趙佳秀， 徐福蕾， 黃武建， 錢曉晴

(1.揚(yáng)州大學(xué)， 江蘇 揚(yáng)州 225009；2.江蘇沃綠寶生物科技有限公司研究生工作站， 江蘇 揚(yáng)州 225009；3.揚(yáng)州大學(xué)土壤健康研究所， 江蘇 揚(yáng)州 225009)

小白菜(BrassicacampestrisL.ssp.Chinensis Makino Var.communis)原產(chǎn)中國，俗稱青菜，是人們喜愛的大眾化蔬菜。設(shè)施蔬菜的栽培已逐漸成為我國蔬菜生產(chǎn)重要的生產(chǎn)方式，但與其相匹配的蔬菜生產(chǎn)

管理技術(shù)相對落后,同時(shí)農(nóng)戶慣以 “多肥多產(chǎn)”的盲目理論，致使設(shè)施土壤出現(xiàn)硝酸鉀積聚、次生鹽漬化等系列問題[1-5]。土壤硝酸鉀積聚是設(shè)施土壤退化的重要表現(xiàn)形式和主要特征之一[6]。姚玉霞等[7]研究表明，設(shè)施土壤中硝態(tài)氮含量顯著高于露天栽培。沈靈鳳等[8]硏究表明，表層設(shè)施蔬菜土壤硝態(tài)氮累積量隨著施肥量的增加而增加。土壤硝酸鉀積聚直接或間接影響植物生長中重要的生命過程, 如種子萌發(fā)[9-10]、葉片光合作用和熒光特性[11-12]、植物體新陳代謝[13-14]、營養(yǎng)元素吸收與利用[15]及作物產(chǎn)量[16-17]等，使小白菜的萌發(fā)和生長受到明顯抑制，產(chǎn)量和品質(zhì)降低[18]。

植物能否在鹽脅迫下生存，首先表現(xiàn)在種子萌發(fā)期和幼苗期的生長情況[19-23]。目前, 已有大量關(guān)于NaCl脅迫種子萌發(fā)的研究[24-27]，而關(guān)于硝酸鉀脅迫對小白菜種子萌發(fā)影響的研究很少，但硝酸鉀卻是設(shè)施土壤中積累最快、數(shù)量最多的鹽類物質(zhì)[28]。在硝酸鉀中KNO3常作為小白菜的氮肥[29]，在生產(chǎn)上大量使用，一方面使土壤硝酸鉀大幅度積累，另一方面使土壤pH降低，F(xiàn)e、Al等元素可溶性提高，進(jìn)一步使得土壤鹽溶液濃度增加，鹽濃度的大幅度提高導(dǎo)致小白菜生理失水，N素代謝失調(diào)，生長受抑制甚至死亡，同時(shí)土壤硝酸鉀大量積累也會(huì)造成小白菜硝酸鉀含量富集，危害人體健康[30-31]。因此，本研究以小白菜為材料，設(shè)置不同KNO3濃度，探究在不同濃度的KNO3脅迫下小白菜種子萌發(fā)和幼苗生長的變化，以期闡明小白菜種子在KNO3脅迫下的適應(yīng)情況，為后期研究小白菜在KNO3脅迫下的改良方法提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

小白菜種子為蟋蟀牌上海青，由長沙市銀田蔬菜種子實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)。

1.2 試驗(yàn)方案與分析方法

選用健康飽滿無病毒的小白菜種子，將種子均勻播于直徑為9 cm，鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿中，每皿播50粒種子。試驗(yàn)設(shè)6個(gè)處理(T 1為對照(蒸餾水)；T 2為30 mmol·L-1KNO3溶液;T 3為60 mmol·L-1KNO3溶液；T 4為90 mmol·L-1KNO3溶液；T 5為120 mmol·L-1KNO3溶液；T 6為150 mmol·L-1KNO3溶液)，5個(gè)重復(fù)。置于溫度為(25±1)℃的恒溫培養(yǎng)箱中萌發(fā)培養(yǎng)3 d。種子培養(yǎng)期間，在萌發(fā)旺盛階段(24～60 h)，每隔6 h記錄發(fā)芽數(shù)，子葉萌發(fā)數(shù)，其余時(shí)間每隔12 h記錄一次，并按時(shí)補(bǔ)充相對應(yīng)的培養(yǎng)溶液。試驗(yàn)于72 h后停止計(jì)數(shù)。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

以胚根達(dá)2 mm作為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)[32]，72 h計(jì)算發(fā)芽率，30 h計(jì)算發(fā)芽勢。

參考楊波等[33]對種子活力指數(shù)和發(fā)芽指數(shù)的計(jì)算方法，參考李志萍等[34]對種子耐性指數(shù)和相對鹽害率的計(jì)算方法，胚根和胚莖長度測定用游標(biāo)卡尺隨機(jī)測定各個(gè)處理中12株幼苗，取平均值，然后分別切取6個(gè)處理全部的小白菜胚根、胚莖、胚芽，用四位天平稱量鮮重，計(jì)算平均值,表示為g·(50株)-1。

1.4 數(shù)據(jù)分析

原始數(shù)據(jù)使用Excel軟件進(jìn)行處理，差異顯著性分析用SPSS 19.0軟件采用LSD和Duncan方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 KNO3脅迫對小白菜種子萌發(fā)特性的影響

由表1可知，隨著KNO3脅迫濃度的升高，小白菜種子的發(fā)芽勢逐漸降低，與T 1相比，T 2處理沒有明顯變化，其余處理的發(fā)芽勢均顯著低于T 1 (p<0.05)。其中T 6處理種子的發(fā)芽勢最低，只有18.80%，與T 1相比降低了79.74%，嚴(yán)重抑制了種子的發(fā)芽勢。

表1 不同濃度KNO3脅迫對小白菜種子萌發(fā)的影響

隨著KNO3脅迫濃度的升高，小白菜種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)逐漸降低,各處理的發(fā)芽率均顯著低于T 1。鹽濃度的提高抑制種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)。

小白菜種子的活力指數(shù)隨著KNO3脅迫濃度的升高而顯著降低,各處理的活力指數(shù)均顯著低于T 1。各處理活力指數(shù)分別為66.52%、71.22%、84.88%、89.70%、95.94%，嚴(yán)重抑制種子的活力指數(shù)。

各處理的小白菜種子都從12 h開始萌發(fā)，T 1的萌發(fā)時(shí)間和速率均最快，并隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加，各處理的發(fā)芽率都在提高，24～36 h各處理的萌發(fā)速度最快，36～72 h各處理萌發(fā)速度逐步減慢，直至停止萌發(fā)?？傮w發(fā)芽率表現(xiàn)為T 1>T 2>T 3>T 4>T 5>T 6。

圖1 不同濃度KNO3對小白菜種子發(fā)芽率的影響

由圖2可知,從24 h開始，小白菜種子子葉開始萌發(fā)，并隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加，各處理的子葉萌發(fā)率都在提高，36～48 h各處理萌發(fā)速度最快，48～72 h各處理萌發(fā)速度逐步減慢，直至停止增長。與T 1相比，各處理的子葉萌發(fā)率都低于對照，其中T 5、T 6處理與對照差異明顯，在72 h處T 5、T 6處理分別較對照子葉萌發(fā)率降低10.66%、16.79%?？傮w子葉萌發(fā)率表現(xiàn)為T 1>T 2>T 3>T 4>T 5>T 6。

圖2 不同濃度KNO3對小白菜種子子葉萌發(fā)的影響

由圖3可知，各處理的小白菜種子從48 h開始死亡，并隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加，各處理種子死亡率均增加，60～72 h死亡速度開始減慢。與T 1相比，各處理的死亡率都高于T 1，T 2、T 3處理與T 1無明顯差異，T 5、T 6處理與T 1差異明顯，在72 h時(shí)T 5、T 6處理的死亡率分別為60.40%、84.80%，較T 1死亡率提高了98.68%、99.06%。總體死亡率表現(xiàn)為T 1

圖3 不同濃度KNO3對小白菜種子死亡率的影響

2.2 小白菜種子耐鹽性指標(biāo)對KNO3濃度的響應(yīng)

由圖4可知,小白菜的耐性指數(shù)隨著KNO3脅迫濃度的升高而逐漸降低，且與T 1呈顯著性差異，在T 2、T 3、T 4、T 5、T 6處理下小白菜種子的耐性指數(shù)分別為33.46%、28.78%、15.12%、10.30%和4.06%。

圖4 小白菜耐鹽性指標(biāo)對KNO3濃度的響應(yīng)

小白菜的胚根相對鹽害率隨著KNO3脅迫濃度的升高而逐漸升高，且與T 1呈顯著性差異。在T 2、T 3、T 4、T 5、T 6處理下小白菜根系相對鹽害率分別為60.91%、63.87%、80.08%、85.52%和93.37%。

2.3 KNO3濃度對小白菜種子幼苗生長狀況的影響

由圖5可知，胚根的長度隨著KNO3濃度的增加而顯著下降，胚莖則先升高再降低，T 2處理增加最高，達(dá)22.42%，在T 5處理下，小白菜胚根和胚莖的長度只有0.336 cm和0.609 cm，嚴(yán)重影響其生長，小白菜種子出現(xiàn)大面積的倒伏。在T 6處理下，小白菜胚根和胚芽的長度僅為0.154 cm和0.347 cm，無法正常生長。

圖5 KNO3脅迫對小白菜種子胚根、胚莖生長的影響

由圖6可知,隨著KNO3脅迫濃度的增加，小白菜種子胚根的鮮重逐漸降低，胚莖、胚芽、植株的鮮重呈先增后降的趨勢，但升高幅度不大，各處理均與T 1呈顯著差異，其中在胚根、胚莖上表現(xiàn)最為明顯。T 5處理與T 1相比胚根、胚莖分別降低了86.07%、80.55%。在T 6處理下，小白菜的根重、莖重幾乎為0，與T 1相比分別降低了96.92%，93.58%。

圖6 KNO3濃度對小白菜種子幼苗胚根、胚莖、胚芽、植株鮮重的影響

3 討論與小結(jié)

大量研究表明，植物種子萌發(fā)受到鹽脅迫的抑制作用[35-37]。本研究表明，各處理的KNO3溶液脅迫均抑制小白菜種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、子葉萌發(fā)率、活力指數(shù)和耐性指數(shù)，且隨著鹽脅迫濃度的增加，抑制效果越明顯。小白菜種子的根系相對鹽害率和死亡率隨著鹽脅迫濃度的增加而增加，120 mmol·L-1KNO3處理下小白菜根系相對鹽害率和死亡率分別為85.53%、60.4%，嚴(yán)重抑制其生長。150 mmol·L-1KNO3處理下小白菜根系相對鹽害率和死亡率分別為93.37%、84.8%，在此濃度下小白菜幾乎不能生長。

試驗(yàn)觀察到，隨著鹽濃度的不斷增高，葉片逐漸由T 1處理的深綠色轉(zhuǎn)為淺綠色(T 2～T 4處理)再轉(zhuǎn)為黃綠色(T 5處理)，最終轉(zhuǎn)為黃白色(T 6處理)。可能是由于KNO3對葉綠素等光合色素的合成存在抑制作用，進(jìn)而影響植物的光合作用，最終導(dǎo)致幼苗生長受到影響[23]。

隨著鹽濃度的增加，胚根的長度和重量呈顯著下降趨勢。胚莖的長度和重量呈先升高再降低，但升高幅度不大，各處理與對照相比均呈顯著差異，胚根、胚芽的生長對鹽濃度十分敏感，鹽濃度較高時(shí)，胚根、胚芽無法正常生長，種子萌發(fā)受到嚴(yán)重抑制。120、150 mmol·L-1KNO3處理對小白菜種子具有很強(qiáng)的抑制作用。