不同盐胁迫对高羊茅种子萌发的影响

卢艳敏

(1.衡水学院生命科学系，河北 衡水053000； 2.中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，北京 100081)

土壤盐渍化是世界性问题，全世界盐渍土面积为8×108hm2[1]，我国各类盐渍土总面积约1×108hm2[2]。土壤盐渍化是影响世界农业生产最主要的非生物胁迫之一[3]，种植耐盐牧草、草坪草是改良利用盐碱土的一种重要措施[4]。

目前，城市绿地盐渍化水平也日益严重，种子萌发和幼苗生长阶段是植物种群能否在盐渍环境下定植的关键时期之一，因此，研究盐分对草坪草种子萌发的影响及草坪草对盐胁迫的适应性，对于提高草坪草的耐盐能力和草坪草的质量具有重要的生物学和生态学意义。高羊茅(Festucaarundinacea)是禾本科羊茅属多年生草本植物，为丛生型禾草。高羊茅的生长具有广泛的适应性，抗逆性强，适用于多种土壤和气候条件，是最耐热和耐践踏的冷季型草坪，也是一种常见牧草。本研究分析不同浓度NaCl、Na2CO3、Na2SO4及混合盐NaCl+Na2CO3、混合盐(NaCl+Na2CO3+Na2SO4)胁迫对高羊茅种子萌发以及幼苗生长的影响，以为进一步研究高羊茅对盐胁迫的适应能力和培育抗盐品种、盐渍化土地的改良提供科学参考。

1 材料与方法

1.1供试材料和试剂 高羊茅种子由衡水市园林处种子站提供，NaCl、Na2CO3、Na2SO4均为分析纯。

1.2试验方法 采用NaCl、Na2CO3、Na2SO4单盐溶液，NaCl和Na2CO3的混合盐，以及NaCl、Na2CO3和Na2SO4三者的混合盐溶液处理高羊茅种子，每种盐设6个浓度梯度(表1)。高羊茅种子用0.1%HgCl2溶液消毒10 min，蒸馏水冲洗干净。选取籽粒饱满、大小均一的种子100粒，置于铺有两层滤纸的培养皿中，每个处理3个重复，分别加入不同浓度的处理液15 mL，以蒸馏水作为对照。在25 ℃的培养箱中进行培养，每天更换处理液，观察并记录种子发芽数。11 d后统计种子发芽率，每个处理随机挑取10粒发芽种子测量根长和苗高。

式中，Gt为不同时间发芽数，Dt为相应发芽天数。

式中，规定天数内发芽种子数为发芽第7天发芽种子数。

式中，S为幼苗的平均质量。

表1 各处理的成分及盐分浓度

1.3数据统计分析 数据使用Excel 2007录入，作图。采用SPSS 13.0软件中的One-way ANOVA进行方差分析，Duncan进行多重比较。

2 结果与分析

2.1盐胁迫对高羊茅种子发芽率的影响 高羊茅种子在不同盐胁迫下，发芽率总体呈下降趋势(表2、表3)。在两种单盐(NaCl、Na2CO3)和混合盐(NaCl+Na2CO3)的胁迫下，高羊茅种子的发芽率随着盐浓度的升高而降低；在50 mmol·L-1的NaCl、25 mmol·L-1的Na2CO3、100 mmol·L-1的Na+混合盐(NaCl+Na2CO3)的胁迫下高羊茅种子的发芽率与对照相比差异极显著(P<0.01)。

表2 NaCl、Na2CO3和Na2SO4、胁迫对高羊茅种子发芽的影响

表3 混合盐(NaCl+ Na2CO3)和(NaCl+ Na2CO3+ Na2SO4)胁迫对高羊茅种子发芽的影响

在单盐Na2SO4和混合盐(NaCl+Na2CO3+Na2SO4)胁迫下，低浓度促进高羊茅种子发芽，高浓度抑制高羊茅种子发芽；在25 mmol·L-1Na2SO4和100、200 mmol·L-1的Na+混合盐(NaCl+Na2CO3+Na2SO4)胁迫下，高羊茅种子的发芽率要高于对照，但差异不显著；并且随盐浓度的增加高羊茅种子发芽率降低，在100 mmol·L-1Na2SO4和400 mmol·L-1Na+混合盐(NaCl+Na2CO3+Na2SO4)胁迫下的发芽率显著低于对照(P<0.01)；表明低浓度的Na2SO4和混合盐(NaCl+Na2CO3+Na2SO4)胁迫促进种子萌发，高浓度的Na2SO4和混合盐(NaCl+Na2CO3+Na2SO4)胁迫抑制种子萌发。

在300、400 mmol·L-1NaCl，100、150和200 mmol·L-1Na2CO3，300 mmol·L-1Na2SO4，400、600和800 mmol·L-1Na+混合盐(NaCl+Na2CO3)，1 000和1 400 mmol·L-1Na+混合盐(NaCl+Na2CO3+Na2SO4)胁迫下，高羊茅种子萌发完全被抑制，发芽率为0。

高羊茅种子在NaCl胁迫下的发芽率高于Na2CO3和混合盐(NaCl+Na2CO3)胁迫下的发芽率，低于Na2SO4和混合盐(NaCl+Na2CO3+Na2SO4)胁迫下的发芽率，结果表明，高羊茅种子对不同类型盐的耐受性各异。不同盐分对种子萌发的抑制程度为Na2SO4<混合盐(NaCl+Na2CO3+Na2SO4)

2.2盐胁迫对高羊茅种子发芽指数、发芽势、活力指数的影响 在3种单盐和2种混合盐胁迫下，高羊茅种子的发芽指数、发芽势和活力指数均表现为随盐浓度的升高而降低(表2、表3)。

当NaCl浓度≥100 mmol·L-1， Na2CO3浓度≥25 mmol·L-1，Na2SO4浓度≥100 mmol·L-1时种子的发芽势显著降低(P<0.01)。混合盐在浓度处理Ⅱ时对发芽势的抑制作用明显加强，和对照差异极显著(P<0.01)。当单盐(NaCl、Na2CO3、Na2SO4)浓度≥25 mmol·L-1时，与对照相比，种子发芽指数明显降低(P<0.01)，2种混合盐胁迫均在浓度处理Ⅰ显著降低了种子的发芽指数。种子的活力与发芽指数、幼苗的生长呈正相关，随着盐浓度的升高，对发芽指数和幼苗生长的抑制作用逐渐加强，因此种子活力指数也随之下降。NaCl浓度≥25 mmol·L-1，Na2CO3浓度≥12.5 mmol·L-1，Na2SO4浓度≥25 mmol·L-1时，种子的活力指数显著降低；混合盐(NaCl+Na2CO3)在浓度处理Ⅰ下种子活力指数显著降低；混合盐(NaCl+Na2CO3+Na2SO4)在浓度处理Ⅱ显著降低了种子的活力指数，与对照相比差异极显著(P<0.01)。

2.3盐胁迫对高羊茅根长和苗高的影响 盐胁迫对高羊茅幼根生长和幼苗生长具有显著的抑制作用(图1、图2)，3种单盐和2种混合盐胁迫对根长和苗高的抑制规律一致，表现为随盐浓度的提高而降低，并且对高羊茅幼根生长的抑制作用要大于对幼苗生长的抑制作用。表明幼根对盐分胁迫更加敏感，可能与根直接接触盐溶液有关。

当NaCl浓度≥50 mmol·L-1时，根长和苗高受到显著的抑制作用。当Na2CO3浓度≥25 mmol·L-1时，幼苗的生长受到显著的抑制作用(P<0.01)；Na2CO3浓度≥12.5 mmol·L-1时，幼根的生长受到显著的抑制作用(P<0.01)。Na2CO3胁迫对幼根的抑制作用明显大于对幼苗的抑制作用。当Na2SO4≥50 mmol·L-1时，幼苗生长受到显著的抑制作用(P<0.01)；Na2SO4≥25 mmol·L-1时，幼根生长受到显著的抑制作用(P<0.01)。不同浓度的Na2SO4胁迫对根长和苗高的抑制作用无明显区别(图1)。当混合盐(NaCl+Na2CO3)Na+浓度≥50 mmol·L-1时和混合盐(NaCl+Na2CO3+Na2SO4)Na+浓度≥100 mmol·L-1时,幼根的生长受到显著的抑制作用(P<0.01)，当混合盐(NaCl+Na2CO3)Na+浓度≥100 mmol·L-1时和混合盐(NaCl+Na2CO3+Na2SO4)Na+浓度≥200 mmol·L-1时，幼苗的生长受到显著的抑制作用(P<0.01)，并且2种混合盐胁迫对幼根的抑制作用明显大于对幼苗的抑制作用(图2)。在Na2CO3胁迫下幼根和幼苗的长度明显低于其他2种单盐和混合盐胁迫，表明Na2CO3溶液明显抑制幼根和幼苗的生长。同时出现许多无根有芽的畸形苗；在高浓度的混合盐胁迫下也有畸形苗。

2.4盐胁迫对高羊茅种子相对盐害率的影响 相对盐害率反映了种子萌发期盐胁迫对种子的伤害程度。随着盐浓度的增加，高羊茅种子的相对盐害率呈上升趋势即对种子的伤害程度逐渐增大(表2、表3)。Na2SO4浓度为25和50 mmol·L-1时，100 mmol·L-1的Na+混合盐(NaCl+Na2CO3+Na2SO4)，相对盐害率为负值，促进了种子的萌发。高浓度的NaCl(300和400 mmol·L-1)，Na2CO3(100、150和200 mmol·L-1)，Na2SO4(300 mmol·L-1)，Na+混合盐(NaCl+Na2CO3) (400、600和800 mmol·L-1)，Na+混合盐(NaCl+Na2CO3+Na2SO4) (1 000和1 400 mmol·L-1)胁迫下，相对盐害率为100。结果表明在几种盐胁迫下，Na2CO3胁迫对高羊茅种子的伤害作用最大，严重抑制了种子的发芽。

图1 NaCl、Na2CO3和Na2SO4胁迫对高羊茅根长和苗高的影响Fig.1 Effects of NaCl, Na2CO3 and Na2SO4 on shoot and root growth of tall fescue seedling

3 讨论与结论

盐胁迫对植物种子的抑制程度与盐的浓度、种类及植物抗盐能力有关，其对植物种子萌发的危害主要有两个方面，一是渗透效应，二为离子效应[5]。渗透效应是指当土壤中盐分含量增加时，渗透压也随之提高，而水势相应降低，使种子吸水困难，从而影响种子的萌发。离子效应是指某种离子浓度升高对种子造成的毒害。本试验研究不同浓度NaCl、Na2CO3、Na2SO4及混合盐NaCl+Na2CO3和NaCl+Na2CO3+Na2SO4胁迫对高羊茅种子萌发以及幼苗生长的影响,结果发现，低浓度盐对高羊茅种子的萌发影响不大，高浓度盐会对种子造成毒害而抑制其萌发。前人研究发现[4,6-7]，随着盐浓度的升高，不同高羊茅品种的发芽率呈下降趋势，与本研究结果一致。随着盐浓度的升高，高羊茅种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均呈下降趋势，且对幼苗生长和幼根生长的抑制作用加强。

盐分是土壤的重要组成部分，也是植物生长的必需营养元素，但是过量盐分会对植物造成渗透胁迫、干扰营养离子平衡，通过抑制或诱导多种酶系统来影响植物的新陈代谢[8-11]。在一定浓度范围内，低盐浓度对种子萌发起到促进作用，随着盐浓度的提高，发芽率呈下降趋势[12]。本研究发现不同盐分对种子萌发的抑制程度不一样，Na2SO4胁迫对种子萌发的危害最小，表现为低浓度促进，高浓度抑制。Na2CO3胁迫对种子萌发的危害最大，Na2CO3浓度为100 mmol·L-1时，发芽率为0，NaCl对种子萌发的危害介于两者之间。说明除了高浓度的Na+对高羊茅种子萌发具有抑制作用外，碱性盐的高pH值也会对高羊茅种子萌发造成严重的危害，这与黄立华等[13]研究结果一致。刘爱荣等[14]研究发现，Na2CO3胁迫下高羊茅种子的发芽势、发芽率、根长等指标的下降幅度显著大于NaCl胁迫；Na2CO3胁迫产生的毒害作用强于NaCl胁迫，Na2CO3的高pH值是抑制高羊茅种子萌发和幼苗生长的最主要因素，其次是Na+毒害，Na2CO3的渗透胁迫作用不明显；而在NaCl胁迫下，高羊茅生长受抑制，则为离子毒害效应和渗透胁迫共同作用所致，与pH值无关。

混合盐胁迫对高羊茅种子萌发的抑制作用随浓度的升高而加大，但低于相应浓度的Na2CO3处理，可能Cl-和SO42-的竞争作用缓解CO32-的毒害作用,本研究发现，某一盐分浓度过高，其危害程度比多种盐分同时存在时要大。一方面由于离子竞争作用减少了植物对毒害离子的吸收数量，另一方面增加了其他养分的吸收数量，使体内各种养分趋于平衡，保证正常生理作用的发挥。当然，总盐分浓度过高，也会抑制生长。无论单盐还是混合盐胁迫,对高羊茅幼根的生长影响明显大于对幼苗生长的影响，说明盐胁迫对根的毒害作用较大，这可能与根和盐分直接接触有关。具体机制还需要进一步研究。

[1] Munns R.Genes and salt tolerance:Bringing them together[J].New Phytologist,2005,167:645-663．

[2] 黄昌勇．土壤学[M]．北京：中国农业出版社，2000：303．

[3] Zhu J K．Plant salt tolerance[J]．Trends in Plant Science，2001，6：66-71．

[4] 沈艳，兰剑，谢应忠．NaCl对高羊茅萌发的胁迫效应[J]．种子，2009，28(12)：44-47．

[5] 何学青，王娟，胡小文，等．NaCl胁迫对老芒麦种子发芽及幼苗荧光特性的影响[J]．草地学报，2010，18(6):805-809．

[6] 高扬帆，吕文彦，王丙丽，等．盐胁迫对高羊茅种子萌发及幼苗生长的影响[J]．安徽农业科学，2006，34(22)：5781-5783.

[7] 郑安俭，叶晓青，梅新彭．NaCl胁迫对3个高羊茅品种发芽的影响[J]．江苏农业科学，2008(4)：165-167．

[8] Ali A,Tucher T C,Thompson T L,etal.Effects of salinity and mixed ammonium and nitrate nutrition on the growth and nitrogen utilization of barley[J].Journal of Agronomy and Crop Science,2001,186:223-228.

[9] Greenway H,Munns R.Mechanisms of salt tolerance in nonhalophytes[J].Annual Review of Plant Physiology,1980,31:149-190．

[10] 苗昊翠，李利民，宋彬，等.盐胁迫对两种锦鸡儿幼苗生理指标的影响[J].草业科学，2011，28(10)：1815-1819.

[11] 丛丽丽，张蕴薇，陈新，等.盐胁迫对虉草种子萌发与幼苗生理生化的影响[J].草业科学，2011，28(12)：2136-2142.

[12] 殷秀杰，燕昌江，李凤兰，等.混合盐碱胁迫对白三叶种子萌发的影响[J]．东北农业大学学报，2009，40(12)：58-61．

[13] 黄立华，梁正伟，马红媛．不同盐分对羊草种子萌发和根芽生长的影响[J]．农业环境科学学报，2008， 27(5)：1974-1979．

[14] 刘爱荣，张远兵，黄守程，等．NaCl与Na2CO3对高羊茅种子萌发及幼苗生长胁迫效应比较[J]．热带作物学报，2011，32(6)：1064-1068．