混合鹽堿脅迫對茶花鳳仙種子萌發(fā)的影響

張曉軍+祖悅+綦嘉瑩+蘇甜甜

摘要： 根據(jù)土壤中鹽堿復(fù)雜成分的組成，通過種子發(fā)芽試驗，選用NaCl與Na2SO4混合中性鹽、NaHCO3與Na2CO3混合堿性鹽脅迫，研究不同鹽堿脅迫對茶花鳳仙種子萌發(fā)的影響。結(jié)果表明：隨著中性鹽、堿性鹽脅迫濃度的升高，對茶花鳳仙的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)的影響越大，對種子的相對傷害率越高，其中在低濃度堿性鹽（10 mmol/L）脅迫下茶花鳳仙種子的發(fā)芽勢略高于對照組。研究結(jié)果將為園林綠化植物在鹽堿土壤中的栽培和生長提供一定的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科學(xué)的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞： 混合中性鹽；混合堿性鹽；脅迫；茶花鳳仙；種子萌發(fā)

中圖分類號： Q945.34；S681.104 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）22-0140-03

茶花鳳仙（Impatiens balsamina）為鳳仙花科鳳仙花屬一年生草本。因其品種多樣、花色豐富及花姿嫵媚優(yōu)美，是花壇及花境美化常用的材料，為重要的園林觀賞花卉，也可作切花水養(yǎng)。除此之外，鳳仙花還具有重要的食用、藥用價值，可用于烹調(diào)食物和治療疾患，其嫩葉水煮后可加油鹽涼拌食用，民間常用其花和葉染指甲；其莖及種子可以入藥，具有祛風(fēng)濕、活血及止痛的功效，用于治療屈伸不利、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)痛；其種子可稱“急性子”，有軟堅、消積的功效，具有治療噎膈、骨鯁咽喉、腹部腫塊及閉經(jīng)等作用[1]。

土壤是生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，隨著農(nóng)業(yè)及工業(yè)的高速發(fā)展，土壤鹽堿化已經(jīng)成為環(huán)境污染比較嚴(yán)重的問題，使土壤的質(zhì)量不斷下降，危害生態(tài)平衡和人類的身體健康。土壤鹽堿程度過大會影響植物種子的萌發(fā)及幼苗正常的生長發(fā)育。在農(nóng)作物和植物生長時，土壤中鹽堿成分過高，會降低農(nóng)作物的產(chǎn)量，影響城市綠化的結(jié)構(gòu)。土壤鹽分過高，對植物的損傷有很多種，例如引起植物體內(nèi)離子毒害等[2]，土壤溶液滲透壓高于正常水平會導(dǎo)致植物根系吸收養(yǎng)分和水分十分困難[3-4]，破壞了植物的正常代謝，引起植物生理干旱，從而傷害植物組織，影響植物氣孔關(guān)閉。在高濃度鹽的作用下，保衛(wèi)細(xì)胞淀粉形成受阻，導(dǎo)致氣孔不能關(guān)閉，植物容易枯萎[5]；或 者導(dǎo)致氣孔關(guān)閉，葉綠素合成受阻[6]，內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)失衡，生長受限制[7]。受鹽堿影響的土地荒漠化程度僅次于風(fēng)蝕、水蝕，成為影響人類生活的資源與環(huán)境問題，進(jìn)而影響資源與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

目前，人們關(guān)于農(nóng)作物耐鹽堿脅迫等方面的研究比較多，而對園林觀賞植物及花卉耐鹽堿脅迫的研究較少。因此，本試驗選取鳳仙花科典型的園林觀賞植物茶花鳳仙種子，模擬鹽堿土壤，用不同濃度的混合中性鹽、混合堿性鹽進(jìn)行鹽脅迫處理，研究其種子萌發(fā)情況，旨在為園林綠化植物在鹽堿土壤中的栽培提供一定的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科學(xué)的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 植物材料

茶花鳳仙種子，采購于北京市豐臺區(qū)新發(fā)地種業(yè)市場。

1.2 試驗方法

自然環(huán)境中土地的鹽堿類型及程度有多種，既有NaCl與Na2SO4混合的中性鹽，又有NaHCO3與Na2CO3混合的堿性鹽，由于鹽分的比例不同，土壤的鹽漬化程度不同。本試驗經(jīng)過查閱文獻(xiàn)及預(yù)試驗，確定混合鹽堿成分并按比例分別設(shè)置為2組，每組設(shè)置5個濃度，具體混合鹽堿脅迫濃度見表1。

種子萌發(fā)試驗采用四分法[8]，選取大小一致、顆粒飽滿的茶花鳳仙種子50粒；選種后用0.1% KMnO4溶液滅菌 10～20 min，再用蒸餾水反復(fù)沖洗。采用濾紙法[9]將供試種子置于鋪有雙層濾紙的培養(yǎng)皿中，分別加入不同濃度處理液，以浸濕濾紙最佳，每個梯度處理做3個重復(fù)。將培養(yǎng)皿放入25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中，每隔12 h添加處理液。

以胚根達(dá)到種子長度的1/2作為種子發(fā)芽的標(biāo)準(zhǔn)[10]。每24 h觀察并記錄每組種子的發(fā)芽情況，統(tǒng)計發(fā)芽數(shù)。分別統(tǒng)計第3、7天種子的發(fā)芽數(shù)，計算發(fā)芽勢、發(fā)芽率。各指標(biāo)計算公式如下：

發(fā)芽勢（GP）=第3天發(fā)芽種子數(shù)/種子總數(shù)×100%；

發(fā)芽率（GR）=第7天發(fā)芽種子數(shù)/種子總數(shù)×100%；

發(fā)芽指數(shù)（GI）=∑Gt/Dt（Gt指在時間t日內(nèi)的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽時間）；

活力指數(shù)（VI）=發(fā)芽指數(shù)（GI）×生物量；

相對傷害率=[（對照組發(fā)芽率-處理組發(fā)芽率）/對照組發(fā)芽率]×100%。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)處理和圖表制作采用Excel 2007，所有結(jié)果為3次重復(fù)數(shù)據(jù)的平均值，試驗結(jié)果用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差”表示，差異顯著性采用SPSS 19.0的One-Way ANOVA（Duncans法）進(jìn)行檢驗，顯著性水平為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 混合鹽堿脅迫對種子發(fā)芽勢的影響

種子植物生命的起點是種子萌發(fā)，是整個生命活動中最強(qiáng)烈的時期[11]。由圖1、圖2可知，茶花鳳仙在中性鹽、堿性鹽脅迫下，隨著脅迫濃度的增加，發(fā)芽勢與對照相比整體有不同程度的降低。對照組發(fā)芽勢為90.67%，在中性鹽濃度為 90 mmol/L 時，發(fā)芽勢為69.33%，與對照相比差異顯著；中性鹽濃度90 mmol/L與120 mmol/L處理相比差異顯著（表2）。在堿性鹽濃度為50 mmol/L時，發(fā)芽勢為66.67%，與對照相比差異顯著；在堿性鹽濃度為10 mmol/L時的發(fā)芽勢為9200%，高于對照值的90.67%（表3）。說明低濃度的堿性鹽在短時間內(nèi)對茶花鳳仙種子萌發(fā)有一定的促進(jìn)作用。因此可見，在混合鹽堿脅迫下茶花鳳仙的發(fā)芽勢受到一定的影響。

2.2 混合鹽堿脅迫對種子發(fā)芽率的影響

由圖3、圖4可知，茶花鳳仙在中性鹽和堿性鹽脅迫下，隨著脅迫濃度的增加，發(fā)芽率與對照相比均不同程度地降低。茶花鳳仙的發(fā)芽率，在中性鹽濃度為90 mmol/L時與對照相比差異顯著；中性鹽濃度為120、150 mmol/L時，與對照相比差異顯著（表2）。在堿性鹽濃度為50 mmol/L時與對照相比差異顯著（表3）。由此可見，混合鹽堿脅迫對茶花鳳仙發(fā)芽率的影響不大。

2.3 混合鹽堿脅迫對種子發(fā)芽指數(shù)的影響

種子萌發(fā)的速率與整齊程度可以通過種子的發(fā)芽指數(shù)來反映[12]。由圖5、圖6可知，茶花鳳仙在中性鹽和堿性鹽脅迫下，隨著脅迫濃度的增加，發(fā)芽指數(shù)與對照相比均表現(xiàn)出不同程度的降低。茶花鳳仙發(fā)芽指數(shù)在中性鹽濃度為60 mmol/L時與對照相比差異顯著，并且在中性鹽濃度為60、90、120、150 mmol/L時，其發(fā)芽指數(shù)之間相比差異顯著（表2）。由此可見，中性鹽對茶花鳳仙發(fā)芽指數(shù)有一定的影響。茶花鳳仙發(fā)芽指數(shù)在堿性鹽濃度為20 mmol/L時與對照相比差異顯著；在堿性鹽濃度為 20、30、40、50 mmol/L時， 其發(fā)芽指數(shù)之

間差異顯著（表3）。由此可見，堿性鹽對茶花鳳仙發(fā)芽指數(shù)在低濃度脅迫下的影響較小，并且隨著脅迫濃度的增加，對發(fā)芽指數(shù)的影響較大。

2.4 混合鹽堿脅迫對種子活力指數(shù)的影響

由圖7、圖8可知，茶花鳳仙在中性鹽和堿性鹽脅迫下，隨著脅迫濃度的增加， 活力指數(shù)與對照相比均表現(xiàn)出不同程度的降低。茶花鳳仙活力指數(shù)在中性鹽濃度為90 mmol/L時與對照相比差異顯著；中性鹽濃度為90、120 mmol/L 處理間差異顯著；在中性鹽濃度為150 mmol/L時，由于在該濃度處理下的茶花鳳仙種子每天的萌發(fā)率很低，導(dǎo)致發(fā)芽勢減小，進(jìn)一步導(dǎo)致活力指數(shù)急劇下降，平均值為7.41，與對照組相差很大（表2）。茶花鳳仙種子活力指數(shù)在堿性鹽濃度為 30 mmol/L 時與對照相比差異顯著，可見堿性鹽對茶花鳳仙活力指數(shù)影響不大。

2.5 混合鹽堿脅迫對相對傷害率的影響

由表4可知，隨著中性鹽、堿性鹽濃度的升高，鹽堿脅迫對植物種子的相對傷害率越高。中性鹽脅迫對茶花鳳仙相對傷害率在60、90、120、150 mmol/L各濃度處理之間差異顯著，在30 mmol/L濃度下相對傷害率比較低，為4.11%。在堿性鹽濃度為10～30 mmol/L時，各處理組之間差異不顯著；在堿性鹽濃度為30～50 mmol/L時，各處理之間相比差異顯著。中性鹽濃度為30 mmol/L時，平均相對傷害率為4.11%，低于堿性鹽濃度為30 mmol/L時的平均傷害率7.17%。由此可見，堿性鹽對植物的傷害情況比較嚴(yán)重。

3 討論與結(jié)論

土壤鹽堿問題廣泛存在于全球各個地區(qū)，特別是在干旱地區(qū)，國內(nèi)外很多學(xué)者對不同植物的耐鹽堿性都有研究，為提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，和更好的綠化園林環(huán)境提供了一定的理論依據(jù)。但是由于環(huán)境仍處于一個被破壞程度較嚴(yán)重的情形，污染會隨著生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)而循環(huán)至土壤中，所以土壤鹽堿化仍是一個亟需解決的問題。由于天氣、雨水等自然條件的影響，天然的土地鹽堿化種類根據(jù)鹽堿成分、鹽堿比例分為很多種，對植物種子的萌發(fā)都會有一定的影響。通過科學(xué)試驗，更深入地探究鹽堿脅迫危害植物的實質(zhì)，可為改善鹽堿土地，提高植物耐鹽堿程度提供可靠依據(jù)。鹽堿脅迫中，茶花鳳仙種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)都呈下降趨勢，是由于環(huán)境中的中性鹽和堿性鹽濃度過高，導(dǎo)致植物種子吸水受阻，無法正常合成萌發(fā)所需的有機(jī)物，從而致使種子萌發(fā)率降低，并且隨著中性鹽和堿性鹽濃度的升高，對植物的相對傷害率越高。

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