潘平新， 倪 強， 馬 瑞， 楊永義， 馬彥軍

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院， 甘肅 蘭州 730070)

隨著人類農(nóng)業(yè)灌溉活動加劇以及不合理灌溉，土壤鹽堿化已成為嚴重破壞土壤肥力和影響作物生產(chǎn)力的全球性問題[1-3]。鹽堿化一般是協(xié)同發(fā)生的，堿化一般是由NaHCO3和Na2CO3溶液濃度過高造成的，而鹽化一般是由NaCl和Na2SO4溶液濃度過高造成的，堿性鹽一般對植物的影響大于中性鹽[4]。

黑果枸杞(LyciumruthenicumMurr.)是茄科(Solanaceae)枸杞屬(Lycium)多年生耐鹽、抗旱落葉灌木，分布在鹽沙地、鹽堿地和路旁[5-6]。黑果枸杞果實富含蛋白質(zhì)、花青素、枸杞多糖、氨基酸、維生素C、礦物質(zhì)、微量元素和脂肪等多種營養(yǎng)成分，尤其含具有清除自由基、抗氧化功能的天然花色甙素，藥用和保健價值遠高于普通紅枸杞，素有“軟黃金”之稱，具有良好的保健及藥用價值[7-9]。黑果枸杞具有耐干旱、鹽堿、寒冷的生物學(xué)特性，是改良荒漠化土壤、防風(fēng)固沙、保持水土的優(yōu)良植物，具有很高的生態(tài)學(xué)價值，是世界上三大堿性土壤指示植物和先鋒植物之一[10]。同時黑果枸杞也是我國西北荒漠特有的、亟待開發(fā)的野生植物[11]，是鹽漬荒漠植被群落中的優(yōu)勢種，具有非常突出的地位和作用。近年來人們對黑果枸杞的研究主要來自于野生栽培，而對于人工栽培較少，而且學(xué)者們對黑果枸杞抗鹽機制的研究一般集中在單一的中性鹽(NaCl，Na2SO4)[12]、堿性鹽和混合鹽[13]，對于3種鹽分對黑果枸杞種子萌發(fā)和幼苗生長的影響之間的比較分析報道較少。本試驗研究了中性鹽、堿性鹽及混合鹽脅迫下黑果枸杞種子萌發(fā)和幼苗的生長，探討不同類型的鹽對黑果枸杞種子萌發(fā)及幼苗生長的影響，以期為研究黑果枸杞耐鹽機制提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時也為黑果枸杞在甘肅鹽堿土地的引種馴化提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試的黑果枸杞種子于2019年9月份取自甘肅民勤西渠鎮(zhèn)戈壁灘(103°32′E，38°54′N，海拔1 309 m)，去除果肉并將種子風(fēng)干備用。

1.2 試驗設(shè)計

經(jīng)過預(yù)試驗，設(shè)置鹽分濃度梯度為0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%，1.2%，1.4%，1.6%的NaCl溶液和Na2SO4溶液,0.1%，0.3%，0.6%，0.9%，1.2%的NaHCO3溶液和0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%，1.2%的混合鹽(NaCl∶NaHCO3=1∶1)溶液。

1.3 試驗方法

采用水選法將所用種子浸泡在水中24 h，除去雜質(zhì)和干癟的種子，將所選飽滿種子用HgCl2溶液消毒5 min，消毒后的種子，用無菌水沖洗3～5次，備用；用高壓滅菌鍋對所用棉花進行高溫消毒滅菌，將滅菌后的棉花鋪在發(fā)芽盒底部，再將50粒種子均勻放置在發(fā)芽盒上，用40 mL不同濃度的鹽溶液浸濕，置種后將發(fā)芽盒放置在溫度條件良好的組織培養(yǎng)室(26℃左右)中，每天按時用蒸餾水補充水分，保持發(fā)芽床濕潤，各處理設(shè)置3個重復(fù)，用蒸餾水作為對照，每天觀察記錄種子發(fā)芽數(shù)量。

每天下午18點觀察種子的發(fā)芽數(shù)量，通過稱重法，每天定時用蒸餾水補充蒸發(fā)掉的水分，來保證鹽溶液濃度不變，以種子露白的天數(shù)[14]為種子的發(fā)芽初期，以種子的發(fā)芽數(shù)最多的天數(shù)為種子的發(fā)芽高峰期[15]，發(fā)芽期為7 d，前3 d計算發(fā)芽勢，第7 d計算發(fā)芽率，連續(xù)3 d再無種子萌發(fā)的天數(shù)為種子的發(fā)芽末期。待種子萌發(fā)結(jié)束后取處理15 d的黑果枸杞幼苗進行根莖長以及干鮮重的測定。

發(fā)芽試驗結(jié)束后，取出未發(fā)芽的種子，用蒸餾水清洗3～4次，晾干后轉(zhuǎn)置相同水分的發(fā)芽床上，進行復(fù)水試驗，以種子萌發(fā)的百分數(shù)為最終恢復(fù)萌發(fā)率。

1.4 測定指標方法

測量并計算種子的發(fā)芽率(Germination rate，GR)、發(fā)芽勢(Germination energy，GE)、恢復(fù)萌發(fā)率、相對鹽害率(Relative salt damage rate，RSDR)、發(fā)芽指數(shù)(Germination index，GI)、根莖比(Root-Stem ratio，RSR)、根長、莖長(直尺測量)、鮮重(用萬分之一電子天平稱重)、干重(采用烘干稱質(zhì)量法[16])、含水量(GW)11個指標。

(1)發(fā)芽率=發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%[17]；

(2)發(fā)芽勢=前3天種子萌發(fā)數(shù)/種子總數(shù)×100%；

(3)恢復(fù)萌發(fā)率=復(fù)水試驗發(fā)芽種子數(shù)/復(fù)水試驗的供試種子數(shù)×100%；

(4)相對鹽害率=(對照發(fā)芽率-處理發(fā)芽率)/對照發(fā)芽率×100%；

(5)發(fā)芽指數(shù)=ΣGt/Dt(ΣGt指t時間內(nèi)的發(fā)芽總數(shù)，Dt指發(fā)芽天數(shù))；

(6)根莖比=根長/莖長[18]；

(7)含水量=(鮮重—干重)/鮮重×100%。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010進行數(shù)據(jù)整理和作圖，利用SPSS 20.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行單因素方差分析，顯著水平為0.05，并用Duncan法進行多重比較，統(tǒng)計值用均值±標準誤表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 中性鹽(NaCl和Na2SO4)處理對黑果枸杞種子萌發(fā)的影響

由表1可知，在NaCl和Na2SO4處理下，種子均能萌發(fā)。隨著鹽濃度的增大，發(fā)芽率呈先升后降的趨勢，相對鹽害率逐漸增大，恢復(fù)萌發(fā)率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、表現(xiàn)為先增大后減小。當(dāng)NaCl，Na2SO4濃度為0.2%時，發(fā)芽率達最大，分別為43.33%，42.67%，比CK(37.33%)分別高出6.00%，5.34%，且差異顯著(P<0.05)，超過此濃度后，發(fā)芽率逐漸降低，當(dāng)NaCl，Na2SO4濃度為0.4%時，發(fā)芽率仍高于CK，且差異顯著(P<0.05)；當(dāng)NaCl的濃度為0.2%，Na2SO4的濃度為0.4%時，黑果枸杞種子表現(xiàn)出較低的恢復(fù)萌發(fā)率和相對鹽害率，而在其余(1.6%的NaCl除外)鹽濃度下，黑果枸杞種子表現(xiàn)出較高的恢復(fù)萌發(fā)率和相對鹽害率，表明高濃度的NaCl、Na2SO4雖抑制種子萌發(fā)，但種子仍保持較高的再萌發(fā)能力；而當(dāng)NaCl，Na2SO4濃度為0.4%時，發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)達到最大，分別為25.00%，26.67%，3.74，4.19，比CK(24.00%，3.59)分別高出1.00%，2.67%，0.15，0.60，且NaCl的發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)差異不顯著，Na2SO4的發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)差異顯著(P<0.05)，表明此濃度下黑果枸杞種子具有較高的發(fā)芽質(zhì)量。綜上所述，2種鹽分對黑果枸杞種子萌發(fā)的抑制效果為Na2SO4>NaCl。

2.2 中性鹽(NaCl和Na2SO4)處理對黑果枸杞幼苗的影響

由圖1、表1可知，在NaCl,Na2SO4處理下，根、莖長差異明顯，隨著NaCl，Na2SO4濃度的增大，根長、根莖比、鮮重、干重、含水量先增大后減小，莖長逐漸減小。當(dāng)NaCl，Na2SO4的鹽濃度為0.4%時，根長達到最大，分別為17.11 mm，23.45 mm，比CK(16.68 mm)分別高出0.43 mm，6.77 mm，且NaCl處理下根長差異不顯著，Na2SO4處理下根長差異顯著(P<0.05)，超過此濃度后，根長隨鹽濃度的增加而減??；此濃度下，根莖比達到最大，分別為1.92，2.03，比CK(1.19)分高出0.73，0.84，且差異顯著(P<0.05)，超過此濃度，根莖比呈下降趨勢；而當(dāng)NaCl，Na2SO4的鹽濃度為0.4%時，鮮重、干重、含水量達到最大，分別為64.5 mg，7.8 mg，88.01%；78.20 mg，9.00 mg，88.85%，比CK(57.80 mg，7.70 mg，86.46%)分別高出6.70 mg，0.10 mg，1.55%；20.40 mg，1.30 mg，2.39%，但差異不顯著。綜上所述，2種鹽分對黑果枸杞幼苗生長的抑制效果為NaCl>Na2SO4，對黑果枸杞幼苗根長、莖長的抑制效果為莖長>根長。

表2 不同濃度中性鹽處理對黑果枸杞種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

圖1 NaCl和Na2SO4處理對黑果枸杞幼苗根長和莖長的影響

2.3 堿性鹽(NaHCO3)處理對黑果枸杞種子萌發(fā)的影響

由表2可知，在NaHCO3處理下，隨著鹽濃度的增大，種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽勢逐漸減小，恢復(fù)萌發(fā)率、相對鹽害率逐漸增大。當(dāng)NaHCO3的濃度為0.1%時，發(fā)芽率達到最大，為38.00%，比CK高出0.67%，差異不顯著，其余濃度處理下，發(fā)芽率均小于CK，且差異顯著(P<0.05)。NaHCO3的濃度為0.1%時，種子表現(xiàn)出較低的恢復(fù)萌發(fā)率和相對鹽害率，分別為7.43%，1.85%，比CK分別低出4.40%，1.85%，且前者差異不顯著，而后者差異顯著(P<0.05)，其余濃度下，表現(xiàn)出較高的恢復(fù)萌發(fā)率和相對鹽害率；在此濃度下，發(fā)芽指數(shù)達到最大，為3.69，與CK(3.59)相比差異不顯著。其余濃度下，發(fā)芽勢均小于CK，且差異不顯著(1.2%除外)，說明不同濃度NaHCO3處理下，種子的發(fā)芽質(zhì)量較差。因此不同濃度的NaHCO3不同程度的抑制了黑果枸杞種子萌發(fā)。

表2 不同濃度的堿性鹽(NaHCO3)處理對黑果枸杞種子萌發(fā)和幼苗的影響

2.4 堿性鹽(NaHCO3)處理對黑果枸杞幼苗的影響

由圖2、表2可知，NaHCO3處理下，根長、莖長表現(xiàn)出不同程度的抑制效果，隨著NaHCO3濃度的增大，根長、莖長、鮮重、干重、含水量逐漸減小，根莖比先增大后減小。隨著鹽濃度的增大，根長、莖長均小于CK(16.68 mm，14.05 mm)，表現(xiàn)為抑制作用；當(dāng)NaHCO3的濃度為0.3%時，根莖比達到最大，為1.69，比CK(1.19)高出0.50，差異顯著(P<0.05)，其余濃度處理下，根莖比均小于CK，且差異顯著(P<0.05)；當(dāng)NaHCO3的濃度為0.1%時，鮮重、干重、含水量均達到最大值，分別為60.80 mg，8.00 mg，86.64%，比CK(57.80 mg，7.70 mg，86.46%)分別高出3.00 mg，0.30 mg，0.18%，但差異不顯著，表明此濃度處理下，黑果枸杞幼苗保持較強的生活力，其余濃度處理下，均小于CK，鮮重、干重差異顯著(P<0.05)，而含水量差異不顯著。綜上所述，不同濃度的NaHCO3不同程度的抑制了黑果枸杞幼苗的生長，低濃度的NaHCO3(≤0.6%)對黑果枸杞幼苗根長和莖長的抑制效果為莖長>根長，高濃度的NaHCO3(>0.6%)對黑果枸杞幼苗根長和莖長的抑制效果為根長>莖長。

圖2 NaHCO3處理對黑果枸杞幼苗根長和莖長的影響

2.5 混合鹽處理對黑果枸杞種子萌發(fā)的影響

由表3可知，在不同濃度混合鹽處理下，黑果枸杞種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢及發(fā)芽指數(shù)均小于CK。當(dāng)混合鹽的濃度為0.6%時，恢復(fù)萌發(fā)率達到最大為16.19%，與CK(11.83%)相比，差異顯著(P<0.05)，隨著混合鹽濃度的增加，相對鹽害率均大于CK。這表明混合鹽對黑果枸杞種子萌發(fā)具有較強的抑制性。

2.6 混合鹽處理對黑果枸杞幼苗的影響

由圖3、表3可知，在混合鹽處理下，根長、莖長表現(xiàn)出明顯差異，隨著混合鹽濃度的增大，根長、莖長、根莖比、鮮重、干重、含水量先增大后減小。當(dāng)混合鹽的濃度為0.2%時，根長、莖長達到最大，為18.99 mm，17.40 mm，比CK(16.68 mm，14.05 mm)分別高出2.31 mm，3.35 mm，但差異不顯著；高濃度處理下(≥0.8%)，莖長顯著低于CK(P<0.05)，且根長明顯小于莖長；隨著混合鹽濃度的增大，根莖比均小于CK(1.19)，且高濃度處理下(≥1.0%)差異顯著(P<0.05)，表明不同濃度的混合鹽處理抑制了黑果枸杞根和莖的生長；當(dāng)混合鹽的濃度為0.4%時，鮮重、干重、含水量分別達到最大為79.1 mg，7.70 mg，90.51%比CK(57.80 mg，7.70 mg，88.46%)分別高出23.10 mg，0 mg，2.05%，當(dāng)混合鹽的濃度為0.2%時，其鮮重、含水量均高于CK，且差異顯著(P<0.05)，其余濃度下均小于CK，表明此濃度的混合鹽處理下，黑果枸杞幼苗生活力較強。綜上所述，當(dāng)混合鹽濃度≤0.4%，黑果枸杞幼苗可以正常生長且保持著較高的含水量，不同濃度的混合鹽對黑果枸杞幼苗的抑制效果為根長>莖長。

表3 不同濃度的混合鹽處理對黑果枸杞種子萌發(fā)和幼苗的影響

圖3 混合鹽處理對黑果枸杞幼苗根長和莖長的影響

3 討論

3.1 種子萌發(fā)對不同類型鹽堿脅迫的響應(yīng)

鹽堿脅迫是影響生物生長的重要逆境因素之一[19]。鹽脅迫對種子萌發(fā)的抑制作用主要通過滲透作用與離子毒害作用來實現(xiàn)，而堿脅迫對種子萌發(fā)的抑制在鹽脅迫的基礎(chǔ)上，還包括較高的pH值，這種作用可能會使種子發(fā)生離子失衡，從而使堿脅迫對植物種子的傷害作用更強[20]。許多植物種子萌發(fā)在鹽堿脅迫條件下會受到不同程度的抑制，抑制程度不僅與鹽濃度相關(guān)，而且還與鹽類型和植物自身耐鹽能力有關(guān)[21,23-24]，王恩軍等[25]對黑果枸杞、馬彥軍等[26]對蒙古黃芪(Astragalusmongholicus)、楊琦琦等[23]對裸果木(Gymnocarposprzewalskii)、石新建[27]對花花柴(Kareliniacaspica)、寇江濤等[28]對燕麥(Avenasativa)種子萌發(fā)和生理的影響的研究表明，低濃度的鹽脅迫對種子萌發(fā)無顯著影響，甚至可以促進種子萌發(fā)，隨著鹽溶液濃度的增大，抑制效果越明顯。本研究中，0.2%，0.4%的中性鹽溶液處理下，均明顯提高種子發(fā)芽率，相對鹽害率最小，表明此濃度處理下，種子具有較高萌發(fā)速率和種子活力，可能是在低濃度溶液處理下，種子遭受輕度的滲透脅迫，卻伴隨著補償和超補償作用[29-30]，離子進入種子細胞，降低細胞滲透勢，提高種子對水分的吸收，加速種子萌發(fā)。而0.1%的堿性鹽溶液處理下，雖提高種子的萌發(fā)率，但差異不顯著，混合鹽處理下種子萌發(fā)指標均低于CK，相對鹽害率均高于CK，原因是低濃度的堿性鹽和混合鹽處理下，種子會受到輕微的pH作用，抑制種子萌發(fā)，而混合鹽不僅受到雙倍的滲透脅迫，而且也會受到酸堿度的影響。在相同鹽濃度條件下，NaCl處理下的各項指標均大于Na2SO4，相對鹽害率小于Na2SO4，NaHCO3介于Na2SO4和混合鹽之間，說明4種鹽分對黑果枸杞種子萌發(fā)的抑制效果為混合鹽>NaHCO3>Na2SO4>NaCl。這與朱毅等[22]鹽脅迫(NaCl，Na2SO4，NaHCO3，Na2CO3，兩種混合鹽為中性混合鹽(同濃度下NaCl∶Na2SO4=1∶1)、堿性混合鹽(同濃度下NaHCO3∶Na2CO3=1∶1))對柳枝稷種子萌發(fā)的影響、楊琦琦等[23]NaCl和Na2SO4脅迫對裸果木種子萌發(fā)的影響、杜麗霞等[31]鹽脅迫(NaCl，Na2CO3，NaHCO3)對新麥草(Psathyrostachysjuncea)種子萌發(fā)特性和生理特性的影響、李長有等[32]單鹽脅迫(NaCl，Na2SO4，NaHCO3，Na2CO3)對鹽生植物堿地膚(Kochiascoparia)的影響的研究結(jié)果一致。

3.2 幼苗生長對不同類型鹽堿脅迫的響應(yīng)

由于植物種類的不同，不同器官對鹽堿脅迫的反應(yīng)及鹽堿脅迫對植物不同部位的影響差異較大[3]。相關(guān)研究表明，鹽分對植物地上部的抑制作用較地下部明顯[34]；但也有研究得出相反的結(jié)論，認為在根系相對比較幼嫩時地下部分對鹽分更敏感[33]。本研究中中性鹽和低濃度的堿性鹽(≤0.6%)的處理對黑果枸杞幼苗根莖長的抑制效果為莖長>根長，高濃度的NaHCO3堿性鹽(>0.6%)、混合鹽處理對黑果枸杞幼苗根莖長的抑制效果為根長>莖長。這可能是由于中性鹽和低濃度的堿性鹽處理下，植物幼苗主要受到Na+作用，刺激植物將更多的能量分配到根部，促進根的生長，這有利于其在惡劣環(huán)境中定植生存；高濃度的NaHCO3、混合鹽處理下，植物幼苗主要受到土壤酸堿度的影響，根與外界環(huán)境直接接觸，當(dāng)受到外界環(huán)境干擾時，根受到的影響最大，這與楊琦琦等[23]NaCl和Na2SO4脅迫對裸果木種子萌發(fā)的影響和劉杰等[34]NaCl脅迫下虎尾草種子萌發(fā)特性的研究結(jié)論一致。本研究從種子萌發(fā)、幼苗生長方面初步判斷出，黑果枸杞種子能在一定鹽濃度范圍內(nèi)正常萌發(fā)生長，但在出苗后乃至全生育期是否也具有較強的耐鹽堿性還需進一步的研究。

4 結(jié)論

綜上所述，0.2%NaCl溶液對黑果枸杞種子萌發(fā)抑制最小，0.4%混合鹽溶液對黑果枸杞幼苗生長抑制最?。?種不同類型鹽溶液對黑果枸杞種子萌發(fā)的抑制效果為混合鹽>NaHCO3>Na2SO4>NaCl；4種不同類型鹽溶液對黑果枸杞幼苗的根長和莖長表現(xiàn)出不同的抑制程度，中性鹽和低濃度的堿性鹽(≤0.6%)：莖長>根長，高濃度堿性鹽(>0.6%)、混合鹽：根長>莖長；通過對根長、莖長、鮮重、含水量、干重、根莖比的比較發(fā)現(xiàn)，不同類型的鹽對黑果枸杞幼苗生長抑制強弱順序為混合鹽> NaHCO3> Na2SO4>NaCl。黑果枸杞種子對混合鹽、NaHCO3，Na2SO4，NaCl具有不同的耐受性，通過比較發(fā)現(xiàn)黑果枸杞種子對NaCl具有較強的耐受性，黑果枸杞種子和幼苗在以NaCl為主的鹽堿地上能正常萌發(fā)和生長。