董夢宇，徐立人，李彥慧

(河北農(nóng)業(yè)大學 園林與旅游學院，河北 保定 071000)

近年來，生態(tài)文明建設逐漸成為中國城市建設和發(fā)展的重點[1]。園林觀賞植物作為營建城市生態(tài)系統(tǒng)的基礎要素，在保護和改善自然環(huán)境、營造景觀等方面發(fā)揮著重要作用[2-3]。但是由于中國土壤鹽堿化水平高，面積達1×108hm2，直接影響著觀賞植物的選擇以及園林景觀效果[4]。野生花卉具備觀賞價值高、適應性和抗逆性強等優(yōu)勢，篩選耐鹽堿的野生花卉對優(yōu)化城市生態(tài)環(huán)境、提高景觀美學水平[5]以及鹽堿地生態(tài)修復[6]均具有重要意義。植物在萌芽期及幼苗期對鹽脅迫較為敏感，此階段的耐鹽能力可在一定程度上反映植物整體的耐鹽性，是篩選耐鹽堿種類的關鍵時期[7]。李天永等[8]研究表明：鹽脅迫顯著抑制寬葉獨行菜(Lepidium latifoliumL.)種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢及種子胚芽、胚根的長度；張利霞等[9]研究了夏草枯(Prunella vulgarisL.)對鹽脅迫的響應，發(fā)現(xiàn)低濃度鹽對其種子萌發(fā)、幼苗及根系生長具有促進作用，高濃度則為抑制作用。目前關于植物鹽害機理的研究多集中于中性鹽和單一鹽[10]，有關堿性鹽及復合鹽方面的研究相對較少[11]。

糖芥(Erysimum amurenseKitag.)為十字花科糖芥屬植物，常作一年或二年生花卉，莖直立分枝少，葉呈披針形，花期6—8 月，盛花期橘黃色的小花密生枝頭，分布于河北、遼寧和內(nèi)蒙古等地區(qū)的山野地帶[12]。其園林應用前景廣泛，可作為花境、地被及巖石園花卉應用[13]，但關于其種子萌發(fā)特性及抗逆性方面的研究鮮見報道。故本試驗以種子為研究起點，探究不同溫度和不同鹽脅迫對糖芥萌芽期及苗期生長特性的影響，旨在找出其最適發(fā)芽溫度，并進一步評估其耐鹽能力，為糖芥的引種栽培及鹽堿地區(qū)園林應用提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

糖芥種子于2018 年9 月采自河北省承德市塞罕壩地區(qū)。經(jīng)自然陰干后，貯藏于4 ℃冰箱中備用。

1.2 試驗方法

溫度試驗設置4 個處理梯度：15、20、25和30 ℃。選取顆粒飽滿、大小均勻且無明顯病蟲害的糖芥種子，將其清水浸泡24 h 后，用10%的H2O2溶液消毒20 min，再用蒸餾水沖洗干凈。培養(yǎng)皿底部鋪放雙層濾紙，并將種子均勻放置于潤濕的濾紙上，每個處理50 粒種子，重復3 次。于光照培養(yǎng)箱(設置光照和黑暗交替時間為2 h，光照強度6 級，相對濕度60%～80%)內(nèi)進行發(fā)芽試驗，每隔24 h 觀察并記錄種子萌芽數(shù)量，以胚根突破種皮為標準，并適量補充蒸餾水。連續(xù)3 d 沒有種子萌發(fā)，結(jié)束試驗。

鹽脅迫試驗選用NaCl、Na2CO3和混合鹽(NaCl+Na2CO3，質(zhì)量比1∶1) 3種鹽溶液，并分別設置6 個質(zhì)量濃度梯度：1、2、3、4、5 和6 g/L，以蒸餾水作為對照(CK)。前期處理同上。吸取不同處理鹽溶液潤濕濾紙，稱質(zhì)量后于20 ℃光照培養(yǎng)箱內(nèi)進行鹽脅迫試驗，每隔24 h 觀察并記錄種子萌芽數(shù)量，并采用恒重法[14]補充水分。發(fā)芽試驗結(jié)束后，每個重復隨機測量10 個發(fā)芽幼苗的根長、莖長、總長、鮮質(zhì)量和干質(zhì)量，其中干質(zhì)量測量采用烘干法[15]，發(fā)芽數(shù)不足10 個的全部測量；選取顆粒完整的未萌發(fā)種子進行復水試驗并記錄復芽數(shù)量。

1.3 指標計算

發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、復萌率和含水量等指標計算參考韓多紅等[16]和張素紅等[17]的方法。

耐鹽評價：以不同鹽脅迫的質(zhì)量濃度為自變量(x)，發(fā)芽試驗結(jié)束后的發(fā)芽率及苗長為因變量(y)構(gòu)建回歸方程，以發(fā)芽率和總長分別達到CK的75%、50%和25%時對應的鹽質(zhì)量濃度估算種子萌芽期和幼苗生長期的適宜值、臨界值和極限值[18]。

1.4 試驗數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2010 匯總數(shù)據(jù)和制作圖表，利用SPSS 22.0 對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析和回歸分析，以Duncan’s 法比較不同處理間差異，用曲線估計構(gòu)建回歸方程。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同溫度處理對糖芥種子發(fā)芽特性的影響

由圖1 可知：隨著溫度的升高，糖芥種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均呈現(xiàn)先升高后降低的單峰趨勢。20 ℃時種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均達到最高，分別為86.67%、64.00%和14.38，此溫度之后各指標均開始下降，30 ℃時發(fā)芽率和發(fā)芽勢較20 ℃分別降低16.93%和51.05%，均具顯著性差異(P＜0.05)，發(fā)芽指數(shù)在20、25 和30℃時差異不明顯，但較15 ℃均分別顯著提高33.52%、27.76%和25.35%，表明高溫抑制糖芥種子的發(fā)芽數(shù)量及發(fā)芽整齊度，低溫則抑制種子的發(fā)芽活力，20 ℃時發(fā)芽效果最佳，故20 ℃是糖芥種子的最適發(fā)芽溫度。

圖1 不同溫度處理對糖芥種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)的影響Fig.1 Effect of different temperature treatments on the germination rate,germination potential and germination index of Erysimum amurense seeds

2.2 不同鹽脅迫對糖芥種子發(fā)芽特性的影響

2.2.1對發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)的影響

由圖2 可知：NaCl 處理下糖芥種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)隨質(zhì)量濃度的增加均呈先升高后降低的變化趨勢，質(zhì)量濃度為1 g/L 時，發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)達到最大，分別為88.00%、63.33%和15.07，較CK分別提高3.13%、2.15%和5.09%，此質(zhì)量濃度后各指標均開始下降；質(zhì)量濃度為3 g/L 時，發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)較CK 分別顯著降低7.80%、21.50%和17.64%，表明較低質(zhì)量濃度的NaCl 對種子萌芽起促進作用，后隨著質(zhì)量濃度升高抑制作用增強。Na2CO3和混合鹽處理下種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)整體均呈下降趨勢，僅表現(xiàn)抑制作用，Na2CO3質(zhì)量濃度為1 g/L 時，發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)分別為46.67%、24.67%和6.88，較CK 分別顯著降低45.31%、60.21%和52.02%；質(zhì)量濃度達到5 g/L 時，各指標值均降為0，此時種子的萌發(fā)過程完全被抑制，表明Na2CO3對種子抑制作用強?；旌消}質(zhì)量濃度為2 g/L 時，各指標較CK 分別降低8.59%、2.14%和2.51%，其中發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均較CK 無顯著差異；當質(zhì)量濃度≥3 g/L 時各指標值均顯著低于CK，說明糖芥種子對低質(zhì)量濃度的混合鹽有一定的適應能力，后隨質(zhì)量濃度升高抑制作用增強。

圖2 不同鹽脅迫對糖芥種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)的影響Fig.2 Effect of different salt stresses on the germination rate,germination potential and germination index of E.amurense seeds

2.2.2對復萌率的影響

由圖3 可知：NaCl 處理下種子的復萌率隨質(zhì)量濃度升高整體呈上升趨勢，而Na2CO3和混合鹽處理下整體呈先升后降的趨勢。NaCl 質(zhì)量濃度為2 g/L 時，種子復水后萌發(fā)，6 g/L 時種子復芽率最高，達25.56%，說明部分種子在解除NaCl 脅迫后仍可萌發(fā)，質(zhì)量濃度越高復萌率越高。Na2CO3處理下，1 g/L 時種子復萌率最高，為2.78%，表明Na2CO3處理使種子基本喪失萌發(fā)活力。混合鹽脅迫下，5 g/L 時復芽率最高，為17.78%，較NaCl 脅迫下的最高復芽率降低30.44%，說明解除混合鹽脅迫后對種子發(fā)芽活力的恢復作用弱于NaCl。

圖3 不同鹽脅迫對糖芥種子復萌率的影響Fig.3 Effects of different salt stresses on the recovery percent of E.amurense seeds

2.3 不同鹽脅迫對糖芥幼苗生長的影響

2.3.1對根長、莖長和總長的影響

由表1 可知：隨著NaCl、Na2CO3和混合鹽質(zhì)量濃度升高，幼苗的根長、莖長和總長整體均呈下降趨勢，僅表現(xiàn)抑制作用。NaCl 質(zhì)量濃度為1 g/L 時，根長、莖長和總長較CK 分別降低45.91%、8.26%和37.49%，6 g/L 時較CK 分別降低85.00%、55.89%和78.48%，說明低質(zhì)量濃度的NaCl 主要抑制幼苗根的生長，高質(zhì)量濃度對根和莖的抑制作用均增強。Na2CO3質(zhì)量濃度為1 g/L 時，根長、莖長和總長均較CK 分別顯著降低83.27%、44.77%和37.49%，5 g/L 時各指標值降為0，其生長完全被抑制，表明Na2CO3對其幼苗生長的抑制作用強?；旌消}質(zhì)量濃度為1 g/L 時，根長、莖長和總長較CK 分別降低22.83%、5.98%和19.08%，6 g/L 時均較CK 分別降低62.28%、33.74%和55.93%，與NaCl的影響類似，低質(zhì)量濃度混合鹽主要抑制根的生長，高質(zhì)量濃度對根和莖的抑制作用均增強，且在同質(zhì)量濃度條件下，混合鹽的根長和總長均高于NaCl 處理，表明幼苗在混合鹽脅迫下所受的鹽害影響弱于NaCl。

2.3.2對鮮質(zhì)量、干質(zhì)量和含水量的影響

由表1 可知：NaCl 處理下鮮質(zhì)量和干質(zhì)量隨質(zhì)量濃度變化呈先升后降的趨勢，含水量呈下降趨勢；Na2CO3處理下鮮質(zhì)量、干質(zhì)量和含水量均呈下降趨勢；混合鹽處理下鮮質(zhì)量、干質(zhì)量和含水量均呈先升后降的趨勢。NaCl 質(zhì)量濃度為2 g/L 時，鮮質(zhì)量和干質(zhì)量達到最大值，分別為4.65 和0.72 mg，均較CK 差異顯著，而后均開始下降，含水量隨質(zhì)量濃度變化始終低于CK，表明低質(zhì)量濃度NaCl 對幼苗鮮質(zhì)量和干質(zhì)量有促進作用，高質(zhì)量濃度則為抑制作用，而幼苗含水量始終表現(xiàn)為抑制作用。Na2CO3質(zhì)量濃度為1 g/L 時，鮮質(zhì)量、干質(zhì)量和含水量較CK 分別降低54.04%、16.33%和11.72%，5 g/L 時各指標值降為0，即幼苗生長完全被抑制，表明Na2CO3對幼苗鮮質(zhì)量、干質(zhì)量和含水量抑制作用均較強?；旌消}質(zhì)量濃度為3 g/L 時，幼苗的鮮質(zhì)量、干質(zhì)量和含水量均達到最大，分別為5.15 mg、0.61 mg 和88.14%，較CK 分別提高30.05%、24.49%和0.66%，其中鮮質(zhì)量和干質(zhì)量較CK 差異顯著，質(zhì)量濃度≤5 g/L，各指標值均高于CK，含水量隨質(zhì)量濃度變化始終保持相對穩(wěn)定；由此可見，混合鹽對其鮮質(zhì)量和干質(zhì)量的促進作用較強，對含水量影響較小。

表1 不同鹽脅迫對糖芥幼苗根長、莖長、總長及鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、含水量的影響(mean±SD)Tab.1 Effects of different salt stresses on the root length,stem length,total length,fresh weight,dry weight and water content of Erysimum amurense seedlings

2.4 耐鹽性評價

由表2 可知：NaCl 和Na2CO3處理下的發(fā)芽率與其質(zhì)量濃度變化呈顯著的二次曲線關系，混合鹽呈顯著的三次曲線關系。根據(jù)回歸方程估算不同鹽脅迫下種子萌芽的適宜值、臨界值和極限值，其中NaCl的適宜值在3種鹽處理中最高，為4.07 g/L，分別是Na2CO3和混合鹽的6.78 和2.41 倍，而混合鹽的臨界值和極限值最高，分別為7.26 和8.39 g/L，較NaCl 分別提高34.94%和31.30%，Na2CO3臨界值和極限值分別為1.41 和2.45 g/L，均明顯小于其他2種鹽處理。由此可知：糖芥種子在一定的NaCl 質(zhì)量濃度范圍內(nèi)可以保持其發(fā)芽活力，而在混合鹽處理下其耐受質(zhì)量濃度范圍更大，Na2CO3則顯著抑制其種子萌芽，故萌芽期對3種鹽脅迫的耐受能力強弱依次是混合鹽＞NaCl＞Na2CO3。

表2 不同鹽脅迫下糖芥種子萌芽期耐鹽性回歸分析Tab.2 Regression analysis of salinity tolerance in the seed germination of E.amurense under different salt stress

由表3 可知：NaCl、Na2CO3和混合鹽處理下的幼苗總長與其質(zhì)量濃度變化呈顯著的三次曲線關系。混合鹽的適宜值、臨界值和極限值最高，分別為1.25、5.48 和6.67 g/L，較NaCl 分別提高56.25%、65.06%和20.17%，而Na2CO3的適宜值、臨界值和極限值為0.26、0.62 和1.15 g/L，明顯小于其他2種鹽，表明幼苗對混合鹽耐受力優(yōu)于NaCl，而Na2CO3抑制作用最強，故幼苗期對3種鹽脅迫的耐受能力由強弱依次是，混合鹽＞NaCl＞Na2CO3。

表3 不同鹽脅迫下糖芥幼苗期耐鹽性回歸分析Tab.3 Regression analysis of salt tolerance of E.amurense seeding under different salt stress

3 討論

探究溫度對萌芽特性的影響是了解植物生長史和生理代謝規(guī)律的基礎性工作[19-20]。萌芽能力的強弱可通過發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)等指標進行評估[21]，其中發(fā)芽率用以判別種子的質(zhì)量，發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)則分別反映種子發(fā)芽的整齊度和速度。溫度試驗表明：糖芥種子在20 ℃時的發(fā)芽率最高，達86.67%，且在15～25 ℃時的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均保持在較高水平，表明其具有較高的發(fā)芽活力，并能夠適應較寬的溫度范圍，這與藺吉祥等[14]關于溫度對小麥(Triticum aestivumL.)種子萌發(fā)特性的研究結(jié)果一致，其原因可能與長期適應原產(chǎn)地氣候條件有關[22]，此特性有利于相近氣候區(qū)野生花卉的引種與栽培。當溫度高于30 ℃時，其發(fā)芽率顯著降低，其原因可能與細胞膜透性和酶活性降低有關[23]。

土壤鹽分通過滲透脅迫、離子毒害和酸堿傷害等影響植物生長[24]，而植物的萌芽期對外界環(huán)境最為敏感，更容易受到鹽脅迫的影響甚至傷害[7]。本試驗顯示：低質(zhì)量濃度的NaCl 可以促進糖芥種子的萌發(fā)，這與楊景寧等[10]關于NaCl 脅迫對堿蓬[Suaeda glauca(Bunge) Bunge]種子與聶江力等[25]對車前(Plantago asiaticaL.)種子萌發(fā)影響的研究結(jié)果一致，其原因可能是低質(zhì)量濃度的Na+提高種子細胞膜的通透性進而提高其萌發(fā)活力[26]，隨著NaCl 質(zhì)量濃度增加，發(fā)芽率顯著降低，可能的原因是高質(zhì)量濃度鈉鹽對種子造成了較強的滲透脅迫及離子毒害作用等。Na2CO3對糖芥種子萌發(fā)始終表現(xiàn)較強的抑制作用，且解除脅迫后的復萌率近為0，表明高pH鹽環(huán)境嚴重阻礙了其代謝功能，致使種子死亡[27]。混合鹽雖然對其種子萌發(fā)始終表現(xiàn)為抑制作用，但耐受質(zhì)量濃度范圍較單鹽明顯提升，張利霞等[9]和盧艷敏等[28]的研究結(jié)果均顯示：一定質(zhì)量濃度下的混合鹽危害弱于單鹽，其原因可能是一方面以Na+為主的離子毒害作用降低了種子的萌發(fā)活力，另一方面不同離子間的相互競爭減弱了其自身的毒害作用，由于pH 值降低等原因增強了種子萌芽期對鹽分離子的容忍程度[18]，使得植物對混合鹽的耐受能力強于單鹽。

植物的形態(tài)變化和生理指標是衡量植物抗性的主要依據(jù)[29]。本試驗顯示：鹽質(zhì)量濃度變化對糖芥幼苗根的影響強于莖，表明植物的根系對鹽堿環(huán)境更為敏感，張佳鵬等[30]研究認為植物根系是鹽脅迫條件下最直接的受害部位，鹽質(zhì)量濃度過大時植物通過延緩根系生長以降低鹽害。混合鹽處理下幼苗的含水量均高于其他單鹽處理，且隨質(zhì)量濃度變化始終保持相對穩(wěn)定，表明弱堿性、多種離子共存的環(huán)境有利于植物調(diào)節(jié)其體內(nèi)水分和Na+的水平，以維持較高的代謝活力，進而提高幼苗的耐鹽程度，這與楊永義等[11]和TANVEER 等[31]的研究結(jié)果一致。

4 結(jié)論

最適發(fā)芽溫度(20 ℃)下，3種鹽處理對糖芥萌芽期和苗期的影響存在差異，其中低質(zhì)量濃度的NaCl 有利于糖芥種子萌芽，質(zhì)量濃度為1 g/L時發(fā)芽率達到最高，后隨質(zhì)量濃度增加抑制作用增強；混合鹽始終抑制其萌芽過程，但質(zhì)量濃度為1～2 g/L 時對其萌芽的抑制作用較弱，苗期的含水量始終保持相對穩(wěn)定；Na2CO3不利于其種子萌芽及幼苗生長。由耐鹽評價可知：混合鹽脅迫下其萌芽期和苗期所能耐受的臨界質(zhì)量濃度最高，分別為7.26 和5.48 g/L。故糖芥對混合鹽具有較強的適應性，未來可作為耐鹽花卉開發(fā)利用。