無土栽培中不同基質(zhì)對鹽地堿蓬種子發(fā)育與幼苗生長影響的實驗研究

摘 "要：開發(fā)和利用鹽地堿蓬具有巨大的生態(tài)價值及經(jīng)濟價值。然而，無土栽培中不同土壤基質(zhì)對鹽地堿蓬種子發(fā)育與幼苗生長的影響可能不同。該實驗以2種堿蓬種子（黑色與褐色）為實驗材料，研究5種不同的基質(zhì)（滅菌草炭灰、未滅菌草炭灰、滅菌水、自制霍格蘭氏營養(yǎng)液、標準霍格蘭氏營養(yǎng)液）對鹽地堿蓬種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，并從中選出最合適鹽地堿蓬種子萌發(fā)的基質(zhì)。實驗結果表明草炭灰基質(zhì)對于種子發(fā)芽有抑制作用而對幼苗生長有促進作用，加入營養(yǎng)液的基質(zhì)對種子發(fā)芽有促進作用而對幼苗生長有抑制作用。

關鍵詞：鹽地堿蓬；無土栽培；種子發(fā)育；幼苗生長；營養(yǎng)液

中圖分類號：Q945 " " "文獻標志碼：A " " " " "文章編號：2096-9902（2023）05-0029-04

Abstract： The development and utilization of Suaeda salsa has great ecological and economic value. However， the effects of different soil substrates on seed development and seedling growth of Suaeda salsa may be different in soilless culture. In this experiment， two kinds of Suaeda salsa seeds （black and brown） were used as experimental materials to study the effects of five different substrates （sterilized peat ash， non sterilized peat ash， sterilized water， home-made Hoagland nutrient solution， andstandard Hoagland nutrient solution） on the seed germination and seedling growth of Suaeda salsa in salt land， and the most appropriate substrate for the seed germination of Suaeda salsa was selected. The results showed that peat ash matrix inhibited seed germination and promoted seedling growth， and the matrix added with nutrient solution promoted seed germination and inhibited seedling growth.

Keywords： suaeda salsa; soilless cultivation; seed development; seedling growth; nutrient solution

鹽地堿蓬是一種廣泛分布于海濱、荒地等含鹽堿土壤的藜科植物，是一年生草本[1]。鹽地堿蓬的形態(tài)、顏色、植株大小往往與其產(chǎn)地的生態(tài)環(huán)境密切相關[2]。目前，全球鹽漬化土壤約占世界總土壤面積的10%，對生態(tài)環(huán)境已經(jīng)植物的生長發(fā)育造成了極其嚴重的影響與危害[3]。受全球氣候變化、人口變化、工業(yè)污染加劇等因素影響，土壤鹽漬化日益嚴重使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展受到威脅[4]，鹽地堿蓬因其耐鹽性的特點而受到廣泛關注[5]。

鹽地堿蓬耐鹽性機理一直是國內(nèi)外研究的熱點，深入研究其抗鹽分子機制，并利用基因工程手段將其運用到非抗鹽性植物或弱抗鹽性植物中，增強植物對鹽堿地的適應能力[5]，對我國鹽堿地農(nóng)業(yè)的開發(fā)、緩解糧食壓力、豐富鹽堿地植物資源和推進我國生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展具有巨大的生態(tài)、社會和經(jīng)濟價值[6]。目前我國對于鹽地堿蓬的研究主要在其土壤修復功能的生態(tài)價值和食用的經(jīng)濟價值方面。在鹽地堿蓬種子萌發(fā)方面的研究，目前多為鹽堿脅迫及各種離子不同濃度下對種子萌發(fā)的影響[7]。隨著我國自然資源日趨衰竭及土地大范圍鹽堿化，開發(fā)鹽地堿蓬、提高鹽地堿蓬的利用率對我國生態(tài)可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義[8-11]。基于此，本文研究了不同基質(zhì)無土栽培對于鹽地堿蓬種子萌發(fā)及幼苗生長的影響，旨在探討適宜的鹽地堿蓬生長環(huán)境。

1 "實驗材料與方法

實驗供試堿蓬植株于2018年12月1日采自黃河三角洲潮間帶地區(qū)和內(nèi)陸地區(qū)。本次實驗所用鹽地堿蓬種子具有二型性，即黑色與褐色2種籽粒（圖1）。

本次實驗一共選取5種不同的基質(zhì)，分別為：滅菌草炭灰加自制霍格蘭氏營養(yǎng)液、不滅菌草炭灰加自制霍格蘭氏營養(yǎng)液、無菌水、自制霍格蘭氏營養(yǎng)液及標準霍格蘭氏營養(yǎng)液。將適量草炭灰放入燒杯并進行封口，將其放入高壓蒸汽滅菌鍋，在120 ℃的條件下滅菌30 min，取出后進行烘干。

第一組滅菌草炭灰、第二組不滅菌草炭灰均加入自制霍格蘭氏營養(yǎng)液，使草炭灰至完全濕潤狀態(tài)。后三組無菌水、自制霍格蘭氏營養(yǎng)液、標準霍格蘭氏營養(yǎng)液基質(zhì)均加入到墊入濾紙的培養(yǎng)皿中，排出濾紙內(nèi)氣泡并均勻放入處理好的種子進行播種，蓋好培養(yǎng)皿。待所有基質(zhì)進行播種完成以后，將其放置于白天25 ℃、夜晚20 ℃的光照培養(yǎng)箱中，12 h光照及12 h黑暗中進行培養(yǎng)。每過4 d將每組基質(zhì)中相應的自制霍格蘭氏營養(yǎng)液、標準霍格蘭氏營養(yǎng)液及蒸餾水進行添加，保證鹽地堿蓬種子生長環(huán)境的穩(wěn)定。

測定指標包括發(fā)芽率及植株總長，以胚根突破種皮1 mm時視為發(fā)芽，每組基質(zhì)選取長度相近的3棵植株進行測量，然后取平均值。

2 "結果與分析

2.1 "不同基質(zhì)對2種鹽地堿蓬種子萌發(fā)的影響

在滅菌草炭灰基質(zhì)中，黑色鹽地堿蓬種子在第一天有極少數(shù)種子開始拱土出苗，而褐色鹽地堿蓬種子則幾乎沒有發(fā)芽跡象。第二天，黑色鹽地堿蓬種子有少數(shù)種子拱土出苗，而褐色鹽地堿蓬種子幾乎無任何變化。第三天，黑色鹽地堿蓬種子發(fā)芽數(shù)相較之前兩天快速上升，發(fā)芽率快速增長，而褐色鹽地堿蓬種子仍然只有少數(shù)出苗；第四天，黑色鹽地堿蓬種子發(fā)芽數(shù)仍在上升，但速率已經(jīng)明顯下降，發(fā)芽率趨于穩(wěn)定，褐色鹽地堿蓬種子無明顯變化。第六天以后，黑色和褐色鹽地堿蓬種子發(fā)芽速率基本保持不變。

在不滅菌草炭灰中，黑色鹽地堿蓬種子在第一天有少數(shù)種子開始拱土出苗，褐色鹽地堿蓬種子拱土出苗的數(shù)量較多；第二天時，黑色鹽地堿蓬種子仍然有少數(shù)種子繼續(xù)拱土出苗，褐色鹽地堿蓬種子發(fā)芽的數(shù)量也繼續(xù)增長，但速度緩慢。至第三天時，黑色鹽地堿蓬種子拱土出苗速率明顯上升，發(fā)芽數(shù)顯著增長，而褐色鹽地堿蓬則速率緩慢，發(fā)芽數(shù)增長小；至第四天時黑色鹽地堿蓬種子發(fā)芽的數(shù)量仍舊持續(xù)增長，速率未減緩，褐色鹽地堿蓬種子發(fā)芽數(shù)增長較少，發(fā)芽率趨于穩(wěn)定。第六天后，黑色鹽地堿蓬種子發(fā)芽率繼續(xù)略微增，而褐色鹽地堿蓬種子，發(fā)芽率則不再增長。

在無菌水中，相對前2組而言，黑色鹽地堿蓬種子在第一天就已經(jīng)有較多的種子發(fā)芽，褐色鹽地堿蓬種子也有少量種子拱土出苗；第二天，無論是褐色鹽地堿蓬種子還是黑色鹽地堿蓬種子，二者的發(fā)芽率急速上升，增長約為第一天的1倍，但黑色鹽地堿蓬種子相較褐色鹽地堿蓬種子發(fā)芽率更高；第三天，黑色鹽地堿蓬種子的發(fā)芽率仍然穩(wěn)步上漲，但幅度相比之前已經(jīng)有所下降，而褐色鹽地堿蓬種子的發(fā)芽率下降更為明顯；第四天，黑色鹽地堿蓬種子發(fā)芽率僅上升一個百分點，而褐色鹽地堿蓬種子的發(fā)芽數(shù)則依然穩(wěn)步上升，發(fā)芽率相比前一天增幅依然穩(wěn)定；至第五天時，黑色鹽地堿蓬種子和褐色鹽地堿蓬種子發(fā)芽率已不再增長；到第六天時二者發(fā)芽率均不再增長。

在自制霍格蘭氏營養(yǎng)液中，第一天，黑色鹽地堿蓬種子只有少數(shù)拱土出苗，發(fā)芽率與在無菌水中相當，褐色鹽地堿蓬種子的發(fā)芽數(shù)也對較少；第二天，黑色鹽地堿蓬種子發(fā)芽率增長了20個百分點，褐色鹽地堿蓬種子發(fā)芽數(shù)量同樣大幅上升，發(fā)芽率相比前一天增長近1倍；第三天，黑色鹽地堿蓬種子發(fā)芽的數(shù)量雖仍在增長但增幅已明顯下降，而褐色鹽地堿蓬種子的發(fā)芽率則繼續(xù)穩(wěn)步上升；第四天，黑色鹽地堿蓬種子的發(fā)芽率繼續(xù)上升且增幅加大，發(fā)芽率上升了9個百分點，褐色鹽地堿蓬種子的發(fā)芽率則上升緩慢，僅僅增加了2個百分點，至第六天時，無論黑色鹽地堿蓬種子還是褐色的鹽地堿蓬種子，發(fā)芽率不再增長。

在標準霍格蘭氏營養(yǎng)液中，黑色鹽地堿蓬種子第一天發(fā)芽率達到22%，與在無菌水中發(fā)芽率一致，是所有基質(zhì)中發(fā)芽率最高的，褐色鹽地堿蓬種子的發(fā)芽率達到16%，也是所有基質(zhì)中B種子發(fā)芽率最高的；第二天，黑色鹽地堿蓬種子和褐色鹽地堿蓬種子的發(fā)芽率相比前一天均增長大約1倍；至第三天時，黑色鹽地堿蓬種子和褐色鹽地堿蓬種子的發(fā)芽率雖繼續(xù)穩(wěn)步增長，但增長幅度已經(jīng)大幅下降；至第六天時，黑色鹽地堿蓬種子的發(fā)芽率趨于穩(wěn)定，而褐色鹽地堿蓬種子的發(fā)芽率則已經(jīng)不再上升。

同時，從圖2和圖3不難看出，鹽地堿蓬種子在不同基質(zhì)中發(fā)芽率存在明顯差異。其中，對于黑色鹽地堿蓬種子（種子A）而言，使用草炭灰基質(zhì)進行種子發(fā)育，無論草炭灰是否進行滅菌，種子發(fā)芽率都很低。無菌水進行種子發(fā)育在第五天時發(fā)芽率比其他2組都高，2種營養(yǎng)液均對黑色鹽地堿蓬種子發(fā)育有促進作用。對于褐色鹽地堿蓬種子（種子B）而言，在草炭灰基質(zhì)中發(fā)芽率極低，標準霍格蘭氏營養(yǎng)液基質(zhì)中種子發(fā)芽率最高，與無菌水基質(zhì)相比，2種營養(yǎng)液均對褐色鹽地堿蓬種子發(fā)育有促進作用。

綜上所述，無論對于黑色還是褐色鹽地堿蓬種子來說，水培法相較用草炭灰基質(zhì)進行種子發(fā)育，發(fā)芽率明顯更好。2種營養(yǎng)液均對種子發(fā)育有促進作用，且標準霍格蘭氏營養(yǎng)液效果更好。

2.2 "不同基質(zhì)對于2種鹽地堿蓬幼苗生長的影響

將所有基質(zhì)放置入白天25 ℃、夜晚20 ℃的光照培養(yǎng)箱中12 h光照及12 h黑暗中進行培養(yǎng)7 d后，選取每組基質(zhì)中長勢相近的3棵植株，測量其植株長度并計算平均值。實驗結果如圖4和圖5所示，對比水培法而言，無論是黑色鹽地堿蓬種子（種子A）還是褐色鹽地堿蓬種子（種子B），草炭灰基質(zhì)對于堿蓬幼苗生長更為有利。其中對于種子A而言，滅菌草炭灰相比不滅菌草炭灰更有利于幼苗的生長，種子B反之。在水培法的3組基質(zhì)中，對種子A而言，對比無菌水中幼苗的生長，加入營養(yǎng)液的2組基質(zhì)明顯株高更高，所以自制霍格蘭氏營養(yǎng)液與標準霍格蘭氏營養(yǎng)液均對種子A的幼苗生長有促進作用，且標準霍格蘭氏營養(yǎng)液對于幼苗生長的效果更好；對于種子B而言，對比無菌水中幼苗的生長，標準霍格蘭氏營養(yǎng)液基質(zhì)的平均株高與無菌水中相同，而自制霍格蘭氏營養(yǎng)液基質(zhì)的株高則略高一些，所以自制霍格蘭氏營養(yǎng)液對種子B的幼苗生長有促進作用。

3 "結論與討論

自制霍格蘭氏營養(yǎng)液與標準霍格蘭氏營養(yǎng)液基質(zhì)對于2種種子發(fā)芽均有促進作用，其中以標準霍格蘭氏營養(yǎng)液的效果更為顯著；草炭灰基質(zhì)對2種種子發(fā)芽具有抑制作用，其中不滅菌草炭灰的抑制作用更為顯著。其原因是營養(yǎng)液中具有種子發(fā)育所必需的微量元素等，草炭灰基質(zhì)對種子發(fā)芽的抑制作用的原因本文不多做論述。

2種草炭灰基質(zhì)對于黑色鹽地堿蓬和褐色鹽地堿蓬種子的幼苗生長均有促進作用，其中以不滅菌草炭灰基質(zhì)效果更為顯著。在水培法中，對于黑色鹽地堿蓬種子來說，自制霍格蘭氏營養(yǎng)液與標準霍格蘭氏營養(yǎng)液均對其幼苗生長有促進作用。對于褐色鹽地堿蓬種子來說，自制霍格蘭氏營養(yǎng)液基質(zhì)對其幼苗生長有促進作用而標準霍格蘭氏營養(yǎng)液基質(zhì)對其幼苗生長并無明顯作用，無論對于黑色還是褐色鹽地堿蓬種子，草炭灰基質(zhì)相比水培法對堿蓬幼苗生長的促進作用更為顯著，其原因是草炭灰基質(zhì)的保溫效果更好，植株直立生長，使其可以更好地吸收營養(yǎng)液中的養(yǎng)分。

此外，用不滅菌草炭灰加自制霍格蘭氏營養(yǎng)液的基質(zhì)培育的褐色鹽地堿蓬種子（種子B），其發(fā)芽率過低，同時褐色鹽地堿蓬種子的發(fā)芽率整體都不如黑色鹽地堿蓬種子，除種子本身性質(zhì)的原因以外，出現(xiàn)這種情況的原因是營養(yǎng)液澆灌不均勻，種子播種過程當中操作不當，使小范圍內(nèi)有大量的種子聚集，不利于種子的萌發(fā)。

參考文獻：

[1] 孫佳佳，王瑞華，戴華磊，等.鹽地堿蓬現(xiàn)狀研究進展[J].山東化工，2018，47（5）：71-72，74.

[2] 于海芹，張?zhí)熘捍貉悖?3種堿蓬屬植物種子含油量及其脂肪酸組成研究[J].西北植物學報，2005（10）：2077-2082.

[3] 丁海榮，洪立洲，楊智青，等.鹽生植物堿蓬及其研究進展[J].江西農(nóng)業(yè)學報，2008（8）：35-37，40.

[4] 陳柯罕，張科，李取生，等.四種鹽生植物對Cd、Pb復合污染提取修復效果比較研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2017，36（3）：458-465.

[5] 張崇邦，施時迪.草原堿蓬土壤微生物生物量的季節(jié)動態(tài)模型[J]．應用與環(huán)境生物學報，2001，7（6）：588-592．

[6] 任偉重，姜華，鄭音，等.堿蓬資源的開發(fā)價值[J].遼寧農(nóng)業(yè)科學，2011（5）：51-53.

[7] 張立賓，徐化凌，趙庚星.堿蓬的耐鹽能力及其對濱海鹽漬土的改良效果[J].土壤，2007，39（2）：310-313.

[8] 趙可夫，李法曾，樊守金，等.中國的鹽生植物[J].植物學通報，1999，16（3）：201.

[9] SEEGER， RAYMOND J. On teaching the history of physics[J]. American Journal of Physics，1964（32）：619-625.

[10] 任偉重，姜華，鄭音，等.堿蓬資源的開發(fā)價值[J].遼寧農(nóng)業(yè)科學，2011（5）：51-53.

[11] CHIP A， LENA M. Concentration， pH， and surface charge effects on cadmium and lead sorption in three tropical soils[J]. Journal of Environmental Quality， 2002，31（2）：581-589.