不同濃度鹽堿脅迫下小黑麥種子的萌發(fā)特性

張耀榮

摘? 要：本文通過對比試驗對鹽堿脅迫下小黑麥（Triticale hexaploide L.）種子萌發(fā)特性進行研究，探究在中性鹽（NaCl）、堿性鹽（Na2CO3）以及鹽堿混合（NaCl和Na2CO3）溶液處理下種子萌發(fā)特性，評定其種子耐鹽堿能力。主要研究結(jié)果如下：除50mmol·L-1低濃度中性鹽（NaCl）對小黑麥種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢有促進作用外，堿性鹽（Na2CO3）和混合鹽（NaCl和Na2CO3）對小黑麥種子萌發(fā)生長均有抑制作用；其中混合鹽堿（NaCl和Na2CO3）脅迫對種子的侵害最為嚴重，出現(xiàn)不萌發(fā)的現(xiàn)象。小黑麥種子對于低濃度中性鹽（NaCl）脅迫有一定的耐受性，且有助于種子萌發(fā)；小黑麥種子在50mmol·L-1低濃度堿性鹽（Na2CO3）和鹽堿混合（NaCl和Na2CO3）脅迫下所有萌發(fā)指標都受到顯著抑制，其中發(fā)芽率大幅下降40%～50%，結(jié)果表明小黑麥種子在堿性環(huán)境比中性鹽環(huán)境對其傷害更為嚴重。

關(guān)鍵詞：小黑麥；鹽堿脅迫；萌發(fā)特性

1引言

小黑麥（Triticale hexaploide L.） 屬于人工培育的一個新物種，作為一種優(yōu)勢的經(jīng)濟作物，它不僅光合作用能力很強，營養(yǎng)成分較高，而且雜種生長的優(yōu)勢性狀明顯、具有較強的耐寒性和耐旱性，在我國的大部分地方都可以進行播種，甚至可以在零度的極端氣候下存活[1]。所以小黑麥結(jié)合了小麥果實品質(zhì)好、產(chǎn)量豐富的優(yōu)點和黑麥的抗病性強、栽種養(yǎng)護成本低、適應(yīng)性廣的優(yōu)點。同時作為一種經(jīng)濟作物，不僅是高質(zhì)量的飼料作物，也可以作為糧食供人們食用，并且產(chǎn)量極高[2]?？梢?，小黑麥不論從經(jīng)濟價值和生態(tài)價值講較其他品種都有很大優(yōu)勢。研究培育耐鹽堿小黑麥的實現(xiàn)為糧食產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、飼料、保健食品的生產(chǎn)發(fā)展具有重要意義。同時小黑麥的草料還可以給草編纖維板做原材料。這不僅可以提高土地利用率，還能增加糧食產(chǎn)量，能有效地緩解耕地和糧食產(chǎn)量之間的問題。

當今世界隨著經(jīng)濟活動的增強，人口壓力、糧食壓力的增大，人與地矛盾日益突出，從我國的土地現(xiàn)狀來看，作為世界上鹽堿地較多的國家之一[3]，鹽漬土已成為我國重要的后備土地資源，這些寶貴的土地資源亟待改良和開發(fā)利用。在世界范圍內(nèi)，可利用的土地資源十分有限。對于各國來說如何應(yīng)對鹽堿土地資源顯得十分重要。利用土地資源可以分為兩種方案，一種是篩選出適應(yīng)性強、耐鹽堿的觀賞植物或者經(jīng)濟作物；二是通過物理化學方法進行鹽堿土地的改良，以適應(yīng)不同植物的生長。目前，我國政府十分重視研究如何充分利用鹽堿地資源[4]。篩選出適應(yīng)性強、耐鹽堿的觀賞植物或者經(jīng)濟作物是合理利用鹽堿地的有效途徑[5]。研究培育耐鹽堿小黑麥的實現(xiàn)為糧食產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、飼料、保健食品的生產(chǎn)發(fā)展具有重要意義。這不僅可以提高土地利用率，還能增加糧食產(chǎn)量，有效地緩解耕地和糧食產(chǎn)量之間的問題。

植物種子是重要的繁殖器官。小黑麥主要以種子進行繁殖，因此，想要評價小黑麥的耐鹽堿機制和生長響應(yīng)，首先，先要探究小黑麥種子是否可以在鹽堿脅迫環(huán)境下萌發(fā)。植物種子的萌發(fā)需要滿足諸多條件，包括種子本身具備的生命活力，是否度過休眠期，外界最適宜的濕度、溫度等也都缺一不可，光照時間長度也是一些特殊種子所需要的。那么植物的種子如何在鹽堿土地中正常萌發(fā)就要看種子的自身耐鹽堿特性。其實，很多植物的種子在萌發(fā)階段都是靠自養(yǎng)萌發(fā)，也就是不依靠外界的營養(yǎng)，依靠自身儲存的養(yǎng)分萌發(fā)生長。但在高pH值的堿性條件下，依然嚴重抑制大多數(shù)種類植物的種子萌發(fā)。當存在鹽堿脅迫時，土壤的水因為含鹽量過高水勢較低，具備較高的pH值，使得種子得不到充足的水分從而萌發(fā)受到抑制。另外，水中過量的鹽還可能會抑制種子體內(nèi)的各種活性酶的活動，使得自身貯藏養(yǎng)料糖類物質(zhì)的溶解吸收變得困難，使得胚細胞發(fā)育受阻，也一定程度上影響了種子的萌發(fā)。除此之外，還有研究認為鹽堿離子的毒害也是抑制種子發(fā)芽的原因之一。因此，研究其種子在鹽堿脅迫下的萌發(fā)特性對于小黑麥在鹽堿地的開發(fā)利用具有重要意義。

本文通過對比試驗，對在中性鹽、堿性鹽、以及鹽堿混合處理條件下的小黑麥（Triticale hexaploide L.）種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢等萌發(fā)指標進行測定，探究鹽堿處理對于小黑麥種子的萌發(fā)的影響。綜合評定其種子的耐鹽堿能力，為今后在鹽堿地上的種植推廣提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2材料與方法

2.1試驗材料

試驗材料為小黑麥，品種名稱“冬牧70”，均為當年收獲種子。試驗種子購于吉林省長春市“茵之美”園藝種子公司。2019年8月播種。

2.2試驗設(shè)計

2.2.1試驗準備

首先，隨機選擇飽滿完好的種子，用0.5％高錳酸鉀溶液對供試種子消毒5min，用蒸餾水沖洗4次，選取50粒飽滿且完好的種子，將其均勻置于鋪有脫脂棉的培養(yǎng)皿中[6]。分別向培養(yǎng)皿中用移液管加入10ml的NaCl溶液、Na2CO3溶液以及鹽堿混合溶液（濃度分別為25、50、100、150、175、200mmol·L-1，并以蒸餾水為ck對照），其中混合鹽中兩種鹽摩爾濃度之比為1：1。將培養(yǎng)皿置于20℃恒溫、光照正常（12d/12n）的培養(yǎng)箱中進行萌發(fā)實驗。

2.2.2觀察記錄

發(fā)芽期間，每天記錄正常發(fā)芽種子數(shù)，期間每2t以蒸餾水補給所失水分。發(fā)芽第8d，隨機從各個處理中取出相同數(shù)量的幼苗，放置105℃的烘干箱中，殺青15min，再于80℃烘干幼苗至恒重，測定各個處理組的幼苗干重[7]。上述試驗均設(shè)置3個重復，最后計算平均值。

2.3研究思路

采用不同濃度的中性鹽（NaCl）、堿性鹽（Na2CO3）及鹽堿混合（NaCl和Na2CO3）溶液對小黑麥種子進行處理，脅迫處理開始觀察并記錄種子萌發(fā)狀況，計算不同處理下種子的萌發(fā)指標，并分析種子對鹽堿土壤環(huán)境的適應(yīng)性。

分別利用公式[8]計算如下指標：

發(fā)芽勢（Ge，%）＝ N4×100／N（N4：第4天發(fā)芽種子數(shù)；N：種子總數(shù)）

發(fā)芽率（Gr，%）＝ n×100／N（n：發(fā)芽種子數(shù)；N：種子總數(shù)）

發(fā)芽指數(shù)（Gi）＝ ∑ Gt／Dt（Gt：在時間t（d）的發(fā)芽數(shù)；Dt相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)）

活力指數(shù)（Vi）＝S∑ Gt／Dt

（S：百株幼苗鮮重g；Gt：在時間t（d）的發(fā)芽數(shù)；Dt：相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)）

2.4實驗試劑與器材

試劑：Na2CO3、KMnO4、NaCl 藥品均為國產(chǎn)分析純。

器材：實驗室純水系統(tǒng) Smart-Q3O? ? ?蘇州江東精密儀器有限公司

電子天平 TP-213? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 北京賽多利斯有限公司

智能光照培養(yǎng)箱 BPC-250F? ? ? 上海一恒科學儀器有限公司

2.5數(shù)據(jù)分析方法

用 Excel 2016 對數(shù)據(jù)進行處理計算。用SPSS 19.0 對各項指標的差異性進行顯著性分析（采用單因素方差分析）。

3結(jié)果與分析

3.1中性鹽處理對小黑麥種子萌發(fā)的影響

試驗結(jié)果表明，不同濃度中性鹽處理對小黑麥種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)影響與對照ck相比差異顯著（P＜0.05），詳見表3-1。在25 mmol·L-1和50mmol·L-1低濃度鹽溶液脅迫下種子發(fā)芽率升高，說明低濃度中性鹽促進種子的萌發(fā)，25 mmol·L-1濃度下發(fā)芽率最高。當中性鹽濃度≥100mmol·L-1時，開始抑制種子的萌發(fā)，并隨著鹽溶液濃度的增加，發(fā)芽率呈下降的趨勢，最高濃度下，發(fā)芽率相比對照組下降41%。任麗彤等[9] 研究表明不同品種小黑麥種子在中性鹽濃度150mmol·L-1以下時，不可以鑒別不同種小黑麥耐鹽性差異，在200mmol·L-1NaCl以上的濃度脅迫，才會對小黑麥種子的萌發(fā)產(chǎn)生顯著的影響，且與對照比較差異顯著的觀點類似。

在中性鹽脅迫濃度為25mmol·L-1時，發(fā)芽指數(shù)為最高；當中性鹽濃度≥50mmol·L-1時，發(fā)芽指數(shù)隨著鹽濃度的增高而降低。說明當中性鹽濃度≥50mmol·L-1時，中性鹽對種子的發(fā)芽速度有抑制作用。但是，在高濃度中性鹽的脅迫下，種子的發(fā)芽勢和活力指數(shù)隨著中性鹽濃度濃度的增加而降低，說明中性鹽脅迫會降低種子的活力。

3.2堿性鹽處理對小黑麥種子萌發(fā)的影響

試驗結(jié)果表明，不同濃度堿性鹽處理對小黑麥種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)影響差異顯著（P＜0.05），詳見表3-2。在堿性鹽溶液處理下，小黑麥種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均隨鹽溶液濃度升高呈現(xiàn)下降的趨勢。在堿性鹽濃度為25mmol·L-1時種子發(fā)芽率開始急劇下降，說明即便是低濃度堿性鹽也極顯著抑制小黑麥種子的萌發(fā)。最高濃度脅迫下種子發(fā)芽率下降98%，發(fā)芽指數(shù)接近0%。

3.3鹽堿混合處理對小黑麥種子萌發(fā)的影響

試驗結(jié)果表明，不同濃度的混合鹽堿溶液處理對小黑麥種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)影響差異顯著（P＜0.05），詳見表3-3。在混合鹽堿處理下，小黑麥種子各項發(fā)芽指標與堿脅迫下規(guī)律類似，對小黑麥種子的萌發(fā)抑制作用為三種處理中最大，高濃度脅迫下出現(xiàn)種子不萌發(fā)的現(xiàn)象。

在現(xiàn)實自然環(huán)境中，鹽與堿往往是相伴發(fā)生，因此，在研究鹽堿脅迫對種子萌發(fā)的影響時，要考慮鹽、堿的疊加作用影響。結(jié)果顯示，堿性鹽脅迫對于小黑麥種子萌發(fā)抑制影響很大，當混合鹽堿脅迫時，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均急劇下降。當高濃度離子脅迫和高pH同時作用下，小黑麥種子基本無法萌發(fā)。

其中發(fā)芽率是衡量種子受環(huán)境影響的重要指標，25-50 mmol·L-1低濃度處理下，除了中性鹽發(fā)芽率升高外，其余兩種處理下，發(fā)芽率都大幅下降40%～50%，說明堿性混合鹽的影響對小黑麥種子萌發(fā)產(chǎn)生非常大的抑制作用。而低濃度的中性鹽對于種子萌發(fā)有一定的促進作用。說明種子受到堿性鹽的脅迫傷害要大于中性鹽脅迫。在高濃度的堿性鹽脅迫下，種子萌發(fā)率趨近為零，出現(xiàn)不萌發(fā)現(xiàn)象。

發(fā)芽勢可以反映種子在發(fā)芽高峰時期的出苗整齊度。在25 mmol·L-1低濃度脅迫下，發(fā)芽勢與對照相比就開始下降且差異顯著；在堿性鹽和鹽堿混合脅迫的情況下，對小黑麥種子發(fā)芽勢的影響要大于中性鹽脅迫，混合鹽堿的脅迫影響最大。

發(fā)芽指數(shù)一般可以反映種子的發(fā)芽速率的快慢。在25 mmol·L-1低濃度中性鹽脅迫下，小黑麥種子發(fā)芽指數(shù)有小幅度升高，其他處理組的變化趨勢和發(fā)芽勢的規(guī)律相似。

種子的活力指數(shù)主要可以表現(xiàn)出種子在萌發(fā)后胚根和胚芽的發(fā)育生長狀況。除了在25 mmol·L-1的中性鹽脅迫下小黑麥種子的活力指數(shù)與對照相比差異不顯著，其余的不同種鹽堿脅迫在所有濃度下，小黑麥種子的活力指數(shù)均差異顯著，都與對照相比大幅度降低；小黑麥在堿性鹽和鹽堿混合150-200 mmol·L-1的高濃度脅迫下活力指數(shù)趨近為0，說明在高濃度的鹽堿混合脅迫下，小黑麥的種子活力指數(shù)受到顯著的抑制。在鹽堿脅迫下，種子雖然可以部分萌發(fā)，但是生長情況嚴重受阻。這可能種子本身儲備一些營養(yǎng)物質(zhì)，可以抵抗并勉強在鹽堿環(huán)境實現(xiàn)萌發(fā)，但是后續(xù)的生長就會受到抑制。

除50mmol·L-1低濃度中性鹽對小黑麥種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢有促進作用外，堿性鹽和混合鹽對小黑麥種子萌發(fā)生長均有抑制作用；小黑麥種子對于低濃度中性鹽脅迫有一定的耐受性；小黑麥種子在50mmol·L-1低濃度堿性鹽和鹽堿混合脅迫下所有萌發(fā)指標都受到顯著抑制，表明小黑麥種子在堿性環(huán)境較比中性鹽環(huán)境對其傷害更為嚴重。說明堿性環(huán)境對于小黑麥種子萌發(fā)的迫害更為嚴重。

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