張焱梅，趙曉東，馬夢(mèng)慈，高明霞，柴薇薇，馮玉蘭

（西北民族大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅蘭州730030）

中國(guó)鹽漬化土壤的分布范圍廣、面積大，一般認(rèn)為我國(guó)各類鹽漬化土的面積約為1 億hm2[1，2]，并且由于灌溉不當(dāng)?shù)仍?，次生鹽漬化土壤的面積還在不斷擴(kuò)大[3]。根據(jù)目前已發(fā)表的文章及有關(guān)資料，我國(guó)鹽漬土主要集中于西北地區(qū)的甘肅、青海、陜西、寧夏、內(nèi)蒙古和新疆6 個(gè)省（區(qū)），鹽漬土面積占全國(guó)鹽漬土面積的 69%[4，5]。

農(nóng)作物的生長(zhǎng)受制于土壤鹽堿化，在制約西北農(nóng)業(yè)發(fā)展的環(huán)境問題中，土壤鹽堿化是最主要的因素之一[4]。因此，改良和利用鹽漬土也成為西部大開發(fā)中的重要一環(huán)。鹽漬土對(duì)農(nóng)作物的危害主要表現(xiàn)為鹽害及堿害[6]。鹽害主要是由于土壤積累了過多的可溶性鹽，常見可溶性鹽類有碳酸鈉（Na2CO3）、碳酸氫鈉（NaHCO3）、氯化鎂（MgCl2）、氯化鈣（CaCl2）、氯化鈉（NaCl）、硫酸鎂（MgSO4）。從離子看又以 CO32-、Cl-危害性最大。堿害則主要是由于土壤高度堿化，導(dǎo)致土粒分散度大，干時(shí)板結(jié)龜裂，濕時(shí)泥濘。在大面積的鹽漬土里，有一種特有的生態(tài)系統(tǒng)，就是鹽生植物生態(tài)系統(tǒng)，里面滋生著很多特別的耐鹽堿植物，這些耐鹽堿植物不僅能夠在鹽漬土中生長(zhǎng)，并且能夠改善鹽漬土環(huán)境。所以，鹽漬土的改善和利用，在相當(dāng)大的程度上要依賴于鹽生植物。

鹽地堿蓬（Suaeda salsa）為藜科堿蓬屬的一年生草本植物，一般生于荒漠低處的鹽堿荒地上，是一種典型的鹽堿地指示植物。關(guān)于鹽地堿蓬的研究報(bào)道目前主要集中于其不同器官或組織的生理生化特征及其對(duì)鹽脅迫的反應(yīng)[7-12]。然而鹽地堿蓬種子對(duì)鹽脅迫反應(yīng)的研究報(bào)道主要集中于種子在單堿（NaCO3、NaHCO3）或單鹽（NaCl、NaSO4）脅迫處理?xiàng)l件下的萌發(fā)情況[13-16]。代莉慧等[13]比較內(nèi)蒙古河套灌區(qū)鹽地堿蓬種子分別在Na2CO3和NaCl 兩種單鹽脅迫下的萌發(fā)情況，表明堿蓬種子萌發(fā)對(duì)NaCl 的耐受能力強(qiáng)于NaCO3。李存楨等[14]對(duì)鹽地堿蓬種子在不同濃度（0 g/100 ml、0.2 g/100 ml、0.4 g/100 ml、0.6 g/100 ml、1.2 g/100 ml、1.8 g/100 ml、2.8 g/100 ml、3.6 g/100 ml）鹽溶液（土壤溶液、NaSO4及NaCl）中萌發(fā)情況的研究表明：鹽地堿蓬種子的萌發(fā)耐受較高的鹽脅迫，對(duì)鹽漬生境的適應(yīng)性很強(qiáng)；對(duì)種子萌發(fā)脅迫作用最明顯的是NaCl，土壤溶液次之，NaSO4的脅迫作用最?。浑S著鹽濃度的升高，同種鹽溶液中鹽地堿蓬種子的萌發(fā)率均降低，但當(dāng)鹽脅迫解除后，鹽地堿蓬種子仍具有較高的萌發(fā)力、萌發(fā)速率和整齊度。趙楠等[15]對(duì)堿蓬種子在不同濃度的Na2CO3和NaHCO3溶液處理下的萌發(fā)情況、幼苗情況的研究表明：隨著堿性鹽濃度的升高，堿蓬種子的發(fā)芽指數(shù)、成苗率和幼苗生物量均有不同程度降低，在Na+濃度相同的情況下，Na2CO3對(duì)堿蓬種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的抑制作用大于NaHCO3。尚未見到鹽地堿蓬種子萌發(fā)響應(yīng)復(fù)合鹽堿脅迫的研究報(bào)道。因此，本實(shí)驗(yàn)研究不同pH 及不同濃度混合鹽堿脅迫對(duì)鹽地堿蓬種子萌發(fā)的影響，為鹽地堿蓬的栽培提供理論依據(jù)和科學(xué)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

鹽地堿蓬種子于2016 年6 月購自山東省東營(yíng)市，從買到的所有的種子中挑選出成熟飽滿且大小均勻的種子用于萌發(fā)實(shí)驗(yàn)。

1.2 鹽堿脅迫條件的設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)選擇 2 種中性鹽（NaCl、Na2SO4）和兩種堿性鹽（NaHCO3、Na2CO3）進(jìn)行混合鹽堿脅迫。將 4 種鹽按照一定的比例混合為 5 個(gè)處理組：A、B、C、D、E（見表1），從A 到E 堿性鹽所占的比例依次增大。每個(gè)處理組均設(shè)置6 個(gè)鹽濃度梯度，設(shè)定的鹽濃度依次為 50 mmol/L、100 mmol/L、150 mmol/L、200 mmol/L、250 mmol/L、300 mmol/L。

表1 各處理組的鹽分組成及摩爾比

1.3 萌發(fā)實(shí)驗(yàn)

選擇成熟飽滿且大小均勻的種子約3 000 粒，全部浸泡在30%的H2O2溶液中消毒3 min，然后用清水沖洗3 次，將鹽地堿蓬種子表面的H2O2清洗干凈。種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)在直徑9 cm、墊有3 層濾紙的培養(yǎng)皿中進(jìn)行，選取直徑9 cm 的玻璃培養(yǎng)皿93 個(gè)，每個(gè)培養(yǎng)皿里面墊3 層濾紙，將培養(yǎng)皿和濾紙全部置于高壓滅菌鍋中滅菌，然后向高壓滅菌后的培養(yǎng)皿中加入3 ml 蒸餾水或各處理相應(yīng)濃度的混合鹽溶液，一共31 個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)置3 個(gè)重復(fù)，每重復(fù)30 粒種子。將種子均勻地?cái)[放在平皿中，便于觀察及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。 將擺放好種子的平皿置于GTOP-1000R 智能光照培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)，光強(qiáng)5500 lx，光照周期 16/8 h(晝 /夜)，溫度 25℃/20℃(晝 /夜)。每隔1 天更換1 次蒸餾水及相應(yīng)混合鹽溶液。更換蒸餾水及相應(yīng)混合鹽溶液時(shí)，先將培養(yǎng)皿中剩余的溶液用膠頭滴管吸出，再用移液槍向培養(yǎng)皿中加入3 ml 蒸餾水及相應(yīng)混合鹽溶液，以確保培養(yǎng)皿中溶液濃度的一致性。將培養(yǎng)皿放入光照培養(yǎng)箱后，每隔24 小時(shí)統(tǒng)計(jì)1 次堿蓬種子的萌發(fā)數(shù)，種子萌發(fā)以胚根露出種皮2 mm 為標(biāo)準(zhǔn)，連續(xù)統(tǒng)計(jì)10 d。10 d 后進(jìn)行種子的復(fù)水實(shí)驗(yàn)，將發(fā)芽的種子去掉，將未萌發(fā)的種子用蒸餾水沖洗3 次，然后在蒸餾水中培養(yǎng)。每隔24 小時(shí)統(tǒng)計(jì)1 次種子的萌發(fā)數(shù)目，持續(xù)觀察7 d。

1.4 數(shù)據(jù)處理

初始萌發(fā)率、恢復(fù)萌發(fā)率及最終萌發(fā)率按照下面的公式進(jìn)行計(jì)算:

式中，a 為在混合鹽溶液中初次萌發(fā)的種子數(shù)，b 為在蒸餾水中復(fù)水后恢復(fù)萌發(fā)的種子數(shù)，c 為測(cè)試種子總數(shù)。

同一個(gè)pH 處理中不同濃度混合鹽脅迫之間顯著性差異的檢驗(yàn)采用單因素顯著性檢驗(yàn)，置信水平（α）=0.05?；旌消}濃度、pH 以及它們之間的相互作用對(duì)種子萌發(fā)的影響程度采用雙因素方差分析來檢驗(yàn)。初始萌發(fā)率、恢復(fù)萌發(fā)率和最終萌發(fā)率在進(jìn)行單因素顯著性檢驗(yàn)及雙因素方差分析之前要進(jìn)行反正弦轉(zhuǎn)換。以mean±SE 的形式表示初始萌發(fā)率、恢復(fù)萌發(fā)率和最終萌發(fā)率（見表2）。

2 結(jié)果與分析

2.1 混合鹽堿脅迫對(duì)鹽地堿蓬種子初始萌發(fā)率的影響

圖1 為不同pH 值的混合鹽堿脅迫下鹽地堿蓬種子的累積萌發(fā)率。如圖1 所示，由A 到E，隨著堿性鹽比例的逐漸增大，pH 逐漸增大。在A-E 組5 個(gè)不同 pH 環(huán)境中（pH=7.16、8.49、9.18、10.19、11.16），累積萌發(fā)曲線呈現(xiàn)相似的趨勢(shì)，在同一pH 值下，隨著鹽濃度的增加，各組的萌發(fā)率均下降。結(jié)合表2 可以看出，在pH 處于7.16～10.19 的范圍內(nèi)，混合鹽濃度＞100 mmol/L 時(shí)，累積萌發(fā)率明顯下降；當(dāng)pH為11.16，混合鹽濃度＞50 mmol/L 時(shí)，累積萌發(fā)率明顯下降。鹽地堿蓬種子響應(yīng)不同濃度混合鹽堿脅迫的累積萌發(fā)率見圖2。從圖2 中可以看出，pH 值對(duì)堿蓬種子的萌發(fā)率影響較小。當(dāng)混合鹽濃度=50 mmol/L 時(shí)，從 A 組到 E 組 5 個(gè)不同的 pH 環(huán)境中累積萌發(fā)率相差不大，沒有明顯的變化規(guī)律。當(dāng)混合鹽濃度≥100 mmol/L 時(shí)，同一混合鹽濃度下，從A組到E 組隨pH 值的增大，累積萌發(fā)率呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)混合鹽濃度=100 mmol/L 時(shí)，在pH 為10.19（D 組）時(shí)累積萌發(fā)率達(dá)到最大；當(dāng)混合鹽濃度≥150mmol/L 時(shí)，在 pH 為 9.18（C 組）時(shí)累積萌發(fā)率達(dá)到最大。可以得出：在存在一定的鹽脅迫時(shí)，提供適當(dāng)?shù)膲A性環(huán)境可以增加鹽地堿蓬種子的萌發(fā)率。

表2 不同脅迫處理下鹽地堿蓬種子的萌發(fā)率

2.2 混合鹽堿脅迫對(duì)鹽地堿蓬種子恢復(fù)萌發(fā)率和最終萌發(fā)率的影響

鹽地堿蓬種子在混合鹽堿脅迫環(huán)境中處理10 d后，去掉發(fā)芽的種子，將未萌發(fā)的種子轉(zhuǎn)移至蒸餾水中復(fù)水并觀察其萌發(fā)情況。從A 組到B 組可以看出（見表2），隨著鹽濃度的增加，鹽地堿蓬種子的恢復(fù)萌發(fā)率呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，最高恢復(fù)萌發(fā)率達(dá)到80%以上；而且表現(xiàn)出種子的恢復(fù)萌發(fā)率與鹽堿脅迫濃度呈正相關(guān)的趨勢(shì)。而從C 組到E 組可以看出（見表2），隨著鹽濃度的增加，鹽地堿蓬種子的恢復(fù)萌發(fā)率呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢(shì)。當(dāng)pH 值≥9.18（C 組）、混合鹽濃度≥250 mmol/L 時(shí)，最終萌發(fā)率變化顯著，最終萌發(fā)率下降明顯。結(jié)果表明：一定程度的高鹽和高pH 環(huán)境不僅抑制了鹽地堿蓬種子的萌發(fā)，而且破壞了種子的活力。

2.3 鹽度、pH 與它們的相互作用對(duì)鹽地堿蓬種子萌發(fā)率的影響

如表 3 所示，混合鹽濃度（F=124.333，P＜0.01）及 pH 值（F=5.846，P＜0.01）顯著影響了堿蓬種子的初始萌發(fā)率，但二者相互作用（F=1.249，P＞0.05）對(duì)其初始萌發(fā)率的影響不顯著。雙因素方差分析結(jié)果表明：混合鹽濃度（F=124.333，P＜0.01）是影響鹽地堿蓬種子萌發(fā)率的決定性主導(dǎo)因素，pH 值（F=5.846，P＜0.01）的影響次之。

表3 混合鹽濃度、pH 與其相互作用對(duì)鹽地堿蓬種子萌發(fā)率的影響雙因素方差分析

2.4 混合鹽堿脅迫對(duì)鹽地堿蓬種子萌發(fā)表型的影響

從圖3 中可以看出，在同一pH 脅迫條件下，從A 組到E 組隨著混合鹽濃度的增高，鹽地堿蓬種子萌發(fā)的幼苗逐漸變小，并且幼苗的根也越來越短，越來越黑。

3 討論

隨著全球土壤鹽堿化日益加重，鹽堿土的改良利用已經(jīng)成為刻不容緩的工作。人們經(jīng)過長(zhǎng)期實(shí)踐后，認(rèn)識(shí)到鹽堿土的改良和利用在很大程度上要依賴于鹽生植物[17]。在鹽生植物中，鹽地堿蓬廣泛分布于我國(guó)西部地區(qū)，并且具有較強(qiáng)的抗鹽能力和積累大量鹽分的特點(diǎn)，能顯著降低土壤鹽分[18]。

本研究表明：鹽地堿蓬種子的萌發(fā)率在同一pH值的條件下，隨混合鹽濃度的增高而下降，這與古麗內(nèi)爾·亞森等[19]對(duì)灰綠藜的研究結(jié)果一致。本研究表明：在同一混合鹽濃度條件下，隨pH 值的增大，累積萌發(fā)率呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)混合鹽濃度=100 mmol/L 時(shí)，在pH 為10.19 時(shí)累積萌發(fā)率達(dá)到最大；當(dāng)混合鹽濃度≥150 mmol/L 時(shí)，在pH 為9.18 時(shí)累積萌發(fā)率達(dá)到最大，這與喬永旭等[20]對(duì)鹽地堿蓬種子萌發(fā)情況的研究相似：適當(dāng)?shù)卦龈遬H值能提高鹽地堿蓬種子的萌發(fā)率，當(dāng)pH 值9 時(shí)堿蓬種子的萌發(fā)率略高于pH 值為6、7、8 時(shí)堿蓬種子的萌芽率。本研究表明：一定程度的高鹽和高pH 環(huán)境不僅抑制了鹽地堿蓬種子的萌發(fā)，而且破壞了種子的活力，這符合一般植物的生長(zhǎng)規(guī)律，為探究鹽地堿蓬的最適種植范圍提供了參考。本研究表明：在混合鹽堿脅迫鹽地堿蓬種子萌發(fā)的因素中，混合鹽濃度是決定性的主導(dǎo)因素，pH 值的影響次之。

總之，混合鹽堿脅迫對(duì)鹽地堿蓬種子的萌發(fā)影響表現(xiàn)為在同一混合鹽濃度條件下隨著pH 升高而抑制的作用，在同一pH 值條件下隨著混合鹽濃度的升高而呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)；而鹽地堿蓬種子萌發(fā)生長(zhǎng)的表型則受到混合鹽堿脅迫的明顯抑制。