不同鹽脅迫對任豆種子萌發(fā)的影響

梁文杰，應(yīng)苗苗，戎建濤，權(quán)偉，潘泰妙

(1.溫州科技職業(yè)學(xué)院 溫州市農(nóng)林漁生態(tài)系統(tǒng)增匯減排重點實驗室，浙江 溫州 325006；2.溫州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江 溫州 325006；3.永嘉縣原野園林工程有限公司，浙江 永嘉 325102)

土壤鹽堿化和次生鹽堿化問題在世界范圍內(nèi)廣泛存在，據(jù)聯(lián)合國教科文組織(UNESCO)和糧農(nóng)組織(FAO)不完全統(tǒng)計，全世界鹽堿地面積為9 540萬hm2[1]。土壤的鹽堿化治理已成為全球范圍內(nèi)迫切需要解決的重大課題。中國鹽堿地面廣量大，據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國鹽堿地為991.33萬 hm2，西北、華北、東北西部和濱海地區(qū)都有分布，且類型多樣，改造治理及合理開發(fā)利用這些資源，是中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一，也對改善生態(tài)環(huán)境，推動區(qū)域經(jīng)濟、社會和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展具有特別重要的意義。浙江省是一個海洋大省，海岸線總長6 486 km，其中大陸海岸線長2 200 km，面積超過500 m2的島嶼有3 061個，共有灘涂資源26.067萬km2，絕大部分是鹽堿地，其中大量的鹽堿地尚待開發(fā)利用[2]。

近年來，人們對鹽堿地的治理開始由排鹽工程轉(zhuǎn)向篩選耐鹽植物的生物治理。豆科植物在我國各地均有栽培，且豆科植物具有適應(yīng)范圍廣、抗逆性強、耐瘠薄、易栽培、生長迅速、萌蘗力強的特點，可作為優(yōu)質(zhì)薪材；其根部具根瘤，能固定和利用大氣中的游離氮素，對土壤的形成、發(fā)育和植被的建立都有重要意義，而且一些豆科植物具很高的觀賞價值[3]。

豆科植物的耐鹽性研究多集中在豆科牧草類和作物類植物上。秦峰梅等[4]通過研究鹽脅迫下紫花苜蓿CW400、紫花苜蓿公農(nóng)2號和黃花苜蓿的種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、胚根、胚軸生長狀況及脯氨酸含量發(fā)現(xiàn)，黃花苜蓿耐鹽性較紫花苜蓿CW400和紫花苜蓿公農(nóng)2號強，更適合在松嫩草地上種植；張俊葉等[5]根據(jù)初萌時間、發(fā)芽率下降率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、平均發(fā)芽速度、相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽勢和耐鹽指數(shù)8個指標，應(yīng)用隸屬函數(shù)法確定九種豆科牧草(沙打旺、中苜3號紫花苜蓿、東方山羊豆、小冠花、百脈根、扁蓿豆、鷹嘴紫云英、白三葉、黃花苜蓿)苗期耐鹽能力的強弱；楊林等[6]研究了NaC1脅迫對5種豆科牧草種子發(fā)芽及幼苗生長的影響；張海波等[7]比較了4個大豆品種出苗期和苗期的耐鹽性；慈敦偉等[8]對花生苗期的耐鹽性指標進行了篩選；王樂政等[9]對不同綠豆品種萌發(fā)期耐鹽性進行了研究；豆科木本植物的耐鹽性研究目前僅有合歡、刺槐等少數(shù)幾種植物[10-12]。

任豆(ZeniainsignChun)又名任木、翅莢木等，為豆科蘇木亞科翅莢木屬落葉喬木，被列為國家Ⅱ級重點保護野生植物，具根瘤，能改良土壤，適應(yīng)能力較強，無論山區(qū)、丘崗、平原及四旁均可種植，任豆的樹形、葉、花、果獨特，可作為園林綠化樹種。

1 材料與方法

1.1 材料

任豆種子購于漳浦縣大山苗木場。

1.2 方法

1.2.1 鹽脅迫梯度試驗設(shè)計

兩種鹽分分別為NaCl和Na2CO3，每種鹽分濃度梯度設(shè)0、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%。

1.2.2 鹽脅迫處理

選取籽粒飽滿且大小一致、無病蟲害的任豆種子，用質(zhì)量濃度為1%的NaClO溶液消毒處理20 min后，用蒸餾水沖洗3次，然后用60 ℃始溫的水浸種24 h，將種子置于事先鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿中，每皿50粒種子，分別加入不同濃度的鹽溶液，每處理6個重復(fù)，以蒸餾水處理組為對照，置于人工氣候培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，光照溫度、強度和時間分別設(shè)定為白天25 ℃、1 250 lx、16 h，夜晚20 ℃、0 lx、8 h。連續(xù)培養(yǎng)觀察8 d，每天定時添加處理液保持濾紙濕潤，定時觀察記錄種子萌發(fā)數(shù)8 d，發(fā)芽結(jié)束統(tǒng)計種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽勢和活力指數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 對任豆種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢的影響

從表1可以看出，隨著NaCl濃度的升高，任豆發(fā)芽率逐步降低，在低濃度(0.1%～0.3%)NaCl脅迫下，任豆的發(fā)芽率與對照無顯著差異；隨著NaCl濃度的升高，發(fā)芽率逐步降低，且與對照有顯著差異。在低濃度(0.1%)Na2CO3脅迫下，任豆的發(fā)芽率與對照無顯著差異；隨著Na2CO3濃度的升高，發(fā)芽率逐步降低，且與對照有顯著差異。

表1 不同濃度的鹽脅迫對任豆發(fā)芽的影響

注：不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。

發(fā)芽勢反映種子的發(fā)芽速度和整齊度。從表1可以看出，NaCl脅迫下的任豆種子的發(fā)芽勢均與對照種子的發(fā)芽勢有顯著差異，且隨著NaCl溶液濃度的升高，發(fā)芽勢逐漸降低，表明NaCl脅迫抑制了種子的萌發(fā)速度。0.1% Na2CO3脅迫下的任豆種子的發(fā)芽勢與對照無顯著差異；隨著Na2CO3濃度的升高，種子發(fā)芽勢逐漸降低，且均與對照有顯著差異。

定義發(fā)芽率為0時的鹽濃度為致死濃度，對發(fā)芽率(y)和鹽濃度(x)進行回歸分析，數(shù)學(xué)模型為y=-89.782x2+0.040 4x+99.007(NaCl)；y=0.988 8x2-109.09x+103.52(Na2CO3)。

2.2 對任豆種子發(fā)芽的影響

種子發(fā)芽指數(shù)結(jié)合了種子萌發(fā)數(shù)目、速度及整齊度3個因素，更能全面地反映種子的萌發(fā)情況。由表1結(jié)果可以看出，隨著NaCl濃度的升高，任豆種子發(fā)芽指數(shù)逐步降低，0.9%NaCl溶液脅迫條件下的任豆種子發(fā)芽指數(shù)僅為對照種子發(fā)芽指數(shù)的16.76%；隨著Na2CO3溶液濃度的升高，任豆種子發(fā)芽指數(shù)逐步降低，0.9%Na2CO3溶液脅迫條件下的任豆種子發(fā)芽指數(shù)僅為對照種子發(fā)芽指數(shù)的6.24%。

種子活力指數(shù)是種子發(fā)芽速率和生長量的綜合反映。由表1可以看出，任豆種子在NaCl脅迫下活力指數(shù)隨鹽濃度的升高而降低，0.9%NaCl溶液脅迫條件下的任豆種子活力指數(shù)僅為對照種子活力指數(shù)的11.27%；任豆種子在Na2CO3脅迫下活力指數(shù)隨鹽濃度的升高而降低，0.9% Na2CO3溶液脅迫條件下的任豆種子活力指數(shù)僅為對照種子活力指數(shù)的3.48%。

2.3 對任豆種子相對鹽害率的影響

相對鹽害率反映了鹽脅迫對種子萌發(fā)的傷害程度。由表1可以看出，隨著脅迫濃度的增加，相對鹽害率增大，0.9% NaCl脅迫的任豆種子相對鹽害率已達65.31%，0.9%Na2CO3脅迫的任豆種子相對鹽害率已達到89.79%。

2.4 對種子發(fā)芽后形態(tài)的影響

由表2可以看出，低濃度鹽(NaCl濃度0～0.3%)脅迫對種子發(fā)芽后的子葉、根及根尖形態(tài)影響不大，高濃度鹽脅迫造成發(fā)芽種子的子葉發(fā)黃，根尖損傷；0.5%以上高濃度堿性鹽(Na2CO3)對任豆發(fā)芽種子的子葉、根及根尖的損傷更大，子葉腐爛，根變短。據(jù)已有研究可知，葉綠體對鹽脅迫較敏感，鹽脅迫下葉綠素含量降低，影響植物光合作用，最先表現(xiàn)為葉子綠色變淺；根作為植物吸收營養(yǎng)的主要器官，在長時間鹽脅迫條件下，根尖細胞最先產(chǎn)生受害反應(yīng)。

表2 鹽脅迫對任豆發(fā)芽種子子葉、根及根尖形態(tài)的影響

3 討論

任豆為我國華南地區(qū)特有樹種，是退耕還林栽植的重要樹種，具有樹干通直、生長迅速、萌芽性強、天然更新好、抗性強、耐瘠薄等諸多優(yōu)良特性。本文研究了NaCl、Na2CO3脅迫對任豆種子萌發(fā)階段的影響，結(jié)果表明，低濃度NaCl、Na2CO3脅迫對任豆發(fā)芽率的影響較小，高濃度NaCl、Na2CO3脅迫大大降低任豆種子的發(fā)芽率。這和段才緒等[13]在研究鹽脅迫豆科植物決明子萌發(fā)時的結(jié)論一致。鹽脅迫條件下，任豆種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)等指標在低濃度NaCl脅迫條件下均比對照種子的相關(guān)指標低。這一結(jié)論與李三相等[14]在研究鹽脅迫山黧豆、大豆、豇豆、豌豆等豆科植物，張秀玲[15]研究鹽脅迫豆科綠豆種子萌發(fā)，劉代艷等[16]研究鹽脅迫豆科植物檸條錦雞兒和紫花苜蓿種子萌發(fā)等的結(jié)論一致。

試驗分析發(fā)現(xiàn)，低鹽濃度脅迫對任豆種子萌發(fā)率的影響較小，但對種子的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)影響較大；高鹽濃度脅迫對任豆種子萌發(fā)率有顯著抑制作用；同時經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)，堿性鹽(Na2CO3)比中性鹽(NaCl)對種子萌發(fā)的抑制作用更為明顯。根據(jù)試驗結(jié)果可知，任豆種子發(fā)育期具有一定的耐鹽性，同時實驗室所模擬的環(huán)境條件和真實鹽堿地的環(huán)境條件有一定差異，在實踐運用中要充分考慮。