复合盐胁迫对香稻品系种子萌发的影响

李猛陈凌芝何宜涛刘秋员

(1.信阳农林学院，河南 信阳 464000；2.段集镇农业农村发展服务中心，河南 信阳 464000)

近年来，土壤盐碱化已成为重大的环境挑战和世界性难题，据不完全统计，盐碱地占世界耕地面积有19.5%，亚洲的盐碱地面积有2.9×407hm2[1]，据不完全统计我国盐碱地土壤面积约为9.9×107hm2，我国盐碱地分布范围广，盐渍化程度高，盐碱地种类复杂多样[2，3]。由于盐碱地治理措施不完备和治理技术不全面，盐碱地面积呈现逐年升高趋势，对我国粮食安全生产和土地资源合理利用造成巨大威胁[4]。

种子萌发是植物生长的起始阶段，不仅在植物生长的整个生活史中具有举足轻重的作用，也是植物生活周期中关键的阶段之一[5]。植物生长发育受到生物应激(盐度)的挑战，目前，关于种子萌发的耐盐性有很多的探究，乔佩等[6]、李珍等[7]、信彩云等[2]、钟静等[8]探究了盐(NaCl)胁迫对小麦、新麦发芽、水稻(“圣稻19”)、水稻(湖北粳稻和籼稻)萌发的影响，发现随着盐(NaCl)浓度的提高小麦、新麦、水稻(“圣稻19”)、水稻(湖北粳稻和籼稻)的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数，表现为低浓度盐处理时，抑制作用不显著，随着盐浓度升高，抑制作用显著。袁驰等[5]探究了不同浓度的复合盐(NaCl和Na2SO4)对水稻种子萌发的影响，发现随着复合盐浓度的提高，发芽形态指标表现为低浓度盐处理时，抑制作用不显著，随着盐浓度升高，抑制作用显著。

水稻是重要的粮食作物之一，全世界50%以上的人口以水稻为主食，我国有60%以上的人口将水稻作为主食[9]。随着社会的高速发展和科学技术的进步，人们对高质量稻米要求越来越高，香稻作为一种特种稻，携带天然香味、适口性好、营养保健、经济价值高，深受人们的重视和青睐[10]。因此，探究复合盐胁迫对香稻种子萌发的影响，对保障人们对香稻产量的需求具有非常重要的现实意义。目前，很多研究以NaCl作为盐胁迫条件处理种子萌发，而关于复合盐(NaCl和Na2SO4混合)胁迫下的香稻种子的萌发探究却较少。“香稻丸”作为信阳息县著名特产，具有独特的香味和优良品质，富含多种维生素[11]，特优是河南省信阳市息县农户田间发现的香稻品系，经过多年的人工选择，各项性状稳定，所以本试验探究复合盐处理对信阳地区种植的2种香稻品系(“特优”和“香稻丸”)种子萌发的影响。

本试验以“特优”和“香稻丸”为试验材料，以纯NaCl和Na2SO4模拟土壤复合盐胁迫环境，探究不同浓度的复合盐处理对香稻种子萌发的影响，为信阳香稻的推广种植提供一定的理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 试验材料

以信阳地区种植的“特优”和“香稻丸”品种的种子(随机挑选籽粒饱满、性状大小均匀)为材料，于2022年10月10日在信阳农林学院农学院种子生理实验室进行。

1.1.2 试剂

硫酸钠、氯化钠、蒸馏水、次氯酸钠溶液，均为分析纯。

1.1.3 供试设备及分析仪器

人工气候箱，无锡莱浦仪器设备有限公司。

1.2 测定指标与方法

1.2.1 试验方法

纯NaCl和Na2SO4按质量比1∶1，用蒸馏水配制成质量浓度分别为0%、0.1%、0.4%、0.7%和1.0%5种浓度溶液，模拟复合盐胁迫环境，其中0%为处理对照(CK)。用0.5%的次氯酸钠溶液对香稻种子表面消毒20min，用蒸馏水冲洗香稻种子，置于培养皿中，在32℃人工气候箱中浸泡24h，选取露白一致的香稻种子置于发芽盒(长12.5cm，宽12.5cm，高4.5cm)中，每个处理设置3个重复，每个重复50粒种子，均匀地摆放在加入2mL处理液并铺有2层定性滤纸的发芽盒中，置于25℃人工气候箱内进行发芽试验，每隔48h给种子发芽盒更换滤纸，并且添加2mL左右对应浓度的复合盐溶液，保持复合盐溶液深度达到种子高度的1/2。人工气候箱光照周期12h/12h光暗交替，相对湿度75%，光照强度3000lx。

1.2.2 指标检定

每隔24h观察香稻种子发芽数和种子霉烂数并记录。参照张荣萍等[12]的测定方法，测定种子发芽形态指标(胚芽长、芽鞘长、胚根长)。参照向丽君等[13]，戴红燕[14]的测定方法，分别测定发芽时间、发芽势，参照陈杰[15]的测定方法，分别测定发芽率、发芽指数(GI)、活力指数(VI)。

1.3 数据分析

采用Excel 2019和SPSS 27.0进行统计分析，数据均用平均值±标准偏差表示。

2 结果与分析

2.1 复合盐胁迫对种子萌发的影响

由图1可知，在CK、0.1%、0.4%、0.7%处理下“特优”在24h开始发芽，在1.0%处理下“特优”在48h开始发芽。对照发芽时间为96h，0.1%处理下发芽时间为120h，0.4%、0.7%处理发芽时间为144h，1.0%处理的发芽时间为168h。说明随着复合盐浓度增加，“特优”发芽时间逐渐延长。

图1 复合盐胁迫下“特优”种子发芽情况

由图2可知，在CK、0.1%、0.4%、0.7%、1.0%处理下“香稻丸”均在24h开始发芽。对照发芽时间为240h，0.1%处理发芽时间为312h，0.4%处理发芽为216h，0.7%处理发芽为288h，1.0%处理发芽时间为312h。说明随着复合盐浓度增加，“香稻丸”发芽时间延长。

图2 复合盐胁迫下“香稻丸”种子发芽情况

由表1可知，在CK、0.1%、0.4%处理下，“特优”发芽率均为100.00%，在0.7%、1.0%处理下，“特优”发芽率分别为98.00%、96.00%；在CK、0.1%、0.4%、0.7%、1.0%处理下，“香稻丸”发芽率分别为80.67%、75.33%、64.00%、56.00%、52.67%。由表1可知，发芽率“特优”优于“香稻丸”。

表1 复合盐胁迫下香稻种子的发芽率

由表1可知，随着复合盐浓度增加，“特优”的发芽率降低。在0.4%处理下、0.1%处理下和CK下，“特优”发芽率差异不显著；在0.7%处理下和0.4%处理下，“特优”发芽率差异显著；在1.0%处理下和0.7%处理下，“特优”发芽率差异显著。综上可得，随着复合盐浓度增加，低盐浓度(≤0.4%)对“特优”发芽率的抑制没有显著性差异，高盐浓度(≥0.7%)对“特优”发芽率的抑制差异显著。

由表1可知，随着复合盐浓度增加，“香稻丸”的发芽率降低。在0.1%处理下和CK下，“香稻丸”发芽率差异不显著；在0.4%处理下和0.1%处理下，“香稻丸”发芽率差异显著；在0.7%处理下和0.4%处理下，“香稻丸”发芽率差异显著；在1.0%处理下和0.7%处理下，“香稻丸”发芽率差异不显著。综上可得，随着复合盐浓度增加，低盐浓度(≤0.1%)抑制“香稻丸”发芽率降低不显著，高盐浓度(≥0.4%)抑制“香稻丸”发芽率显著。

2.2 复合盐胁迫对种子发芽形态指标的影响——胚芽长、胚根长、芽鞘长

2.2.1 复合盐胁迫对种子胚芽长的影响

由表2可知，CK下，“特优”的胚芽长为5.18cm，“香稻丸”的胚芽长为4.43cm，胚芽长数值“特优”>“香稻丸”；0.1%处理下，“特优”和“香稻丸”的胚芽长分别为4.40cm和4.08cm，胚芽长数值“特优”>“香稻丸”；0.4%处理下，“特优”和“香稻丸”的胚芽长分别为3.46cm和3.84cm，胚芽长数值“香稻丸”>“特优”；当复合盐浓度≥0.4%时，胚芽长数值“特优”<“香稻丸”。由表1可知，低浓度复合盐处理(≤0.1%)对胚芽长数值的影响“特优”>“香稻丸”；随着复合盐浓度升高(≥0.4%)，胚芽长数值“特优”<“香稻丸”。

表2 复合盐胁迫下香稻种子的发芽形态指标

由表2可知，随着复合盐浓度增加，“特优”胚芽长降低。在0.1%处理下和CK下，“特优”胚芽长差异显著；在0.4%处理下和0.1%处理下，“特优”胚芽长差异显著；在0.7%处理下和0.4%处理下，“特优”胚芽长差异显著；在1.0%处理下和0.7%处理下，“特优”胚芽长差异不显著。综上可得，随着复合盐浓度增加，“特优”胚芽长降低显著。

由表2可知，随着复合盐浓度增加，“香稻丸”胚芽长降低。在0.1%处理下和CK下，“香稻丸”胚芽长差异显著；在0.4%处理下和0.1%处理下，“香稻丸”胚芽长差异显著；在0.7%处理下和0.4%处理下，“香稻丸”胚芽长差异显著；在1.0%处理下和0.7%处理下，“香稻丸”胚芽长差异不显著。综上可得，随着复合盐浓度增加，“香稻丸”胚芽长降低显著。

2.2.2 复合盐胁迫对种子芽鞘长的影响

由表2可知，CK下，“特优”“香稻丸”芽鞘长分别为0.60cm、0.70cm，芽鞘长数值“香稻丸”>“特优”。0.1%、0.4%、0.7%、1.0%处理下，“特优”“香稻丸”的芽鞘长数值均为“香稻丸”>“特优”。由表2可知，芽鞘长“香稻丸”>“特优”。

由表2可知，随着复合盐浓度增加，“特优”和“香稻丸”芽鞘长降低。在0.1%处理下和CK下，“特优”和“香稻丸”芽鞘长差异不显著；在0.4%处理下和0.1%处理下，“特优”芽鞘长差异显著，“香稻丸”芽鞘长差异不显著；在0.4%处理下和CK下，“香稻丸”差异显著；在1.0%、0.7%处理下和0.4%处理下，“特优”“香稻丸”芽鞘长差异不显著。综上可得，“特优”“香稻丸”在0.4%处理时，芽鞘长开始显著降低。

2.2.3 复合盐胁迫对种子胚根长的影响

由表2可知，CK下，“特优”“香稻丸”胚根长分别为3.73cm、3.87cm，胚根长数值“香稻丸”>“特优”；0.1%、0.4%、0.7%处理下，“特优”和“香稻丸”胚根长分别为3.34cm、3.18cm、3.08cm和3.26cm、3.14cm、2.92cm，胚根长数值“特优”>“香稻丸”；1.0%处理下，“特优”“香稻丸”胚根长分别为2.22cm、2.56cm，“香稻丸”>“特优”。

由表2可知，随着复合盐浓度增加，“特优”和“香稻丸”胚根长降低。在0.1%处理下和CK下，“特优”“香稻丸”胚根长差异不显著；在0.4%处理下和0.1%处理下，“特优”“香稻丸”胚根长差异不显著；0.4%处理下和CK下，“特优”“香稻丸”胚根长差异显著；0.7%处理下和0.4%处理下，“特优”“香稻丸”胚根长差异不显著；在1.0%处理下和0.7%处理下，“特优”胚根长差异显著，“香稻丸”胚根长差异不显著。综上可得，“特优”“香稻丸”胚根长在0.4%处理时，开始显著降低。

2.3 复合盐胁迫对种子活力的影响——发芽势、发芽指数、活力指数

2.3.1 复合盐胁迫对种子发芽势的影响

由表3可知，“特优”在CK、0.1%、0.4%处理下，发芽势均为100.00%，在0.7%、1.0%处理下，发芽势分别为98.00%、95.33%；“香稻丸”在对照下，发芽势为76.00%，在0.1%、0.4%、0.7%、1.0%处理下，发芽势分别为71.33%、61.33%、52.67%、45.33%。由表3可知，复合盐胁迫处理阶段，发芽势“特优”高于“香稻丸”。

表3 复合盐胁迫下香稻种子的活力指标

由表3可知，随着复合盐浓度增加，“特优”和“香稻丸”发芽势降低。在0.4%处理下、0.1%处理下和CK下，“特优”发芽势差异不显著；在1.0%处理和0.7%处理下，“特优”发芽势差异显著。在0.1%和CK下，“香稻丸”发芽势差异不显著，在1.0%处理、0.7%处理下和0.4%处理下，“香稻丸”的发芽势差异显著。综上可得，随着复合盐浓度增加，低浓度(≤0.4%)抑制“特优”发芽势差异不显著，高浓度(≥0.7%)抑制“特优”发芽势降低显著；随着复合盐浓度增加，低浓度(≤0.1%)抑制“香稻丸”发芽势降低不显著，高浓度(≥0.4%)抑制“香稻丸”发芽势降低显著。

2.3.2 复合盐胁迫对种子发芽指数的影响

由表3可知，“特优”在CK、0.1%、0.4%、0.7%、1.0%处理下，发芽指数分别为63.18、58.58、52.07、44.88、36.73；“香稻丸”在CK、0.1%、0.4%、0.7%、1.0%处理下，发芽指数分别为35.70、33.77、30.70、23.00、19.57。由表3可知，复合盐胁迫处理阶段，发芽指数“特优”高于“香稻丸”。

由表3可知，随着复合盐浓度增加，“特优”和“香稻丸”发芽指数降低。在0.1%处理下和CK下，“特优”和“香稻丸”发芽指数差异不显著；在1.0%处理、0.7%处理下和0.4%处理下，“特优”和“香稻丸”发芽指数差异显著。综上可得，随着复合盐浓度的增加，表现为低浓度(≤0.1%)抑制“特优”和“香稻丸”发芽指数降低不显著，高浓度(≥0.4%)抑制“特优”和“香稻丸”发芽指数降低显著。

2.3.3 复合盐胁迫对种子活力指数的影响

由表3可知，“特优”在CK、0.1%、0.4%、0.7%、1.0%处理下，活力指数分别为320.28、248.38、190.06、129.70、69.79。“香稻丸”在CK、0.1%、0.4%、0.7%、1.0%处理下，活力指数分别为158.15、137.78、117.89、82.11、66.34。由表3可知，复合盐胁迫处理阶段，活力指数“特优”高于“香稻丸”。

由表3可知，随着复合盐浓度增加，“特优”和“香稻丸”的活力指数降低。在0.1%处理下和CK下，“特优”和“香稻丸”的活力指数差异显著；在0.4%处理下和0.1%处理下，“特优”和“香稻丸”的活力指数差异不显著；在0.7%处理下和0.4%处理下，“特优”和“香稻丸”的活力指数差异显著；在1.0%处理下和0.7%处理下，“特优”和“香稻丸”的活力指数差异显著。综上可得，随着复合盐浓度增加，“特优”和“香稻丸”的活力指数显著降低。

3 结果与讨论

香稻种子的发芽时间，随着复合盐浓度的增加而表现出不同程度的延长，这与信彩云等[1]的探究结果相似，随着复合盐浓度增加会导致水稻种子吸水困难，从而导致种子萌发时间延长[1]。其中“香稻丸”的发芽时间受复合盐浓度的影响小，与信彩云的探究结果有差异，分析原因，“香稻丸”种子在萌发过程中萌发现象不明显，出现胚根胚芽细小，测量现状模糊，导致误差和后期存在少量发芽现象。

随着复合盐浓度的增加，“特优”和“香稻丸”的胚芽长、芽鞘长、胚根长逐渐降低，表现为“特优”和“香稻丸”的胚芽长降低显著；“特优”和“香稻丸”的芽鞘长、胚根长在0.4%处理时，开始显著降低。

发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数等是衡量种子发芽能力的重要指标。随着复合盐浓度的增加，香稻种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数逐渐降低，表现为低浓度抑制“特优”(≤0.4%)和“香稻丸”(≤0.1%)的发芽率、发芽势降低不显著，高浓度抑制“特优”(≥0.7%)和“香稻丸”(≥0.4%)的发芽率、发芽势降低显著；低浓度(≤0.1%)抑制“特优”和“香稻丸”发芽指数降低不显著，高浓度(≥0.4%)抑制“特优”和“香稻丸”发芽指数降低显著，这和袁驰等[5]探究结果相似；随着复合盐浓度的增加，活力指数降低显著。发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数上，“特优”优于“香稻丸”。

本试验表明，复合盐胁迫下，香稻种子的发芽时间、发芽率、胚芽长、胚根长、芽鞘长、发芽势、发芽指数、活力指数均受到不同程度的抑制；其中，发芽率、发芽势、发芽指数分别为在低浓度复合盐处理时，降低不显著，高浓度复合盐处理时，降低显著，这和信彩云等[1]、袁驰等[5]、钟静等[8]的探究结果基本类似。

本次试验初步探究了复合盐胁迫下2个香稻品系(“特优”和“香稻丸”)的种子萌发现象，表明随着复合盐浓度的增加，各种指标均存在不同程度的抑制现象，表现为低浓度复合盐处理时，抑制不显著，随着复合盐浓度升高，抑制显著，其中“特优”在发芽时间、发芽率、胚芽长、发芽势、发芽指数、活力指数均要高于“香稻丸”，2个品系之间耐盐性存在差异，“特优”优于“香稻丸”。本试验只关注了信阳本地香稻种子萌发的特性，初步推测出复合盐胁迫对信阳地区种植的香稻(“特优”和“香稻丸”)种子萌发的影响，其中可能与实际生产中存在一定的差异，所以，关于香稻种子萌发的具体生产中，还是要结合香稻种子不同生理阶段进行综合评价。