張曉磊　劉曉靜　齊敏興　劉艷楠　蒯佳林

摘要：以甘農(nóng)三號(hào)紫花苜蓿為試驗(yàn)材料，NaCl和NaHCO3按摩爾比1∶1混合模擬典型混合鹽堿脅迫，研究不同鹽濃度對(duì)苜蓿苗期生長(zhǎng)特性的影響。結(jié)果表明，隨著鹽濃度的升高及脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，生長(zhǎng)速度受到明顯的抑制，根、莖、葉鮮重均低于對(duì)照，差異均達(dá)到顯著水平（P<0.05）；短期低濃度脅迫促使葉面積增大，但差異不顯著；隨著鹽堿濃度的增加，苜蓿地上部干重都呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)，且在濃度達(dá)到150 mmol/L時(shí)差異達(dá)到顯著水平；根冠比呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，表明鹽堿脅迫促使紫花苜蓿光合產(chǎn)物向根系分配，以增加根系對(duì)無(wú)機(jī)養(yǎng)分的吸收，用以維持細(xì)胞內(nèi)滲透壓及光合同化作用的需要。

關(guān)鍵詞：紫花苜蓿；混合鹽堿脅迫；苗期；生長(zhǎng)特性

中圖分類號(hào)：S 541 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：10095500（2013）01001605

目前，土壤鹽堿化已成為世界關(guān)注的生態(tài)和環(huán)境問(wèn)題。據(jù)聯(lián)合國(guó)教科文組織（UNESCO） 和糧農(nóng)組織（FAO）的不完全統(tǒng)計(jì)，全球約有9.54億hm2鹽堿土地＼[1，2＼]，占陸地總面積的25%＼[3＼]。我國(guó)地域廣闊，地形復(fù)雜，土壤鹽堿化日益嚴(yán)重，鹽堿土地面積高達(dá)9 900萬(wàn)hm2，并有逐年擴(kuò)大的趨勢(shì)。

鹽堿土中可溶性鹽分的陽(yáng)離子包括Na+、Ca2+、Mg2+、K+，陰離子包括SO42-、HCO3-、CO32-和NO3-。由于土壤堿化與鹽化往往相伴發(fā)生，所以長(zhǎng)期以來(lái)人們將土壤可溶性鹽分的增加籠統(tǒng)稱為“土壤鹽堿化”＼[5＼]。在我國(guó)大面積的鹽堿土地中，除新疆和松花江部分地區(qū)土壤以硝酸鹽為主外，其他地區(qū)主要是含有Na+、K+、Mg2+ 3種陽(yáng)離子和CO32-、HCO3-、Cl-、SO42- 4種陰離子的復(fù)合鹽堿地＼[6＼]。研究表明，鹽和堿脅迫是2種不同的脅迫，植物對(duì)其表現(xiàn)出的生理適應(yīng)機(jī)制也明顯不同＼[7-9＼]。當(dāng)土壤中含有Na2CO3和NaHCO3堿性鹽時(shí)，植物不僅受到鹽脅迫，同時(shí)還受到高pH造成的堿脅迫危害＼[10＼]，所以， 由Na2CO3和NaHCO3堿性鹽對(duì)植物所造成的脅迫傷害比由NaCl、Na2SO4等中性鹽更為嚴(yán)重＼[11＼]。因此，有必要認(rèn)識(shí)并深入研究混合鹽堿脅迫及其對(duì)植物的影響。

紫花苜蓿（Medicago sativa）是一種被廣泛種植的多年生優(yōu)良牧草，具有抗寒、抗旱、耐鹽堿等特點(diǎn)，對(duì)鹽堿地有一定的改良作用＼[12-14＼]。而且對(duì)苜蓿耐鹽性方面的研究也較多，從種子萌發(fā)＼[15＼]、幼苗生長(zhǎng)＼[16，17＼]、離子吸收分布＼[18＼]到抗氧化酶及丙二醛的積累＼[19，20＼]都有研究報(bào)道。研究土壤鹽堿化不同類型離子及含量對(duì)苜蓿苗期生長(zhǎng)的影響，對(duì)于進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用鹽堿地、提高紫花苜蓿生產(chǎn)力具有重要意義。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試苜蓿品種甘農(nóng)三號(hào)紫花苜蓿和中華根瘤菌（12531），均由甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

1.2.1 種子處理和菌種培養(yǎng) 種子用0.1%HgCl消毒5 min，并用去離子水沖洗干凈后播種。將菌種接種于YMA固體培養(yǎng)基上＼[21＼]，在28 ℃恒溫培養(yǎng)箱進(jìn)行活化培養(yǎng)，活化24 h后將活化的菌種接一環(huán)到裝有50 mL YMA液體培養(yǎng)基的250 mL三角瓶中，28 ℃，120 r/min避光培養(yǎng)，當(dāng)OD600 nm吸光度值達(dá)到0.6時(shí)進(jìn)行離心，再將離心后的菌體用無(wú)菌水打散到OD600 nm值為0.6。

1.2.2 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液的配制＼[22＼] 其大量元素為Ca（NO3）2 945 mg/L；KNO3 607 mg/L；KH2PO4 136 mg/L；MgSO4 493 mg/L；微量元素為H3BO3 2.86 mg/L；MnCl2·4H2O 1.81 mg/L；ZnSO4·7H2O 0.22 mg/L；CuSO4·5H2O 0.08 mg/L；H2MoO4·H2O 0.02 mg/L；鐵鹽為EDTAFe 4.211 mg/L。營(yíng)養(yǎng)液用NaOH（1 mol/L）或HCl（1 mol/L）調(diào)節(jié)至pH為7.0。

1.2.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)采用細(xì)沙作為栽培基質(zhì)，栽培基質(zhì)處理參照文獻(xiàn)＼[23＼]方法進(jìn)行，經(jīng)HCl浸泡后用去離子水清洗干凈，121 ℃高溫滅菌后烘干備用。在直徑7 cm，高8.5 cm，容積350 mL的塑料花盆內(nèi)，裝入250 g干燥細(xì)沙，將沙面平整，挑選10粒飽滿種子均勻擺放細(xì)沙表面，覆蓋30 g干沙。將其浸在Hoagland營(yíng)養(yǎng)液的水培盒中，使?fàn)I養(yǎng)液自盆底向上緩慢滲透至沙表面，營(yíng)養(yǎng)液面以盆中沙表面下1 cm濕潤(rùn)為準(zhǔn)，標(biāo)好液面線。營(yíng)養(yǎng)液采用7 d更換1次，每日補(bǔ)水的方式進(jìn)行澆灌，以確保各營(yíng)養(yǎng)元素及溶液pH的恒定。待其長(zhǎng)至真葉期進(jìn)行接菌處理，每杯接菌5 mL菌液，接種2次。真葉期后培養(yǎng)35 d進(jìn)行混合鹽堿脅迫處理，每5 d處理1次，每杯澆灌5 mL，共處理3次。

混合鹽堿為NaCl和NaHCO3以1∶1摩爾比混合，模擬典型鹽堿脅迫環(huán)境，設(shè)置0、25、50、100和150 mmol/L共5個(gè)處理，6次重復(fù)，第1次脅迫處理后開(kāi)始進(jìn)行株高的測(cè)量，每5 d測(cè)量1次，脅迫15 d后進(jìn)行根長(zhǎng)、葉面積及根、莖、葉干鮮重等相應(yīng)指標(biāo)測(cè)量。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 株高及生長(zhǎng)速度 每處理隨機(jī)標(biāo)記3株幼苗，每隔5 d測(cè)定其伸展高度，取平均值，并計(jì)算生長(zhǎng)速度。

生長(zhǎng)速度=生長(zhǎng)凈增加高度/生長(zhǎng)間隔天數(shù)

1.3.2 葉面積及單株葉片數(shù) 葉面積采用描形稱重法以標(biāo)記植株自株頂向下第6葉的單葉葉面積進(jìn)行測(cè)定＼[24＼]；脅迫處理15 d后，隨機(jī)取各處理5株，統(tǒng)計(jì)葉片數(shù)。

1.3.3 根、莖、葉鮮重及干重 脅迫處理15 d后將隨機(jī)標(biāo)記的3株幼苗根、莖、葉分開(kāi)稱量其鮮重，稱重后將其放入烘箱，105 ℃，殺青30 min，65 ℃烘干至恒重，分別稱其干重。

1.3.4 生物量及根冠比 地上生物量為單株莖、葉干重之和；地下生物量為單株幼苗根系干重；總生物量為單株幼苗根、莖、葉干重總和。

根冠比=地下生物量/地上生物量

1.4 數(shù)據(jù)處理及分析

采用Excel和SPSS 16.0專業(yè)統(tǒng)計(jì)分析軟件以LSR法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽堿脅迫對(duì)紫花苜蓿株高生長(zhǎng)速度的影響

生長(zhǎng)速度是幼苗在脅迫下受傷害的最直接的反應(yīng)。隨著混合鹽脅迫濃度的升高（圖1），苜蓿5 d和10 d內(nèi)株高的生長(zhǎng)速度均呈下降趨勢(shì)。在脅迫后5 d內(nèi)25、50 mmol/L鹽脅迫下的生長(zhǎng)速度表現(xiàn)與對(duì)照（0 mmol/L）接近，差異不顯著（P<0.05），100、150鹽脅迫5 d內(nèi)的生長(zhǎng)速度均顯著低于對(duì)照，150 mmol/L與100 mmol/L相比5 d內(nèi)生長(zhǎng)速度差異不顯著。在脅迫處理后10 d內(nèi)25、50 mmol/L濃度脅迫下的生長(zhǎng)速度與對(duì)照相比均顯著（P<0.05）低于對(duì)照，而25和50 mmol/L之間差異不顯著，100 mmol/L下生長(zhǎng)速度顯著低于50 mmol/L，150 mmol/L下生長(zhǎng)速度顯著低于100 mmol/L。表明隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)以及脅長(zhǎng)以及脅迫強(qiáng)度的增強(qiáng)，苜蓿受到影響均會(huì)增強(qiáng)，生長(zhǎng)速度逐漸減慢。

2.2 鹽堿脅迫對(duì)紫花苜蓿葉面積及單株葉片數(shù)的影響

隨著鹽濃度的增高，葉面積和單株葉片數(shù)都呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，鹽濃度達(dá)到150 mmol/L時(shí)，葉面積與對(duì)照差異顯著（P<0.05），鹽濃度低于100 mmol/L時(shí)，葉面積有增大趨勢(shì)，但是和對(duì)照差異不顯著。葉片數(shù)有隨鹽濃度升高呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，但是與對(duì)照相比差異不顯著。說(shuō)明在實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)，鹽濃度對(duì)葉面積的影響不顯著（表1）。

2.3 鹽堿脅迫對(duì)紫花苜蓿鮮重及干重的影響

2.3.1 鹽堿脅迫對(duì)紫花苜蓿鮮重的影響 幼苗各器官的鮮重可直接反映在脅迫條件下植株生長(zhǎng)情況，實(shí)驗(yàn)表明，苜蓿的根、莖、葉鮮重隨著鹽濃度的增加呈現(xiàn)降低趨勢(shì)（表2）。在鹽濃度達(dá)到100，150 mmol/L時(shí)，根莖葉的鮮重均顯著（P<0.05）低于對(duì)照。在鹽濃度達(dá)150 mmol/L時(shí)，根鮮重較對(duì)照減少了30%，莖鮮重較對(duì)照減少了47.4%，葉鮮重較對(duì)照減少29.4%。說(shuō)明在鹽濃度較高情況下嚴(yán)重影響了植物的根、莖、葉生長(zhǎng)。

2.3.2 鹽脅迫對(duì)紫花苜蓿干重的影響 混合鹽堿脅迫對(duì)紫花苜蓿生物量及根冠比的影響結(jié)果顯示（表3），隨著鹽濃度的增減地上生物量呈現(xiàn)逐漸減少的趨勢(shì)，總生物量和根冠比則呈現(xiàn)先增大后減少的趨勢(shì)。在鹽濃度達(dá)到25 mmol/L時(shí)，總生物量最大，但與對(duì)照差異（P<0.05）不明顯，但是根冠比明顯大于對(duì)照。在鹽濃度達(dá)到150 mmol/L時(shí)，地上生物量和總生物量均顯著低于對(duì)照。

3 討論與結(jié)論

（1）幼苗期是植物生長(zhǎng)的關(guān)鍵時(shí)期，也是對(duì)鹽堿脅迫較為敏感的時(shí)期，幼苗期的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累直接影響植物后期對(duì)脅迫環(huán)境的適應(yīng)性，因此，苗期植物對(duì)于脅迫環(huán)境的反應(yīng)影響著后期植物的生長(zhǎng)及其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收和積累。試驗(yàn)表明，鹽堿脅迫抑制了苜蓿的生長(zhǎng)速度，而且隨著鹽濃度的升高以及脅迫時(shí)間的增加對(duì)其生長(zhǎng)速度抑制作用更加明顯。在短期低濃度的鹽堿脅迫下，苜蓿的葉面積具有增大的趨勢(shì)，這也是植物對(duì)鹽堿脅迫的一種適應(yīng)性表現(xiàn)，增加葉面積，進(jìn)而增加光合作用。但在高濃度脅迫下植株表現(xiàn)出生長(zhǎng)緩慢，葉面積減小，部分葉片萎蔫、黃化、脫落，這是由于高濃度脅迫超出了苜蓿的耐受范圍從而表現(xiàn)出嚴(yán)重的生長(zhǎng)抑制現(xiàn)象。

（2）鹽脅迫影響植物的生長(zhǎng)高度、莖生長(zhǎng)、生物量積累及生物量分配＼[25＼]。郭洪海等＼[26＼]研究了鹽脅迫下飼料酸模植株的生長(zhǎng)，表明其生物量隨著鹽濃度的升高逐漸降低，其幅度越來(lái)越大，其中鹽分對(duì)地上部生長(zhǎng)的抑制作用大于對(duì)根的影響。試驗(yàn)表明，隨著鹽濃度的增加，苜蓿的根、莖、葉鮮重及地上部干重都呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)，根冠比呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。這一方面是由于鹽堿脅迫造成的植物生理性干旱，使得營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)積累量減少；另一方面是由于在脅迫環(huán)境下，苜蓿的碳同化產(chǎn)物再分配的結(jié)果。由于，鹽堿脅迫使得苜蓿生長(zhǎng)受到抑制，所以，光合產(chǎn)物再分配后根系生物量增加，為了適應(yīng)環(huán)境，根系增大，根吸收面積增加，從而增加根系對(duì)無(wú)機(jī)鹽的吸收，用以維持細(xì)胞內(nèi)滲透壓及光合同化作用的需要。但在高濃度脅迫下，苜蓿根系超出對(duì)鹽堿的最大耐受程度，根系生長(zhǎng)受抑制，根系減小，進(jìn)一步影響地上部光合產(chǎn)物的積累，也使得地上部生長(zhǎng)受抑制。

（3）NaCl和NaHCO3造成的混合鹽堿脅迫，抑制苜蓿的生長(zhǎng)速度、根莖葉的鮮物質(zhì)積累，總的干物質(zhì)積累也顯著受到抑制，但葉面積增加，同時(shí)促進(jìn)碳同化產(chǎn)物向地下分配，根冠比增大。較高鹽濃度抑制苜蓿根系吸收作用以及光合產(chǎn)物積累，苜蓿的各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)均受到顯著抑制?；旌消}堿脅迫對(duì)于苜蓿不同生長(zhǎng)階段不同生理過(guò)程的影響機(jī)理，還缺乏生物學(xué)和生理學(xué)上的解釋，還需要進(jìn)一步研究。

短期低濃度鹽堿脅迫，對(duì)紫花苜蓿的生長(zhǎng)速度影響較弱，隨著脅迫時(shí)間的增加以及鹽濃度的升高，幼苗的生長(zhǎng)速度受到明顯的抑制作用。低濃度的鹽堿脅迫可以促進(jìn)碳同化產(chǎn)物向地下分配，根鮮重以及根冠比增加，為紫花苜蓿對(duì)環(huán)境低濃度鹽堿脅迫的適應(yīng)性提供了條件，從而為紫花苜蓿在鹽堿條件下種植提供了理論依據(jù)。

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