鈣生境對紫花苜蓿種子萌發生長特性影響及其耐鈣綜合評價研究

摘要：為篩選出耐鈣脅迫的紫花苜蓿（Medicago sativa）品種，本研究選取14個紫花苜蓿品種作為試驗材料，配制不同Ca2+濃度的霍格蘭營養液模擬鈣生境進行種子萌發試驗，通過測定發芽指標、形態指標、生物量指標，基于隸屬函數法綜合評價紫花苜蓿品種間種子萌發期的耐鈣性。結果表明：在0～320 mmol?L-1鈣濃度下，大多數紫花苜蓿品種的發芽率、胚芽長等指標隨鈣濃度提高先略微上升后呈下降趨勢，且鈣濃度越高下降幅度越大，其中在120 mmol?L-1鈣濃度下各品種間發芽率產生顯著差異（Plt;0.05），可視為拐點濃度；最適宜的發芽濃度為0.4～4 mmol?L-1，半致死濃度為120～160 mmol?L-1，致死濃度為160～200 mmol?L-1。通過聚類分析將14個品種的抗鈣能力劃分為5個類群。基于隸屬函數綜合評價結果篩選出耐鈣能力最強的品種為‘WL525HQ’，最弱的為‘WL656HQ’。研究結果表明紫花苜蓿‘WL525HQ’品種在高鈣脅迫下具有較強的耐鈣性和生存能力，建議將該品種作為巖溶區紫花苜蓿牧草種植推廣的首選品種。

關鍵詞：紫花苜蓿；巖溶；鈣生境；種子萌發；耐鈣評價

中圖分類號：S541.9 " " " "文獻標識碼：A " " " "文章編號：1007-0435（2025）01-0157-13

Effects of Calcium Habitat on Germination and Growth Characteristics of Alfalfa Seeds and Comprehensive Evaluation of Calcium Tolerance

WAN Xiao-mei1，2， HANG Hong-tao1，2*， ZHANG Yun-fei1，2， GUO Guo-ling1，2

（1.School of Karst Science， Guizhou Normal University， Guiyang，Guizhou Province 550001， China； 2.State Engineering Technology Institute for Karst Desertification Control， Guiyang，Guizhou Province 550001， China）

Abstract：In order to screen out Medicago sativa varieties resistant to calcium stress， 14 alfalfa varieties were selected as experimental materials， and Hoagland nutrient solution with different Ca2+ concentrations was configured to simulate calcium habitats for seed germination tests. Germination indexes， morphological indexes and biomass indexes were determined. The calcium tolerance of alfalfa cultivars during seed germination was evaluated using membership function method. The results showed that under 0-320 mmol?L-1 calcium concentration， the germination rate and germ length of most alfalfa varieties first increased slightly with the increase of calcium concentration and then showed a downward trend， and the higher the calcium concentration was， the greater of the decline range was . In the range of 120 mmol?L-1 calcium concentration， there were significant differences in germination rate among varieties （Plt;0.05）， which could be regarded as the inflection point concentration. The optimal germination concentration ranged from 0.4 to 4 mmol?L-1， semi-lethal concentration ranged from 120 to 160 mmol?L-1， and lethal concentration ranged from 160 to 200 mmol?L-1. The calcium resistance of 14 varieties was divided into 5 groups by cluster analysis. Based on the comprehensive evaluation results of membership function， ‘WL525HQ’ variety with the strongest calcium tolerance and ‘WL656HQ’ variety with the weakest were selected. The results showed that alfalfa ‘WL525HQ’ variety had strong calcium tolerance and survival ability under high calcium stress. It suggested that alfalfa ‘WL525HQ’ variety should be the first choice for planting and promoting alfalfa forage in karst area.

Key words：Alfalfa；Karst；Calcium habitat；Seed germination；Calcium tolerance evaluation

鈣是植物生長必須的礦質營養元素，與氮、磷、鉀合稱為“肥料四要素”，具有極其重要的生理功能。植物體內的鈣不僅是細胞代謝的調節者，而且作為第二信使在植物細胞信號轉導中起著核心作用［1］。Ca2+信號由不同的Ca2+受體組成，其中鈣調蛋白是特征最明顯的Ca2+傳感器之一［2］，當植物感應外界環境脅迫時，參與信號感受和傳遞、響應表達等過程，具有提高植物抵抗環境脅迫的能力［3］。通常土壤中的鈣含量能滿足植物的正常需求，但由于土壤發育、元素礦化、施肥不均衡等原因導致的土壤鈣元素分布不均，引起地上植被表現出缺鈣或富鈣現象，導致植被生長發育繁殖等生命過程受到抑制，給農林草業等帶來負面影響，這在喀斯特地區表現的更加突出。我國約1/3的陸地面積屬于喀斯特地貌［4］，以西南喀斯特最為典型，主要集中分布在云南、貴州、四川、重慶等地，也是世界喀斯特發育最典型、最復雜、分布面積最大的集中連片之一［5］。喀斯特基巖主要以碳酸鹽巖為主，土壤中鈣含量較高，其含量是酸性土壤的3倍以上［6-7］。姬飛騰等［8］對貴州普定、荔波等典型喀斯特土壤檢測發現，土壤平均交換性鈣含量可達3.61 g?kg-1（換算90.25 mmol?kg-1），是中國非喀斯特土壤含量的數倍。此外，曹建華等［4］學者研究發現，廣西、貴州巖溶地區的雨水中的鈣含量達2.9～6 mg?L-1，而非巖溶地區雨水中鈣離子含量常低于1 mg?L-1［9-11］。倪大偉等［12］研究表明，巖溶濕地沉積物中鈣離子的質量濃度高達8140 mg?kg-1（換算203.5 mmol?kg-1）。環境中大氣、水、土壤、生物等各個要素相互作用，物質循環與能量轉化致使鈣的分布范圍廣、覆蓋面積大，故巖溶區物質循環系統均富含鈣。由于巖溶地區碳酸鹽巖具有可溶性，造就該地區地表和地下二元水文結構，且土壤保水能力差，導致該地區土壤環境呈現巖溶干旱、富鈣特征［13］；加之地勢崎嶇陡峭以及人們生存發展過程中不合理的開發利用，導致植被退化、土層變薄、基巖裸露出現石漠化現象，加劇生態脆弱性，并成為限制該地區經濟發展和生態恢復的重要因素［14］。特殊的地質環境和氣候條件決定了適合巖溶區生長的植物應具備耐旱、耐鈣等生長習性［15］。與其他生長型植物相比，草本植物生長受土壤養分和水分的影響相對較小，耐干旱、喜鈣等草本植物是喀斯特地區生態恢復中群落構建的優選植物群體。

紫花苜蓿（Medicago sativa L.）是全球性廣泛種植的多年生豆科牧草，被譽為“牧草之王”［16］。紫花苜蓿因具有產量高、營養價值豐富、適口性好是發展畜牧養殖業的優質飼料，同時其生長適應能力較強，發達的根系結構能夠增加土壤孔隙度、改善土壤理化性質，提高土壤儲水量，增加綠植面積，減少水土流失，起到保水保土作用［17］。因此，紫花苜蓿不僅可作為畜牧養殖的高蛋白飼料，也是生態修復的重要適生草本植物。目前關于紫花苜蓿在耐鈣方面做了有相關研究，如呂朝燕等［18-21］對紫花苜蓿在不同鈣濃度處理下的表型特征進行了研究，適宜鈣濃度可以促進紫花苜蓿生長，濃度過高能抑制種子發育，且鈣濃度越高對種子的迫害作用越強。但不同紫花苜蓿品種間耐鈣性會存在顯著差異，因此，篩選出耐富鈣環境生長的紫花苜蓿草種對巖溶區發展畜牧養殖業和生態環境恢復具有重要意義。在植物生長發育過程中，種子萌發期是植物對外界環境最敏感的物候期，可選擇這一時期進行植物耐鈣能力的鑒定、評價與篩選［22］。因此，在萌發期篩選出耐鈣脅迫的紫花苜蓿品種，對不同鈣生境下因地制宜播種適宜紫花苜蓿品種和提高牧草產量具有重要作用。本研究選取14個紫花苜蓿品種為材料，以霍格蘭營養液作為母液，配制不同濃度的Ca（NO3）2處理液模擬不同鈣生境，在人工氣候箱中培養萌發，測定發芽、形態及生物量指標，基于隸屬函數和聚類分析法鑒定各品種在萌發期的耐鈣性，篩選出耐鈣能力強的品種，以期為巖溶地區生態環境恢復和牧草優化建植提高草地生產力提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗材料共計14個紫花苜蓿品種，種子材料購于北京正道種業有限公司，如表1所示。

1.2 試驗設計

以霍格蘭營養液［23］為培養母液，配制成Ca（NO3）2質量體積濃度0.4，1，2，4，40，80，120，160，200，240，280，320 mmol?L-1的處理液，其中0 mmol?L-1作為對照組。選用口徑為90 mm 的培養皿，內鋪雙層滅菌的濾紙作發芽床。選取健康飽滿的種子，用75%酒精消毒10 min，后用蒸餾水反復沖洗4～5 次并用濾紙吸干表面水分，每個培養皿隨機選取40粒種子均勻鋪放在發芽床，置于人工氣候箱（RGX-400PF）培養，每個處理3個重復。人工氣候箱參數設置如下：光照12 h，25℃，濕度70%；黑夜12 h，25℃，濕度75%。連續培養10 d，按時定量添加相應的處理液，以種子胚根突破種皮1 mm以上視為發芽，每d記錄發芽數量，于第10 d收獲芽苗并分析測試相關指標。

1.3 指標測定

參照《草種子檢驗規程發芽試驗》［24］，于鈣處理后第４d統計種子發芽數并計算發芽勢，第10 d統計種子發芽數并計算發芽率，每個處理隨機選取長勢一致的10株種苗，用游標卡尺測量胚芽和胚根長（mm），用蒸餾水沖洗干凈，濾紙吸干表面水分并稱鮮重（FW），置于烘箱中105 ℃殺青30 min，85 ℃下烘干至恒重（DW）。相應指標公式計算如下所示：

發芽勢（%）=鈣處理后第4 d內正常發芽的種子粒數/供試種子總數×100。

發芽率（%）=鈣處理后第10 d全部正常發芽的種子粒數/供試種子總數×100。

發芽指數（GI）=∑Gt／Dt（式中：Gt為時間在t天的發芽個數，Dt為發芽天數）。

活力指數（VI）=GI×S（式中：GI為發芽指數；S為平均胚根長度）。

含水量（%）=（FW-DW）/FW×100。

1.4 數據分析及綜合評價

利用 Microsoft Excel 2010進行原始數據統計，所有數據均以平均值±標準差（M±SD）表示；使用IBM SPSS 25.0軟件對數據進行方差分析、相關性分析及聚類分析。

耐鈣閾值：用IBM SPSS 25.0軟件對每個品種及處理的發芽率和鈣離子濃度（X，mmol?L-1）之間進行一元二次曲線回歸分析，且根據回歸方程求解得出發芽率為50%時的理論鈣離子濃度X，表示為X50%，公式為：GR＝aX2+bX+c，其中a、b、c為常量。

采用隸屬函數法［25］，對14個紫花苜蓿品種的耐鈣性進行綜合評價，即把每個品種各耐鈣性指標的隸屬函數值（Ｙij）進行累加并計算其平均值（Δ），依據此隸屬平均值對14個品種的耐鈣性進行排序，計算方法如下：

（1）若j指標與抗鈣性呈正相關，則Ｙij=（Ｘij-Ｘj min）/（Ｘj max-Ｘj min）

（2）若j指標與抗鈣性呈負相關，則Ｙij=1-（Ｘij-Ｘj min）/（Ｘj max-Ｘj min）

式中，Ｙij為i品種j指標的隸屬函數值；Ｘij為i品種j指標的均值；Ｘj max為各品種j指標均值的最大值；Ｘj min為各品種j指標均值的最小值。

2 結果與分析

2.1 不同鈣水平對紫花苜蓿發芽的影響

發芽率是反映種子萌發期發芽能力的主要指標，由表2可知，14份供試材料的發芽率隨著鈣水平的提高大多品種呈現先略微上升后下降的趨勢，其中在120 mmol?L-1鈣水平下，有一半以上的品種呈顯著下降趨勢（Plt;0.05）。各品種發芽率在0～40 mmol?L-1鈣水平下，除‘WL525HQ’‘WL656HQ’品種顯著提高以外，其余12個品種無顯著差異性。在80 mmol?L-1鈣水平下，除了WL656HQ品種顯著提高，及‘WL319HQ’‘WL358HQ’顯著下降（Plt;0.05）以外，其余11個品種無顯著差異性；隨著鈣濃度增加到120 mmol?L-1時，有8個品種的發芽率呈顯著下降（Plt;0.05）。在160 mmol?L-1鈣水平下，除‘WL525HQ’，以外，其有13個品種相對于對照組均呈現顯著下降（Plt;0.05），但‘WL525HQ’和‘WL712’的發芽率仍具有90.83%和70%，分別為對照組的97.32%和77.07%，說明‘WL525HQ’和‘WL712’在該鈣水平下的發芽狀況表現最好，其次為‘WL440HQ’‘WL363HQ’，剩余10個品種發芽率均在40%以下，其中有4個品種（‘WL319HQ’‘WL343HQ’‘普拉圖’‘30°N’）顯著下降到20%以下，該鈣濃度已接近致死濃度，而‘30°N’顯著下降到10%，已達到致死濃度。在200 mmol?L-1鈣水平下，所有品種的發芽率均顯著下降（Plt;0.05），其中兩個品種（‘WL525HQ’‘WL440HQ’）發芽率保持在20%以上，有9個品種發芽率均在10%以下，有3個品種（‘WL656HQ’‘WL168HQ’和‘WL358HQ’）未發芽，說明該濃度水平已達到致死濃度，對種子萌發產生嚴重的抑制作用。在240 mmol?L-1鈣水平及以上，所有品種均未發芽，說明該濃度水平已超過種子發芽的耐受程度。

發芽勢、發芽指數和活力指數是反映幼苗生長情況和生長量的綜合反映。由表3、表4可知，分析得出發芽勢、發芽指數與發芽率變化趨勢相似，其中在0～40 mmol?L-1鈣水平下，略微提升；在80 mmol?L-1鈣水平下開始出現下降趨勢，而在120 mmol?L-1鈣水平下顯著下降（Plt;0.05）。活力指數與平均根長相關（表5），與對照組相比，有8個品種在0～4 mmol?L-1鈣水平下活力指數呈現顯著上升且為最大值，有6個品種（‘WL168HQ’‘WL319HQ’‘WL343HQ’‘WXWL003’‘普拉圖’和‘WL354HQ’）隨鈣濃度增加呈顯著下降趨勢（Plt;0.05）。在40 mmol?L-1鈣水平下各品種均顯著下降（Plt;0.05）。

2.2 不同鈣水平對紫花苜蓿形態的影響

植物形態是對生存環境適應情況的直接反映，以此可以判斷植物生長狀況。由表6可知，有7個品種的胚根長在0～4 mmol?L-1鈣濃度范圍內呈顯著上升趨勢，其余7個品種隨著鈣濃度增加表現出不同程度的下降趨勢。在40 mmol?L-1以上鈣水平下均呈顯著下降趨勢（Plt;0.05）。在120 mmol?L-1鈣水平下，所有品種胚根長極小，但‘WL525HQ’胚根長仍有3.09 mm，相當于對照組的7.67%，表現出較強耐鈣能力，而最弱的是‘WL656HQ’，在該濃度水平下僅發芽但無明顯胚根長。

在供試的14份紫花苜蓿中，有13個品種胚芽長總體上隨鈣濃度增加先上升后呈下降趨勢（表7），有1個品種（‘WL363HQ’）品種隨鈣濃度增加呈下降趨勢。在0～4 mmol?L-1鈣水平下，所有品種的胚芽長出現最大值。在40 mmol?L-1鈣水平下，有11個品種呈顯著下降趨勢（Plt;0.05），其中下降幅度最大的是‘WL363HQ’品種，降幅為10.43 mm，相當于對照的44.96%。在80 mmol?L-1鈣水平以上，所有品種均呈現顯著下降趨勢（Plt;0.05），且鈣水平越高下降幅度越大。

2.3 不同鈣水平對紫花苜蓿生物量的影響

生物量是衡量植物生長情況的重要指標之一，是反映植物有機物質積累的體現。由表8可知，從整體上看，所有品種的鮮重隨鈣水平的增加略微上升后呈顯著下降（Plt;0.05）。其中在0～2 mmol?L-1鈣水平下，一半以上品種的鮮重有上升趨勢，鮮重最大值在0～4 mmol?L-1鈣水平區間。在40 mmol?L-1水平下，有一半品種顯著下降（Plt;0.05）。在80 mmol?L-1鈣水平下，除‘WL298HQ’以外，其余13個品種均呈現顯著下降，其中降幅最大的是‘WL168HQ’品種，降幅為0.063，相當于對照的40.57%。隨著鈣水平增加到120 mmol?L-1時，所有品種鮮重均呈顯著下降，其中降幅最大的是‘WL656HQ’，降幅為0.091，相當于對照的22.22%，其次是‘30°N’，降幅為0.088，相當于對照的20.72%。在160 mmol?L-1鈣水平下，所有品種的鮮重均在0.035 g以下。在200 mmol?L-1鈣水平下，僅有3個品種（‘WL525HQ’‘WL363HQ’和‘WL440HQ’）發芽，但數量極少，鮮重均在0.25 g以下，說明該濃度下已嚴重制約種子發芽和生物量的積累。由表9可知，在0.4～80 mmol?L-1鈣水平下，所有品種中除‘WL363HQ’的干重呈下降趨勢以外，其余均先上升后下降。在120 mmol?L-1鈣水平及以上，所有品種干重呈顯著下降（Plt;0.05）。

2.4 不同鈣水平下種子萌發期各項指標的相關性

由表10可知，14份紫花苜蓿品種間各項發芽指標之間存在不同程度的相關性。發芽勢、發芽率、發芽指數、活力指數、胚芽長、胚根長、鮮重、干重和含水量之間呈極顯著正相關（Plt;0.01），與鈣水平呈極顯著負相關關系（Plt;0.01）。

2.5 耐鈣閾值計算

以鈣濃度（x）作為變量，發芽率（y）作為因變量建立回歸方程，求得鈣處理后10ｄ時的鈣濃度相對于發芽率的一元二次回歸（y=ax2+bx+c），以發芽率下降50%作為不同紫花苜蓿品種存活臨界鈣離子濃度，得出不同品種具有50%存活臨界鈣離子濃度，即為表11中X50%。發芽率下降到對照組一半以下對應的響應濃度中，不同品種響應濃度存在差異，數值越低表明耐鈣能力越差，數值越高則耐鈣能力越強。由表11可知，所有品種的回歸曲線擬合效果很好（R2≥0.89，Plt;0.01），通過此回歸方程模型可較好的預測各品種發芽率降低到對照組一半時的理論鈣離子濃度。結果表明在110～130 mmol?L-1鈣水平下有5個品種，在130～170 mmol?L-1鈣水平下有7個品種，在170～200 mmol?L-1鈣水平下有1個品種，在200 mmol?L-1鈣水平以上有1個。其中響應濃度最高的前兩個品種為‘WL525HQ’和‘WL440HQ’，X50%（mmol?L-1）分別為213.68和176.92，并且這兩個品種能在160 mmol?L-1高鈣環境下仍保持較高的發芽率（90.83%，41.67%），具有較強的耐高鈣能力。

2.6 不同紫花苜蓿品種隸屬值及排序

隸屬值函數法可以消除評價指標間的量綱差異，是綜合評價分析中常用的方法，可以有效反映植物受某種因子影響的表現程度。隸屬值越大，說明植物受該因子影響越小，抵抗因子影響能力越強［26］。以14個紫花苜蓿品種各項指標測定值為依據，通過隸屬函數法，綜合比較14個品種紫花苜蓿種子萌發期的抗鈣能力差異。隸屬值反映了不同品種的表現受鈣水平影響的程度，值越大，耐鈣能力越強。由表12結果表明，‘WL525HQ’各項指標的隸屬函數平均值最大，為0.76，其次是‘WL440HQ’，隸屬函數平均值為0.68，而‘WL656HQ’和‘WXML003’各測定指標的隸屬函數平均值最小，分別為0.29和0.32，表明‘WL525HQ’品種的耐鈣性最強，其次是‘WL440HQ’，而‘WL656HQ’品種的耐鈣性最弱，其次是‘WXWL003’。

2.7 不同紫花苜蓿品種間抗鈣性聚類分析

聚類分析廣泛應用于植物生長的抗逆性研究。本研究以14份紫花苜蓿品種隸屬值作為基礎數據進行聚類分析，將14個紫花苜蓿品種劃分成五個抗鈣等級類群（圖1）。第一類：抗鈣能力最弱的有1個紫花苜蓿品種，‘WL656HQ’；第二類：抗鈣能力較弱的紫花苜蓿品種3個，分別為‘WXWL003’‘30°N’和‘普拉圖’；第三類：抗鈣能力中等的紫花苜蓿品種7個，分別為‘WL363HQ’‘WL358HQ’‘WL354HQ’‘WL343HQ’‘WL 319HQ’‘WL168HQ’和‘WL298HQ’；第四類：抗鈣能力較強的有2個紫花苜蓿品種，‘WL440HQ’和‘WL712’；第五類：抗鈣能力最強的紫花苜蓿品種1個，為‘WL525HQ’。

3 討論

鈣植物體所是必需的礦質元素，對植物生長發育起著重要調節作用，其含量的高低影響到植物的種子發芽率和成苗率。植物種子在萌發過程中遭受高鈣脅迫，往往會造就種子細胞內外存在水勢差異，導致種子失水和水分利用困難，對植物生長有顯著抑制作用，濃度越高對植物迫害作用越大。本研究供試的14種紫花苜蓿種子在不同鈣水平的處理液培養10 d后，研究結果發現，整體上紫花苜蓿發芽勢、發芽率隨著鈣濃度增加呈現不同變化趨勢。在鈣濃度為0.4～4 mmol?L-1條件下，種子各項萌發指標生長表現較好；但隨著鈣濃度的增加，各項萌發指標隨之出現下降趨勢，尤其在120 mmol?L-1鈣水平下降表現最為明顯（Plt;0.05），在鈣濃度達到240 mmol?L-1時，所有的紫花苜蓿種子均未發芽，說明該鈣濃度已超出種子耐鈣忍受范圍。這些結果表明在低濃度鈣水平下能促進紫花苜蓿種子萌發，而在高濃度鈣水平種子萌發受到抑制甚至產生毒害作用，這與賈慧慧等［27］、孫杭［28］在鈣脅迫對植物萌發生長的影響，隨鈣脅迫濃度增加顯著降低的研究結果較為一致。

過高水平的鈣誘導往往會降低植株的生長速度，致使葉片面積的減小進而影響到植株的光合能力，直觀表現為植物株高和生物量的降低［29］。當植物遭受鈣脅迫時，往往會通過一系列調控機制來應對，如植物具有通過富集鈣離子的方式來抵抗鈣離子脅迫的機制，一方面，植物細胞可將胞液中的鈣離子運輸到液泡、內質網、線粒體、質體和細胞壁，并通過Ca2+/H+逆向運轉蛋白和Ca2+-ATPases將鈣離子儲存起來［30］；另一方面，植物通過抑制子葉生長，減小單株葉片面積等措施來保持細胞內的水分，保證植株的正常生理功能，一旦超過了自我調節的閾值，植株最終表現為失水現象，其生長受到抑制［31-32］。本研究結果表明，在低鈣濃度下植株能正常生長，較高的鈣濃度所有紫花苜蓿的胚芽長、胚根長、鮮重、干重均呈降低趨勢，尤其在高鈣水平下顯著降低（Plt;0.05）。隨著鈣濃度的增加，紫花苜蓿的葉片隨之減小，且鈣濃度越高種苗葉片減小的越明顯，同時其胚芽長、胚根長的生長受抑制影響更顯著，這些結果與茶曉飛等［33-35］的研究結果具有一致性。除此之外，紫花苜蓿胚根長相比胚芽長受到鈣脅迫的影響更大，總體上看胚根長隨鈣濃度的增加下降的幅度大于胚芽長，這與宮文龍［22］、崔雪雯［25］的研究結果一致。生物量是衡量植物生長好壞的標準之一，紫花苜蓿萌發期個體生長較小，生物量以整株計算，研究結果表明所有紫花苜蓿的生物量在較高鈣濃度下均呈下降趨勢，與彭博等［36］的研究結果一致。

本研究以發芽率作為評估紫花苜蓿各品種間耐鈣水平的主要指標，結果表明供試的14個紫花苜蓿品種中，發芽最適宜的鈣濃度范圍在0.4～4 mmol?L-1；在40 mmol?L-1鈣濃度下種苗表現出形態指標和生物量呈現降低趨勢；當鈣濃度水平達到120 mmol?L-1時發芽率已經產生顯著的差異性，植株的抗逆性逐漸下降，從而推測該鈣濃度是紫花苜蓿自我調節的閾值。因此，紫花苜蓿對鈣脅迫表現出抗逆性并能生存生長的鈣濃度范圍為40～120 mmol?L-1；隨著鈣濃度增加，各項萌發指標差異性更大。在160 mmol?L-1鈣水平以下，所有紫花苜蓿品種均能發芽，當鈣水平達到200 mmol?L-1時，除‘WL656HQ’‘WL168HQ’和‘WL358HQ’這3個品種未能發芽外，其余11個品種仍能發芽，其中有7個品種發芽率均低于10%；當鈣濃度達到240 mmol?L-1水平下，所有品種均不能正常發芽。因此，推測240 mmol?L-1鈣水平是所有供試紫花苜蓿種子萌發致死濃度。通過耐鈣閾值計算得出，所有供試紫花苜蓿品種發芽率降低到對照組一半時的理論鈣離子濃度范圍（X50%）在111.45～213.68 mmol?L-1，變幅102.23，平均值162.57，且品種間的X50%差異變化大，均顯著高于典型喀斯特地區土壤交換性鈣含量3.61g?kg-1（換算90.25 mmol?kg-1）。以鈣離子作為影響因子來看，表明供試紫花苜蓿品種萌發率（50%以上）理論上均能在巖溶地區推廣使用（X50%≥90.25 mmol?kg-1），但巖溶地區土壤生境異質性高和發展畜牧養殖業牧草產量的角度出發，更要兼顧出苗率和生物量。

本研究通過隸屬函數法綜合評價篩選出耐鈣能力最強的紫花苜蓿品種‘WL525HQ’和最弱品種‘WL656HQ’。兩者在發芽情況、形態、生物量積累等都存在較大差異（Plt;0.05）。由兩組各項指標數據對比可知，‘WL525HQ’品種相對‘WL656HQ’品種在種子萌發期對鈣濃度的適應范圍更高，達到200 mmol?L-1，且X50%為213.68 mmol?L-1；而‘WL656HQ’發芽最高耐鈣濃度在160 mmol?L-1，且X50%為128.68 mmol?L-1，兩者X50%相差85個單位。就發芽率而言，在產生顯著差異的120 mmol?L-1鈣濃度水平下，‘WL525HQ’品種發芽率仍保持96.67%，而‘WL656HQ’品種發芽率僅48.33%，前者是‘WL656HQ’發芽率的2倍。鮮重和干重主要受胚芽長和胚根長的影響，‘WL525HQ’品種數值均高于‘WL656HQ’品種。植物應對環境脅迫時不僅在形態上發生變化，植株體內部也會通過調節光合作用、積累脯氨酸等滲透調節物質、提高超氧化物歧化酶和過氧化物酶等抗氧化酶系統、激素調控、基因表達等一系列調控來響應環境脅迫并以此來降低環境脅迫對植物造成的迫害。‘WL525HQ’和‘WL656HQ’盡管品種間在發芽率、胚根和胚芽長、生物量等表現出顯著差異（Plt;0.05），但其響應機制有待進一步研究，以明確兩者間萌發差異的作用機理為選育耐鈣紫花苜蓿品種提供科學依據。本研究僅從種子萌發期來探討供試的14份紫花苜蓿品種在不同鈣水平下的萌發特性差異，考慮到不同植物、不同品種在不同鈣生境下表現出不同的耐鈣能力和適應策略，這將為后期研究不同品種不同生長發育階段下耐鈣機理和調控機制提供科學依據。

4 結論

低鈣水平可促使種子發芽生長，高鈣水平抑制種子萌發甚至毒害。在0.4～4 mmol?L-1鈣水平下最適宜萌發生長；在40 mmol?L-1鈣水平下開始出現抑制現象；在120 mmol?L-1鈣水平下各品種間發芽率產生顯著差異，可視作為的拐點濃度；在120～160 mmol?L-1鈣水平下，大多數品種發芽率顯著低于對照一半以上且植株極小，可視作種子萌發半致死濃度；在160～200 mmol?L-1鈣水平下發芽數量極少，且鈣濃度超過200 mmol?L-1以上，種子未能正常發芽，可視作種子萌發致死濃度。根據一元二次回歸方程擬合耐鈣閾值得出，所有供試紫花苜蓿品種發芽率降低到對照組一半時的理論鈣離子濃度范圍（X50%）在111.45～213.68 mmol?L-1，變幅102.23，平均值162.57，且品種間的X50%差異變化大，均顯著高于典型喀斯特地區土壤交換性鈣含量3.61g?kg-1（換算90.25 mmol?kg-1）。通過對各項生長指標進行聚類分析得出5個耐鈣敏感等級；隸屬函數權值綜合評價分析得出，‘WL525HQ’為耐鈣品種，‘WL656HQ’為鈣敏感品種。研究結果表明紫花苜蓿‘WL525HQ’品種在高鈣脅迫下具有較強的耐鈣性和生存能力，建議將該品種作為巖溶區紫花苜蓿牧草種植推廣的首選品種。

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（責任編輯 "劉婷婷）