海鹽脅迫對棉花種子萌發(fā)的影響

施 洋 楊 華 施慶華 陸鎮(zhèn)威 陳建平 孫艷茹 高 進

（江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學研究所，江蘇鹽城 224002）

中國鹽堿地近1億hm2，嚴重限制了農(nóng)作物的生產(chǎn)[1-2]。通過對植物耐鹽堿性鑒定評價，篩選和培育耐鹽植物品種，是鹽堿土改良和利用的主要途徑[3]。

種子萌發(fā)是種胚從生命活動相對靜止狀態(tài)恢復到生理活躍狀態(tài)的生長發(fā)育過程，最易受外部環(huán)境影響，其中鹽堿脅迫是最嚴重的生態(tài)限制因素之一[4]。鹽堿脅迫條件下植物種子萌發(fā)情況在一定程度上體現(xiàn)了植物的耐鹽堿性[5]。棉花是耐鹽先鋒作物，研發(fā)鹽堿地植棉技術(shù)是緩解糧棉爭地矛盾、發(fā)展棉花生產(chǎn)的有效途徑[6-7]。前人多通過室內(nèi)單鹽脅迫進行棉花萌發(fā)期耐鹽性鑒定[8-10]，不能真實反映品種的耐鹽堿性。本研究采用海鹽模擬鹽堿地脅迫，旨在篩選耐鹽堿棉花材料，為推廣鹽堿地植棉技術(shù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選擇長江流域種植的3個種質(zhì)和2個自選材料參加試驗，分別是蘇棉22、泗抗1號、蘇棉30、H602和1138。供試海鹽為廣東省多品種鹽公司生產(chǎn)的海水養(yǎng)殖專用鹽。

1.2 試驗設計

本試驗每個供試種質(zhì)均設置0（CK）、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%和1.2%共計7個海鹽濃度處理，每個處理3次重復。

1.3 試驗實施

試驗用棉花種子經(jīng)濃硫酸脫絨后，選取發(fā)育正常、飽滿、成熟度均一的健康種子，用3%H2O2浸泡30 s進行消毒。從每個棉花材料中挑選50粒種子均勻放置于鋪有1層濾紙的培養(yǎng)皿（直徑150 mm）內(nèi)，再將1張濾紙鋪于種子上，保證種子和濾紙緊貼。將配制好的海鹽水緩慢滴在濾紙上，達到濾紙濕潤且傾斜培養(yǎng)皿無液體流動為準。再把培養(yǎng)皿放置于溫度為28℃的恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)，定時補充蒸餾水，以保持濾紙濕潤。

1.4 測定指標與方法

于試驗第3天到第7天統(tǒng)計種子發(fā)芽數(shù)，并在第7天測定芽苗的下胚軸長、根長、鮮重。相關指標計算公式如下：

式中，Gt為時間t的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應的發(fā)芽天數(shù)；u（j）為評價指標鹽害系數(shù)隸屬函數(shù)值，Xj表示第j個指標的鹽害系數(shù)值，Xmin表示第j個指標鹽害系數(shù)的最小值，Xmax表示第j個指標鹽害系數(shù)的最大值，j=1，2，…，n。同時，根據(jù)評價指標鹽害系數(shù)的總隸屬函數(shù)值來綜合評價各個棉花種質(zhì)的耐鹽堿性。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel和SPSS軟件對試驗數(shù)據(jù)進行處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度海鹽脅迫對棉花下胚軸長、根長和鮮重的影響

由表1可知，隨著海鹽濃度的升高，5個棉花種質(zhì)的下胚軸長、根長和鮮重整體上呈現(xiàn)下降趨勢。同一海鹽濃度處理下，不同種質(zhì)的下胚軸長、根長和鮮重存在差異。以0.4%海鹽濃度為例，泗抗1號的下胚軸長較CK高1.89%，其余4個種質(zhì)均低于CK，泗抗1號、蘇棉30和H602的下胚軸長無顯著差異；泗抗1號和1138的根長較CK分別高20.53%和14.21%，其余3個種質(zhì)均低于CK，蘇棉22、泗抗1號和蘇棉30的根長無顯著差異；5個種質(zhì)的鮮重均低于CK，且種質(zhì)間差異不顯著。

表1 （續(xù)）

表1 不同濃度海鹽脅迫對棉花下胚軸長、根長和鮮重的影響

2.2 不同濃度海鹽脅迫對棉花種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響

發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)可從不同角度反映棉花種子發(fā)芽情況。由表2可知，隨著海鹽濃度的升高，蘇棉22、泗抗1號、H602和1138的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均呈現(xiàn)大致下降趨勢。當海鹽濃度低于0.8%時，蘇棉30各項指標均高于CK。同一海鹽濃度處理下，不同種質(zhì)的各項指標間存在差異。以0.4%海鹽濃度為例，蘇棉22和H602的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)間無顯著差異，各指標表現(xiàn)為蘇棉30＞蘇棉22=H602＞泗抗1號＞1138。

表2 （續(xù)）

表2 不同濃度海鹽脅迫對棉花種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響

2.3 不同濃度海鹽脅迫對萌發(fā)期各指標鹽害系數(shù)的影響

由圖1～7可知，隨著海鹽濃度的提高，5個棉花種質(zhì)的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、下胚軸長、根長、鮮重和活力指數(shù)的鹽害系數(shù)總體呈上升趨勢。0.2%和0.4%海鹽濃度處理下各指標鹽害系數(shù)多處于20%以下，且各種質(zhì)之間的差異不大。當海鹽濃度達到0.6%時，各指標鹽害系數(shù)上升明顯。當海鹽濃度達到0.8%時，各指標鹽害系數(shù)大多在20%～80%之間，且各種質(zhì)之間有明顯差異。當海鹽濃度達到1.0%及以上時，多數(shù)指標鹽害系數(shù)達到80%以上。海鹽濃度對各指標影響過大或過小時均不適宜作為耐鹽堿鑒定水平，故選擇0.8%海鹽濃度作為棉花萌發(fā)期耐鹽堿鑒定水平。

2.4 0.8%濃度海鹽脅迫對棉花各指標鹽害系數(shù)隸屬函數(shù)值的影響

本試驗采取發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、下胚軸長、根長、鮮重和活力指數(shù)等指標鹽害系數(shù)的隸屬函數(shù)值和總隸屬函數(shù)值來評價棉花種質(zhì)萌發(fā)期的耐鹽堿性。鹽害系數(shù)總隸屬函數(shù)值越大，該種質(zhì)的耐鹽堿性越差。由表3可知，5個棉花種質(zhì)的耐鹽性表現(xiàn)為蘇棉 30＞H602＞蘇棉 22＞泗抗 1號＞1138。 蘇棉 30各指標的鹽害系數(shù)隸屬函數(shù)值均為0，說明該品種的耐鹽堿性較強。

表3 0.8%濃度海鹽脅迫下棉花各指標鹽害系數(shù)的隸屬函數(shù)值

3 結(jié)論與討論

本研究選取適合長江流域棉區(qū)種植的5個棉花種質(zhì)作為試驗材料，研究了不同濃度海鹽脅迫對棉花發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、下胚軸長、根長、鮮重和活力指數(shù)的影響，并以各項指標的鹽害系數(shù)作為萌發(fā)期耐鹽堿指標，通過鹽害系數(shù)隸屬函數(shù)值來綜合評價棉花萌發(fā)期的耐鹽堿性[11-13]。結(jié)果表明，隨著海鹽濃度的升高，5個棉花種質(zhì)各項指標的鹽害系數(shù)總體呈上升趨勢；海鹽脅迫對各項指標有顯著影響，但不同種質(zhì)影響不同。以0.8%海鹽濃度作為棉花萌發(fā)期耐鹽堿鑒定水平，5個棉花種質(zhì)的耐鹽性表現(xiàn)為蘇棉 30＞H602＞蘇棉 22＞泗抗 1號＞1138。

雖然棉花是中度耐鹽植物，但是棉花種質(zhì)間耐鹽性存在差異[14-16]。馮國藝等[17]研究表明，早熟棉在重度鹽堿田產(chǎn)量最高。本研究采用海鹽模擬鹽堿地進行脅迫試驗，早熟棉品種蘇棉30在0.2%、0.4%和0.6%濃度海鹽脅迫下的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的鹽害系數(shù)均為負數(shù)，表明該品種在低濃度鹽脅迫下發(fā)芽情況良好。該品種在不同濃度海鹽脅迫下的各指標鹽害系數(shù)均低于其他4個種質(zhì)，表明該品種耐鹽堿性強。據(jù)此可以推測，早熟棉的耐鹽堿性比較好，并且早熟棉一般以直播為主，果枝臺數(shù)少，適合機械化收花，早熟棉密植栽培可能會是鹽堿地植棉的較好模式。