NaCl和Na2CO3胁迫对肥披碱草种子萌发影响的比较研究

NaCl和Na2CO3胁迫对肥披碱草种子萌发影响的比较研究

摘要以肥披碱草种子为材料,分别用NaCl和Na2CO3溶液进行胁迫处理7d,研究其萌发情况。结果表明:不同盐溶液和不同浓度的同种盐溶液对肥披碱草种子萌发的影响不同。随着盐浓度的升高,种子的萌发受到抑制,各萌发指标均呈明显降低的趋势。进行萌发恢复试验后,原来较高盐浓度处理下的种子具有较高的恢复率,表明盐胁迫并没有使肥披碱草种子永久地丧失萌发能力,当盐胁迫得到缓解或解除时, 种子就能迅速萌发。

关键词NaCl;Na2CO3;肥披碱草;种子萌发;影响

在我国日益扩大的内陆盐碱地中,除了富含NaCl的盐渍土外,很大一部分就是以Na2CO3为主的苏打盐碱土[1],它们影响植物的生长,决定植物的分布[2]。关于盐胁迫对植物种子萌发的影响,国内外不少学者进行了大量研究,但大多数的研究集中在以NaCl为主的单纯中性盐方面,而对碱性盐造成的危害涉及不多,仅在一些盐生牧草和黄瓜上有所研究[3]。因此,研究植物在苏打盐碱土的耐盐机理以及如何提高植物的耐盐性,增加在盐胁迫下农作物的产量具有重要的意义。肥披碱草具有耐旱、抗寒、抗风沙及一定的耐盐碱能力,对土壤的适应性广,较适宜于在轻度及中度盐渍化的土壤上栽培[4-7],是很有前途的优良牧草。笔者以肥披碱草(Elymus dahuricus Turcz)为对象,研究NaCl 和Na2CO3胁迫对其种子萌发的影响,为其在盐碱地的引种提供理论依据。

1材料与方法

供试材料为肥披碱草种子,采自大庆。将精选饱满、大小均匀的种子,用5%的NaClO溶液消毒10min,用蒸馏水清洗干净后用吸水纸擦干表面水分。将培养皿洗干净晾干后,做好标记,加入定量的溶液:盐胁迫(NaCl)处理浓度分别为100mmoL/L、200mmoL/L、400mmoL/L,pH值分别为7.36、7.28和7.10;碱胁迫(Na2CO3)处理浓度分别为50 mmoL/L、100mmoL/L、200mmoL/L,pH值分别为11.50、11.59和11.71,每只培养皿放入30粒种子,加入约4mL处理液。每处理3个重复,共21只培养皿,置于25℃恒温培养箱中培养。每天用相应的处理液冲洗以保证培养皿内的浓度不变,培养7d,中间更换1次滤纸,7d后,将经过处理后未萌发的种子转入去离子水中进行恢复,恢复5d。萌发率、发芽指数、活力指数、发芽势、恢复率按以下公式计算[8]。

发芽率(Gr)=n/N×100%(n为发芽数,N为种子数)

发芽指数(Gi)=∑Gi/Dt(Gt为第t天的发芽增值数,Dt为相应的天数)

活力指数(Vi)=S×∑Gt/Dt(S为幼苗生长势,即胚根平均鲜重)

种子发芽势(Gp)=最高峰时种子发芽粒数/供检种子粒数×100%

萌发恢复率=覆水后种子的萌发数/覆水时未萌发的种子总数×100%

2结果与分析

2.1不同处理对各组种子萌发的影响

2.1.1种子萌发率。从图1可以看出,低Na+浓度时,NaCl处理下的肥披碱草种子萌发率高于Na2CO3,而高Na+浓度时Na2CO3处理下的肥披碱草种子萌发率高于NaCl;就同种溶液而言,肥披碱草种子的萌发率随处理液浓度的升高而降低,说明盐碱对种子的萌发有显著的抑制作用。

2.1.2种子发芽指数。在多种情况下,种子在适宜条件下的发芽率并不能代表种子在田间的出苗率,在发芽率没有显著差异的情况下,可以用发芽指数来测定种子活力的差异。发芽指数反映了种子萌发的速度,发芽指数大表明发芽速度快。由图2可知,随着NaCl和Na2CO3浓度的增高,发芽指数降低,并且NaCl和Na2CO3对肥披碱草种子发芽指数的影响不同,Na+浓度为100mmoL/L时,NaCl溶液中肥披碱草种子的发芽指数为7.75,略高于Na2CO3溶液中的7.30;而当Na+浓度为200mmoL/L和400mmoL/L时,NaCl溶液中肥披碱草种子的发芽指数分别为1.90、0.90则分别低于Na2CO3溶液中的6.10、1.75,说明在高Na+ 浓度下Na2CO3溶液中肥披碱草种子的发芽速度快。

2.1.3种子活力指数。活力指数不仅反映了种子萌发时的速度,还可以反映种子萌发的质量。活力指数大表明发芽快且长势好。由图3可以看出,NaCl和Na2CO3对肥披碱草种子活力指数的抑制作用非常显著,随着盐溶液浓度的升高,活力指数显著降低。低Na+浓度时NaCl处理下的肥披碱草种子的活力指数高于Na2CO3,而高Na+浓度时 Na2CO3处理下肥披碱草种子的活力指数高于NaCl。

2.1.4种子发芽势。种子发芽势决定着出苗的整齐程度,发芽势高,出苗整齐,幼苗生长一致,反之,幼苗参差不齐。由图4可知,就同种溶液而言,随着NaCl和Na2CO3溶液浓度的升高,发芽势依次降低。而且NaCl和Na2CO3 对肥披碱草种子发芽势的影响不同,低Na+浓度下,NaCl溶液中种子的发芽势为51.10%要高于Na2CO3溶液中的35.53%,而高Na+浓度下,NaCl溶液中种子的发芽势6.67%低于Na2CO3溶液中的30.10%。

2.2不同处理下的恢复率

由图5可知,恢复萌发率随原处理液浓度的升高而增大,100mmoL/L、200mmoL/L、400mmoL/L的NaCl溶液处理的恢复率依次为20.73%、66.20%、76.70%,效果非常明显。但Na2CO3溶液处理的效果不是很显著,尤其是50mmoL/L和100mmoL/L的Na2CO3溶液处理,其种子的恢复率分别是18.10%和14.13%。由此可见,肥披碱草的萌发潜力是很强的,它能在较低的盐碱浓度下迅速萌发;当浓度较高时,它就停止萌发,并通过一定的生理机制来缓解毒害效应,以适应盐碱胁迫的生长环境;当遇到适宜的环境条件时,受盐碱害的肥披碱草能迅速萌发。

3结论与讨论

中性盐和碱性盐对植物的胁迫作用是不同的,相同Na+浓度条件下,高pH值的影响是主要的,Na+毒害是次要的。该研究的结果表明,对于肥披碱草种子萌发而言,不仅中性盐和碱性盐的胁迫作用不同,而且无论是从累计发芽率角度,还是从活力指数角度考虑,盐的胁迫作用低浓度时NaCl大于Na2CO3,高浓度时NaCl小于Na2CO3。盐碱对肥披碱草种子的萌发具有明显的抑制作用,种子萌发率与盐碱浓度之间呈显著的负相关。盐碱胁迫对盐生植物种子萌发的抑制作用不仅表现在降低种子的萌发率,而且还推迟了种子的初始萌发时间。不同种类的盐碱处理对肥披碱草种子的萌发具有不同的影响,尽管它们就整个萌发过程来看具有相同的趋势。盐碱胁迫下的种子仍具有较高的萌发潜力,并且其萌发潜力随着处理盐碱浓度的升高而降低,但覆水后种子的萌发恢复率与处理盐浓度之间呈显著正相关[9]。

种子萌发恢复试验说明盐碱处理(特别是高浓度盐碱)下种子的低萌发率主要是因为盐胁迫下的渗透效应,高浓度的盐抑制了种子萌发过程的水分吸收,滨藜(Atriplex halimum)、二色补血草(Limonium bicolor)等盐生植物也有类似的报道。试验表明,肥披碱草种子的萌发能耐受一定浓度的盐胁迫,但在试验中得出的种子萌发盐碱耐受能力并不能完全等同于种子真实的萌发盐碱胁迫耐受能力,在自然条件多种因素的综合影响下,种子萌发盐碱耐受能力要比在实验室得出的结果高得多,甚至有可能高出几倍,所以从种子萌发角度来说,肥披碱草在盐碱地的引种可行。

4参考文献

[1] 李存桢,刘小京,杨艳敏,等.盐胁迫对盐地碱蓬种子萌发及幼苗生长的影

响[J].中国农学通报,2005(5):209-212.

[2] 孙国荣,那守海,李景信.盐分对星星草种子萌发的胁迫作用[J].草业科学,1994(8):27-31.

[3] 段德玉,刘小京,冯凤莲,等.不同盐分胁迫对盐地碱蓬种子萌发的效应[J].中国农学通报,2003,19(6):168-172.

[4] 苏慧,沈秀瑛,程伟燕,等.Na2CO3胁迫对牧草苗期生理特性的影响[J].草业科学,2005,22(6):46-48.

[5] 张众,彭启乾,吴渠来.披碱草属牧草种子萌发生物学特性的研究[J].中国草地学报,1990,12(2):51-54,65.

[6] 苏慧,尉红梅,马岩,等.Na2CO3胁迫对牧草种子萌发特性影响的研究[J].内蒙古民族大学学报(自然科学版),2005,20(2):168-171.

[7] 杨允菲,祝玲.松嫩平原十五种多年生禾草种群营养繁殖体冬眠特性的分析[J].草业学报,1994,3(2):26-31.

[8] 朱庆松,赵海英,石玉保.NaCl 胁迫对不同西瓜种子发芽特性的影响[J].河南职业技术师范学院学报,2004,32(3):29-31.

[9] 李海云,赵可夫,王秀峰.盐对盐生植物种子萌发的抑制[J].山东农业大学学报,2002,33(2):170-173.