不同紫花苜蓿品種種子萌發(fā)期耐鹽性研究

陳小芳徐化凌楊 霞畢云霞燕海云仲崇岳寧 凱于德花朱小樂

（1.東營市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院 山東 東營 257091；2.東營市農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心 山東 東營 257091；3.東營市現(xiàn)代畜牧業(yè)發(fā)展服務(wù)中心 山東 東營 257091）

全世界鹽堿地面積近10億hm2，約占陸地面積的7.6%,土壤鹽漬化已成為當(dāng)今世界農(nóng)業(yè)發(fā)展所面臨的重要問題[1]。我國是世界鹽堿地大國,東營市擁有鹽堿地面積340萬畝，占全省鹽堿地面積的38%，是我國規(guī)模較大和利用難度較高的三角洲型鹽堿地之一。通過耐鹽植物改良鹽堿地是一種“治標(biāo)又治本”的方法[2]。苜蓿屬中等耐鹽植物，不僅營養(yǎng)價(jià)值豐富、產(chǎn)量高、適口性好，而且具有很強(qiáng)的固氮、培肥土壤、固土護(hù)坡和植物修復(fù)能力[3-5]。深入研究苜蓿的耐鹽性，加速耐鹽苜蓿良種的培育,克服土壤鹽漬化對苜蓿栽培的制約,提高草產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)力，對于草畜循環(huán)生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展具有舉足輕重的意義。本試驗(yàn)采用多指標(biāo)對15個苜蓿品種種子萌發(fā)期的耐鹽能力進(jìn)行比較研究,以期為篩選耐鹽性較強(qiáng)的苜蓿品種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為15個苜蓿品種，來源于中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所、山東農(nóng)業(yè)工程學(xué)院和百綠（天津）國際草業(yè)有限公司，種子名錄見表1。

表1 供試紫花苜蓿品種

1.2 試驗(yàn)方法

參照《牧草種子檢驗(yàn)規(guī)程》[6]，選取健康、飽滿的種子，用0.5%次氯酸鈉將種子表面消毒5 min，蒸餾水沖洗干凈。用蒸餾水配制NaCl鹽溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%和1.4%，蒸餾水作對照，3次重復(fù)。培養(yǎng)皿中均勻擺放50粒種子，加入4.5 mL NaCl溶液，封口膜密封，放入25℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)暗培養(yǎng)。

1.3 測定指標(biāo)及方法

第4、6、8天各統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢一次；第10天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率；第12天每個重復(fù)隨機(jī)選取10株測量根長和苗高。

種子發(fā)芽勢=發(fā)芽初期正常發(fā)芽粒數(shù)/供試種子數(shù)×100%。

種子發(fā)芽率=發(fā)芽終期正常發(fā)芽粒數(shù)/供試種子數(shù)×100%。

發(fā)芽指數(shù)（GI）=ΣGt/Dt（Gt表示處理后t日的發(fā)芽數(shù)，Dt表示相應(yīng)的發(fā)芽日數(shù)）。

活力指數(shù)（VI）＝GI×S（GI為發(fā)芽指數(shù)，S為平均根長）。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

用耐鹽系數(shù)評價(jià)不同材料各性狀的耐鹽性，單項(xiàng)指標(biāo)耐鹽系數(shù)用以下公式計(jì)算：耐鹽系數(shù)=不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)下平均測定值/對照測定值。

隸屬函數(shù)的分析方法[7]如下：

式中，Yij為i種的j指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，Xij為i品種的j指標(biāo)的均值，Xjmax為各品種j指標(biāo)均值的最大值，Xjmin為各品種j指標(biāo)均值的最小值。若j指標(biāo)與耐鹽性呈正相關(guān)，則用公式（1）；若j指標(biāo)與耐鹽性呈負(fù)相關(guān)，則用公式（2）。

采用Excel 2003和DPS 6.55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 苜蓿種苗耐鹽性測定

2.1.1 鹽脅迫對苜蓿種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率的影響種子發(fā)芽勢指種子發(fā)芽試驗(yàn)初期（規(guī)定日期）正常發(fā)芽的種子占供試種子數(shù)的百分率，它表明種子在發(fā)芽初期的發(fā)芽能力。方差分析表明（表2），不同苜蓿品種的發(fā)芽勢在同一NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)下差異均極顯著（P＜0.01）。苜蓿種子發(fā)芽勢的變異系數(shù)隨著NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增加，0.8%～1.4%時(shí)變異系數(shù)增加幅度較大，說明這4個濃度對苜蓿種子發(fā)芽勢的影響明顯。苜蓿種子的平均發(fā)芽勢隨著NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而降低，由1.2%到1.4%時(shí)，苜蓿種子的平均發(fā)芽勢下降最多，達(dá)到了43.11%，說明NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.4%時(shí)極大地抑制了苜蓿種子的萌發(fā)。

不同品種苜蓿的發(fā)芽率在相同NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)下差異極顯著（P﹤0.01）（表3）。苜蓿品種間發(fā)芽率的變異系數(shù)隨著NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加總體呈現(xiàn)增加的趨勢，在1.4%時(shí)達(dá)到最大值。NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1.4%時(shí)，巨能401的發(fā)芽率最高，其次為龍牧806，阿爾岡金的發(fā)芽率最低，其次為游俠。NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1.2%時(shí)，Bara 416WET的發(fā)芽率最高，其次為中苜5號，阿爾岡金的發(fā)芽率最低，其次為威神。NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)由1.2%到1.4%，平均發(fā)芽率下降最多，達(dá)到了15.1%，1.2%NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)對苜蓿種子的萌發(fā)具有極大的抑制作用。

表3 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)NaCl脅迫下各苜蓿品種間發(fā)芽率的差異（單位：%）

2.1.2 鹽脅迫對各苜蓿品種根長的影響 根的生長是研究脅迫環(huán)境對種子萌發(fā)影響的指標(biāo)之一。在不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)NaCl溶液下，隨著NaCl含量的升高,幼根伸長依次減弱，均低于對照（表4）。在NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2%和1.4%時(shí)，幼根伸長分別比對照降低41.77%和58.23%，NaCl對幼根伸長的抑制作用較明顯。

方差分析表明，各品種的根長在相同NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)下差異極顯著（P＜0.01）。在8種處理下，0.2%NaCl溶液處理下的幼根伸長量變異最?。ㄐ∮趯φ眨髌贩N之間耐鹽性差異??；其他NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)下，變異系數(shù)總體呈增加的趨勢，且均高于對照水平，在1.2% NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)下變異系數(shù)達(dá)到最大值，說明品種間耐鹽性差異最大，幼根長的品種更耐鹽，幼根較長的前3個品種是中苜5號、Bara 416WET和龍牧806。

2.1.3 鹽脅迫對各苜蓿品種苗高的影響 方差分析表明（表5），除1.4% NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)，其他相同鹽濃度下不同品種間苗高呈極顯著差異（P＜0.01）。均值比較表明，隨著溶液中NaCl含量的升高，苗高整體呈下降的趨勢，所有品種幼苗苗高（胚軸長）均小于對照，降幅為2.06%～60.41%，在NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.4%時(shí)降幅最大，說明鹽分對苜蓿苗高的抑制作用明顯。各品種間苗高的變異系數(shù)在NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.4%時(shí)達(dá)到最大，由0.8%至1.0%、1.2%至1.4%時(shí)增加最大，分別為41.00%和79.18%，此時(shí)品種間耐鹽性差異最大。幼苗生長高的品種耐鹽性較強(qiáng)，苗高前3位的是中苜5號、巨能551和巨能401。

表 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù) 脅迫下各苜蓿品種間發(fā)芽勢的差異（單位：）2NaCl%

表 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù) 脅迫下各苜蓿品種間根長的差異（單位： ）4NaClcm

表 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù) 脅迫下各苜蓿品種間苗高的差異（單位： ）5NaClcm

2.1.4 不同苜蓿品種耐鹽系數(shù)比較及聚類分析 方差分析表明（表6），各品種苗高、根長和發(fā)芽指數(shù)的耐鹽系數(shù)均呈極顯著差異（P＜0.01），發(fā)芽率呈顯著差異（P＜0.05）。指標(biāo)的耐鹽系數(shù)大表示品種的耐鹽性強(qiáng)，發(fā)芽率耐鹽系數(shù)最高的是巨能401和Bara 416WET，最低的是阿爾岡金；發(fā)芽指數(shù)耐鹽系數(shù)最高的是Bara 416WET和巨能551，最低的是巨能401；根長耐鹽系數(shù)威神和Bara 416WET的最高，最低的是巨能601；苗高耐鹽系數(shù)最高的是巨能401和中苜5號，最低的是阿爾岡金。

以表6中各單項(xiàng)指標(biāo)的耐鹽系數(shù)為依據(jù)，對其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以歐氏距離的平方為相似尺度，采用離差平方和法對數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析。由附圖可知，各苜蓿品種按耐鹽性可分為2類，耐鹽能力較強(qiáng)的有8個品種，為中苜5號、Bara 416WET、龍牧806等；耐鹽能力較弱的有7個品種，為游俠、阿爾岡金等。

表6 NaCl脅迫下各苜蓿品種間發(fā)芽率、苗高、根長、發(fā)芽指數(shù)的耐鹽系數(shù)差異

附圖 各苜蓿品種發(fā)芽率、苗高、根長、發(fā)芽指數(shù)的耐鹽系數(shù)聚類分析

2.2 應(yīng)用隸屬函數(shù)分析法對苜蓿品種進(jìn)行耐鹽性綜合評價(jià)

隸屬值反映了不同品種受鹽影響的程度，隸屬值越大，鹽造成的影響越小，植株的耐鹽性越強(qiáng)。對15個苜蓿品種的耐鹽系數(shù)進(jìn)行隸屬值函數(shù)分析，結(jié)果表明，苜蓿品種Bara 416WET、中苜5號和龍牧803的耐鹽性較強(qiáng)，阿爾岡金的耐鹽性最弱（表7）。

表7 NaCl脅迫下各苜蓿品種隸屬函數(shù)分析

2.3 苜蓿種子萌發(fā)期耐鹽性評價(jià)指標(biāo)的分析

鹽脅迫對苜蓿種子萌發(fā)的影響較復(fù)雜，對種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、根長、苗高、活力指數(shù)都有較明顯的影響，從這些指標(biāo)與鹽體積分?jǐn)?shù)的相關(guān)性分析結(jié)果可以看出，供試苜蓿種子的發(fā)芽指數(shù)、根長、苗高、活力指數(shù)與鹽體積分?jǐn)?shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)性。巨能401品種發(fā)芽率與鹽體積分?jǐn)?shù)呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)性不顯著；其他品種發(fā)芽率均與鹽體積分?jǐn)?shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)性（表8）。

表8 苜蓿種子萌發(fā)階段的測定指標(biāo)與鹽體積分?jǐn)?shù)的相關(guān)性分析

3 討論與結(jié)論

植物的耐鹽性是一個復(fù)雜的現(xiàn)象[8]，是由多種機(jī)制、多個因素共同作用的數(shù)量性狀，并隨個體的發(fā)育階段而變化[9]。苜蓿對鹽脅迫響應(yīng)是一個極其復(fù)雜的過程，其耐鹽能力的大小是多種代謝的綜合表現(xiàn)，用不同的指標(biāo)評價(jià)同一個苜蓿品種可能得到不同的結(jié)果。因此，選擇合理的指標(biāo)是植物耐鹽性鑒定的關(guān)鍵。本研究選用紫花苜蓿萌發(fā)期耐鹽能力較為常用的7個指標(biāo)進(jìn)行篩選，結(jié)果表明，苜蓿種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、根長、苗高隨著NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而降低。不同紫花苜蓿品種的耐鹽能力差異較大，采用聚類分析，15個紫花苜蓿品種按種子萌發(fā)期的耐鹽能力可分為2大類群，耐鹽能力較強(qiáng)的紫花苜蓿占53.33%，耐鹽能力較弱的占46.67%；隸屬函數(shù)分析表明，Bara 416WET的耐鹽能力較強(qiáng)，阿爾岡金的耐鹽能力最弱。