海水鹽度對冰菜種子萌發影響的實驗研究

王 琛，程 爽，劉千銘，牟晉華，申旭紅

（中國農業大學煙臺研究院，山東煙臺 264670）

引言

冰菜（Mesembry-anthemumcrystallinumLinn.）屬番杏科日中花屬番杏科日中花屬，全名為冰葉日中花，是一種新型稀缺特色營養保健蔬菜，具有較高的營養價值和經濟價值，在非洲、亞洲西部和歐洲均有分布。冰葉日中花是一類耐鹽堿植物，含氨基酸、抗酸化物質等機能性高的物質成分，略帶有天然蘋果的酸味，富含鈉、鉀等礦物質，凝聚了白菜、卷心菜、萵苣等的特性，在歐洲一些地方作為蔬菜，是一種高營養價值的蔬菜[1]。冰菜具有極強的抗旱性和耐鹽性，可在與海水同鹽濃度的水溶液中生長，并吸收土壤里的鹽分，可在島礁區域及海水倒灌田推廣種植[2]。

鹽度是海水含鹽量的一個標度，是指每千克海水中溶解固體物的總克數，用S表示。目前已知海水中的元素有80種以上，這些元素在海水中的含量是極不平衡的，其主要元素（含量在1mg/L以上的）有11種（氯、硫、碳、溴、硼、鈉、鎂、鈣、鉀、鍶、氟），它們在海水中溶解鹽類中的占比超過99%。海水中除含有Na、Cl元素外還含約有80種元素，其對植物的生長發育將會產生重要的影響[3]。

目前國內對于冰菜種子萌發的研究有種子采收期蒴果成熟度烘干溫度和時間[4]、NaCl濃度[5-6]，以及播種穴盤規格[7]對種子萌發率的影響等。其中劉慧穎[5]的研究表明NaCl對冰菜種子的萌發有抑制作用，榮海燕[6]的研究表明一定濃度的NaCl對冰菜種子萌發有促進作用。國外對于冰菜生長的研究多集中在冰菜耐鹽機理的研究，如冰菜內多倍性[8]、NaCl促進生長機制[9]以及鹽分適應性響應過程中能量變化[10]等，也有部分關于各非生物因素對多種鹽沼植物的生長影響實驗[11-13]。其中包含關于土壤鹽分含量對于冰菜種子萌發、生長影響的研究，但其研究中只考慮NaCl含量對冰菜種子萌發的影響，僅設置四組鹽度梯度，且各組之間NaCl含量相差較大，冰菜種子萌發率皆隨鹽分的升高而降低。

冰菜具有極強的抗旱性和耐鹽性，可在與海水同鹽濃度的水溶液中生長，并吸收土壤里的鹽分，可在島礁區域及海水倒灌田推廣種植。目前，中國熱帶農業科學院熱帶生物技術研究所已針對冰菜耐海水性做了相關生理生化研究，明確冰菜可適應全海水灌溉栽培[2]；同時，隨著我國土壤鹽地面積的不斷擴大，土壤鹽漬化問題正嚴重制約著農業生產的可持續發展及良好生態環境的維持[14]，冰菜作為一種耐鹽堿作物，展現了廣闊的應用前景。本次研究主要通過設置系列濃度梯度海水，探究海水鹽度對于冰菜種子萌發的影響，為冰菜全海水培育、海水倒灌田引種修復提供參考，同時根據實驗結果提出兩點后續研究的思路。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用冰菜種子購自壽光金鵬種業公司，經過福美雙滅菌。使用浙江藍海星鹽制品有限公司生產的速溶海水晶配置不同鹽度的海水。

供試儀器：一次性培養皿，無菌紗布，光學鹽度計，鑷子。

1.2 試驗方法

1.2.1 種子放置

設置0-10號共11個組別，每組設置三次平行，共33個培養皿，每個培養皿內墊四層無菌紗布，紗布上放置36粒種子將裝置至于背陰室內板架上，在開口一側加遮光板，使種子處于全遮光狀態。

1.2.2 海水溶液配置

使用藍海星研制品有限公司生產的“藍海星”牌速溶海水晶，配制鹽度為1、2、3、4、5、6、7、8、9、10（單位：ppt下同）（ppt是Part per-thousand的縮寫，是指千分當量，也可用‰替代，有關文獻會用ppt表示鹽度）的海水，貼標簽、備用。以蒸餾水作對照，編號0。實驗時定時將所配置溶液對應滴加到0-10組，使紗布始終處于濕潤狀態。

1.3 項目測定

本實驗正式實驗時間為2019.9.21-2019.9.29，試驗期間于每日同一時間記錄各組的發芽率和發芽勢。

發芽勢和發芽率的測定：每隔24h記錄一次各組發芽種子數，發芽的標準為胚芽與胚軸等長[4]。在試驗過程中使紗布保持濕潤狀態。分別以3d、8d內各組發芽狀況作為各組種子的發芽勢與發芽率[15]。發芽勢 =3d內發芽種子數/供試種子數 ×100%發芽率 = 8d內發芽種子數/供試種子數 ×100%

1.4 數據測定

使用Microsoft Excel2010進行數據記錄、并作圖，使用SPSS V18進行數據分析。

2 結果與分析

本實驗測得冰菜種子在不同鹽度條件下的發芽勢和發芽率如表1所示。

表1 不同鹽度海水對冰菜種子發芽勢和發芽率的影響

從實驗結果可以看出各組發芽勢在0.05水平上沒有顯著性差異；鹽度為5的組別發芽率與鹽度為2、8、9、10的組別在0.05水平上差異顯著。

圖1和圖2分別展示了鹽度為0-10范圍冰菜種子發芽勢與發芽率的變動情況。從整體實驗結果來看，0-3鹽度內冰菜種子的發芽勢呈現上升趨勢，在鹽度為3時，發芽勢最高，為12.96%，鹽度大于3后種子的發芽勢隨鹽度的增加呈現下降趨勢。在0-5鹽度內，冰菜種子的萌發率隨鹽度增加呈現上下波動的現象，在鹽度為5時發芽率最高，為34.26%，鹽度大于5后，種子的發芽率基本隨鹽度的增加而呈現降低趨勢。無論發芽勢還是發芽率，均在低鹽度范圍內分布有較高的數值。

圖1 不同鹽度海水對冰菜種子發芽勢影響

圖2 不同鹽度海水對冰菜種子發芽率的影響

3 討論

實驗結果中冰菜整體萌發率相對于大多數經濟作物品種較低。NOE＆ZEDLER研究發現冰菜與其他鹽沼作物相比有較低的發芽率[11-12]。本次實驗整體發芽率也與NOE＆ZEDLER和UYEDA關于冰菜種子萌發研究結果相近[12-13]。與劉慧穎研究相比，空白對照組萌發率顯著低于其實驗中萌發率，但海水脅迫組與其實驗中萌發率相近；與榮海燕實驗研究結果相比，整體萌發率顯著低于其實驗中整體發芽率[5-6]。

NOE＆ZEDLER、UYEDA、劉慧穎和榮海燕等人的研究結果見圖3。

NOE＆ZEDLER所做的實驗結果，展示了不同含水量土壤中鹽度對冰菜種子萌發率的影響（圖3a），其中，低土壤含水量組發芽率隨鹽度增加呈現逐漸變低的整體趨勢，與本實驗結果整體趨勢一致，并且發芽率數據較為接近。

UYEDA所做實驗結果，展示了不同濕度條件下鹽度對冰菜種子萌發率的影響（圖3b）。在鹽度為0-10范圍內，各組萌發率均低于40%，與本實驗結果分布范圍一致。UYEDA研究結果顯示，20、30鹽度處理組萌發率為0。其研究結果表明土壤中NaCl含量過高會抑制冰菜種子萌發。

劉慧穎等人研究了不同濃度NaCl溶液處理組冰菜萌發數隨時間的變化情況（圖3c）?？梢钥闯霰朔N子萌發率隨NaCl濃度升高而降低，其實驗中空白對照組萌發率較高，高于70%，NaCl處理組均低于40%，0.5%、0.7% NaCl濃度處理組萌發率低于20%，鹽分脅迫處理組總體萌發率與本次實驗海水脅迫處理組總體萌發率相近。

榮海燕等人研究了不同濃度NaCl溶液處理下冰菜萌發數隨時間的變化[6]。在NaCl質量分數分別為0%，0.3%，0.6%，0.9%時，其萌發率總體較高，均高于80%，遠遠高于本實驗結果。

本次實驗冰菜種子萌發率分布范圍與榮海燕[6]等人研究結果差距較大，初步認為與實驗過程中光照條件有直接關系。冰菜為番杏科植物，而番杏科為喜光植物，喜強光，通常在全光下才能正常生長[16]。同樣，需光（或喜光）種子的萌發需要一定的光照，光照不足會對此類種子的萌發率造成影響[17]，大多數小粒種子特別是雜草種子是需光種子，這些小粒種子在沒受光照之前即使在含水量高的情況下也保持休眠狀態[18]。目前已經證實光照對部分鹽生植物種子萌發有影響，如費爾干豬毛菜[19]、聚鹽植物鹽節木、里海鹽爪爪、鹽爪爪等[20]，全遮光條件下種子的萌發率低于黑暗與光照交替的環境。國內關于光照強度對冰菜種子萌發影響的研究尚未見報道，鑒于本研究結果與個別學者的研究結果存在較大差異，建議在后期實驗中適當增加光照強度因素以進一步探究光照強度對冰菜種子萌發的影響機制。

本實驗中鹽度為5時萌發率最高（34.3%），在榮海燕探究NaCl對冰菜種子萌發率的影響結果中[6]，通過換算得出鹽度為5-6時發芽率最高，與本實驗結果基本吻合。本實驗冰菜種子萌發率隨鹽度變化所做趨勢線與劉慧穎研究結果[5]有一定差異，原因可能為海水中含有的除Na、Cl元素外的其他元素對冰菜種子萌發產生影響，但目前尚未見有相關報道。

4 結論

本次實驗研究了海水條件下冰菜種子的萌發情況。在本實驗條件下，在鹽度為3時，發芽勢最高，為12.96%，在鹽度為5時發芽率最高，為34.26%。通過與他人實驗結果比對，為接下來對冰菜種子萌發及生長發育研究提供兩點思路。一是探究光照強度對冰菜種子萌發率的影響；二是探究除Na、Cl外海水中哪些元素會對冰菜種子萌發產生影響，并探究這些元素對于冰菜生長發育的影響表現及規律，為鹽堿地冰菜培育提供參考。