4個匍匐翦股穎品種種子萌發(fā)期耐鹽性評價

王慧慧，劉騏華，王 婧，劉 璐，柴 琦

(蘭州大學(xué) 草業(yè)科學(xué)國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730020)

土壤鹽漬化是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境的世界性問題，全球7%的陸地面積和20%的灌溉土地受到鹽漬化的影響[1]。所以，土壤鹽堿化的防治與鹽堿土的開發(fā)利用已成為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、推進(jìn)可持續(xù)進(jìn)程的重要研究內(nèi)容[2-3]。隨著我國城市綠化進(jìn)程的加速，草坪草作為城鎮(zhèn)綠化必不可少的一種植物，覆蓋地表后能減少水分蒸發(fā)，從而減輕可溶性鹽類在地表的積累[4]，因此，草坪草對鹽堿地和鹽堿水資源的開發(fā)利用具有潛在的應(yīng)用價值。而且隨著世界范圍土地鹽漬化的不斷加劇，鹽漬地草坪建植面積也在不斷增長[5]，在此背景下，了解鹽脅迫對草坪草種子萌發(fā)的影響及草坪草在鹽脅迫下的反應(yīng)，對于改善草坪草的耐鹽性和提高草坪質(zhì)量非常重要。

匍匐翦股穎(Agrostisstolonifera)為禾本科多年生草本植物，原產(chǎn)于歐亞大陸，是世界上最重要的冷季型草坪植物之一[6]，分布于歐亞大陸的溫帶和北美，我國東北、華北、華東、華中及西北等地均有分布[6]。匍匐翦股穎品質(zhì)高，結(jié)構(gòu)細(xì)，耐低修剪且修剪后再生能力強(qiáng)，可形成優(yōu)美精致的草坪，應(yīng)用于高爾夫球場果嶺、球道、保齡球場等體育領(lǐng)域和園林綠化工程，是當(dāng)今世界上最具誘惑力的高爾夫球場果嶺草坪建植草種，而且匍匐翦股穎對多種逆境均具有較好的耐性，如耐寒、耐熱、耐陰、耐鹽等[7-9]。草坪草種子的正常萌發(fā)和幼苗的正常生長是在鹽堿地上利用種子建植草坪的第一步，也是最為關(guān)鍵的一步[5]。因此，試驗(yàn)選取4種應(yīng)用較廣泛的匍匐翦股穎品種，用不同濃度的NaCl溶液脅迫處理，研究鹽脅迫下匍匐翦股穎種子的萌發(fā)和幼苗期對鹽脅迫的響應(yīng)，以期篩選出更耐鹽品種，為鹽堿地的開發(fā)與利用提供一定的基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試匍匐翦股穎品種分別為羚羊(Impala)、克羅米(Kromi BT)、旅星(Travel Star)、A-1(Pen-1)4個品種，所有草種均由北京克勞沃草業(yè)技術(shù)開發(fā)中心提供，分析純NaCl由天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)采用氯化鈉模擬鹽脅迫，共設(shè)置6個NaCl濃度梯度，分別為20、60、120、180、240、300 mmol/L,以蒸餾水作為對照，共7個處理，每個處理重復(fù)4次。選取成熟、飽滿、大小適中且均勻一致的匍匐翦股穎種子，每個品種分別取1 400粒。依照國際種子檢驗(yàn)規(guī)程，發(fā)芽床采用濾紙法。試驗(yàn)采用完全隨機(jī)化設(shè)計，將種子浸泡于0.1%HgCl2溶液消毒10 min[10],用蒸餾水沖洗干凈并晾干，將消毒后的種子均勻地置于鋪有兩層濾紙、直徑為9 cm的培養(yǎng)皿中，每個培養(yǎng)皿擺放50粒種子。然后分別加入5 mL不同濃度的處理液，在25℃的培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)，以恒重法補(bǔ)充水分，維持鹽溶液的濃度。

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1 萌發(fā)指標(biāo)測定 以胚芽萌發(fā)為準(zhǔn)，每天觀察并記錄種子發(fā)芽數(shù)，7 d后統(tǒng)計種子發(fā)芽勢；28 d后統(tǒng)計種子發(fā)芽率，每個培養(yǎng)皿選取具有代表性的10粒發(fā)芽種子用直尺測量其苗長，計算指標(biāo)各項(xiàng)：

發(fā)芽率(GR)=發(fā)芽種子總數(shù)/供試種子總數(shù)×100%；

發(fā)芽勢(GP)=規(guī)定天數(shù)內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%

發(fā)芽指數(shù)(GI)=ΣGt/Dt；

活力指數(shù)(VI)=S×ΣGt/Dt

相對發(fā)芽率=處理種子發(fā)芽率/對照種子發(fā)芽率×100%。

相對發(fā)芽勢=規(guī)定天數(shù)內(nèi)處理種子發(fā)芽數(shù)/規(guī)定天數(shù)內(nèi)對照種子發(fā)芽數(shù)×100%

相對發(fā)芽指數(shù)=處理種子發(fā)芽指數(shù)/對照種子發(fā)芽指數(shù)

式中：Gt為不同時間發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)發(fā)芽天數(shù)，S為幼苗長度。

1.3.2 根系指標(biāo)測定 每個培養(yǎng)皿選取具有代表性的幼苗10株，用直尺測定其苗長和根長后，分離植株根系，用0.075 mg/mL的甲基藍(lán)將根系浸泡染色10 min，再用Delta-TSCAN 根系分析系統(tǒng)(HP.C7717，Singaporean) 掃描根系和葉片，測定葉總表面積、根系總長、平均直徑、總表面積和側(cè)根數(shù)。

1.3.3 用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法進(jìn)行鹽脅迫綜合評價

X(μ)=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)

式中：X(μ)為參試植物某一鹽脅迫指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，X為該指標(biāo)的平均值，Xmax和Xmin為該指標(biāo)的最大值和最小值。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)整理與分析采用Microsoft Excel 2007軟件，并用IBM SPAA Statistics 23.0統(tǒng)計軟件對各指標(biāo)耐鹽性進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 NaCl脅迫對4個翦股穎品種發(fā)芽率和發(fā)芽勢的影響

低濃度的鹽脅迫下匍匐翦股穎種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢較對照有所升高，隨著鹽濃度的增加，各個品種的發(fā)芽率和發(fā)芽勢呈下降趨勢，但是由于品種之間的差異，變化程度不盡相同。在0、20 mmol/L鹽濃度下，其他3個品種的發(fā)芽率顯著(P<0.05)高于克羅米，發(fā)芽勢高于克羅米但不顯著(P>0.05)，隨著鹽濃度增加到60 mmol/L時，鹽脅迫對不同匍匐翦股穎品種發(fā)芽率影響程度的差異性已經(jīng)顯示出來，羚羊和旅星的發(fā)芽率明顯下降，而克羅米和A-1的發(fā)芽率則沒有明顯變化，說明隨著鹽濃度升高，鹽脅迫對羚羊和旅星的發(fā)芽率影響程度較大，而對克羅米和A-1的發(fā)芽率影響程度較小。此時，A-1的發(fā)芽率最高，與克羅米的發(fā)芽率達(dá)到顯著(P<0.05)狀態(tài)，但羚羊和旅星的發(fā)芽勢仍高于克羅米和A-1。在120 mmol/L時，羚羊的發(fā)芽率和發(fā)芽勢均高于其他3個品種，A-1的發(fā)芽勢最低。隨著鹽濃度的增加，4個品種的發(fā)芽率和發(fā)芽勢急劇下降，在180，240和300 mmol/L鹽濃度下，克羅米的發(fā)芽率和發(fā)芽勢均高于其他3個品種，并且隨著鹽濃度的增加，顯著性逐漸增強(qiáng)(表1)。

2.2 NaCl脅迫對4個翦股穎品種發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響

不同鹽濃度對不同翦股穎品種的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響不同。4個品種的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)隨鹽濃度的升高而下降，但變化程度不同，克羅米和A-1的發(fā)芽指數(shù)在20 mmol/L鹽濃度下與對照比較反有所上升。在0、20和60 mmol/L鹽濃度下，羚羊和旅星的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均較高，A-1的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)最低。隨著鹽濃度的升高，4個品種的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)急劇下降，在120～300 mmol/L鹽濃度下，克羅米和羚羊的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)整體上高于其他2個品種，說明克羅米在高鹽濃度下耐受力較好。A-1的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)整體呈較低水平，說明A-1的耐鹽能力較弱(表2)。

2.3 NaCl脅迫對4種翦股穎苗長和葉總表面積的影響

隨著鹽濃度的增加，4個翦股穎品種的苗長和葉總表面積呈下降趨勢，在300 mmol/L鹽濃度時達(dá)到最低。0 mmol/L鹽濃度時，4個翦股穎品種苗長之間的差異不顯著(P>0.05)，隨著鹽濃度的升高，NaCl對各個品種苗長脅迫的差異性達(dá)到顯著(P<0.05)。而4個翦股穎品種的葉總表面積在0～120 mmol/L鹽濃度差異不顯著(P>0.05)，隨著鹽濃度升高，在180 mmol/L和240 mmol/L鹽濃度時，差異顯著(P<0.05)(表3)。

表1 NaCl脅迫下4個匍匐翦股穎品種的發(fā)芽率和發(fā)芽勢

注：同列不同字母表示差異顯著(P<0.05)，下同

表2 NaCl脅迫下4個匍匐翦股穎品種的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)

2.4 NaCl脅迫對4個翦股穎品種主根長和根總長的影響

4個翦股穎品種的主根長和根總長隨著鹽濃度的升高而呈下降趨勢，但是各個品種之間的變化不相同。在0 mmol/L鹽濃度下，克羅米的主根長和根總長顯著(P<0.05)高于其他3個品種，可能是由于品種之間的差異導(dǎo)致，隨著鹽濃度的升高，旅星的主根長和根總長在20 mmol/L鹽濃度下達(dá)到峰值，羚羊的主根長和根總長在60 mmol/L鹽濃度下達(dá)到峰值，在120、180和240 mmol/L鹽濃度時，旅星的主根長和根總長較高，說明高濃度鹽對旅星的根長抑制作用與其他3個品種相比較低?？肆_米的主根長和根總長均下降幅度最大，而A-1下降幅度最小(表4)。

2.5 NaCl脅迫對4個翦股穎品種的根總表面積、側(cè)根數(shù)、根平均直徑的影響

4個翦股穎品種的根總表面積之間差異不顯著(P>0.05)，側(cè)根數(shù)在20 mmol/L和60 mmol/L處理下差異顯著(P<0.05)，4個翦股穎品種的根總表面積和側(cè)根數(shù)隨著鹽濃度的升高而下降，但是在20 mmol/L和60 mmol/L鹽濃度時，各個品種的根總表面積和側(cè)根數(shù)有所上升。試驗(yàn)分析，羚羊的根總表面積和側(cè)根數(shù)的下降幅度最小，克羅米的根總表面積和側(cè)根數(shù)下降幅度最大，鹽濃度的增大對羚羊根的影響較小，對克羅米根的影響最大。4個翦股穎品種的根平均直徑隨著鹽濃度的增大而增大，差異顯著(P<0.05)，羚羊和A-1的根平均直徑較高，而克羅米和旅星的根平均直徑較低。

表3 NaCl脅迫下4個匍匐翦股穎品種的苗長和葉總表面積

表4 NaCl脅迫下4個匍匐翦股穎品種的主根長和根總長

2.6 4個品種萌發(fā)期指標(biāo)的隸屬函數(shù)法分析

對4個品種在不同濃度下的相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽指數(shù)、相對株高、相對根長、相對活力指數(shù)、相對葉總表面積、相對根總長、相對根總表面積、相對側(cè)根數(shù)、相對根平均直徑結(jié)果用隸屬函數(shù)法計算，得到4個品種的隸屬函數(shù)總平均值，4個品種的綜合耐鹽性強(qiáng)弱表現(xiàn)為旅星>羚羊>克羅米>A-1(表5，6)。

3 討論

3.1 NaCl脅迫對4個翦股穎品種種子萌發(fā)的影響

A-1的發(fā)芽率在20 mmol/L鹽濃度下與對照相比有所上升；克羅米和A-1的發(fā)芽指數(shù)在20 mmol/L鹽濃度下相較對照有所上升；隨著鹽濃度的升高，旅星的主根長和根總長在20 mmol/L鹽濃度下達(dá)到峰值，羚羊的主根長和根總長在60 mmol/L鹽濃度下達(dá)到峰值；在20、60 mmol/L鹽濃度時，各個品種的根總表面積和側(cè)根數(shù)有所上升，說明低濃度的鹽脅迫有促進(jìn)種子萌發(fā)的作用，這與周桂蓮[10]、蘇永全等[11]報道結(jié)果一致，但是試驗(yàn)中不同品種的引發(fā)濃度及指標(biāo)并不相同，這可能是受品種之間的差異及試驗(yàn)濃度梯度設(shè)置的影響。

表5 NaCl脅迫下4個匍匐翦股穎品種的根總表面積、側(cè)根數(shù)、根平均直徑

表6 4個翦股穎品種耐鹽指標(biāo)隸屬值及耐鹽性綜合評價

有研究表明，鹽分脅迫主要通過離子毒害、滲透脅迫和氧化脅迫對植物產(chǎn)生傷害，鹽分脅迫能夠抑制植物營養(yǎng)物質(zhì)吸收，減少生物量積累，阻礙植物的生長發(fā)育[12]，長時間處于鹽脅迫下,植物葉片的面積會縮小[13],這可能是由于鹽分影響了細(xì)胞分裂和細(xì)胞延伸的速率或是減少了細(xì)胞延伸的時間[14]。試驗(yàn)中，超過一定鹽濃度范圍后。隨著鹽濃度的升高，4個匍匐翦股穎品種的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、株高、根長及根總表面積、側(cè)根數(shù)、葉總表面積均呈下降趨勢，與高小寬[15]、李海燕等[16]研究結(jié)果一致，這充分表明超過一定范圍的鹽濃度不但降低草坪種子的發(fā)芽率，導(dǎo)致萌發(fā)延遲，而且抑制幼苗生長[17]。

3.2 4個翦股穎品種萌發(fā)期耐鹽性綜合評價

試驗(yàn)結(jié)果表明，4個匍匐翦股穎品種在相同鹽濃度下表現(xiàn)也有所差異，羚羊和旅星在一般鹽濃度下耐鹽能力最好，說明在一般鹽濃度下，羚羊和旅星具有較強(qiáng)的耐鹽能力，而克羅米和A-1的耐鹽能力較弱。這些均表明草坪草不同種或品種的種子在同一鹽脅迫水平下,受抑制表現(xiàn)有所不同,體現(xiàn)了品種耐鹽性的差異[15,19]。而耐鹽性是植物多種生理過程的總體表現(xiàn)，不同植物或同種植物不同品種在不同時期的耐鹽性都有所不同，所以任何單一指標(biāo)都不能準(zhǔn)確有效地評價其耐鹽性。因此，采用多指標(biāo)體系對植物耐鹽性進(jìn)行綜合評價比較科學(xué)合理[18]。隸屬函數(shù)是模糊數(shù)學(xué)中的一種評價方法，它對品種各個抗鹽指標(biāo)的隸屬值進(jìn)行累加取平均值，并進(jìn)行品種間比較，避免了使用單一評價系統(tǒng)的片面性和不準(zhǔn)確性，評價的結(jié)果較為科學(xué)、可靠[19]。因此，試驗(yàn)選取了各個品種的11個指標(biāo)，利用隸屬函數(shù)法求出耐鹽性綜合評價值，對4個匍匐翦股穎品種進(jìn)行耐鹽性排序，4個匍匐翦股穎品種耐鹽性由強(qiáng)到弱表現(xiàn)為旅星>羚羊>克羅米>A-1。

4 結(jié)論

20～60 mmol/L鹽濃度對匍匐翦股穎種子萌發(fā)影響不大，甚至對種子萌發(fā)有一定的促進(jìn)作用，超過此范圍后，隨著鹽濃度的升高，NaCl脅迫對種子的萌發(fā)及生長產(chǎn)生明顯的抑制作用，各個生長指標(biāo)隨著鹽濃度的增大呈下降趨勢，在240、300 mmol/L鹽濃度時，種子損害嚴(yán)重；不同品種的種子在同一鹽脅迫水平下,受抑制表現(xiàn)有所不同，其中羚羊和旅星表現(xiàn)最好，克羅米和A-1表現(xiàn)較差，綜合評價各品種耐鹽性，由強(qiáng)到弱為旅星>羚羊>克羅米>A-1。