NaCl對(duì)百脈根幼苗生長的影響

蘇冉，杜文秀，王智威，李方晴，李海云

（聊城大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山東 聊城 252059）

土壤鹽漬化是影響植物生長的主要非生物脅迫因素之一，我國鹽漬土面積約為3.46×107hm2，且表現(xiàn)出逐年增多的趨勢［1］，因此對(duì)鹽漬土的治理、開發(fā)和利用刻不容緩。用化學(xué)或物理方法改良鹽漬化土不僅成本高，還可能由于加入化學(xué)物質(zhì)而導(dǎo)致土壤發(fā)生次生鹽漬化；篩選和培育耐鹽植物是國內(nèi)外學(xué)者公認(rèn)的實(shí)現(xiàn)鹽堿地改良和利用的有效途徑［2，3］。草本植物是鹽堿地植被建設(shè)的重要組成部分，目前選擇耐鹽草本植物是開發(fā)利用鹽漬化土壤的重要舉措［2，4］。

百脈根（Lotus corniculatus）是世界各地均有種植的多年生豆科草本植物，既是極具潛力的優(yōu)良牧草，也是觀賞性較好的地被植物，還是水土保持的理想草種。百脈根在建立人工牧場和人工草地及改良草場中得到了廣泛應(yīng)用。百脈根抗旱、耐澇、耐寒、抗瘠薄，但關(guān)于百脈根耐鹽性的研究并不多見。于潔等［5］僅對(duì)百脈根種子萌發(fā)期的耐鹽性做了研究，但植物在不同發(fā)育階段耐鹽性大小不一?？碌は嫉龋?，7］通過過表達(dá)GmWRKY6和GmHAT5基因，增強(qiáng)了百脈根的耐鹽能力，但轉(zhuǎn)基因無疑增加了治理成本。植物的幼苗期對(duì)鹽分特別敏感［2，4］，鹽分脅迫會(huì)導(dǎo)致植物生長緩慢、株高降低，根系生長受抑。同一植物的耐鹽性大小因品種而異，反映植物耐鹽性的指標(biāo)眾多，用于篩選耐鹽品種的鹽敏感指標(biāo)因植物種類不同而不同。

NaCl是鹽漬土中的主要鹽分［8，9］，為了探究百脈根幼苗對(duì)NaCl的耐性閾值及其苗期鹽害的敏感指標(biāo)，本試驗(yàn)采用溫室盆栽法，研究了不同濃度NaCl對(duì)百脈根幼苗生長的影響，以期為百脈根的種植推廣及在鹽漬土的利用提供借鑒和參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試百脈根‘里奧（Leo）’種子購于花田種業(yè)。

1.2 試驗(yàn)處理

2020年10月9日將百脈根種子均勻播種在盛有育苗基質(zhì)的塑料花盆（長7.0 cm、寬7.0 cm、高7.5 cm）中，每盆30粒，放置在人工氣候室內(nèi)，在晝夜溫度為（25±1）℃／（20±1）℃、光照時(shí)長16 h／d條件下培養(yǎng)。出苗后間苗，每盆留3株。試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)處理，NaCl溶液濃度分別為0、10、20、30、40 mmol／L，每處理6盆，共30盆。11月18日起分別用不同濃度的NaCl溶液澆灌，每盆20 mL，每兩天用NaCl溶液澆灌一次，共處理9次，12月5日選取長勢基本一致的植株測定相關(guān)指標(biāo)。

1.3 測定方法

用直尺測量百脈根幼苗株高。

將百脈根幼苗用水洗凈，分為地上和地下兩部分，分別置于鼓風(fēng)干燥箱80℃烘干至恒重，用電子天平（TP－114，美國丹佛）稱干質(zhì)量。

采用掃描儀（EPSON V700）掃描幼苗根系，通過WinRHIZO PRO 2012根系分析系統(tǒng)（Regent Instruments Inc8，Quebec，Canada）對(duì)掃描圖像進(jìn)行分析，獲取總根長、根總表面積、根體積以及不同徑級(jí)根長和表面積等形態(tài)參數(shù)。

根據(jù)NaCl濃度與各指標(biāo)相對(duì)數(shù)值分別進(jìn)行擬合，得到直線回歸方程，并計(jì)算出適宜濃度、半致死濃度和極限濃度，即指標(biāo)達(dá)到相應(yīng)對(duì)照的10%、50%和75%時(shí)所對(duì)應(yīng)的NaCl濃度。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 18.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度NaCl對(duì)百脈根幼苗株高的影響

由圖1可知，百脈根幼苗株高隨NaCl溶液濃度的升高呈下降趨勢。10 mmol／L NaCl處理的百脈根幼苗株高與對(duì)照相比差異不顯著，當(dāng)NaCl溶液濃度高于20 mmol／L時(shí)，百脈根幼苗株高顯著低于對(duì)照。由此可見，高于20 mmol／L NaCl溶液顯著抑制百脈根幼苗的生長。

2.2 不同濃度NaCl溶液對(duì)百脈根幼苗干重的影響

由表1可知，隨NaCl溶液濃度升高，百脈根幼苗地上部干重及整株干重呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，其中，10 mmol／L NaCl處理的百脈根幼苗地上部干重及整株干重最高，但與對(duì)照相比差異均未達(dá)顯著水平；20～40 mmol／L NaCl處理顯著降低了整株干重，地上部干重在NaCl溶液濃度達(dá)到40 mmol／L時(shí)下降最顯著，下降幅度為39.95%。百脈根地下部干重隨NaCl濃度升高而下降，當(dāng)NaCl溶液濃度達(dá)到20 mmol／L時(shí)顯著低于對(duì)照，40 mmol／L NaCl處理的最低，與對(duì)照相比，受抑程度高達(dá)68.53%。可見與地上部相比，地下部干重對(duì)NaCl更為敏感。

表1 不同濃度NaCl溶液對(duì)百脈根幼苗干重的影響

2.3 不同濃度NaCl溶液對(duì)百脈根幼苗根系形態(tài)參數(shù)的影響

由圖2可知，對(duì)照的百脈根幼苗根系發(fā)達(dá)、繁密，長勢最好；10 mmol／L NaCl處理的與對(duì)照相比長勢略有下降，20～40 mmol／L NaCl處理的根系長勢明顯低于對(duì)照，根系衰弱、稀疏。

圖2 不同濃度NaCl溶液對(duì)百脈根幼苗根系形態(tài)的影響

由圖3可知，與對(duì)照相比，所有NaCl處理顯著降低百脈根幼苗的根總長，基本是NaCl濃度越高降低幅度越大，10 mmol／L NaCl就顯著抑制了根系的延伸，20～40 mmol／L NaCl處理的抑制效果更顯著，但三者間根總長差異不顯著。10 mmol／L NaCl處理顯著提高了百脈根幼苗根平均直徑，其它處理與對(duì)照相比沒有顯著差異。根總表面積和根體積與根總長的變化趨勢基本一致，不同的是10 mmol／L NaCl對(duì)根總表面積和根體積沒有顯著影響，只有當(dāng)NaCl濃度達(dá)到20 mmol／L時(shí)才開始表現(xiàn)出顯著的抑制效應(yīng)。這幾種根系參數(shù)中，根總長對(duì)NaCl最敏感。

圖3 不同濃度NaCl溶液對(duì)百脈根幼苗根系形態(tài)參數(shù)的影響

2.4 不同濃度NaCl溶液對(duì)百脈根幼苗不同徑級(jí)根系參數(shù)的影響

本試驗(yàn)中，百脈根幼苗根系按照直徑（Φ）被劃分為3個(gè)徑級(jí)，分別為0～0.32 mm、＞0.32～0.64 mm、＞0.64 mm。由表2可知，所有處理均為細(xì)根（0～0.32 mm）的根最長、根表面積最大。作為百脈根幼苗根系的主要組成部分，細(xì)根（0～0.32 mm）根長和根表面積都是隨NaCl濃度的升高而下降，NaCl處理均顯著降低細(xì)根（0～0.32 mm）根長和根表面積。直徑＞0.32～0.64 mm范圍內(nèi)的根長度和表面積也在高濃度NaCl（20～40 mmol／L）處理時(shí)顯著降低，但降低幅度小于細(xì)根。

表2 不同濃度NaCl溶液對(duì)百脈根幼苗不同徑級(jí)根系參數(shù)的影響

2.5 百脈根幼苗耐NaCl的半致死濃度

半致死濃度可在一定程度上反映植物的抗性強(qiáng)弱［10］。將所測各項(xiàng)指標(biāo)分別與NaCl濃度進(jìn)行線性擬合，并計(jì)算得出適宜濃度范圍、半致死濃度及極限濃度。由表3可知，指標(biāo)不同，百脈根幼苗的半致死濃度有所不同，其中，細(xì)根表面積對(duì)應(yīng)的半致死濃度最低（21.89 mmol／L），其次是細(xì)根根長（22.22 mmol／L）和地下部干重（23.64 mmol／L），而地上部干重對(duì)應(yīng)的半致死濃度最高。說明對(duì)于NaCl脅迫，百脈根幼苗的敏感性程度為細(xì)根表面積＞細(xì)根根長＞地下部干重＞根總長＞根總表面積＞根體積＞整株干重＞地上部干重。

表3 百脈根幼苗耐NaCl的半致死濃度

3 討論與結(jié)論

草本植物相對(duì)于木本植物往往具有較強(qiáng)的耐鹽性，且能防止水土流失，所以，改良和開發(fā)鹽漬土一般優(yōu)先考慮草本植物［11］。在本試驗(yàn)中，低濃度（10 mmol／L）NaCl處理的百脈根幼苗株高及生物量與對(duì)照并沒有顯著差異，高濃度（≥20 mmol／L）NaCl處理則對(duì)百脈根幼苗生長表現(xiàn)出顯著抑制作用，這與韓志平［12］、Wang［13］等的研究結(jié)果相似。這可能是因?yàn)樵诟邼舛塞}分條件下，植物通過改變資源分配格局來適應(yīng)逆境條件，從而維持自身的生存。有研究表明，NaCl處理顯著抑制了刺槐［14］、苜蓿［15］和紫穗槐［16］以及流蘇［17］幼苗的生長，這主要是因?yàn)橹参锓N類不同，試驗(yàn)設(shè)置的NaCl濃度也不同。

與對(duì)照相比，顯著抑制地上部和地下部生物量的NaCl溶液起始濃度分別為40 mmol／L和20 mmol／L，與地上部相比，根系對(duì)NaCl更為敏感。這與李天永等［18］的研究結(jié)果類似，即獨(dú)行菜地下部對(duì)鹽堿脅迫的敏感性高于地上部。對(duì)于高粱而言，鹽堿脅迫對(duì)地上部分的影響大于對(duì)地下部分［19］。這種差異可能是由于植物不同組織和器官對(duì)鹽分脅迫的反應(yīng)程度因植物種類不同而有所不同。

根系是與土壤鹽分直接接觸的器官，與其它器官相比，更易受到鹽分的影響，根的長短、表面積以及體積大小都可以用來反映根系的發(fā)達(dá)程度。高濃度鹽分降低土壤溶液水勢，導(dǎo)致植物根系吸水困難，從而降低根系的長度、表面積和體積［20，21］。本試驗(yàn)結(jié)果也表明NaCl脅迫降低百脈根幼苗根系長度、體積及表面積，其中根長對(duì)鹽分脅迫最敏感。

根系是植物體的重要吸收器官，其吸收功能主要由徑級(jí)較小的根承擔(dān)，固定和支持功能主要由徑級(jí)較大的根承擔(dān)［22］。本試驗(yàn)中，細(xì)根（0～0.32 mm）作為百脈根幼苗根系的主要組成部分，在NaCl脅迫下降幅最大，導(dǎo)致對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收下降，可知細(xì)根對(duì)環(huán)境變化極其敏感［23］。

植物耐鹽機(jī)制非常復(fù)雜，其耐鹽性強(qiáng)弱也不能用單一指標(biāo)衡量［24］。呂晉慧等把葉片的細(xì)胞膜透性、脯氨酸含量和可溶性糖含量作為分析不同基因型茶菊耐鹽性的指標(biāo)［25］；張春蘭等以葉面積、主根長和丙二醛含量作為衡量大豆耐鹽性的主要指標(biāo)［26］；高英波等以發(fā)芽率、發(fā)芽勢、胚芽長和胚芽重的相對(duì)值作為夏玉米耐鹽性評(píng)價(jià)依據(jù)［27］。因此，本試驗(yàn)基于百脈根幼苗的生物量和根系形態(tài)參數(shù)對(duì)NaCl濃度進(jìn)行線性擬合，計(jì)算其耐鹽范圍及半致死濃度，發(fā)現(xiàn)百脈根幼苗的細(xì)根根長和表面積對(duì)應(yīng)的NaCl適宜濃度范圍、半致死濃度和極限濃度都低于其它指標(biāo)，其次為地下部干重和根總長，可知對(duì)于NaCl脅迫，百脈根幼苗的細(xì)根根長、細(xì)根表面積、地下部干重及根總長較為敏感，而地上部最不敏感。

綜合來看，NaCl脅迫下，百脈根幼苗的生長受抑，根系尤其是細(xì)根受到的抑制程度大于地上部，細(xì)根根長和表面積可作為百脈根苗期對(duì)NaCl耐性的衡量指標(biāo)。