李猛陳凌芝何宜濤劉秋員

(1.信陽農(nóng)林學(xué)院，河南 信陽 464000；2.段集鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展服務(wù)中心，河南 信陽 464000)

近年來，土壤鹽堿化已成為重大的環(huán)境挑戰(zhàn)和世界性難題，據(jù)不完全統(tǒng)計，鹽堿地占世界耕地面積有19.5%，亞洲的鹽堿地面積有2.9×407hm2[1]，據(jù)不完全統(tǒng)計我國鹽堿地土壤面積約為9.9×107hm2，我國鹽堿地分布范圍廣，鹽漬化程度高，鹽堿地種類復(fù)雜多樣[2，3]。由于鹽堿地治理措施不完備和治理技術(shù)不全面，鹽堿地面積呈現(xiàn)逐年升高趨勢，對我國糧食安全生產(chǎn)和土地資源合理利用造成巨大威脅[4]。

種子萌發(fā)是植物生長的起始階段，不僅在植物生長的整個生活史中具有舉足輕重的作用，也是植物生活周期中關(guān)鍵的階段之一[5]。植物生長發(fā)育受到生物應(yīng)激(鹽度)的挑戰(zhàn)，目前，關(guān)于種子萌發(fā)的耐鹽性有很多的探究，喬佩等[6]、李珍等[7]、信彩云等[2]、鐘靜等[8]探究了鹽(NaCl)脅迫對小麥、新麥發(fā)芽、水稻(“圣稻19”)、水稻(湖北粳稻和秈稻)萌發(fā)的影響，發(fā)現(xiàn)隨著鹽(NaCl)濃度的提高小麥、新麥、水稻(“圣稻19”)、水稻(湖北粳稻和秈稻)的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)，表現(xiàn)為低濃度鹽處理時，抑制作用不顯著，隨著鹽濃度升高，抑制作用顯著。袁馳等[5]探究了不同濃度的復(fù)合鹽(NaCl和Na2SO4)對水稻種子萌發(fā)的影響，發(fā)現(xiàn)隨著復(fù)合鹽濃度的提高，發(fā)芽形態(tài)指標(biāo)表現(xiàn)為低濃度鹽處理時，抑制作用不顯著，隨著鹽濃度升高，抑制作用顯著。

水稻是重要的糧食作物之一，全世界50%以上的人口以水稻為主食，我國有60%以上的人口將水稻作為主食[9]。隨著社會的高速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，人們對高質(zhì)量稻米要求越來越高，香稻作為一種特種稻，攜帶天然香味、適口性好、營養(yǎng)保健、經(jīng)濟價值高，深受人們的重視和青睞[10]。因此，探究復(fù)合鹽脅迫對香稻種子萌發(fā)的影響，對保障人們對香稻產(chǎn)量的需求具有非常重要的現(xiàn)實意義。目前，很多研究以NaCl作為鹽脅迫條件處理種子萌發(fā)，而關(guān)于復(fù)合鹽(NaCl和Na2SO4混合)脅迫下的香稻種子的萌發(fā)探究卻較少。“香稻丸”作為信陽息縣著名特產(chǎn)，具有獨特的香味和優(yōu)良品質(zhì)，富含多種維生素[11]，特優(yōu)是河南省信陽市息縣農(nóng)戶田間發(fā)現(xiàn)的香稻品系，經(jīng)過多年的人工選擇，各項性狀穩(wěn)定，所以本試驗探究復(fù)合鹽處理對信陽地區(qū)種植的2種香稻品系(“特優(yōu)”和“香稻丸”)種子萌發(fā)的影響。

本試驗以“特優(yōu)”和“香稻丸”為試驗材料，以純NaCl和Na2SO4模擬土壤復(fù)合鹽脅迫環(huán)境，探究不同濃度的復(fù)合鹽處理對香稻種子萌發(fā)的影響，為信陽香稻的推廣種植提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 試驗材料

以信陽地區(qū)種植的“特優(yōu)”和“香稻丸”品種的種子(隨機挑選籽粒飽滿、性狀大小均勻)為材料，于2022年10月10日在信陽農(nóng)林學(xué)院農(nóng)學(xué)院種子生理實驗室進行。

1.1.2 試劑

硫酸鈉、氯化鈉、蒸餾水、次氯酸鈉溶液，均為分析純。

1.1.3 供試設(shè)備及分析儀器

人工氣候箱，無錫萊浦儀器設(shè)備有限公司。

1.2 測定指標(biāo)與方法

1.2.1 試驗方法

純NaCl和Na2SO4按質(zhì)量比1∶1，用蒸餾水配制成質(zhì)量濃度分別為0%、0.1%、0.4%、0.7%和1.0%5種濃度溶液，模擬復(fù)合鹽脅迫環(huán)境，其中0%為處理對照(CK)。用0.5%的次氯酸鈉溶液對香稻種子表面消毒20min，用蒸餾水沖洗香稻種子，置于培養(yǎng)皿中，在32℃人工氣候箱中浸泡24h，選取露白一致的香稻種子置于發(fā)芽盒(長12.5cm，寬12.5cm，高4.5cm)中，每個處理設(shè)置3個重復(fù)，每個重復(fù)50粒種子，均勻地擺放在加入2mL處理液并鋪有2層定性濾紙的發(fā)芽盒中，置于25℃人工氣候箱內(nèi)進行發(fā)芽試驗，每隔48h給種子發(fā)芽盒更換濾紙，并且添加2mL左右對應(yīng)濃度的復(fù)合鹽溶液，保持復(fù)合鹽溶液深度達(dá)到種子高度的1/2。人工氣候箱光照周期12h/12h光暗交替，相對濕度75%，光照強度3000lx。

1.2.2 指標(biāo)檢定

每隔24h觀察香稻種子發(fā)芽數(shù)和種子霉?fàn)€數(shù)并記錄。參照張榮萍等[12]的測定方法，測定種子發(fā)芽形態(tài)指標(biāo)(胚芽長、芽鞘長、胚根長)。參照向麗君等[13]，戴紅燕[14]的測定方法，分別測定發(fā)芽時間、發(fā)芽勢，參照陳杰[15]的測定方法，分別測定發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)(GI)、活力指數(shù)(VI)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2019和SPSS 27.0進行統(tǒng)計分析，數(shù)據(jù)均用平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 復(fù)合鹽脅迫對種子萌發(fā)的影響

由圖1可知，在CK、0.1%、0.4%、0.7%處理下“特優(yōu)”在24h開始發(fā)芽，在1.0%處理下“特優(yōu)”在48h開始發(fā)芽。對照發(fā)芽時間為96h，0.1%處理下發(fā)芽時間為120h，0.4%、0.7%處理發(fā)芽時間為144h，1.0%處理的發(fā)芽時間為168h。說明隨著復(fù)合鹽濃度增加，“特優(yōu)”發(fā)芽時間逐漸延長。

圖1 復(fù)合鹽脅迫下“特優(yōu)”種子發(fā)芽情況

由圖2可知，在CK、0.1%、0.4%、0.7%、1.0%處理下“香稻丸”均在24h開始發(fā)芽。對照發(fā)芽時間為240h，0.1%處理發(fā)芽時間為312h，0.4%處理發(fā)芽為216h，0.7%處理發(fā)芽為288h，1.0%處理發(fā)芽時間為312h。說明隨著復(fù)合鹽濃度增加，“香稻丸”發(fā)芽時間延長。

圖2 復(fù)合鹽脅迫下“香稻丸”種子發(fā)芽情況

由表1可知，在CK、0.1%、0.4%處理下，“特優(yōu)”發(fā)芽率均為100.00%，在0.7%、1.0%處理下，“特優(yōu)”發(fā)芽率分別為98.00%、96.00%；在CK、0.1%、0.4%、0.7%、1.0%處理下，“香稻丸”發(fā)芽率分別為80.67%、75.33%、64.00%、56.00%、52.67%。由表1可知，發(fā)芽率“特優(yōu)”優(yōu)于“香稻丸”。

表1 復(fù)合鹽脅迫下香稻種子的發(fā)芽率

由表1可知，隨著復(fù)合鹽濃度增加，“特優(yōu)”的發(fā)芽率降低。在0.4%處理下、0.1%處理下和CK下，“特優(yōu)”發(fā)芽率差異不顯著；在0.7%處理下和0.4%處理下，“特優(yōu)”發(fā)芽率差異顯著；在1.0%處理下和0.7%處理下，“特優(yōu)”發(fā)芽率差異顯著。綜上可得，隨著復(fù)合鹽濃度增加，低鹽濃度(≤0.4%)對“特優(yōu)”發(fā)芽率的抑制沒有顯著性差異，高鹽濃度(≥0.7%)對“特優(yōu)”發(fā)芽率的抑制差異顯著。

由表1可知，隨著復(fù)合鹽濃度增加，“香稻丸”的發(fā)芽率降低。在0.1%處理下和CK下，“香稻丸”發(fā)芽率差異不顯著；在0.4%處理下和0.1%處理下，“香稻丸”發(fā)芽率差異顯著；在0.7%處理下和0.4%處理下，“香稻丸”發(fā)芽率差異顯著；在1.0%處理下和0.7%處理下，“香稻丸”發(fā)芽率差異不顯著。綜上可得，隨著復(fù)合鹽濃度增加，低鹽濃度(≤0.1%)抑制“香稻丸”發(fā)芽率降低不顯著，高鹽濃度(≥0.4%)抑制“香稻丸”發(fā)芽率顯著。

2.2 復(fù)合鹽脅迫對種子發(fā)芽形態(tài)指標(biāo)的影響——胚芽長、胚根長、芽鞘長

2.2.1 復(fù)合鹽脅迫對種子胚芽長的影響

由表2可知，CK下，“特優(yōu)”的胚芽長為5.18cm，“香稻丸”的胚芽長為4.43cm，胚芽長數(shù)值“特優(yōu)”>“香稻丸”；0.1%處理下，“特優(yōu)”和“香稻丸”的胚芽長分別為4.40cm和4.08cm，胚芽長數(shù)值“特優(yōu)”>“香稻丸”；0.4%處理下，“特優(yōu)”和“香稻丸”的胚芽長分別為3.46cm和3.84cm，胚芽長數(shù)值“香稻丸”>“特優(yōu)”；當(dāng)復(fù)合鹽濃度≥0.4%時，胚芽長數(shù)值“特優(yōu)”<“香稻丸”。由表1可知，低濃度復(fù)合鹽處理(≤0.1%)對胚芽長數(shù)值的影響“特優(yōu)”>“香稻丸”；隨著復(fù)合鹽濃度升高(≥0.4%)，胚芽長數(shù)值“特優(yōu)”<“香稻丸”。

表2 復(fù)合鹽脅迫下香稻種子的發(fā)芽形態(tài)指標(biāo)

由表2可知，隨著復(fù)合鹽濃度增加，“特優(yōu)”胚芽長降低。在0.1%處理下和CK下，“特優(yōu)”胚芽長差異顯著；在0.4%處理下和0.1%處理下，“特優(yōu)”胚芽長差異顯著；在0.7%處理下和0.4%處理下，“特優(yōu)”胚芽長差異顯著；在1.0%處理下和0.7%處理下，“特優(yōu)”胚芽長差異不顯著。綜上可得，隨著復(fù)合鹽濃度增加，“特優(yōu)”胚芽長降低顯著。

由表2可知，隨著復(fù)合鹽濃度增加，“香稻丸”胚芽長降低。在0.1%處理下和CK下，“香稻丸”胚芽長差異顯著；在0.4%處理下和0.1%處理下，“香稻丸”胚芽長差異顯著；在0.7%處理下和0.4%處理下，“香稻丸”胚芽長差異顯著；在1.0%處理下和0.7%處理下，“香稻丸”胚芽長差異不顯著。綜上可得，隨著復(fù)合鹽濃度增加，“香稻丸”胚芽長降低顯著。

2.2.2 復(fù)合鹽脅迫對種子芽鞘長的影響

由表2可知，CK下，“特優(yōu)”“香稻丸”芽鞘長分別為0.60cm、0.70cm，芽鞘長數(shù)值“香稻丸”>“特優(yōu)”。0.1%、0.4%、0.7%、1.0%處理下，“特優(yōu)”“香稻丸”的芽鞘長數(shù)值均為“香稻丸”>“特優(yōu)”。由表2可知，芽鞘長“香稻丸”>“特優(yōu)”。

由表2可知，隨著復(fù)合鹽濃度增加，“特優(yōu)”和“香稻丸”芽鞘長降低。在0.1%處理下和CK下，“特優(yōu)”和“香稻丸”芽鞘長差異不顯著；在0.4%處理下和0.1%處理下，“特優(yōu)”芽鞘長差異顯著，“香稻丸”芽鞘長差異不顯著；在0.4%處理下和CK下，“香稻丸”差異顯著；在1.0%、0.7%處理下和0.4%處理下，“特優(yōu)”“香稻丸”芽鞘長差異不顯著。綜上可得，“特優(yōu)”“香稻丸”在0.4%處理時，芽鞘長開始顯著降低。

2.2.3 復(fù)合鹽脅迫對種子胚根長的影響

由表2可知，CK下，“特優(yōu)”“香稻丸”胚根長分別為3.73cm、3.87cm，胚根長數(shù)值“香稻丸”>“特優(yōu)”；0.1%、0.4%、0.7%處理下，“特優(yōu)”和“香稻丸”胚根長分別為3.34cm、3.18cm、3.08cm和3.26cm、3.14cm、2.92cm，胚根長數(shù)值“特優(yōu)”>“香稻丸”；1.0%處理下，“特優(yōu)”“香稻丸”胚根長分別為2.22cm、2.56cm，“香稻丸”>“特優(yōu)”。

由表2可知，隨著復(fù)合鹽濃度增加，“特優(yōu)”和“香稻丸”胚根長降低。在0.1%處理下和CK下，“特優(yōu)”“香稻丸”胚根長差異不顯著；在0.4%處理下和0.1%處理下，“特優(yōu)”“香稻丸”胚根長差異不顯著；0.4%處理下和CK下，“特優(yōu)”“香稻丸”胚根長差異顯著；0.7%處理下和0.4%處理下，“特優(yōu)”“香稻丸”胚根長差異不顯著；在1.0%處理下和0.7%處理下，“特優(yōu)”胚根長差異顯著，“香稻丸”胚根長差異不顯著。綜上可得，“特優(yōu)”“香稻丸”胚根長在0.4%處理時，開始顯著降低。

2.3 復(fù)合鹽脅迫對種子活力的影響——發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)

2.3.1 復(fù)合鹽脅迫對種子發(fā)芽勢的影響

由表3可知，“特優(yōu)”在CK、0.1%、0.4%處理下，發(fā)芽勢均為100.00%，在0.7%、1.0%處理下，發(fā)芽勢分別為98.00%、95.33%；“香稻丸”在對照下，發(fā)芽勢為76.00%，在0.1%、0.4%、0.7%、1.0%處理下，發(fā)芽勢分別為71.33%、61.33%、52.67%、45.33%。由表3可知，復(fù)合鹽脅迫處理階段，發(fā)芽勢“特優(yōu)”高于“香稻丸”。

表3 復(fù)合鹽脅迫下香稻種子的活力指標(biāo)

由表3可知，隨著復(fù)合鹽濃度增加，“特優(yōu)”和“香稻丸”發(fā)芽勢降低。在0.4%處理下、0.1%處理下和CK下，“特優(yōu)”發(fā)芽勢差異不顯著；在1.0%處理和0.7%處理下，“特優(yōu)”發(fā)芽勢差異顯著。在0.1%和CK下，“香稻丸”發(fā)芽勢差異不顯著，在1.0%處理、0.7%處理下和0.4%處理下，“香稻丸”的發(fā)芽勢差異顯著。綜上可得，隨著復(fù)合鹽濃度增加，低濃度(≤0.4%)抑制“特優(yōu)”發(fā)芽勢差異不顯著，高濃度(≥0.7%)抑制“特優(yōu)”發(fā)芽勢降低顯著；隨著復(fù)合鹽濃度增加，低濃度(≤0.1%)抑制“香稻丸”發(fā)芽勢降低不顯著，高濃度(≥0.4%)抑制“香稻丸”發(fā)芽勢降低顯著。

2.3.2 復(fù)合鹽脅迫對種子發(fā)芽指數(shù)的影響

由表3可知，“特優(yōu)”在CK、0.1%、0.4%、0.7%、1.0%處理下，發(fā)芽指數(shù)分別為63.18、58.58、52.07、44.88、36.73；“香稻丸”在CK、0.1%、0.4%、0.7%、1.0%處理下，發(fā)芽指數(shù)分別為35.70、33.77、30.70、23.00、19.57。由表3可知，復(fù)合鹽脅迫處理階段，發(fā)芽指數(shù)“特優(yōu)”高于“香稻丸”。

由表3可知，隨著復(fù)合鹽濃度增加，“特優(yōu)”和“香稻丸”發(fā)芽指數(shù)降低。在0.1%處理下和CK下，“特優(yōu)”和“香稻丸”發(fā)芽指數(shù)差異不顯著；在1.0%處理、0.7%處理下和0.4%處理下，“特優(yōu)”和“香稻丸”發(fā)芽指數(shù)差異顯著。綜上可得，隨著復(fù)合鹽濃度的增加，表現(xiàn)為低濃度(≤0.1%)抑制“特優(yōu)”和“香稻丸”發(fā)芽指數(shù)降低不顯著，高濃度(≥0.4%)抑制“特優(yōu)”和“香稻丸”發(fā)芽指數(shù)降低顯著。

2.3.3 復(fù)合鹽脅迫對種子活力指數(shù)的影響

由表3可知，“特優(yōu)”在CK、0.1%、0.4%、0.7%、1.0%處理下，活力指數(shù)分別為320.28、248.38、190.06、129.70、69.79。“香稻丸”在CK、0.1%、0.4%、0.7%、1.0%處理下，活力指數(shù)分別為158.15、137.78、117.89、82.11、66.34。由表3可知，復(fù)合鹽脅迫處理階段，活力指數(shù)“特優(yōu)”高于“香稻丸”。

由表3可知，隨著復(fù)合鹽濃度增加，“特優(yōu)”和“香稻丸”的活力指數(shù)降低。在0.1%處理下和CK下，“特優(yōu)”和“香稻丸”的活力指數(shù)差異顯著；在0.4%處理下和0.1%處理下，“特優(yōu)”和“香稻丸”的活力指數(shù)差異不顯著；在0.7%處理下和0.4%處理下，“特優(yōu)”和“香稻丸”的活力指數(shù)差異顯著；在1.0%處理下和0.7%處理下，“特優(yōu)”和“香稻丸”的活力指數(shù)差異顯著。綜上可得，隨著復(fù)合鹽濃度增加，“特優(yōu)”和“香稻丸”的活力指數(shù)顯著降低。

3 結(jié)果與討論

香稻種子的發(fā)芽時間，隨著復(fù)合鹽濃度的增加而表現(xiàn)出不同程度的延長，這與信彩云等[1]的探究結(jié)果相似，隨著復(fù)合鹽濃度增加會導(dǎo)致水稻種子吸水困難，從而導(dǎo)致種子萌發(fā)時間延長[1]。其中“香稻丸”的發(fā)芽時間受復(fù)合鹽濃度的影響小，與信彩云的探究結(jié)果有差異，分析原因，“香稻丸”種子在萌發(fā)過程中萌發(fā)現(xiàn)象不明顯，出現(xiàn)胚根胚芽細(xì)小，測量現(xiàn)狀模糊，導(dǎo)致誤差和后期存在少量發(fā)芽現(xiàn)象。

隨著復(fù)合鹽濃度的增加，“特優(yōu)”和“香稻丸”的胚芽長、芽鞘長、胚根長逐漸降低，表現(xiàn)為“特優(yōu)”和“香稻丸”的胚芽長降低顯著；“特優(yōu)”和“香稻丸”的芽鞘長、胚根長在0.4%處理時，開始顯著降低。

發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)等是衡量種子發(fā)芽能力的重要指標(biāo)。隨著復(fù)合鹽濃度的增加，香稻種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)逐漸降低，表現(xiàn)為低濃度抑制“特優(yōu)”(≤0.4%)和“香稻丸”(≤0.1%)的發(fā)芽率、發(fā)芽勢降低不顯著，高濃度抑制“特優(yōu)”(≥0.7%)和“香稻丸”(≥0.4%)的發(fā)芽率、發(fā)芽勢降低顯著；低濃度(≤0.1%)抑制“特優(yōu)”和“香稻丸”發(fā)芽指數(shù)降低不顯著，高濃度(≥0.4%)抑制“特優(yōu)”和“香稻丸”發(fā)芽指數(shù)降低顯著，這和袁馳等[5]探究結(jié)果相似；隨著復(fù)合鹽濃度的增加，活力指數(shù)降低顯著。發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)上，“特優(yōu)”優(yōu)于“香稻丸”。

本試驗表明，復(fù)合鹽脅迫下，香稻種子的發(fā)芽時間、發(fā)芽率、胚芽長、胚根長、芽鞘長、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均受到不同程度的抑制；其中，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)分別為在低濃度復(fù)合鹽處理時，降低不顯著，高濃度復(fù)合鹽處理時，降低顯著，這和信彩云等[1]、袁馳等[5]、鐘靜等[8]的探究結(jié)果基本類似。

本次試驗初步探究了復(fù)合鹽脅迫下2個香稻品系(“特優(yōu)”和“香稻丸”)的種子萌發(fā)現(xiàn)象，表明隨著復(fù)合鹽濃度的增加，各種指標(biāo)均存在不同程度的抑制現(xiàn)象，表現(xiàn)為低濃度復(fù)合鹽處理時，抑制不顯著，隨著復(fù)合鹽濃度升高，抑制顯著，其中“特優(yōu)”在發(fā)芽時間、發(fā)芽率、胚芽長、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均要高于“香稻丸”，2個品系之間耐鹽性存在差異，“特優(yōu)”優(yōu)于“香稻丸”。本試驗只關(guān)注了信陽本地香稻種子萌發(fā)的特性，初步推測出復(fù)合鹽脅迫對信陽地區(qū)種植的香稻(“特優(yōu)”和“香稻丸”)種子萌發(fā)的影響，其中可能與實際生產(chǎn)中存在一定的差異，所以，關(guān)于香稻種子萌發(fā)的具體生產(chǎn)中，還是要結(jié)合香稻種子不同生理階段進行綜合評價。