)芽率最低。在處理液濃度為1.2%時(shí)，Na2SO4和復(fù)合鹽處理下種子的發(fā)芽率相同并達(dá)到最高；NaCl和MgCl2溶液處理下的種子發(fā)芽率幾乎相同，并達(dá)到最低。這表明鹽脅迫對(duì)黑種草種子的萌發(fā)有抑制作用，且鹽溶液濃度越高，抑制作用愈大，發(fā)芽率越低。

2.1.2 鹽脅迫對(duì)發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)的影響

發(fā)芽勢(shì)是指發(fā)芽初始階段(初始計(jì)數(shù)時(shí))確定的天數(shù)內(nèi)，供試種子中正常發(fā)芽種子數(shù)所占的百分比，是鑒別種子發(fā)芽整齊度的指標(biāo)。種子發(fā)芽勢(shì)越高，表明其生命活力越強(qiáng)。發(fā)芽指數(shù)與種子的生命力呈正相關(guān)關(guān)系。

對(duì)照組黑種草種子的發(fā)芽勢(shì)為69.33%，發(fā)芽指數(shù)為44.17%，高于鹽溶液脅迫下種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)，說(shuō)明對(duì)照組種子能表現(xiàn)出全部的生命活力。而在處理組中，隨著處理液濃度的增大，黑種草種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)均表現(xiàn)為逐步減小。在處理液濃度達(dá)到1.2%甚至更高時(shí)，種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)降到最低，說(shuō)明此時(shí)種子的生命活力受到嚴(yán)重破壞，無(wú)法正常生長(zhǎng)。

在處理組中，當(dāng)鹽溶液濃度為0.3%時(shí)，黑種草種子的發(fā)芽勢(shì)大小為MgCl2>復(fù)合鹽>Na2SO4>NaCl；處理液濃度為0.6%時(shí)，黑種草種子的發(fā)芽勢(shì)大小為復(fù)合鹽>NaCl>Na2SO4>MgCl2；處理液濃度為0.9%時(shí)，黑種草種子的發(fā)芽勢(shì)大小為復(fù)合鹽>Na2SO4>NaCl>MgCl2；當(dāng)處理液濃度為1.2%時(shí)，黑種草種子的發(fā)芽勢(shì)大小為Na2SO4>復(fù)合鹽>MgCl2=NaCl.

當(dāng)處理液濃度為0.3%時(shí)，黑種草種子的發(fā)芽指數(shù)大小為NaCl

2.2 鹽脅迫對(duì)黑種草種子鹽害指數(shù)的影響

鹽害指數(shù)是種子耐鹽性強(qiáng)弱的重要指標(biāo)，它反映了種子發(fā)芽期鹽溶液脅迫對(duì)種子的損傷水平。NaCl，Na2SO4，MgCl2及NaCl+Na2SO4鹽溶液對(duì)黑種草種子鹽害指數(shù)的影響見(jiàn)圖1.

圖1 鹽脅迫對(duì)黑種草種子鹽害指數(shù)的影響

由圖1可以看出，各組鹽處理中黑種草種子的鹽害指數(shù)與處理液濃度呈正相關(guān)關(guān)系，隨濃度的升高鹽害指數(shù)增大，鹽溶液對(duì)種子的損傷程度逐漸增大。0.3%和0.6%濃度各鹽脅迫處理的鹽害指數(shù)表現(xiàn)為MgCl2<復(fù)合鹽

2.3 鹽脅迫對(duì)黑種草種子幼苗生長(zhǎng)的影響

NaCl，Na2SO4，MgCl2及NaCl+Na2SO4鹽溶液對(duì)黑種草種子幼苗生長(zhǎng)的影響見(jiàn)表2.

表2 鹽脅迫對(duì)黑種草種子幼苗生長(zhǎng)的影響

由表2可以看出，4種鹽溶液對(duì)黑種草幼苗生長(zhǎng)均具有顯著的抑制效果，且隨鹽溶液濃度升高，抑制效果越強(qiáng)。0.3%，0.6%濃度鹽脅迫下幼苗的胚根長(zhǎng)、胚芽長(zhǎng)和葉面積均顯著低于對(duì)照組。0.9%，1.2%和1.5%鹽溶液處理下葉片及胚芽不生長(zhǎng)。

2.4 鹽脅迫對(duì)黑種草種子萌發(fā)活力指數(shù)的影響

萌發(fā)活力指數(shù)是表示種子發(fā)芽速度的指標(biāo)。萌發(fā)活力指數(shù)越大，說(shuō)明種子發(fā)芽越快，幼苗長(zhǎng)勢(shì)越好。NaCl，Na2SO4，MgCl2及NaCl+Na2SO4鹽溶液對(duì)黑種草種子萌發(fā)活力指數(shù)的影響見(jiàn)圖2.

圖2 鹽脅迫對(duì)黑種草種子萌發(fā)活力指數(shù)的影響

由圖2可以看出，CK處理下的黑種草種子萌發(fā)活力指數(shù)最高，說(shuō)明CK溶液中的種子發(fā)芽最快，長(zhǎng)勢(shì)最好。而在處理組中，黑種草種子的萌發(fā)活力指數(shù)隨溶液濃度升高而降低，甚至降為0%.說(shuō)明種子在鹽溶液濃度升高時(shí)，受到的抑制效果越來(lái)越強(qiáng)，直到失去活力，停止萌發(fā)。

當(dāng)處理液濃度為0.3%，0.9%和1.2%時(shí)，黑種草種子的萌發(fā)活力指數(shù)由大到小為復(fù)合鹽>Na2SO4>NaCl>MgCl2；而在處理液濃度為0.6%時(shí)，黑種草種子的萌發(fā)活力指數(shù)由大到小為NaCl>復(fù)合鹽>Na2SO4>MgCl2；當(dāng)處理液濃度為0.6%時(shí)，在NaCl處理下的黑種草種子萌發(fā)活力指數(shù)要高于其它3種鹽溶液處理的種子。種子的萌發(fā)活力與發(fā)芽指數(shù)、幼苗的生長(zhǎng)呈正相關(guān)，隨著鹽濃度的升高，黑種草種子的發(fā)芽指數(shù)和幼根長(zhǎng)均逐步減小，因此種子活力指數(shù)也隨之下降。

3 討論與結(jié)論

發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)可以反映種子活力和發(fā)芽整齊度，鹽害指數(shù)可以反映種子受到鹽害的程度。鹽對(duì)種子產(chǎn)生抑制作用的主要原因是滲透效應(yīng)和離子作用。試驗(yàn)結(jié)果表明，黑種草種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和發(fā)芽勢(shì)與鹽溶液濃度呈負(fù)相關(guān)。濃度為1.5%時(shí)，各鹽脅迫處理下種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和發(fā)芽勢(shì)均為0%，種子不萌發(fā)。這可能是由于鹽溶液濃度過(guò)高，對(duì)種子產(chǎn)生了滲透效應(yīng)，破壞了種子細(xì)胞膜，導(dǎo)致種子失活。MgCl2溶液脅迫對(duì)黑種草種子萌發(fā)的影響最大，這可能是由于Mg2+造成的毒害作用要強(qiáng)于Na+.復(fù)合鹽處理種子萌發(fā)率高，可能是由于離子的綜合效應(yīng)減弱了毒害的影響，提高了種子的發(fā)芽率。

本試驗(yàn)中，鹽脅迫對(duì)黑種草幼苗生長(zhǎng)產(chǎn)生顯著的抑制作用(P<0.05)。胚芽和葉片較幼苗對(duì)鹽脅迫更敏感，這可能是由于鹽溶液對(duì)胚根產(chǎn)生的毒害作用更強(qiáng)，導(dǎo)致胚根無(wú)法吸收傳遞足夠的營(yíng)養(yǎng)供地上部分生長(zhǎng)。0.9%，1.2%和1.5%濃度的鹽溶液處理下，胚芽和葉片不生長(zhǎng)，這與盧艷敏在不同鹽脅迫對(duì)高羊茅種子萌發(fā)影響的研究結(jié)果一致。MgCl2溶液對(duì)幼苗生長(zhǎng)影響較大，濃度為0.6%時(shí)幼苗出現(xiàn)腐敗，這可能是由于Mg2+產(chǎn)生的毒害作用使種子死亡，無(wú)法生長(zhǎng)。

試驗(yàn)結(jié)果表明，黑種草種子萌發(fā)對(duì)各鹽脅迫均有一定的響應(yīng)，且鹽溶液濃度越大，種子萌發(fā)狀況越差。不同鹽種類對(duì)種子萌發(fā)的抑制作用不同，綜合比較下，種子萌發(fā)受鹽脅迫影響的表現(xiàn)為MgCl2>Na2SO4>NaCl>復(fù)合鹽溶液。且鹽溶液濃度越大，鹽溶液對(duì)幼苗葉面積、胚芽及胚根長(zhǎng)度的抑制強(qiáng)度越大。