NaCl和Na2CO3脅迫對肥披堿草種子萌發(fā)影響的比較研究

李亭亭 高 彬 黃紅云 劉 真 范 海

摘要以肥披堿草種子為材料,分別用NaCl和Na2CO3溶液進(jìn)行脅迫處理7d,研究其萌發(fā)情況。結(jié)果表明:不同鹽溶液和不同濃度的同種鹽溶液對肥披堿草種子萌發(fā)的影響不同。隨著鹽濃度的升高,種子的萌發(fā)受到抑制,各萌發(fā)指標(biāo)均呈明顯降低的趨勢。進(jìn)行萌發(fā)恢復(fù)試驗(yàn)后,原來較高鹽濃度處理下的種子具有較高的恢復(fù)率,表明鹽脅迫并沒有使肥披堿草種子永久地喪失萌發(fā)能力,當(dāng)鹽脅迫得到緩解或解除時, 種子就能迅速萌發(fā)。

關(guān)鍵詞NaCl;Na2CO3;肥披堿草;種子萌發(fā);影響

中圖分類號S131+.2;S543+.9.041文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號 1007-5739(2009)21-0276-02

在我國日益擴(kuò)大的內(nèi)陸鹽堿地中,除了富含NaCl的鹽漬土外,很大一部分就是以Na2CO3為主的蘇打鹽堿土[1],它們影響植物的生長,決定植物的分布[2]。關(guān)于鹽脅迫對植物種子萌發(fā)的影響,國內(nèi)外不少學(xué)者進(jìn)行了大量研究,但大多數(shù)的研究集中在以NaCl為主的單純中性鹽方面,而對堿性鹽造成的危害涉及不多,僅在一些鹽生牧草和黃瓜上有所研究[3]。因此,研究植物在蘇打鹽堿土的耐鹽機(jī)理以及如何提高植物的耐鹽性,增加在鹽脅迫下農(nóng)作物的產(chǎn)量具有重要的意義。肥披堿草具有耐旱、抗寒、抗風(fēng)沙及一定的耐鹽堿能力,對土壤的適應(yīng)性廣,較適宜于在輕度及中度鹽漬化的土壤上栽培[4-7],是很有前途的優(yōu)良牧草。筆者以肥披堿草(Elymus dahuricus Turcz)為對象,研究NaCl 和Na2CO3脅迫對其種子萌發(fā)的影響,為其在鹽堿地的引種提供理論依據(jù)。

1材料與方法

供試材料為肥披堿草種子,采自大慶。將精選飽滿、大小均勻的種子,用5%的NaClO溶液消毒10min,用蒸餾水清洗干凈后用吸水紙擦干表面水分。將培養(yǎng)皿洗干凈晾干后,做好標(biāo)記,加入定量的溶液:鹽脅迫(NaCl)處理濃度分別為100mmoL/L、200mmoL/L、400mmoL/L,pH值分別為7.36、7.28和7.10;堿脅迫(Na2CO3)處理濃度分別為50 mmoL/L、100mmoL/L、200mmoL/L,pH值分別為11.50、11.59和11.71,每只培養(yǎng)皿放入30粒種子,加入約4mL處理液。每處理3個重復(fù),共21只培養(yǎng)皿,置于25℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。每天用相應(yīng)的處理液沖洗以保證培養(yǎng)皿內(nèi)的濃度不變,培養(yǎng)7d,中間更換1次濾紙,7d后,將經(jīng)過處理后未萌發(fā)的種子轉(zhuǎn)入去離子水中進(jìn)行恢復(fù),恢復(fù)5d。萌發(fā)率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、發(fā)芽勢、恢復(fù)率按以下公式計(jì)算[8]。

發(fā)芽率(Gr)=n/N×100%(n為發(fā)芽數(shù),N為種子數(shù))

發(fā)芽指數(shù)(Gi)=∑Gi/Dt(Gt為第t天的發(fā)芽增值數(shù),Dt為相應(yīng)的天數(shù))

活力指數(shù)(Vi)=S×∑Gt/Dt(S為幼苗生長勢,即胚根平均鮮重)

種子發(fā)芽勢(Gp)=最高峰時種子發(fā)芽粒數(shù)/供檢種子粒數(shù)×100%

萌發(fā)恢復(fù)率=覆水后種子的萌發(fā)數(shù)/覆水時未萌發(fā)的種子總數(shù)×100%

2結(jié)果與分析

2.1不同處理對各組種子萌發(fā)的影響

2.1.1種子萌發(fā)率。從圖1可以看出,低Na+濃度時,NaCl處理下的肥披堿草種子萌發(fā)率高于Na2CO3,而高Na+濃度時Na2CO3處理下的肥披堿草種子萌發(fā)率高于NaCl;就同種溶液而言,肥披堿草種子的萌發(fā)率隨處理液濃度的升高而降低,說明鹽堿對種子的萌發(fā)有顯著的抑制作用。

2.1.2種子發(fā)芽指數(shù)。在多種情況下,種子在適宜條件下的發(fā)芽率并不能代表種子在田間的出苗率,在發(fā)芽率沒有顯著差異的情況下,可以用發(fā)芽指數(shù)來測定種子活力的差異。發(fā)芽指數(shù)反映了種子萌發(fā)的速度,發(fā)芽指數(shù)大表明發(fā)芽速度快。由圖2可知,隨著NaCl和Na2CO3濃度的增高,發(fā)芽指數(shù)降低,并且NaCl和Na2CO3對肥披堿草種子發(fā)芽指數(shù)的影響不同,Na+濃度為100mmoL/L時,NaCl溶液中肥披堿草種子的發(fā)芽指數(shù)為7.75,略高于Na2CO3溶液中的7.30;而當(dāng)Na+濃度為200mmoL/L和400mmoL/L時,NaCl溶液中肥披堿草種子的發(fā)芽指數(shù)分別為1.90、0.90則分別低于Na2CO3溶液中的6.10、1.75,說明在高Na+ 濃度下Na2CO3溶液中肥披堿草種子的發(fā)芽速度快。

2.1.3種子活力指數(shù)?；盍χ笖?shù)不僅反映了種子萌發(fā)時的速度,還可以反映種子萌發(fā)的質(zhì)量。活力指數(shù)大表明發(fā)芽快且長勢好。由圖3可以看出,NaCl和Na2CO3對肥披堿草種子活力指數(shù)的抑制作用非常顯著,隨著鹽溶液濃度的升高,活力指數(shù)顯著降低。低Na+濃度時NaCl處理下的肥披堿草種子的活力指數(shù)高于Na2CO3,而高Na+濃度時 Na2CO3處理下肥披堿草種子的活力指數(shù)高于NaCl。

2.1.4種子發(fā)芽勢。種子發(fā)芽勢決定著出苗的整齊程度,發(fā)芽勢高,出苗整齊,幼苗生長一致,反之,幼苗參差不齊。由圖4可知,就同種溶液而言,隨著NaCl和Na2CO3溶液濃度的升高,發(fā)芽勢依次降低。而且NaCl和Na2CO3 對肥披堿草種子發(fā)芽勢的影響不同,低Na+濃度下,NaCl溶液中種子的發(fā)芽勢為51.10%要高于Na2CO3溶液中的35.53%,而高Na+濃度下,NaCl溶液中種子的發(fā)芽勢6.67%低于Na2CO3溶液中的30.10%。

2.2不同處理下的恢復(fù)率

由圖5可知,恢復(fù)萌發(fā)率隨原處理液濃度的升高而增大,100mmoL/L、200mmoL/L、400mmoL/L的NaCl溶液處理的恢復(fù)率依次為20.73%、66.20%、76.70%,效果非常明顯。但Na2CO3溶液處理的效果不是很顯著,尤其是50mmoL/L和100mmoL/L的Na2CO3溶液處理,其種子的恢復(fù)率分別是18.10%和14.13%。由此可見,肥披堿草的萌發(fā)潛力是很強(qiáng)的,它能在較低的鹽堿濃度下迅速萌發(fā);當(dāng)濃度較高時,它就停止萌發(fā),并通過一定的生理機(jī)制來緩解毒害效應(yīng),以適應(yīng)鹽堿脅迫的生長環(huán)境;當(dāng)遇到適宜的環(huán)境條件時,受鹽堿害的肥披堿草能迅速萌發(fā)。

3結(jié)論與討論

中性鹽和堿性鹽對植物的脅迫作用是不同的,相同Na+濃度條件下,高pH值的影響是主要的,Na+毒害是次要的。該研究的結(jié)果表明,對于肥披堿草種子萌發(fā)而言,不僅中性鹽和堿性鹽的脅迫作用不同,而且無論是從累計(jì)發(fā)芽率角度,還是從活力指數(shù)角度考慮,鹽的脅迫作用低濃度時NaCl大于Na2CO3,高濃度時NaCl小于Na2CO3。鹽堿對肥披堿草種子的萌發(fā)具有明顯的抑制作用,種子萌發(fā)率與鹽堿濃度之間呈顯著的負(fù)相關(guān)。鹽堿脅迫對鹽生植物種子萌發(fā)的抑制作用不僅表現(xiàn)在降低種子的萌發(fā)率,而且還推遲了種子的初始萌發(fā)時間。不同種類的鹽堿處理對肥披堿草種子的萌發(fā)具有不同的影響,盡管它們就整個萌發(fā)過程來看具有相同的趨勢。鹽堿脅迫下的種子仍具有較高的萌發(fā)潛力,并且其萌發(fā)潛力隨著處理鹽堿濃度的升高而降低,但覆水后種子的萌發(fā)恢復(fù)率與處理鹽濃度之間呈顯著正相關(guān)[9]。

種子萌發(fā)恢復(fù)試驗(yàn)說明鹽堿處理(特別是高濃度鹽堿)下種子的低萌發(fā)率主要是因?yàn)辂}脅迫下的滲透效應(yīng),高濃度的鹽抑制了種子萌發(fā)過程的水分吸收,濱藜(Atriplex halimum)、二色補(bǔ)血草(Limonium bicolor)等鹽生植物也有類似的報道。試驗(yàn)表明,肥披堿草種子的萌發(fā)能耐受一定濃度的鹽脅迫,但在試驗(yàn)中得出的種子萌發(fā)鹽堿耐受能力并不能完全等同于種子真實(shí)的萌發(fā)鹽堿脅迫耐受能力,在自然條件多種因素的綜合影響下,種子萌發(fā)鹽堿耐受能力要比在實(shí)驗(yàn)室得出的結(jié)果高得多,甚至有可能高出幾倍,所以從種子萌發(fā)角度來說,肥披堿草在鹽堿地的引種可行。

4參考文獻(xiàn)

[1] 李存楨,劉小京,楊艷敏,等.鹽脅迫對鹽地堿蓬種子萌發(fā)及幼苗生長的影響[J].中國農(nóng)學(xué)通報,2005(5):209-212.

[2] 孫國榮,那守海,李景信.鹽分對星星草種子萌發(fā)的脅迫作用[J].草業(yè)科學(xué),1994(8):27-31.

[3] 段德玉,劉小京,馮鳳蓮,等.不同鹽分脅迫對鹽地堿蓬種子萌發(fā)的效應(yīng)[J].中國農(nóng)學(xué)通報,2003,19(6):168-172.

[4] 蘇慧,沈秀瑛,程偉燕,等.Na2CO3脅迫對牧草苗期生理特性的影響[J].草業(yè)科學(xué),2005,22(6):46-48.

[5] 張眾,彭啟乾,吳渠來.披堿草屬牧草種子萌發(fā)生物學(xué)特性的研究[J].中國草地學(xué)報,1990,12(2):51-54,65.

[6] 蘇慧,尉紅梅,馬巖,等.Na2CO3脅迫對牧草種子萌發(fā)特性影響的研究[J].內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2005,20(2):168-171.

[7] 楊允菲,祝玲.松嫩平原十五種多年生禾草種群營養(yǎng)繁殖體冬眠特性的分析[J].草業(yè)學(xué)報,1994,3(2):26-31.

[8] 朱慶松,趙海英,石玉保.NaCl 脅迫對不同西瓜種子發(fā)芽特性的影響[J].河南職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報,2004,32(3):29-31.

[9] 李海云,趙可夫,王秀峰.鹽對鹽生植物種子萌發(fā)的抑制[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2002,33(2):170-173.