7種豆科牧草種子萌發(fā)期耐鹽性評價

李春燕 陳恩 羅旭輝 應朝陽

李春燕，陳恩，羅旭輝，等.7種豆科牧草種子萌發(fā)期耐鹽性評價［J］.福建農(nóng)業(yè)科技，2023，54（12）：41-48.

收稿日期：2023-08-12

作者簡介：李春燕，女，1978年生，助理研究員，主要從事生態(tài)及農(nóng)副產(chǎn)物資源化利用。

基金項目：福建省人民政府、中國農(nóng)業(yè)科學院“5511”協(xié)同創(chuàng)新工程（XTCXGC2021019）；福建省科技計劃公益類項目（2023R1019004）。

摘? 要：為鹽漬化土壤生態(tài)恢復選取耐鹽堿的豆科牧草植物提供參考依據(jù)。以田菁、豬屎豆、閩南飼用（印度）豇豆、印尼烏綠豆、決明、雞眼草和含羞草決明種子為材料，用不同濃度［0（CK）、50、100、150 mmol ·L-1］的NaCl溶液和Na2SO4溶液進行脅迫處理，統(tǒng)計每種豆科牧草種子的每日發(fā)芽數(shù)，計算出累積發(fā)芽率、發(fā)芽率、相對發(fā)芽率和相對鹽害率。結果表明：低濃度鹽溶液（50 mmol·L-1）能促進田菁和豬屎豆種子起始萌發(fā)時間，高濃度的鹽溶液（150 mmol·L-1）能延遲豬屎豆、決明、含羞草決明和雞眼草起始萌發(fā)時間，并抑制種子發(fā)芽；根據(jù)隸屬函數(shù)公式計算，在NaCl脅迫下，7種牧草種子耐鹽性為閩南飼用（印度）豇豆>豬屎豆>印尼烏綠豆>田菁>決明>含羞草決明>雞眼草；在Na2SO4脅迫下，7種牧草種子耐鹽性為閩南飼用（印度）豇豆>田菁>決明>豬屎豆>含羞草決明>印尼烏綠豆>雞眼草。

關鍵詞：鹽脅迫；種子萌發(fā)；豆科牧草；耐鹽性

中圖分類號：S 541.9? ???文獻標志碼：A? ???文章編號：0253-2301（2023）12-0041-08

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2023.12.006

Salt Tolerance Evaluation of Seven Legume Forages at Seed Germination Stage

LI Chun-yan， CHEN En， LUO Xu-hui， YING Zhao-yang

（Institute of Agricultural Ecology， Fujian Academy of Agricultural Sciences/Fujian Engineering and

Technology Research Center for Hilly Prataculture， Fuzhou， Fujian 350013， China）

Abstract： In order to provide reference for the selection of saline-alkali tolerant legume forage plants for the ecological restoration of salinized soil， the seeds of Sesbania cannabina， Crotalaria pallida， Minnan forage （India） Vigna unguiculata， Indonesian Vigna rabiata， Senna tora， Acalypha supera， and Chamaecrista mimosoides were taken as the materials， and different concentrations of NaCl solution and Na2SO4 solution ［0（CK）， 50， 100， 150 mmol/L］ were used for the stress treatment. The daily germination number of each legume forage seed was counted， and the cumulative germination rate， germination rate， relative germination rate and relative salt damage rate were calculated. The results showed that low concentration of salt solution （50 mmol·L-1） could promote the initial germination time of Sesbania cannabina and Crotalaria pallida seeds， while high concentration of salt solution （150 mmol·L-1） could delay the initial germination time of Crotalaria pallida， Senna tora， Chamaecrista mimosoides and Acalypha supera， and inhibit the seed germination. According to the membership function formula， under the stress of NaCl， the salt tolerance of seven forage seeds was as follows： Minnan forage （India） Vigna unguiculata>Crotalaria pallida>Indonesian Vigna rabiata>Sesbania cannabina>Senna tora>Chamaecrista mimosoides>Acalypha supera. Under the stress of Na2SO4， the salt tolerance of seven forage seeds was as follows： Minnan forage （India） Vigna unguiculata>Sesbania cannabina>Senna tora>Crotalaria pallida>Chamaecrista mimosoides>Indonesian Vigna rabiata>Acalypha supera.

Key words： Salt stress； Seed germination； Leguminous forage； Salt tolerance

濱海鹽漬土是一種淺海地區(qū)的沉積物，它是由河流的搬運作用、海水的頂托作用和浸漬作用以及洋流、潮汐、海浪等共同因素作用下形成的［1-2］。我國各種類型的濱海鹽漬土面積約為5×106 hm2，主要分布在山東、河北等環(huán)渤海地區(qū)、江蘇北部的海濱地帶及福建、廣東等南部沿海地帶［3］。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，在泉州、福清、寧德等地的部分濱海鹽堿地，土壤鹽漬化加重［4］，因此，改良鹽堿地，提升其生態(tài)價值，變得尤為重要。近年來，國內外學者對濱海鹽漬土高效利用方面開展了大量實質性的研究與應用，取得了顯著成效，但由于改良利用成本高、效益低下，如何高效利用濱海鹽漬土，仍然是當前經(jīng)濟、生態(tài)建設急需解決的問題。目前對濱海鹽漬土改良和利用的生物學方法主要是種植耐鹽植物［5-6］，所以發(fā)掘更多耐鹽植物十分必要，對土壤鹽堿化地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境改善均有重要意義。

種子是整個植物界從低等的菌藻植物到高等的被子植物經(jīng)過億萬年進化過程的產(chǎn)物，種子萌發(fā)是植物生命周期的起始階段，植物能否實現(xiàn)種群的繁衍也直接取決于種子能否成功萌發(fā)。植物能否在鹽堿脅迫下生存，首先取決于它們能否萌發(fā)，以及發(fā)芽率的高低和發(fā)芽速度的快慢［7］。本試驗中田菁Sesbania cannabina、豬屎豆Crotalaria pallida、閩南飼用（印度）豇豆Vigna unguiculata ′Minnan′、印尼烏綠豆Phaseolus aureus、決明Cassia tora、雞眼草Kummerowia striata、含羞草決明Cassia mimosoides為豆科牧草中常見物種，其中閩南飼用（印度）豇豆為栽培種，其他6種為野生種。它們在改良土壤、提高地力、綠化國土、美化環(huán)境、飼喂畜禽等方面均發(fā)揮著重要作用。以這7種豆科牧草種子為試驗材料，研究在不同濃度的NaCl和Na2SO4溶液處理下7種豆科牧草種子的發(fā)芽率變化，分析其耐鹽性差異，以期為豆科牧草在濱海鹽漬土改良應用中提供理論依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 供試材料

1.1.1? 種質來源? 供試牧草種子為田菁Sesbania cannabina、豬屎豆Crotalaria pallida、閩南飼用（印度）豇豆Vigna unguiculata ′Minnan′、印尼烏綠豆Phaseolus aureus、決明Cassia tora、雞眼草Kummerowia striata、含羞草決明Cassia mimosoides均于2021年在建陽溪口山試驗地擴繁收獲的成熟種子。

1.1.2? 儀器與試劑? 人工日光培養(yǎng)箱（型號為LRH-1100，寧波普朗特儀器有限公司）。供試NaCl和Na2SO4均為分析純。

1.2? 試驗設計

試驗選用中性鹽（NaCl、Na2SO4），分別設置4個不同鹽濃度處理，分別為0（CK）、50、100、150 mmol·L-1，每個處理3次重復。試驗在人工日光培養(yǎng)箱中進行，培養(yǎng)條件為：光照8 h，黑暗16 h，溫度（25±1）℃；相對濕度55%。

隨機選取顆粒飽滿、大小均勻，無破損的種子，每個重復100粒，用75%的酒精消毒20 min，無菌蒸餾水沖洗5～6 次，吸水紙吸干水分，備用。采用直徑90 mm的培養(yǎng)皿培養(yǎng)，每個培養(yǎng)皿中放兩層濾紙，分別加入5 mL的鹽溶液，放置于人工日光培養(yǎng)箱中。為防止試驗期間由于水分蒸發(fā)引起的溶液濃度改變，每2 d更換1次培養(yǎng)皿，每天記錄各個培養(yǎng)皿中發(fā)芽的種子數(shù)到試驗結束。

1.3? 指標測定

觀察種子發(fā)芽情況并記錄發(fā)芽數(shù)，以芽長超過種長的一半為發(fā)芽標準。計算公式：（1）累計發(fā)芽率=某日累計萌發(fā)個數(shù)/供試種子粒數(shù)×100%；（2）發(fā)芽率（Germination percentage， GP）=發(fā)芽終期（規(guī)定日期內）全部發(fā)芽粒數(shù)/供試種子粒數(shù)×100%；（3）相對發(fā)芽率=處理發(fā)芽率/對照發(fā)芽率×100%；（4）相對鹽害率=（對照發(fā)芽率-處理發(fā)芽率）/對照發(fā)芽率×100%。（5）植物耐鹽性得分最終用隸屬函數(shù)計算：U（Xij）=（Xij -Xjmin）/（Xjmax-Xjmin） 中U（Xij）表示i品種j指標的隸屬函數(shù)值；Xij表示i品種j指標的相應值；Xjmax和X

jmin則表示i品種在j指標中對應的最大值和最小值［8-10］。

1.4? 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2007 對數(shù)據(jù)進行整理，用Origin進行統(tǒng)計分析，excel2007繪制圖表。通過雙因素方差分析法（Double factor variance analysis）檢驗不同處理下各發(fā)芽指標的顯著性。

2? 結果與分析

2.1 ?NaCl脅迫對豆科牧草種子累積發(fā)芽率的影響

由圖1可知，NaCl脅迫下7種豆科牧草種子萌發(fā)持續(xù)時間、起始萌發(fā)時間不一致，且隨著NaCl濃度增加，豆科牧草種子起始萌發(fā)時間會出現(xiàn)提早或推遲現(xiàn)象。豆科牧草種子發(fā)芽持續(xù)時間差異較大，范圍為10～30 d。豬屎豆種子在濃度100 mmol·L-1時，在第4 d起始萌發(fā)，比對照早1 d發(fā)芽，在濃度50 mmol·L-1和150 mmol·L-1時在第5 d和第11 d起始萌發(fā)，且種子萌發(fā)持續(xù)時間22 d；含羞草決明種子在濃度100 mmol·L-1時在，第5 d起始萌發(fā)，比對照遲2 d，且種子萌發(fā)持續(xù)時間16 d；雞眼草種子在濃度50 mmol·L-1時，在第6 d起始萌發(fā)，比對照遲1 d，累計發(fā)芽率始終為5%，且種子萌發(fā)持續(xù)時間18 d；田菁在濃度50、150 mmol ·L-1時，在第4 d和第11 d起始萌發(fā)，分別比對照早10 d和3 d，且濃度50 mmol ·L-1時累計發(fā)芽率在第19 d時相較對照有所下降，在第23 d時又高于對照，種子萌發(fā)持續(xù)時間最長，為30 d；決明種子在濃度50、100 mmol·L-1時，都在第3 d起始萌發(fā)，累計發(fā)芽率始終低于對照，種子持續(xù)萌發(fā)時間20 d；閩南飼用（印度）豇豆種子在濃度50、100、150 mmol ·L-1時起始萌發(fā)時間與對照一致，都在第2 d起始萌發(fā)，累計發(fā)芽率始終低于對照，且種子萌發(fā)持續(xù)時間只有10 d；印尼烏綠豆種子在濃度50、100、150 mmol ·L-1時，均在第3 d起始萌發(fā)，比對照推遲1 d萌發(fā)，累計發(fā)芽率隨著脅迫濃度的增加出現(xiàn)先增加后降低的趨勢，在濃度100 mmol ·L-1時，累計發(fā)芽率從第5 d開始高于對照。

綜合7種豆科牧草比較發(fā)現(xiàn)，低濃度（50 mmol ·L-1）NaCl能促進田菁和豬屎豆種子起始萌發(fā)時間；高濃度（150 mmol ·L-1）NaCl能延遲豬屎豆、決明、含羞草決明和雞眼草起始萌發(fā)時間。

2.2? Na2SO4脅迫對豆科牧草種子累積發(fā)芽率的影響

由圖2可知，Na2SO4脅迫下7種豆科牧草種子萌發(fā)持續(xù)時間、起始萌發(fā)時間變化較大，不同豆科牧草種子發(fā)芽持續(xù)時間差異較大，范圍為10～30 d。豬屎豆種子在濃度100 mmol ·L-1時，在第4 d起始萌發(fā)，比對照早1 d發(fā)芽；在濃度50、100 mmol ·L-1時前16 d累計發(fā)芽率始終高于對照，且萌發(fā)時間持續(xù)22 d；含羞草決明種子在濃度50 mmol ·L-1時第2 d起始萌發(fā)，比對照早1 d，且累計發(fā)芽率在前4 d時始終高于對照，種子萌發(fā)持續(xù)時間為20 d；田菁種子在濃度50 mmol ·L-1時比對照早10 d萌發(fā)，且累計發(fā)芽率在前13 d時始終高于對照，種子萌發(fā)持續(xù)時間最長，為30 d。雞眼草、決明、閩南飼用（印度）豇豆、印尼烏綠豆種子在Na2SO4脅迫下隨著脅迫濃度的增加累積發(fā)芽率降低，且起始萌發(fā)時間均低于對照。結果表明，低濃度Na2SO4能促進豬屎豆、含羞草決明、田菁種子起始萌發(fā)時間，累積發(fā)芽率前期高于對照；高濃度的Na2SO4能延遲7種豆科牧草種子的起始萌發(fā)時間。

2.3? NaCl脅迫對7種豆科牧草種子萌發(fā)的影響

由表1可知，NaCl脅迫下印尼烏綠豆隨著脅迫濃度的增加，發(fā)芽率和相對發(fā)芽率出現(xiàn)先增加后降低的趨勢，在濃度50 mmol·L-1時達到最大值，分別為95.00%和101.78%，而相對鹽害率出現(xiàn)先降低后增加的趨勢，在50 mmol ·L-1時達到最小值-1.78%。閩南飼用（印度）豇豆、田菁、

豬屎豆、決明、含羞草決明種子均隨著脅迫濃度的增加發(fā)芽率和相對發(fā)芽率均呈下降趨勢，而相對鹽害率呈上升趨勢。NaCl脅迫下，雞眼草種子在濃度100、150 mmol ·L-1未見種子發(fā)芽；含羞草決明種子在150 mmol ·L-1也未見種子發(fā)芽。

2.4? Na2SO4脅迫對7種豆科牧草種子萌發(fā)的影響

由表2可知，隨著Na2SO4濃度的增加，閩南飼用（印度）豇豆種子發(fā)芽率呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，在濃度50 mmol ·L-1時發(fā)芽率最高，為100.00%，比對照高1.34%。印尼烏綠豆、田菁、豬屎豆、決明、雞眼草、含羞草決明種子均隨著Na2SO4濃度的增加發(fā)芽率、相對發(fā)芽率呈下降趨勢，而相對鹽害率呈上升趨勢，田菁、決明種子在濃度為150 mmol ·L-1時，種子未見發(fā)芽。雞眼草和含羞草決明種子在濃度為100、150 mmol ·L-1時也未見其種子發(fā)芽。

2.5? 鹽脅迫下7種豆科牧草種子耐鹽性評價

由表3可知，7種植物最終耐鹽性得分排名是根據(jù)隸屬函數(shù)公式，分別計算 4個濃度下植物發(fā)芽率、相對發(fā)芽和相對鹽害率3個生長指標，結果表明：在NaCl脅迫下，7種牧草種子耐鹽性為閩南飼用（印度）豇豆>豬屎豆>印尼烏綠豆>田菁>決明>含羞草決明>雞眼草；在Na2SO4脅迫下，7種牧草種子耐鹽性為閩南飼用（印度）豇豆>田菁>決明>豬屎豆>含羞草決明>印尼烏綠豆>雞眼草。 可以發(fā)現(xiàn)閩南飼用（印度）豇豆的耐鹽性最好。

3? 討論與結論

種子萌發(fā)是植物生命的開始，是植物整個生長過程中最重要，也是最脆弱的階段，極易受到外界環(huán)境的影響［11］，研究表明，植物在生長發(fā)育的不同階段對鹽脅迫環(huán)境的敏感程度不同，但種子萌發(fā)期是最敏感的階段之一［12-14］。研究不同豆科牧草種子耐鹽性是植物耐鹽性早期鑒定和品種選擇的基礎［14］。已有研究表明，種子萌發(fā)是植物生活周期中的關鍵環(huán)節(jié)，種子萌發(fā)速度、發(fā)芽率、相對發(fā)芽率和相對鹽害率能夠在一定程度上反應植物對新環(huán)境的適應程度［12］。從研究結果來看，在低濃度（50 mmol·L-1）鹽脅迫下，田菁、豬屎豆、含羞草決明種子起始萌發(fā)時間均比對照早，隨著鹽濃度的上升起始萌發(fā)時間均隨脅迫濃度的增加出現(xiàn)延遲現(xiàn)象。Na2SO4脅迫下雞眼草、含羞草決明、決明種子起始萌發(fā)推遲的最明顯，而對閩南飼用（印度）豇豆和印尼烏綠豆種子起始萌發(fā)的時間影響不明顯；NaCl脅迫下雞眼草、含羞草決明種子起始萌發(fā)推遲的最明顯，而對閩南飼用（印度）豇豆和印尼烏綠豆種子起始萌發(fā)的時間影響不明顯。

本研究中，不同豆科牧草品種間的發(fā)芽率差異較大，田菁、豬屎豆、決明、雞眼草量、含羞草決明種子的發(fā)芽率、相對發(fā)芽率均隨鹽濃度的增高而降低，這與申吳燕等［15］對12種植物的耐鹽性篩選相似。有研究表明［6，14-15］，不同鹽分類型和濃度等因素直接影響種子的萌發(fā)質量，印尼烏綠豆在NaCl脅迫下，發(fā)芽率和相對發(fā)芽率隨著脅迫濃度的增加出現(xiàn)先增加后下降的趨勢，說明低濃度NaCl脅迫下，印尼烏綠豆種子萌發(fā)并未因此受到顯著的負影響，甚至在濃度50 mmol ·L-1時發(fā)芽率略有升高，這可能是因為低濃度的NaCl具有刺激印尼烏綠豆發(fā)芽的作用。閩南飼用（印度）豇豆在Na2SO4脅迫下，隨著脅迫濃度的增加其發(fā)芽率和相對發(fā)芽率也出現(xiàn)先增加后下降的趨勢，均高于其他牧草種子，這可能是因為低濃度的Na2SO4具有刺激閩南飼用（印度）豇豆發(fā)芽的作用。7種豆科牧草種子在相同鹽濃度時，NaCl脅迫下的發(fā)芽率明顯高于Na2SO4脅迫下的發(fā)芽率，有可能SO42- 抑制作用強于Cl-，這與徐小玉等［16］在研究對波斯菊種子耐鹽性觀點一致。 根據(jù)隸屬函數(shù)公式對耐鹽性進行排名，閩南飼用（印度）豇豆在NaCl和Na2SO4兩種鹽脅迫下耐鹽性最好。

鹽脅迫抑制種子萌發(fā)是一個復雜過程，本研究對7種豆科牧草的耐鹽性提供了一定的理論參考，但只對起始發(fā)芽時間、累計發(fā)芽率、發(fā)芽率、相對發(fā)芽率和相對鹽害率等級進行了研究，指標單一，評價比較片面，因此，實際生產(chǎn)中可根據(jù)土壤含鹽量的不同及后期幼苗的生長情況進行進一步的研究。

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（責任編輯：柯文輝）