黃腐酸鉀對鹽脅迫下小白菜發(fā)芽及幼苗生長的影響

張彩虹 馮棣 張敬敏 吳敏 王志和 祝海燕 高俊平

摘? ? 要：為了研究小白菜發(fā)芽及幼苗階段的耐鹽特性，以及黃腐酸鉀對小白菜NaCl鹽脅迫下的緩解效果。采用水培法設計2個試驗，試驗1：在小白菜發(fā)芽后的1～5 d移入不同質量濃度（1.5、3、4.5、6 g·L-1）NaCl溶液中，計算其存活率;試驗2：設置0、1.5、3、4.5、6 g·L-1共5個NaCl鹽質量濃度處理，并設置是否配施黃腐酸鉀（0.2 g·L-1）2種方式。結果表明，發(fā)芽后2 d耐鹽表現(xiàn)最強，其次是3 d、4 d、1 d，發(fā)芽后5 d耐鹽表現(xiàn)最差。隨鹽脅迫程度的增加，小白菜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、下軸胚長、根長指標均逐漸表現(xiàn)出受不同程度的抑制。其中根長鹽害表現(xiàn)最明顯，與無鹽相比，其余處理鹽害系數(shù)依次增加了56.57%、87.31%、94.43%、96.66%。小白菜發(fā)芽率在培養(yǎng)液質量濃度達到4.5 g·L-1后出現(xiàn)小幅降低，死苗率隨水培液鹽濃度的增加而增加。在相同水培液濃度下，添加黃腐酸鉀的處理死苗過程有所延遲，且1.5 g·L-1處理的死苗率降低了37.5%。在無鹽脅迫下，添加黃腐酸鉀的處理顯著增加了小白菜的鮮/干物質質量、葉綠素含量及類胡蘿卜素含量，增幅分別為81.1%、62.7%、91.9%、78.4%。添加黃腐酸鉀可在低鹽（≤1.5 g·L-1）脅迫下提高小白菜幼苗的存活率、促進其地上部生長，在無鹽脅迫下提高發(fā)芽率、鮮/干物質質量和葉綠素含量。

關鍵詞：小白菜;鹽脅迫;黃腐酸鉀;生長指標

中圖分類號：S634.3 文獻標志碼：A 文章編號：文章編號：1673-2871（2020）12-087-05

Abstract： In order to study the salt tolerance characteristics of pak choi （Brassica chinensis L.） during germination and seedling stage， and the mitigation effect of potassium fulvic acid on pak choi under NaCl salt stress. Two experiments were designed by hydroponics. Experiment 1： pak choi seedlings were transferred into NaCl solutions with different concentrations （1.5， 3， 4.5， 6 g·L-1） at 1-5 days after germination， and the survival rate was counted， respectively. Experiment 2： five treatments with salt concentration of 0 （CK）， 1.5， 3， 4.5， 6 g·L-1 were set， and whether to apply 0.2 g·L-1 potassium fulvic acid （PFA）in two ways to study the salt damage coefficient of germination rate， germination potential， germination index， hypocotyl length and root length of pak choi seeds and chlorophyll content etc. The strongest salt tolerance performance appeared at 2 days after germination （DAG）， followed by 3， 4， 1 DAG， and the salt tolerance at 5 DAG was the weakest. With the increasing of the degree of salt stress， the germination rate， germination potential， germination index， hypocotyl length and root length of pak choi showed different degrees of inhibition. Compared with 0 g·L-1， the salt damage coefficient of other treatments increased by 56.57%， 87.31%， 94.43% and 96.66%. and the salt damage was the most remarkable. The germination rate of pak choi decreased slightly when the culture solution reached 4.5 g·L-1， and the dead seedling rate increased with the increasing of the salt concentration. Under the same concentration， compared with the treatments without adding potassium fulvic acid， the seedling death process of the treatments with potassium fulvic acid were delayed， and the seedling death rate of 1.5 g·L-1 treatment with PFA reduced by 37.5%. Under no salt stress， the treatment of adding potassium fulvic acid significantly increased the fresh/ dry matter mass， chlorophyll content and carotenoid content of pak choi by 81.1%， 62.7%， 91.9% and 78.4%， respectively. The addition of potassium fulvic acid could improve the survival rate and promote above-ground growth of pak choi under the low salt （≤1.5 g·L-1） stress， and increase the germination rate， fresh/ dry matter mass and chlorophyll content under no salt stress.

Key words： Pak choi; Salt stress; Potassium fulvic acid; Growth index

鹽脅迫是抑制作物生長的重要因素之一[1]。認識作物的耐鹽特性并尋找提高作物耐鹽性的途徑和方法才可能克服鹽害，從而提高作物的抗逆能力，因此研究作物耐鹽性對于指導農業(yè)生產具有十分重要的意義。小白菜是一種富含大量維生素和礦物質的常見蔬菜[2]，其耐鹽能力較弱，因此探究如何通過外源物質減少鹽分脅迫對作物的傷害具有重要意義。曹麗華等[3]研究表明，外源硒能夠提高超氧化物歧化酶、過氧化物酶等植物細胞保護酶的活性，降低丙二醛含量，緩解鹽脅迫對小白菜幼苗的毒害作用。徐芬芬[4]研究表明，100～150 mg·L-1外源亞精胺能顯著提高鹽脅迫下小白菜的株高、單株質量、含水量及小白菜凈光合速率等。黃腐酸鉀是黃腐酸肥料的一種，它能在發(fā)揮黃腐酸調節(jié)作物生長作用的同時，又可以補充作物生長發(fā)育所需要的鉀元素[5]。孫希武等[6]研究表明，黃腐酸鉀可以提高硅鈣鉀鎂肥的利用效率，增加土壤中有效硅含量，進而改善植株的生長環(huán)境。回振龍等[7]報道稱黃腐酸提高了干旱脅迫下紫花苜蓿種子的葉綠素含量和根系活力，增強了植株的整體抗旱性，且施用0.05%黃腐酸浸種對干旱脅迫下種子的保護效應更為顯著。Elrys等[8]研究表明，黃腐酸顯著改善了小麥的抗氧化防御系統(tǒng)，從而降低了活性氧水平，增加了鹽脅迫條件下小麥的生長和產量。Ouni等[9]報道稱，在鹽脅迫條件下，黃腐酸既可以直接促進種子萌發(fā)和植株生長，又可以間接改善土壤理化和生物特性。黃腐酸鉀作為化肥增效劑已經廣泛應用于農業(yè)增產，然而應用在蔬菜抗鹽性方面的研究較少。本試驗以小白菜為研究對象，研究水培條件下小白菜發(fā)芽及幼苗階段的耐鹽特性，并探究黃腐酸鉀是否具有改善其耐鹽能力的效果，以期為黃腐酸鉀提高小白菜抗逆能力的可行性提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試小白菜材料為‘四季小白菜，由山東省壽光欣欣然園藝有限公司提供。黃腐酸鉀選用礦源黃腐酸鉀，商品名為天需，由山東冠縣阜豐化肥有限公司提供，含量：黃腐酸≥65%，氧化鉀≥12%，水溶性≥99%。育苗盒規(guī)格為34 cm×25 cm×4.5 cm。試驗于2019年3月在濰坊科技學院生物技術研發(fā)中心實驗室進行。

1.2 方法

1.2.1 種子發(fā)芽及幼苗階段耐鹽性分析試驗 使用淡水培養(yǎng)小白菜，準備7個育苗盒，底部鋪設海綿。將去離子水分別倒入育苗盒中，用玻璃棒將海綿充分浸濕后開始點播種子，每盒分8行點播精選小白菜種子，每行11粒，共88粒，水溫控制在（22±2） ℃。分別于發(fā)芽后1、2、3、4、5 d，每天從育苗盒中各取22棵移入使用去離子水和NaCl配置的質量濃度分別為1.5、3.0、4.5、6.0 g·L-1的NaCl水培液中培養(yǎng)，4個鹽溶液處理依次標記為ST1、ST2、ST3、ST4。

1.2.2 存活率的測定 自發(fā)芽后每天記錄所有處理小白菜的存活情況至發(fā)芽后14 d結束，并計算存活率。

存活率/%=種子成活數(shù)/供試種子數(shù)×100。? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

1.2.3 黃腐酸鉀在鹽脅迫下的緩解效果試驗 使用去離子水和NaCl配置0、1.5、3.0、4.5、6.0 g·L-1共5個質量濃度的NaCl水培液處理，并設置添加0.2 g·L-1黃腐酸鉀和不添加黃腐酸鉀2種方式。將不配施黃腐酸鉀的5個鹽濃度處理依次標記為S0、S1、S2、S3、S4，配施黃腐酸鉀的5個鹽濃度處理依次標記為FS0、FS1、FS2、FS3、FS4。采用完全隨機處理，每個處理3次重復。共準備30個育苗盒，底部鋪設海綿。配置好10種溶液，依次倒入標記好的育苗盒中，每盒點播精選小白菜種子88粒，培養(yǎng)液溫度控制在（22±2） ℃。

1.2.4 發(fā)芽能力指標的測定 自點播24 h后每12 h開始觀察記錄至播后6 d，統(tǒng)計發(fā)芽率、發(fā)芽勢。按 GB 2772—1999國家標準計算種子的發(fā)芽率（GR）、發(fā)芽勢（GE）、發(fā)芽指數(shù)（GI）。

發(fā)芽率/%=種子發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)×100;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

發(fā)芽勢/%=發(fā)芽進程當日發(fā)芽最多種子發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)×100;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（3）

式中，Gt代表在時間t日的發(fā)芽數(shù)，Dt代表相應的發(fā)芽日數(shù)。

1.2.5 形態(tài)指標的測定 于播后6 d在每個處理間隔獲取15棵小白菜幼苗，調查根長、下胚軸長。取樣后每個處理保留40棵苗開始記錄死苗情況至播后20 d。于播后20 d采用95%乙醇-分光光度計法測定幼苗葉片的葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量，并采用烘干法獲得總鮮/干物質量，鮮質量使用精度為0.01 g的電子天平稱得，干物質量經過30 min 105 ℃殺青后與洗凈的根系一起在75 ℃下烘干至恒質量，之后使用精度為0.000 1 g的電子天平稱得質量。

計算小白菜的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、下胚軸長和根長5個指標的鹽害系數(shù)，各指標的鹽害系數(shù)=（對照值-處理值）/對照值×100%。

1.3 數(shù)據分析

試驗數(shù)據采用EXCEL軟件進行處理、分析并繪制圖表。使用SPSS 17.0數(shù)據處理軟件，采用LSD法進行方差分析及顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 小白菜發(fā)芽及幼苗階段耐鹽性分析

表1顯示了小白菜幼苗在不同時間從淡水移入4種濃度鹽溶液的存活率。在移栽6 d時初次出現(xiàn)死苗，僅發(fā)生在ST3-1、ST4-1、ST3-5和ST4-5，其中ST3-5和ST4-5的存活率分別比ST3-1和ST4-1降低5.0%和10.0%，可見發(fā)芽后5 d時的耐鹽能力更弱。在移栽7 d時ST2-1、ST3-4、ST4-4和ST2-5處理出現(xiàn)了死苗。在移栽后8 d時ST2-3、ST3-3、ST4-3、ST1-4、ST2-4處理出現(xiàn)了死苗。在播后9 d時ST3-2、ST4-2和ST1-3處理出現(xiàn)了死苗。因此從出現(xiàn)死苗的先后順序來看，發(fā)芽后2 d耐鹽能力最強，其次是發(fā)芽后3 d、4 d、1 d，發(fā)芽后5 d耐鹽能力最弱。在移栽10 d時除ST1-1、ST1-2和ST2-2處理外所有處理均出現(xiàn)死苗，且存活率與鹽溶液濃度呈負相關。從高質量濃度處理（≥4.5 g·L-1）存活率來看，發(fā)芽后5 d最低，其次是發(fā)芽后1 d、4 d，發(fā)芽后2 d和3 d最高，小白菜耐鹽特性與出現(xiàn)死苗的先后順序基本一致?？梢?，小白菜發(fā)芽及幼苗階段耐鹽能力弱，且耐鹽特性表現(xiàn)為發(fā)芽后2 d耐鹽表現(xiàn)最強，其次是3 d、4 d、1 d，發(fā)芽后5 d耐鹽表現(xiàn)最弱。

2.2 鹽分脅迫下黃腐酸鉀對小白菜鹽害系數(shù)的影響

表2顯示了以S0處理為對照，不同處理小白菜的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、下胚軸長及根長5個指標的鹽害系數(shù)。由表2可見，鹽脅迫對各項調查指標均存在抑制作用，但是表現(xiàn)出抑制的鹽溶液閾值存在明顯差異。與S0相比，S1和S2的發(fā)芽率鹽害系數(shù)未受影響，而S3和S4的發(fā)芽率鹽害系數(shù)分別增加了3.45%和8.04%;發(fā)芽勢鹽害系數(shù)依次變化了-3.58%、-2.39%、0.00%、11.90%;發(fā)芽指數(shù)鹽害系數(shù)依次變化了-1.37%、8.92%、7.56%、14.73%;下胚軸長鹽害系數(shù)依次增加了40.34%、40.34%、39.5%、40.34%;根長鹽害系數(shù)依次增加了56.57%、87.31%、94.43%、96.66%。可見，鹽脅迫對小白菜的下胚軸長、根長存在明顯的抑制作用，高質量濃度（≥4.5 g·L-1）鹽脅迫會影響小白菜種子的發(fā)芽，但在低濃度下可以增強種子的生命活力，提高小白菜的發(fā)芽勢以及發(fā)芽指數(shù)。在相同水培液濃度下，F(xiàn)S0處理的小白菜的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)的鹽害系數(shù)均低于S0處理，說明黃腐酸鉀有利于無鹽脅迫下小白菜發(fā)芽。當鹽質量濃度≤1.5 g·L-1時，添加黃腐酸鉀的處理與CK相比，對下胚軸長有明顯的促進作用，在培養(yǎng)液質量濃度≤4.5 g·L-1時，添加黃腐酸鉀處理的下胚軸長的鹽害系數(shù)均明顯低于未添加黃腐酸鉀的處理;而根長的鹽害系數(shù)全部高于未添加黃腐酸鉀的處理。說明添加黃腐酸鉀在低濃度（≤1.5 g·L-1）下有利于促進小白菜地上部的生長并具有一定的緩解鹽分脅迫的能力，但不利于小白菜根系生長。

2.3 鹽分脅迫下黃腐酸鉀對小白菜死苗的影響

圖1顯示了不同濃度NaCl溶液水培下以及添加黃腐酸鉀后小白菜的死苗情況。由圖1-a可以看出，S0～S4處理分別于播后11 d、8 d、7 d、7 d和7 d出現(xiàn)死苗，各處理死苗率隨鹽脅迫程度和時間的增加而增加，S1～S4處理的死苗率分別于播后11 d、13 d、14 d和16 d達到100%;播后20 d時，僅S0幼苗尚有存活，死苗率為7.5%。由圖1-b可以看出，F(xiàn)S0～FS4處理分別于播后11 d、8 d、8 d、7 d和7 d出現(xiàn)死苗，各處理死苗率亦隨鹽脅迫程度和時間的增加而增加，F(xiàn)S2～FS4處理的死苗率分別于播后11 d、13 d和16 d達到100%;播后20 d時FS0和FS1的死苗率分別為7.5%和62.5%。在相同鹽分濃度下，添加黃腐酸鉀的處理與未添加黃腐酸鉀的處理相比，死苗時間滯后，且FS1仍有37.5%的幼苗存活，說明在低鹽脅迫條件下（≤1.5 g·L-1）添加黃腐酸鉀有利于小白菜幼苗存活。

2.4 黃腐酸鉀對小白菜幼苗生長的影響

表3顯示了S0和FS0處理葉綠素含量及總鮮、干物質量。由表3可見，與S0處理相比，F(xiàn)S0處理的葉綠素a含量、葉綠素b含量、葉綠素含量、類胡蘿卜素含量、總鮮干物質量、總干物質量均顯著升高，分別高出76.0%、148.5%、91.9%、78.4%、81.1%和62.7%。說明在無鹽分脅迫下，添加黃腐酸鉀有利于葉綠素的合成以及干物質的積累。

3 討 論

鹽分脅迫制約著生態(tài)環(huán)境的優(yōu)化與農業(yè)生產的發(fā)展，對植物生長發(fā)育造成了嚴重影響[10]。種子萌發(fā)期被認為是植物生活周期中最重要和最脆弱的階段，是耐鹽性鑒定的最佳時期[11]。劉宇[12]在膜莢黃芪種子萌發(fā)生態(tài)特性及生理生化活性的研究中表明，黃芪種子的萌發(fā)時間與其細胞膜保護能力呈正相關，種子通過不斷提高自身的抗逆能力來適應環(huán)境，且發(fā)芽后第1 天抗逆性最差，這與本試驗中種子發(fā)芽后1 d耐鹽能力差的結論基本一致。發(fā)芽后4 d和5 d移栽的小白菜幼苗存活率較2 d和3 d差，原因可能是小白菜發(fā)芽后在淡水中培養(yǎng)時間越長，其長勢越旺盛，需水量越大，從而導致由水培液滲透勢降低所帶來的生理干旱抑制作用更加明顯[13]。