鹽脅迫對紅黃兩種秋葵種子萌發(fā)的影響

李啟萌，宗憲春

(牡丹江師范學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，黑龍江 牡丹江 157000)

秋葵(AbelmoschusesculentusL.Moench)錦葵科秋葵屬性，又名黃秋葵或者咖啡黃葵，俗名羊角豆、潺茄[1]。性喜溫暖。常見的顏色綠色和紅色兩種，即黃秋葵和紅秋葵。而且，由于秋葵中富含蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物以及鈣、磷、鐵、鋅和硒等微量元素，對增強人體免疫力有一定幫助。不僅如此，它還有利于治療咽喉腫痛、保護腸胃，保護肝臟，防腸癌、降糖、補鈣、減肥、等功效。近年來，在亞洲東南部地區(qū)和西方國家成為熱門蔬菜，并在歐洲、非洲、印度等地區(qū)廣泛栽培。

土壤鹽漬化(Soil salinization)是指在自然或人為因素的影響下，土壤底層或地下水的鹽分隨毛管水上升到地表，水分蒸發(fā)后，鹽分在表層土壤中累積的過程，由于特定自然條件的綜合影響和農(nóng)事操作不當(dāng)導(dǎo)致的土壤動態(tài)退化過程[2]。長期以來，由于灌溉方式不合理，劣質(zhì)肥料的使用等多方面原因?qū)е峦寥赖柠}漬化問題加劇。土壤中鹽濃度過高，導(dǎo)致作物根系無法有效地吸收土壤中的水分、養(yǎng)分，從而影響植物生長，主要表現(xiàn)為植株長勢弱、發(fā)黃、發(fā)蔫、根系不牢等癥狀，嚴(yán)重時可導(dǎo)致根系死亡。而且土壤鹽漬化會導(dǎo)致作物脫水，影響正常的呼吸和光合作用，致使植株免疫力降低，水分養(yǎng)分供應(yīng)不足，極易被病原菌侵染而引發(fā)病蟲害。在鹽漬化土壤中生長的作物，作物根系生長受到抑制，不能正常吸收水分和養(yǎng)分，呼吸和光合作用也同樣被抑制，致使產(chǎn)量和品質(zhì)都受到影響，一些鹽漬化嚴(yán)重的土地，產(chǎn)量會大幅減少甚至絕收。如今，適合植物生長的土壤越來越少，土壤鹽漬化成為了人們亟待解決的重大問題，也是世界公認(rèn)的資源問題和生態(tài)問題。將紅秋葵和黃秋葵作為實驗材料，通過對紅秋葵種子和黃秋葵種子使用不同濃度的NaCl溶液進(jìn)行處理。旨在找出適合紅秋葵和黃秋葵生長的最適NaCl濃度，研究減輕土地鹽漬化對其種植影響的方法。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試秋葵材料為紅秋葵種子和黃秋葵種子。選取飽滿的表面無損傷的種子用于實驗。

1.2 試驗設(shè)計

1.2.1 配置溶液。采用隨機分組的實驗設(shè)計方法，設(shè)計7組對照實驗。用濃度分別為0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30 mol/L的NaCl溶液，分別對紅，黃兩種秋葵種子進(jìn)行處理，另設(shè)一組清水做空白對照組，每個濃度做2次重復(fù)。每個重復(fù)30粒種子。

1.2.2 種子處理。實驗開始前需要將秋葵種子放在55 ℃左右的溫水中浸泡24 h。

1.2.3 萌發(fā)試驗。浸泡過的種子錯開擺放在鋪設(shè)有濾紙的培養(yǎng)皿中，每個培養(yǎng)皿內(nèi)放有不同濃度的NaCl溶液。在恒溫培養(yǎng)箱(25±3)℃中進(jìn)行培養(yǎng)。24 h后開始統(tǒng)計發(fā)芽情況。之后每隔24 h統(tǒng)計1次發(fā)芽情況。一共統(tǒng)計7天。觀察總結(jié)在不同NaCl溶液濃度中兩種秋葵種子萌發(fā)的情況。

1.2.4 測定項目

發(fā)芽率(CR)：已發(fā)芽的種子數(shù)/實驗種子總數(shù)×100%；

發(fā)芽勢(GV)：發(fā)芽高峰期發(fā)芽的種子數(shù)/實驗種子總數(shù)×100%

發(fā)芽指數(shù)(GI)：GI=∑Gt/Dt(其中Dt為發(fā)芽時間(d)，Gt為與Dt相對應(yīng)的每天發(fā)芽種子數(shù)。)

相對發(fā)芽指數(shù)(RGI)：(鹽處理發(fā)芽指數(shù)/對照發(fā)芽指數(shù))×100%

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對紅秋葵種子和黃秋葵種子萌發(fā)的影響

在整個實驗過程中，紅秋葵種子和黃秋葵種子的發(fā)芽率，發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)的數(shù)據(jù)相差不大，沒有較大差異，說明兩個品種在鹽脅迫下的適應(yīng)和調(diào)節(jié)能力都很相似。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，在NaCl濃度低于0.05 mol/L，NaCl對紅、黃秋葵種子的萌發(fā)抑制較低。在NaCl濃度大于0.05 mol/L，NaCl對紅、黃秋葵種子均開始產(chǎn)生一定抑制效果。并且在NaCl濃度大于0.25 mol/L抑制程度急劇增加，嚴(yán)重影響秋葵種子的正常萌發(fā)。

圖1和圖2顯示了不同NaCl濃度處理下的紅秋葵種子和黃秋葵種子7天內(nèi)發(fā)芽率的變化情況。由這兩個圖可以看出，不同濃度的NaCl溶液中的紅秋葵種子和黃秋葵種子發(fā)芽率變化曲線相似。紅秋葵和黃秋葵發(fā)芽率和NaCl濃度均成反比。且發(fā)芽率增長趨勢在第四天左右趨近平緩。紅秋葵和黃秋葵發(fā)芽率曲線無較大差異。

圖1 鹽脅迫對紅秋葵種子發(fā)芽率的影響

圖2 鹽脅迫對黃秋葵種子發(fā)芽率的影響

表1展示了紅秋葵和黃秋葵在不同NaCl溶液濃度下第7天的發(fā)芽率和第3天的發(fā)芽勢。紅秋葵和黃秋葵在發(fā)芽率和發(fā)芽勢中各項數(shù)據(jù)表現(xiàn)差異不大。說明這兩個品種耐鹽能力相似。通過計算表中數(shù)據(jù)我們可以看出，NaCl溶液濃度小于0.05 mol/L鹽分對紅秋葵種子和黃秋葵種子的抑制作用幾乎沒有，但是也無法看出是否有促進(jìn)作用。在NaCl濃度處于0.05 mol/L和0.2 mol/L期間。從數(shù)據(jù)顯示紅秋葵的發(fā)芽率降低了40%，黃秋葵的發(fā)芽率降低了43.33%。發(fā)芽勢紅秋葵降低了46.67%,黃秋葵降低了53.33%。當(dāng)NaCl溶液的濃度大于0.25 mol/L，無論是紅秋葵還是黃秋葵均產(chǎn)生了強烈的抑制作用，發(fā)芽率紅秋葵下降了53.33%，黃秋葵下降了50%。發(fā)芽勢紅秋葵下降了46.66%。黃秋葵下降了43.34%。所以，由此可知，紅秋葵和黃秋葵均對鹽分變化很敏感，且敏感程度也很相似。

表1 鹽脅迫對紅、黃秋葵種子萌發(fā)的影響

2.2 鹽脅迫對紅秋葵種子和黃秋葵種子發(fā)芽指數(shù)的影響

圖3 鹽脅迫對紅、黃秋葵發(fā)芽指數(shù)的影響

發(fā)芽指數(shù)是指種子在失去發(fā)芽力之前已發(fā)生劣變的數(shù)量。通俗點說，發(fā)芽指數(shù)是測定種子活力的一個指標(biāo)。圖3和圖4顯示，在相同濃度下，紅秋葵和黃秋葵的發(fā)芽指數(shù)和相對發(fā)芽指數(shù)都很相近，沒有顯著差異。當(dāng)NaCl濃度超過0.05 mol/L時，兩個品種的發(fā)芽指數(shù)和相對發(fā)芽指數(shù)均呈下降趨勢。當(dāng)NaCl濃度超過0.2 mol/L時，下降趨勢開始加快，快速趨近于零。直至NaCl濃度到達(dá)0.3 mol/L時。相對發(fā)芽指數(shù)和發(fā)芽指數(shù)均到達(dá)了零。以上數(shù)據(jù)說明紅秋葵和黃秋葵種子在萌發(fā)期間的耐鹽程度是相似的，且耐鹽程度較低。

圖4 鹽脅迫對紅、黃秋葵相對發(fā)芽指數(shù)的影響

3 結(jié)論與討論

發(fā)芽率指發(fā)芽的種子數(shù)占實驗種子總數(shù)的百分比，是檢測種子質(zhì)量好與壞的指標(biāo)之一。發(fā)芽勢則是用來測試種子的發(fā)芽速度和整齊度的，它是通過計算種子從開始發(fā)芽到發(fā)芽高峰時段內(nèi)種子發(fā)芽數(shù)占實驗種子總數(shù)的百分比的數(shù)值來測定種子好壞的，其數(shù)值越大，發(fā)芽勢越強。在發(fā)芽率相同時，發(fā)芽勢越高的種子，說明種子活力越強，一般來說，發(fā)芽率越高，發(fā)芽勢越強，預(yù)示著出苗越快越整齊，苗越壯;若發(fā)芽率高，但發(fā)芽勢弱，預(yù)示著出苗不齊，而且弱苗比較多。發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)也可以反映出，種子在發(fā)芽之前，是否已經(jīng)發(fā)生了劣變。發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)能比發(fā)芽率更能靈敏地表現(xiàn)出種子的好與壞。因此，發(fā)芽率和發(fā)芽勢還有發(fā)芽指數(shù)和相對發(fā)芽指數(shù)等等均是評價種子萌發(fā)指標(biāo)，反映了種子的出芽速度和出芽整齊度的指標(biāo)[3-4]。同一植物的不同時期，不同部位對鹽分的敏感度也不同。幼苗時期敏感度較高，所以在種子萌發(fā)時期進(jìn)行鹽脅迫的研究是相對來說更為準(zhǔn)確的[5-6]。

鹽脅迫的作用機理是滲透脅迫和離子毒害。滲透脅迫指的是根系中鹽分含量增多，對水分的吸收變得困難。離子毒害。是指高濃度的鈉鉀離子使細(xì)胞膜滲透性增大，代謝失調(diào)導(dǎo)致的。這兩點可能會導(dǎo)致種子萌發(fā)受到鹽脅迫的影響[7]。

本實驗的結(jié)果表明，無論是紅秋葵種子還是黃秋葵種子對鹽分的耐受程度均較低。在NaCl溶液濃度低于0.05 mol/L時還可以相對正常萌發(fā)。但NaCl溶液濃度高于0.05 mol/L后就會產(chǎn)生一定的抑制作用。而在NaCl溶液濃度高于0.25 mol/L種子萌發(fā)則會受到嚴(yán)重抑制。各項檢測指標(biāo)急劇下降。

上面提到過，高濃度的NaCl溶液造成的種子發(fā)芽率低，一種可能是由于外界溶液滲透壓過高導(dǎo)致的種子吸水量不足。也有可能是NaCl溶液中的鈉離子含量過多導(dǎo)致的代謝失調(diào)。具體原因在本實驗中無法體現(xiàn)希望在后續(xù)試驗中可以得到解答。

一般來說低濃度NaCl促進(jìn)生長，高濃度NaCl則抑制生長。但是在本實驗中這個規(guī)律并沒有很明確的體現(xiàn)出來。有如下幾種可能：①可能秋葵這種植物本身對于鹽分的耐受性較差，對水分的需求較多，所以低濃度的鹽分并不會促進(jìn)其生長。一旦鹽分濃度較高則抑制效果就很明顯。②可能是本實驗設(shè)計的NaCl溶液的濃度梯度較大?？赡茉贜aCl濃度處于0～0.05 mol/L之間會有促進(jìn)秋葵生長的鹽分濃度。后續(xù)做實驗時，可以在0～0.05 mol/L再多設(shè)幾個低濃度梯度，看看是否有可以促進(jìn)秋葵種子生長的NaCl溶液濃度。③由于秋葵種子較大，分組實驗中每個重復(fù)中的秋葵種子相對于其他小粒的種子的粒數(shù)較少。且選取的種子自身發(fā)芽率較高。在低濃度的NaCl溶液中，表現(xiàn)不出較大差異。后續(xù)實驗時可以多做幾個重復(fù)。每個重復(fù)中秋葵種子粒數(shù)也可以適當(dāng)增多。

隨著種植業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，種植制度的更替，使原本優(yōu)良的農(nóng)耕土壤,漸漸地向著不利于持續(xù)利用轉(zhuǎn)變，影響了作物的正常種植。因此，土地鹽漬化對植物的影響是現(xiàn)今急需解決的問題。近些年，世界土地總面積中鹽漬土地的占比在增加，我國鹽漬土地分布也十分廣泛。所以通過對蔬菜植物進(jìn)行鹽脅迫，了解土壤鹽漬化帶來的不良影響，加以改善，并據(jù)此提出相應(yīng)的應(yīng)對措施，對鹽脅迫的研究和減輕土地鹽漬化對蔬菜種植的影響有著十分重大的意義。