蘇打鹽堿脅迫下不同來源苜蓿品種抗鹽性綜合評價

李 波，于海龍

（齊齊哈爾大學(xué)生命科學(xué)與農(nóng)林學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾161006）

鹽堿土作為一種重要的土地資源，是地球上分布廣泛的一種土壤類型。目前，在我國1億hm2耕地中有667萬hm2鹽漬化土壤，另有0.346億m2鹽堿荒地［1］，并且因近年來全球氣候變暖，致使降雨量減少，加之不合理灌溉，導(dǎo)致我國干旱、半干旱地區(qū)的土壤次生鹽漬化程度日趨加重。盡管現(xiàn)代社會大力倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展，但全球生態(tài)環(huán)境仍在不斷惡化，土壤鹽堿化仍然是人類面臨的一個世界性問題。實踐表明，利用耐鹽抗鹽植物進(jìn)行鹽堿地改良是經(jīng)濟(jì)有效的措施之一［2］。

苜蓿（Medicagosativa）因具有廣泛的生態(tài)適應(yīng)性和穩(wěn)定的生產(chǎn)力，是世界上栽培面積最廣、最主要的優(yōu)良豆科牧草之一，故被譽(yù)為“牧草之王”［3］，并且其葉片具有排鹽機(jī)制，可在中性或輕度鹽堿土壤中生長良好，是豆科植物中耐鹽性較強(qiáng)的飼草。但是，由于苜蓿品種間的耐鹽性差異較大，必須經(jīng)過嚴(yán)格的篩選和鑒定，選育耐鹽苜蓿品種，才能使其在提高鹽堿地的利用率、保護(hù)生態(tài)環(huán)境以及發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)方面發(fā)揮更大的作用［4］。

種子萌發(fā)是植株建成的第一環(huán)節(jié)，其質(zhì)量的好壞直接影響到大田作物是否苗壯和苗全，進(jìn)而影響到產(chǎn)量。而種子在鹽堿脅迫下能夠萌發(fā)是作物鹽堿地種植的前提條件，故種子萌發(fā)期是進(jìn)行植物耐鹽性鑒定的重要時期［5］。因此，本試驗選擇10個來源不同的苜蓿品種，采用不同濃度NaHCO3，Na2CO3混合溶液對其進(jìn)行鹽堿脅迫萌發(fā)，從發(fā)芽率、活力指數(shù)等指標(biāo)著手，研究其耐鹽性強(qiáng)弱，旨在為今后不同鹽堿度地區(qū)的引種、種植提供理論依據(jù)和參考，為鹽堿地苜蓿人工草地開發(fā)奠定基礎(chǔ)，對擴(kuò)大其種植范圍，提高生產(chǎn)力，具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗材料以黑龍江省畜牧研究所提供的10種產(chǎn)地不同的苜蓿種子為材料，其材料的編號如表1所示。

表1 苜蓿種質(zhì)材料Table 1 The information of ten alfalfa cultivars

1.2 試驗方法

1.2.1 蘇打鹽堿脅迫處理 采用兩種蘇打鹽（NaHCO3，Na2CO3），按摩爾比9∶1比例配置成鹽濃度為0（CK，去離子水），30，40，50，60和70mmol·L-1溶液，共6個鹽濃度處理。

1.2.2 材料培養(yǎng) 取不同品種的苜蓿種子，盡量選取籽粒大小相同，籽粒飽滿、成熟的種子，取180個發(fā)芽盒（12cm×12cm×6cm），盒內(nèi)鋪兩層濾紙，每盒均勻的撒上50粒種子，加入不同濃度的鹽溶液，每組3次重復(fù)，以去離子水為對照。置于培養(yǎng)箱（25℃）培養(yǎng)，試驗過程中，以恒重法補(bǔ)充所失水分。以胚根突破種皮2 mm視為萌發(fā)，并在萌發(fā)期及芽苗期進(jìn)行形態(tài)指標(biāo)的測定。

1.2.3 測定指標(biāo)與方法 鹽脅迫種子發(fā)芽第7d測定其發(fā)芽率、根長、芽長、活力指數(shù)。

種子發(fā)芽率（%）=發(fā)芽終期發(fā)芽種子數(shù)/供檢種子總數(shù)×100

發(fā)芽指數(shù)（GI）=∑Gt/Dt（式中：Gt為第t天的發(fā)芽個數(shù)，Dt為對應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)，t=1～7）。

活力指數(shù)（VI）=發(fā)芽指數(shù)（GI）×胚根長度（cm）

種子萌發(fā)7d后，將10種苜蓿的芽苗分為地上部分和地下部分，取10株具代表性的芽苗，用游標(biāo)卡尺分別測量其胚根和胚芽的長度，公式為：

胚芽長度（L芽）=（L1+L2+L3+……+L10）/10

胚根長度（L根）=（L1+L2+L3+……+L10）/10

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理，用SPSS 17.0軟件進(jìn)行相關(guān)性分析，利用隸屬函數(shù)法對不同品種種子的耐鹽堿性進(jìn)行排序。

2 結(jié)果與分析

2.1 蘇打鹽堿脅迫對苜蓿種子萌發(fā)的影響

由表2可知，供試10種苜蓿種子的發(fā)芽率均隨蘇打鹽堿脅迫溶液濃度的升高而降低，但不同品種下降趨勢不同。在30mmol·L-1時，各品種的發(fā)芽率與對照相比，受脅迫影響較小，并且‘WL343HQ’、‘標(biāo)桿’、‘肇東’和‘馴鹿’品種發(fā)芽率較對照組高，說明低濃度的鹽堿脅迫可能對種子發(fā)芽有促進(jìn)作用。但隨著脅迫溶液濃度升高，不同品種的發(fā)芽率受抑制的程度存在較大差異。其中，‘中苜1號’品種在70mmol·L-1脅迫液中發(fā)芽率趨近于零，而品種‘WL525HQ’和‘WL903HQ’即使在70mmol·L-1時仍有較高的發(fā)芽率，尤以品種‘WL525HQ’最為突出，說明苜蓿品種間對蘇打鹽堿脅迫的敏感性差異較大。

2.2 蘇打鹽堿脅迫對苜蓿芽苗芽長和根長的影響

由表3和表4可知，隨脅迫程度的增加，各供試品種苜蓿芽苗生長逐漸受到抑制，但各品種間受抑制程度不同。各品種芽苗的芽長和根長均隨鹽濃度的升高呈下降趨勢，在鹽堿濃度達(dá)到70mmol·L-1時，供試品種均呈現(xiàn)不萌發(fā)或幼芽生長緩慢直至壞死的現(xiàn)象。

表2 蘇打鹽堿脅迫下苜蓿種子發(fā)芽率Table 2 Germination rate of alfalfa seed under soda salt and alkali stress/%

表3 蘇打鹽堿脅迫下苜蓿芽苗芽長Table 3 Plumule length of alfalfa seeding under soda salt and alkali stress/cm

表4 蘇打鹽堿脅迫下苜蓿芽苗根長Table 4 Radicle length of alfalfa seeding under soda salt and alkali stress/cm

2.3 蘇打堿脅迫對苜蓿種子活力的影響

由表5可知。隨脅迫程度的增加，各供試品種紫花苜蓿芽苗活力指數(shù)逐漸降低。脅迫第4d時，各品種在70mmol·L-1脅迫液中表現(xiàn)一致，即在種子萌發(fā)后，胚根停止生長甚至壞死；有些品種在70mmol·L-1脅迫下，胚根和胚芽生長緩慢，最后腐爛。但‘中苜1號’、‘驚喜’和‘標(biāo)桿’3個品種在30mmol·L-1鹽堿脅迫下與對照組相比活力指數(shù)下降幅度較大，說明這3個品種對鹽堿脅迫較為敏感。

表5 蘇打鹽堿脅迫下苜蓿種子活力指數(shù)Table 5 Vigor index of alfalfa seed under soda salt and alkali stress

2.4 10種苜蓿種子抗蘇打鹽堿綜合比較

采用模糊數(shù)學(xué)中的隸屬函數(shù)法，對供試10個苜蓿種子的發(fā)芽率、根長、芽長以及活力指數(shù)4項指標(biāo)進(jìn)行綜合評價，結(jié)果如表6所示。根據(jù)隸屬函數(shù)值越大抗蘇打鹽堿性越強(qiáng)的原則，供試不同苜蓿種子的抗蘇打鹽堿性由強(qiáng)到弱的次序是‘WL343HQ’＞‘WL903HQ’＞‘馴鹿’＞‘WL525HQ’＞‘肇東’＞‘賽特’＞‘標(biāo)桿’＞‘驚喜’＞‘龍牧801’＞‘中苜1號’。

表6 各指標(biāo)隸屬值及耐蘇打鹽堿綜合評價Table 6 Subordinate function value and comprehensive evaluation of soda salt and alkali resistant of different alfalfa seeds

3 討論與結(jié)論

鹽漬環(huán)境多伴隨高pH值脅迫，鹽脅迫對植物的損傷主要有滲透脅迫、離子毒害及離子不平衡等；而堿脅迫除造成以上中性鹽相同的脅迫外，還有高pH脅迫等。胡宗英［6］研究表明，堿脅迫是Na+與pH的協(xié)同作用，相比中性鹽對植物生長發(fā)育影響較大較明顯。對于植物抗逆性評價的指標(biāo)往往涉及形態(tài)指標(biāo)、生理指標(biāo)和生化指標(biāo)。相對其他評價方法具有簡便、成本低的優(yōu)點，但由于評價抗鹽堿性指標(biāo)一般為多種類型，所以隸屬函數(shù)法被認(rèn)為是一種可以綜合考慮不同類型指標(biāo)以消除不同指標(biāo)間權(quán)重差別的有效方法，其排序結(jié)果也能客觀反映各供試品種材料的抗鹽堿能力［7］。

本研究利用NaHCO3，Na2CO3兩種堿性鹽模擬鹽堿脅迫對紫花苜蓿種子萌發(fā)和芽苗生長特性進(jìn)行研究，并運(yùn)用隸屬函數(shù)法對紫花苜蓿種子的耐鹽堿能力進(jìn)行綜合評價。由研究結(jié)果可知，反映耐鹽堿能力的4個指標(biāo)（發(fā)芽率、活力指數(shù)、芽長、根長）基本呈現(xiàn)隨脅迫濃度升高而下降趨勢，但低濃度的蘇打鹽堿脅迫對一些品種種子發(fā)芽有促進(jìn)作用。這與張利霞［8］等人研究低濃度的鹽對夏枯草（Prunellavulgaris）種子的萌發(fā)具有促進(jìn)作用，高濃度則具有抑制作用的結(jié)果一致。在一定的低鹽堿濃度范圍內(nèi)，苜蓿種子的發(fā)芽率和活力指數(shù)顯著高于對照，原因可能是低濃度的鹽溶液有調(diào)節(jié)滲透壓，促進(jìn)種子吸水的作用，最終促進(jìn)種子萌發(fā)。根據(jù)耐鹽性綜合排序結(jié)果可知，‘WL343HQ’、‘WL903HQ’與‘馴鹿’耐鹽堿能力較強(qiáng)，‘龍牧801’與 ‘中苜1號’對鹽堿環(huán)境相對敏感。