不同鹽脅迫對燕麥和無芒雀麥種子萌發的影響

李海賢，鄭凌波，白朕銀，高晨曦，曲善民，侯賀春，王明君

(1.東北農業大學動物科學技術學院，黑龍江 哈爾濱 150030；2.石家莊職業學院，河北 石家莊 050081；3.黑龍江八一農墾大學動物科技學院，黑龍江 大慶 163711；4.黑龍江省齊齊哈爾市富裕縣繁榮種畜場，黑龍江 齊齊哈爾 161200)

土壤鹽堿化導致牧草和作物產量下降，給農業生產造成巨大損失。位于東北的松嫩平原是中國重要的糧食產地之一,但同時也是世界第三大鹽堿土分布區,土壤鹽堿化對糧食生產造成的影響正日益加劇[1]。改良和利用鹽堿土的有效措施之一是引進和馴化耐鹽堿的牧草或作物，可以在進行土壤改良的同時兼顧經濟效益，實現人與自然和諧發展。因此，篩選適宜的耐鹽堿牧草或作物具有重要的意義。

燕麥(AvenasativaL.)是禾本科早熟禾亞科燕麥屬的一年生草本植物。同時，燕麥也是一種糧飼兼用型飼草作物，具有抗旱、抗寒、耐鹽堿、易栽培、適口性好、營養價值高等特點，是我國青藏高原公認的優質飼草，具有廣泛的種植范圍和悠久的種植歷史，也多用作先鋒植物用于鹽堿地改良[2-3]。不同品種的燕麥對不同鹽脅迫的響應存在差異。目前，對燕麥耐鹽性的研究主要集中在生長期階段的生理生化反應以及耐鹽堿機制方面，反映不同品種燕麥種子萌發對鹽脅迫響應差異的研究較少[4-5]。

無芒雀麥(BromusinermisLeyss.)為禾本科雀麥屬多年生草本植物，其適應性廣。不僅可以作為天然飼草，制作干草，也常被用作改良土壤及護坡植物[6]。但無芒雀麥耐鹽性相對較弱，在鹽堿地中生長受限甚至抑制生長。所以，如何提高其耐鹽性，如何選培耐鹽草種，對于治理我國的鹽堿地，以及發展畜牧業是一個重要的研究方向。

試驗以燕麥和無芒雀麥種子為研究對象，選用不同類型的鹽溶液，模擬不同鹽脅迫環境，比較燕麥和無芒雀麥對三種類型鹽脅迫的耐受程度，為不同類型鹽堿地的牧草種植選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料為4個品種燕麥：林納、青引1號、青引2號和甜燕麥，以上材料均來自青海省畜牧獸醫科學院。無芒雀麥是東北農業大學選育的牧草新品系東農231無芒雀麥。

1.2 試驗方法

實驗采用三類鹽溶液對種子萌發進行脅迫，其中包括單鹽溶液和混合鹽溶液，單鹽溶液又分為中性鹽溶液(NaCl)和堿性鹽溶液(Na2CO3)，混合鹽溶液采用濃度比為1∶9∶9∶1的Na2CO3，NaHCO3，Na2SO4和NaCl混合溶液。三類鹽溶液分別設置六個濃度梯度(見表1)。種子萌發采用培養皿發芽法，選取大小一致，籽粒飽滿，無明顯病害的燕麥種子，用0.1%HgCl2溶液消毒8 min，用蒸餾水和去離子水沖洗2次，濾紙吸干后備用。直徑12 cm的培養皿預先洗凈烘干，內鋪雙層濾紙，將處理好的種子擺入，每個皿均勻放入20粒種子，分別加入相應處理濃度的NaCl、Na2CO3和混合鹽溶液至濾紙飽和。以蒸餾水作為對照。每種處理3次重復。每日根據水分蒸發量加入蒸餾水以維持鹽濃度，在25 ℃恒溫培養箱中培養。

表1 各處理的成分及鹽分濃度

1.3 數據處理

從第3天開始，每24 h統計發芽種子數(以胚芽長度等于種子長度的1/2作為發芽的標準),計算發芽率和相對發芽率，并通過SAS 9.2軟件統計分析鹽脅迫下種子發芽的耐鹽適宜范圍、耐鹽半致死濃度、及耐鹽極限濃度。

發芽率(%)=(試驗過程中正常發芽的種子數/供試種子總數)×100%；

相對發芽率(%)=(處理發芽率/對照發芽率)×100%。

鹽脅迫下種子發芽的耐鹽適宜范圍、耐鹽半致死濃度和耐鹽極限濃度的確定用Yoav Waisel的方法[7]：耐鹽適宜范圍是發芽率達到對照的75%以上的鹽溶液濃度范圍；耐鹽半致死濃度是發芽率達到對照發芽率50%時相對應的鹽溶液濃度；耐鹽致死濃度是發芽率達到對照的10%時相對應的鹽濃度。

2 結果與分析

2.1 鹽脅迫對燕麥種子萌發的影響

2.1.1鹽脅迫對燕麥種子發芽率的影響

從表2看出，不同鹽溶液處理下燕麥種子的發芽率總體上隨著鹽溶液濃度升高而降低，呈下降趨勢，說明不同鹽溶液對燕麥種子的萌發均有抑制作用。在3.6%的NaCl、0.7%的Na2CO3、2.0%的混合鹽脅迫下，4種燕麥種子的萌發被完全抑制，說明在這3個濃度下，4種燕麥均受到嚴重抑制，無法正常生長，當NaCl、Na2CO3、混合鹽3種溶液濃度分別大于1.2%、0.3%和0.8%時，各品種燕麥種子的發芽率與對照相比差異顯著(p<0.05)。

表2 不同濃度鹽脅迫下燕麥種子的發芽率

在NaCl脅迫下，品種林納的對照處理發芽率最高，在鹽濃度為1.2%和2.8%時林納發芽率顯著高于其他品種的燕麥，在鹽濃度為2.0%時甜燕麥發芽率最高，其次是林納。說明林納更耐中性鹽脅迫。

在Na2CO3脅迫下，鹽濃度為0.1%時，甜燕麥發芽率最高，與其他3個品種差異顯著；鹽濃度為0.3%時，甜燕麥發芽率最高，林納與其他3個品種差異顯著；鹽濃度為0.5%時，青引1號和青引2號發芽率最高，與另兩種差異顯著。

在混合鹽脅迫下，林納在各濃度梯度下發芽率均高于其他3種燕麥，且在鹽濃度為1.2%和1.6%時，只有林納的種子能夠萌發。

2.1.2燕麥種子對不同鹽溶液的耐受范圍

總體來看，各品種燕麥對于不同鹽脅迫的適應性差異較大(圖1)，其中Na2CO3所造成的堿性鹽脅迫對植物的危害最大，其致死濃度最大的甜燕麥(0.56%)要遠小于其他兩種鹽脅迫下最小的致死濃度(青引1號的2.41%和甜燕麥的0.91%)。

圖1 不同鹽溶液處理下燕麥種子的相對發芽率及對鹽脅迫的耐受范圍

在NaCl脅迫下，甜燕麥的適宜濃度范圍最小(0～0.34%)，適宜濃度范圍最大的是青引1號(0～0.73%)；半致死濃度最小的是青引1號的1.42%，最大的是甜燕麥(2.27%)；致死濃度最小的是青引1號(2.41%)，最大的是林納(2.95%)。

在Na2CO3脅迫下，林納的適宜濃度范圍最小(0～0.05%)，最大的是甜燕麥(0～0.1%)；半致死濃度最小的是林納(0.18%)，最大的是甜燕麥(0.46%)；致死濃度最小的是林納(0.45%)，最大的是甜燕麥(0.56%)。總體而言，堿性鹽脅迫下4種燕麥品種耐鹽能力大小順序為：甜燕麥>青引2號>青引1號>林納。

在混合鹽脅迫下，青引2號的適宜濃度范圍最小(0～0.54%)，最大的是林納(0～0.84%)；半致死濃度最小的是青引2號(0.54%)，最大的是林納(0.90%)；致死濃度最小的是青引2號(0.87%)，最大的是林納(1.42%)。總體而言，混合鹽脅迫對4個燕麥品種的耐鹽能力順序為：林納>青引1號>甜燕麥>青引2號。

2.2 鹽脅迫對無芒雀麥種子萌發的影響

從圖2看出，不同鹽溶液處理下無芒雀麥種子的發芽率呈下降趨勢。鹽溶液對無芒雀麥種子的萌發有明顯抑制作用，但不同鹽溶液間具有顯著差異。同一處理間種子發芽率隨著貯藏年限的延長而降低。貯藏年限對種子發芽具有明顯的抑制作用，從對照可以看出，貯存期在兩年以內的種子發芽率較高，超過兩年后發芽率大幅下降，不超過20%。在NaCl脅迫下，鹽濃度為4%時貯藏1年無芒雀麥種子的發芽率略高于對照。貯存年限相同時，各濃度梯度間差異顯著(p<0.05)。溶液濃度為3.6%時，仍有種子發芽，說明無芒雀麥種子對中性鹽脅迫的耐受度較高。

注：大寫字母表示同一濃度梯度處理下不同年限間的顯著性差異，小寫字母表示不同濃度梯度間的顯著性差異；相同字母表示差異不顯著(p>0.05)。圖2 不同濃度鹽溶液處理對無芒雀麥種子發芽率的影響

在Na2CO3脅迫下，不同濃度鹽溶液處理下貯存年限兩年以內的種子發芽率顯著低于對照(p<0.05)，與對照相比下降了51.2%～93.1%。溶液濃度為0.9%時，各類種子的發芽率僅有5%左右，說明Na2CO3對無芒雀麥種子發芽的抑制作用高于NaCl。

在混合鹽脅迫下，不同濃度鹽溶液處理下種子發芽率顯著低于對照(p<0.05)。濃度為0.4%的溶液處理下，與貯存一年相比，貯存兩年的種子發芽率大幅下降，差異顯著(p<0.05)。鹽溶液濃度為1.2%時，不同年限種子發芽率均低于10%，而1.2%的NaCl溶液處理下，貯存3年以內的種子發芽率均高于20%，說明混合鹽溶液對無芒雀麥種子發芽的抑制作用高于中性鹽溶液，但低于堿性鹽溶液。

3 討 論

在植物的整個生育過程中，植物種子在萌發期對外界條件(如鹽脅迫)的反應最為敏感。研究表明，種子能否順利萌發是制約耐鹽植物生長的主要因素之一[8]，對植物種子而言，鹽脅迫對植物的影響主要包括2個方面：滲透脅迫和離子毒害[8]。滲透脅迫會打破植物細胞內外的滲透壓平衡，致使種子生理性缺水[9]；離子毒害則是大量鹽離子的攝入會抑制其他營養離子的吸收，造成某種植物缺素癥[10]。由此可見，植物種子耐鹽性的高低取決于種子萌發期對滲透脅迫和離子毒害的綜合響應。

本實驗中發現不同濃度和類型的鹽溶液對燕麥和無芒雀麥種子萌發的抑制作用整體表現顯著，燕麥和無芒雀麥種子的發芽率隨著鹽溶液濃度的升高而大幅降低。不同燕麥品種對同類鹽溶液的鹽脅迫響應有差異，反映了不同品種燕麥對鹽脅迫的適應性不同。雖然多數研究證明鹽脅迫下植物種子萌發呈下降趨勢，但一直以來，不斷有實驗證明低濃度鹽脅迫對植物種子萌發有一定的促進作用。羅志娜等[11]的實驗發現，低濃度的NaCl溶液處理下各燕麥品種種子發芽率均高于對照。這與本實驗中貯藏1年無芒雀麥種子發芽率的表現相一致。中性鹽溶液對種子的危害較低，低鹽濃度下種子對水分的需求能被滿足，且NaCl溶液中的鹽離子同樣是植物生長的必需元素。因此，在低濃度時，NaCl溶液能夠對種子萌發起一定的促進作用[12]。

同一品種的燕麥和無芒雀麥對不同性質的鹽脅迫的耐受程度不同，綜合來看燕麥對中性鹽脅迫的耐受性最高，混合鹽脅迫次之，對堿性鹽脅迫的耐受性最低，這與盧艷敏等[13]在白三葉種子萌發實驗中的結果一致。黃立華等[14]認為，對于羊草種子而言，碳酸鹽本身所具有的高pH值對其種子萌發的抑制作用，遠大于中性鹽溶液的鹽分作用。隨著植物生物量的增加，其對鹽脅迫的耐受性也會相應增加,如雀麥屬牧草在不同生命周期的耐鹽性強弱具有一定差異[15]，大豆萌發期和苗期的耐鹽性篩選結果不一致[16]，但大豆幼苗期和全生育期的耐鹽性表現大體相同[17]，可能是由于大豆萌發期和生長期的耐鹽機理不同所導致的。

4 結 論

4個供試燕麥品種中，較耐NaCl鹽脅迫的是甜燕麥和林納，較差的是青引1號、青引2號，甜燕麥和林納的極限濃度分別是2.95%和2.76%，半致死濃度分別是2.27%和2.06%。最耐Na2CO3鹽脅迫的是甜燕麥，極限濃度是0.56%，半致死濃度是0.46%。最耐混合鹽(NaCl、Na2SO4、NaHCO3、Na2CO3)脅迫的是林納，極限濃度是1.42%，半致死濃度是0.90%。

無芒雀麥對堿性Na2CO3溶液對種子發芽的抑制作用最為顯著，其次為混合鹽溶液，中性的NaCl溶液對無芒雀麥種子發芽率的影響最小，在低濃度下甚至對種子發芽有少量的促進作用。從貯存年限來看，無芒雀麥種子發芽率會隨貯存時間的延長而顯著下降，尤其是貯存超過兩年的種子，發芽率不超過20%。