周璐璐，伏兵哲，許冬梅，陳麗萍，吳小娟，高雪芹

(1．寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院草業(yè)科學(xué)研究所，寧夏 銀川750021;2．寧夏大學(xué)科學(xué)技術(shù)處，寧夏 銀川750021)

在干旱半干旱地區(qū)，由于水分的缺失易導(dǎo)致土壤鹽漬化，并且程度不斷加重［1-2］，在很大程度上影響了農(nóng)作物的產(chǎn)量［3-7］。然而這種惡劣的自然條件使豐富的抗鹽品種孕育而生［8］。沙蘆草(Agropyron mongolicum)是一種多年生禾本科草［9］，與大部分冰草屬植物類似，有較強的耐旱和耐鹽能力，適應(yīng)沙地生境［10-11］，是一種非常重要的牧草資源，目前已列為急需保護的農(nóng)作物野生近緣種和國家二級珍稀瀕危植物，在寧夏鹽堿地區(qū)可見成片分布的居群。

植物最重要的繁殖器官是種子，因此植物種子在萌發(fā)階段的耐鹽狀況可以反映該物種的耐鹽力［12］，是早期鑒定并篩選耐鹽植物的主要依據(jù)之一［13］。此外，可通過了解不同鹽分對種子發(fā)芽的影響分析種子的耐鹽機制，從而選育高耐鹽品種［14］。鹽脅迫又分為單鹽脅迫和復(fù)鹽脅迫，由于單鹽的毒害比復(fù)鹽要大，所以目前在植物耐鹽性研究中單鹽脅迫更普遍，而且最多的方法是NaCl 溶液脅迫，該方法鑒定并篩選出的種質(zhì)材料耐鹽性更強。為此，研究不同程度的NaCl 脅迫對7 份野生沙蘆草種子和1 個對照蒙農(nóng)1 號蒙古冰草(Agropyron mongolicum cv． Mengnong No． 1)種子萌發(fā)的影響，旨在鑒定和比較評價本試驗各材料的耐鹽性強弱，并進一步篩選耐鹽力高的種質(zhì)材料，為沙蘆草耐鹽新品種的培育奠定基礎(chǔ)，同時可指導(dǎo)我國干旱與半干旱地區(qū)鹽漬土壤的改良與合理利用。

1 材料與方法

1．1 試驗材料

本試驗所用材料與高雪芹等［2］所用材料來源一致(表1)，于2011 年7 月采于寧夏鹽池馬兒莊、四墩子等地，并采用內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)提供的蒙農(nóng)1號作為對照。

表1 試驗材料和來源Table 1 Experiental material and the source

1．2 試驗方法

配制濃度為0、0． 30%、0． 60%、0． 90% 和1．20%的5 種不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的NaCl 溶液，選擇成熟、飽滿、均一的種子，0．50%次氯酸鈉消毒5 min，均勻擺在鋪有兩層濾紙的90 mm 培養(yǎng)皿中，每皿50 粒，加入6 mL 配制好的NaCl 溶液，每處理設(shè)3 個重復(fù)，對每個培養(yǎng)皿進行稱重并記錄，置于25 ℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)［15］，及時保持水分，觀察萌發(fā)動態(tài)，以芽長=種子長為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)芽后7 d 時統(tǒng)計發(fā)芽勢，10 d 時統(tǒng)計苗長、根長，試驗至連續(xù)4 d 不再有出芽時為止。

參考苑盛華等［16］的方法計算各項發(fā)芽指標(biāo)。

1)發(fā)芽率(Gp)=n/N×100%;

相對發(fā)芽率(RGp)= 處理發(fā)芽率/對照發(fā)芽率×100%。

式中，n 為發(fā)芽種子數(shù)，N 為供試種子總數(shù)。

2)發(fā)芽勢(Ge)= n/N×100%;

相對發(fā)芽勢(RGe)= 處理發(fā)芽勢/對照發(fā)芽勢×100%。

式中，n 為第7 天累積發(fā)芽種子數(shù)，N 為供試種子總數(shù)。

3)發(fā)芽指數(shù)(Gi)=∑Gt/Dt;

相對發(fā)芽指數(shù)(RGi)=處理發(fā)芽指數(shù)/對照發(fā)芽指數(shù)×100%。

式中，Gt為在第t 天的發(fā)芽數(shù)，Dt為發(fā)芽天數(shù)。

4)活力指數(shù)(Vi)=發(fā)芽指數(shù)(Gi)×幼苗鮮重(W)(10 株幼苗重);

相對活力指數(shù)(RVi)=處理活力指數(shù)/對照活力指數(shù)×100%。

5)相對鹽害率(RSi)=(對照發(fā)芽率－處理發(fā)芽率)/對照發(fā)芽率×100%

1．3 綜合評價方法

用隸屬函數(shù)法進行耐鹽性綜合評價［17］，計算方法如公式(1)和公式(2)。

式中，X 為參試植物耐鹽指標(biāo)的測定值;Xmax為該指標(biāo)最大值;Xmin為該指標(biāo)最小值。

式(1)用于與耐鹽性成正相關(guān)的指標(biāo)，式(2)用于與耐鹽性呈負(fù)相關(guān)的指標(biāo)。分別計算每種植物各指標(biāo)不同鹽濃度下的隸屬值，再將不同濃度下各材料各指標(biāo)的隸屬值累加，求其總平均值，并比較其大小，確定耐鹽性強弱。

1．4 統(tǒng)計分析

用SAS 9．0 軟件進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，分別對不同沙蘆草種質(zhì)在不同鹽濃度下的萌發(fā)特性進行方差分析和多重比較，Excel 2007 作圖。

2 結(jié)果與分析

2．1 鹽脅迫對沙蘆草發(fā)芽率、發(fā)芽勢的影響

試驗材料種子在不同NaCl 濃度下的相對發(fā)芽率和相對發(fā)芽勢(圖1 和圖2)顯示，8 份材料種子在不同濃度的鹽脅迫下相對發(fā)芽率和相對發(fā)芽勢與對照相比均有不同程度的降低，隨著鹽濃度的增加，對沙蘆草種子萌發(fā)的抑制作用越強，并且高濃度的鹽脅迫能很大程度抑制沙蘆草種子萌發(fā)的速度和整齊度。方差分析結(jié)果(表2)顯示，8 種材料在4 個梯度鹽脅迫下的平均相對發(fā)芽率與對照相比除1．20% NaCl 外其余均有顯著下降(P ＜0．05)，且4 個梯度之間的平均相對發(fā)芽率也存在顯著差異(P ＜0．05)。不同NaCl 濃度下各材料之間的相對發(fā)芽率差異程度不同，在NaCl 濃度為0．30%和0．90%時，各材料的相對發(fā)芽率呈顯著差異，0．60%濃度下差異程度達到極顯著水平(P ＜0．01)，濃度為1．20%時差異不顯著(P ＞0．05)。對于種子的發(fā)芽勢而言，在NaCl 濃度為0．30%和0．60%的條件下，各材料的相對發(fā)芽勢呈顯著差異;濃度為0． 90% 和1．20%時，差異不顯著。

圖1 鹽脅迫對沙蘆草種子相對發(fā)芽率的影響Fig．1 Effects of salt stress on relative germination percentage of Agropyron mongolicum

圖2 鹽脅迫對沙蘆草種子相對發(fā)芽勢的影響Fig．2 Effects of salt stress on relative germination energy of Agropyron mongolicum

表2 不同NaCl 濃度脅迫下各沙蘆草材料間相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽勢差異Table 2 Accumulating different relative germination percentage and germination energy of every material under different concentrations of NaCl

2．2 鹽脅迫對沙蘆草發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響

不同濃度的鹽脅迫使得所有材料的相對發(fā)芽指數(shù)與活力指數(shù)均明顯低于對照，且影響程度隨著鹽濃度的增加而增強(圖3 和圖4)。方差分析結(jié)果(表3)顯示，在不同NaCl 濃度下，各材料的相對發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)差異不一樣，NaCl 濃度為0．30%和0．90%時，各材料相對發(fā)芽指數(shù)呈顯著差異(P ＜0．05)，0．60% 濃度下差異達到極顯著水平(P ＜0．01)，濃度為1．20%時，差異不顯著(P ＞0．05)。在NaCl 濃度為0．30%和0．60%時，各材料相對活力指數(shù)呈極顯著差異，濃度為0．90%和1．20%時，差異不顯著。

2．3 鹽脅迫對沙蘆草種子鹽害率的影響

各材料的相對鹽害率均隨著鹽濃度的增加不斷升高(圖5)。其中6 號沙蘆草種子的鹽害率在任何濃度下都是最高的，7 號材料最低，說明6 號材料耐鹽性最差，7 號最強。方差分析結(jié)果(表4)顯示，NaCl 濃度為0．30%和0．90%時，各材料間相對鹽害率呈顯著差異(P ＜0．05)，0．60%濃度下差異達到極顯著水平(P ＜0．01)，濃度為1．20%時差異不顯著(P ＞0．05)。

2．4 鹽脅迫對沙蘆草胚芽長和胚根長的影響

幼苗的生長隨鹽濃度的增加均呈下降趨勢，而幼根的生長沒有幼苗敏感(圖6)。方差分析結(jié)果(表5)顯示，在0．90%NaCl 濃度下，各材料間相對苗長呈顯著差異(P ＜0．05)，0．30% NaCl 濃度下差異達到極顯著水平(P ＜0． 01)，濃度為0． 60%和1．20%時，差異不顯著(P ＞0．05)。在NaCl 濃度為0．60%時，各材料相對根長呈顯著差異，0．90%NaCl濃度下差異達到極顯著水平，濃度為0． 30% 和1．20%時，差異不顯著。

圖3 鹽脅迫對沙蘆草種子相對發(fā)芽指數(shù)影響Fig．3 Effects of salt stress on relative germination index of Agropyron mongolicum

圖4 鹽脅迫對沙蘆草種子相對活力指數(shù)的影響Fig．4 Effects of salt stress on relative vitality index of Agropyron mongolicum

表3 不同NaCl 濃度脅迫下各沙蘆草材料間相對發(fā)芽指數(shù)、相對活力指數(shù)方差分析Table 3 Variance test of relative germination index and relative vitality index of Agropyron mongolicum under different concentrations of NaCl

2．5 沙蘆草種子萌發(fā)期耐鹽性綜合評價

鑒于種子的耐鹽機理涉及多方面因素，單一指標(biāo)難以說明耐鹽性的強弱，因此評價種子的耐鹽性需要進行多指標(biāo)的綜合評判［18］。本研究采用隸屬函數(shù)法，以種子萌發(fā)過程中的7 個指標(biāo)為基本依據(jù)，對8 份供試材料萌發(fā)階段的耐鹽性進行綜合評價。通過比較隸屬值的大小(表6)，8 份材料種子萌發(fā)期的耐鹽性可初步評價為:7 號＞5 號＞4 號＞3 號＞1 號＞2 號＞8 號＞6 號。

圖5 鹽脅迫對沙蘆草種子相對鹽害率的影響Fig．5 Effects of salt stress on relative salt injury rate of Agropyron mongolicum

表4 不同NaCl 濃度脅迫下各沙蘆草材料間的相對鹽害率方差分析Table 4 Variance test of relative salt injury of A． mongolicum under different concentrations of NaCl

3 討論與結(jié)論

本研究結(jié)果表明，不同濃度鹽脅迫對沙蘆草的相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽勢、活力指數(shù)、發(fā)芽指數(shù)及幼芽長度均有抑制作用，這同常琳琳等［19］對鴨兒芹(Cryptotaenia japonica)種子萌發(fā)的研究結(jié)果一致，并隨著鹽濃度的增加抑制作用加劇;因在0．60%和0．90%鹽濃度下各指標(biāo)在不同材料之間存在差異，因此可將0．60% ～0．90% NaCl 濃度作為沙蘆草種子萌發(fā)期耐鹽性鑒定和評價的適宜濃度。

圖6 鹽脅迫對沙蘆草的胚芽與胚根相對生長長度的影響Fig．6 Effects of salt stress on relative germ and radicle length of Agropyron mongolicum

表5 不同NaCl 濃度脅迫下各沙蘆草材料間相對苗長、相對根長方差分析Table 5 Variance test of relative germ and relative radical length of Agropyron mongolicum under different NaCl concentrations

表6 8 種沙蘆草種子萌發(fā)期耐鹽性綜合評價Table 6 Comprehensive assessment of salt tolerance among the eight kinds of seeds during germination stage

種子的發(fā)芽速率和生長量可通過發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)來反映［20］，在相同鹽脅迫強度下種子的活力指數(shù)越高，說明其耐鹽性越強，因此沙蘆草種子活力指數(shù)下降的程度能夠反映出耐鹽性的差異。根據(jù)對苗長與根長的研究統(tǒng)計可知鹽脅迫不僅對種子萌發(fā)有影響，對萌發(fā)后幼苗的生長也有很大影響［21-22］，這些影響可能是由于滲透效應(yīng)和離子效應(yīng)［23］所引起的，要驗證還需進一步深入研究。前人對其他植物種子及幼苗做過鹽脅迫試驗，所得結(jié)果和本研究相似，朱義等［23］和盧艷敏［24］分別對高羊茅(Festuca arundinacea)幼苗和種子進行不同濃度以及不同種類的鹽脅迫試驗，結(jié)果表明高度鹽脅迫對高羊茅種子萌發(fā)的各項指標(biāo)均有抑制作用，施月婕等［25］對蕪菁(Brassica rapa)種子進行耐鹽性試驗，得出150 mmol·L－1的NaCl 溶液適合于蕪菁種子耐鹽性的選擇，張敏等［26］對小麥(Triticum aestivum)的不同抗鹽品種做耐鹽性的研究得出，低鹽脅迫對苗高的抑制作用大于對根長的抑制作用，高鹽脅迫對根長的抑制作用大于對苗高的抑制作用。這些說明不同種質(zhì)資源的耐鹽性有相似處也有差異，因此，若進行耐鹽性馴化需根據(jù)不同種子類型設(shè)置不同的鹽處理濃度與梯度。

由于單一指標(biāo)不能充分說明種子耐鹽性的綜合情況，隸屬函數(shù)法可以克服這一缺點，可在多指標(biāo)測定基礎(chǔ)上對材料特性進行綜合分析，將其用于本研究中，可大大提高沙蘆草種子耐鹽性篩選的可靠性［17］，因此通過該方法可得到8 份材料種子萌發(fā)期耐鹽性排序:7 號＞5 號＞4 號＞3 號＞1號＞2 號＞8 號＞6 號。后期可根據(jù)初步判定結(jié)果，繼續(xù)研究環(huán)境和遺傳因素這些自然環(huán)境中的其他因素對沙蘆草種子萌發(fā)各項指標(biāo)的綜合影響效果。

［1］ 梁慧敏，夏陽，杜峰，張普金．鹽脅迫對兩種草坪草抗性生理生化指標(biāo)影響的研究［J］．中國草地，2001，23(5):27-30．

［2］ 高雪芹，伏兵哲，吳曉娟，蘭劍，李小偉．寧夏野生沙蘆草苗期耐鹽性研究［J］．湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，53(11):2602-2604．

［3］ Francois L E，Maas E V，Donovan T J，Youngs V L．Effect of salinity on grain yield and quality，vegetative growth，and germination of semi-dwarf and durum wheat［J］．Agronomy Journal，1986，78(6):1053-1058．

［4］ Katerji N，Van Hoorn J W，Hamdy A，Karam F，Mastrorilli M．Effect of salinity on water stress，growth，and yield of maize and sunflower［J］．Agricultural Water Management，1996，30(3):237-249．

［5］ Zeng L，Shannon M C，Lesch S M．Timing of salinity stress affects rice growth and yield components［J］．Agricultural Water Management，2001，48(3):191-206．

［6］ Maas E V．Salinity and citriculture［J］．Tree Physiology，1993，12(2):195-216．

［7］ Aldakheel Y Y．Assessing NDVI spatial pattern as related to irrigation and soil salinity management in Al-Hassa Oasis，Saudi Arabia［J］．Journal of the Indian Society of Remote Sensing，2011，39(2):171-180．

［8］ 毛培春．18 種多年生禾草種子萌發(fā)期和幼苗期的耐鹽性比較研究［D］．呼和浩特:內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士論文，2004．

［9］ 張眾，師文貴，逯曉萍．蒙古冰草研究概況［A］．中國草學(xué)會第六屆二次會議暨國際學(xué)術(shù)研討會論文集［C］．呼和浩特:中國草學(xué)會，內(nèi)蒙古自治區(qū)人民政府，國家自然科學(xué)集金委員會，2004:459-465．

［10］ 云錦鳳，米福貴，高衛(wèi)華．冰草屬牧草產(chǎn)量及營養(yǎng)物質(zhì)含量動態(tài)的研究［J］．中國草地，1989，11(6):28-31．

［11］ 閻順國，沈禹穎．生態(tài)因子對堿茅種子萌發(fā)期耐鹽性影響的數(shù)量分析［J］．植物生態(tài)學(xué)報，1996，20(5):414-422．

［12］ Gupta G N．Salt tolerance in some tree speciesat at seedling stage［J］．Indian Forest，1987，12(2):101-112．

［13］ 石鳳翎，王素巍，李俊海，李海賢．扁蓿豆屬牧草種子及其幼苗抗旱性的初步研究［A］．中國草學(xué)會第六屆二次會議暨國際學(xué)術(shù)研討會論文集［C］． 呼和浩特:中國草學(xué)會，內(nèi)蒙古自治區(qū)人民政府，國家自然科學(xué)集金委員會，2004:497-503．

［14］ 張建鋒，李吉躍，宋玉民，邢尚軍，郗金標(biāo)，馬丙堯．植物耐鹽機理與耐鹽植物選育研究進展［J］． 世界林業(yè)研究，2003，16(2):16-22．

［15］ 王廣印，周秀梅，張建偉，沈軍．不同化學(xué)藥劑和植物激素浸種對葉甜菜種子發(fā)芽的影響［J］．河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004(10):65-66．

［16］ 苑盛華，楊傳平，焦喜才，王春娟，劉燕，楊瓊必，劉桂豐．鹽漬條件下林木種子的萌發(fā)特性［J］東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，1996，24(6):41-46．

［17］ 張國新，王秀萍，魯雪林，劉雅輝．隸屬函數(shù)法鑒定水稻品種耐鹽性［J］．安微農(nóng)學(xué)通報，2011，17(1):36，37．

［18］ 高雪芹，伏兵哲，穆懷彬，蘭劍，李小偉． PEG-6000 干旱脅迫對沙蘆草種子萌發(fā)特性的影響及其抗旱性評價［J］．種子，2013，32(8):11-16．

［19］ 常琳琳，周守標(biāo)，晁天彩，陳延松，黃永杰． 鹽脅迫對鴨兒芹種子萌發(fā)的影響［J］． 上海交通大學(xué)學(xué)報(農(nóng)業(yè)科學(xué)版)，2013，31(3):22-28．

［20］ 胡生榮，高永，武飛，米志英，張雨．鹽脅迫對兩種無芒雀麥種子萌發(fā)的影響［J］．植物生態(tài)學(xué)報，2007，31(3):513-520．

［21］ 王東娟，石鳳翎，李志勇，師文貴，李鴻雁，田青松，李芳，卞曉燕．雀麥屬3 種多年生牧草在PEG 脅迫下種子活力與抗旱性研究［J］．種子，2009，28(5):31-34．

［22］ 張鳳霞．無芒雀麥抗旱性及遺傳多樣性研究［D］．呼和浩特:內(nèi)蒙古師范大學(xué)碩士論文，2011．

［23］ 朱義，譚貴娥，何池全，崔心紅，張群．鹽脅迫對高羊茅(Festuca arundinacea)幼苗生長和離子分布的影響［J］．生態(tài)學(xué)報，2007，27(12):5447-5454．

［24］ 盧艷敏．不同鹽脅迫對高羊茅種子萌發(fā)的影響［J］．草業(yè)科學(xué)，2012，29(7):1088-1093．

［25］ 施月婕，高杰，趙建軍．鹽脅迫對蕪菁種子萌發(fā)的影響［J］．新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，48(3):487-492．

［26］ 張敏，蔡瑞國，李慧芝，李建敏，戴忠民，王振林，尹燕枰．鹽脅迫環(huán)境下不同抗鹽性小麥品種幼苗長勢和內(nèi)源激素的變化［J］．生態(tài)學(xué)報，2008，28(1):310-320．