袁 典， 劉宏權(quán)， 韓會(huì)玲

(1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院， 河北 保定 071000； 2.保定學(xué)院， 河北 保定 071000)

我國(guó)鹽堿土資源豐富，種類多樣，耕地鹽漬土面積占全國(guó)耕地面積的6.62%[1]。另外，由于灌溉、耕作不當(dāng)、工業(yè)污染加劇、化肥使用不當(dāng)?shù)仍颍衷斐闪?70萬(wàn)hm2土地次生鹽漬化[2]，給我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了巨大損失。植物種子萌發(fā)是植物生長(zhǎng)發(fā)育的前提，種子萌發(fā)期對(duì)鹽濃度變化最為敏感，同時(shí)鹽脅迫的影響程度也最大[3-4]，鹽脅迫對(duì)種子萌發(fā)的影響，不僅表現(xiàn)為對(duì)萌發(fā)率的影響，還表現(xiàn)為延遲種子萌發(fā)的起始時(shí)間[5-6]，即體現(xiàn)在發(fā)芽指數(shù)上。在種子萌芽期，鹽濃度低對(duì)苜蓿萌發(fā)有促進(jìn)作用[7-8]； 隨鹽濃度增高，發(fā)芽率呈下降趨勢(shì)，而隨著鹽濃度升高，鹽脅迫對(duì)種子的發(fā)芽指數(shù)、胚根和幼苗生長(zhǎng)具有顯著的抑制作用[9]。綠豆具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值且固氮能力強(qiáng)，因此經(jīng)常用其改善地力。我國(guó)是世界上最大的綠豆出口國(guó)[10]，常年種植面積約為600萬(wàn)hm2，總產(chǎn)量約100萬(wàn)t[11]。本試驗(yàn)以預(yù)實(shí)驗(yàn)中耐鹽性表現(xiàn)較好的5個(gè)綠豆品種為材料，進(jìn)一步研究其萌發(fā)期耐鹽性表現(xiàn)，可為綠豆耐鹽育種及鹽堿地栽培、有效利用鹽漬化土壤、改善生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展提供參考依據(jù)[12]，具有指導(dǎo)實(shí)踐生產(chǎn)的意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料來(lái)源于國(guó)家食用豆體系全國(guó)聯(lián)合培養(yǎng)，即濰綠50934、濰綠52500、0802-4-2-1-2-1、白綠13號(hào)、1015-38，提供單位分別為青島綜合試驗(yàn)站、青島綜合試驗(yàn)站、綠豆育種崗位、小豆育種崗位、水分生理與節(jié)水栽培崗位。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

每個(gè)品種選取大小一致、均勻飽滿的種子50粒，經(jīng)消毒、沖洗后，均勻擺放在墊有濾紙的培養(yǎng)皿中，蓋保鮮膜并扎孔。每個(gè)品種分別用0、100、140、170、210、240 mmol·L-1共6個(gè)濃度NaCl溶液處理，以其中0 mmol·L-1作對(duì)照(ck)，試驗(yàn)設(shè)4次重復(fù)。將處理好的樣本放入人工氣候箱培養(yǎng)，設(shè)溫度25 ℃，光照16 h+溫度18 ℃，黑暗8 h。每隔24 h記錄一次萌發(fā)數(shù)(以胚芽≥2 mm為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn))并用移液槍(吉爾森)更換同濃度溶液。第7天結(jié)束脅迫處理。

1.3 試驗(yàn)測(cè)定指標(biāo)及方法

萌發(fā)指標(biāo)：發(fā)芽率(%)、發(fā)芽勢(shì)(%)、相對(duì)鹽害率、發(fā)芽指數(shù)。

發(fā)芽指數(shù)=∑Gt/Dt

式中：Gt為浸種后t日的發(fā)芽數(shù)；Dt為相應(yīng)的發(fā)芽日數(shù)。

生長(zhǎng)指標(biāo)：脅迫處理結(jié)束當(dāng)天，每個(gè)樣本取10株，迅速用吸水紙吸干表面水分，稱其鮮重。再用小刀將其根軸莖分離并依次擺在米字格板上拍照并測(cè)其長(zhǎng)度。

1.4 數(shù)據(jù)分析方法

用Excel 2019軟件及SPSS 25軟件作圖并用SPSS 25軟件進(jìn)行差異顯著性分析，在方差分析顯著的基礎(chǔ)上用Duncan法進(jìn)行多重比較，分析不同濃度NaCl脅迫對(duì)5種綠豆萌發(fā)及生長(zhǎng)的影響(p<0.05為顯著，p<0.01為極顯著)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度NaCl脅迫對(duì)綠豆發(fā)芽率的影響

發(fā)芽率是檢測(cè)種子品質(zhì)和挑選種子的重要指標(biāo)之一。如圖1所示，當(dāng)NaCl濃度≤170 mmol·L-1時(shí)，5種綠豆發(fā)芽率均較ck差異性不顯著，且當(dāng)NaCl濃度為100 mmol·L-1時(shí)，濰綠52500和1015-38發(fā)芽率略大于ck；當(dāng)NaCl濃度≥210 mmol·L-1時(shí)，濰綠52500發(fā)芽率較ck表現(xiàn)出顯著性差異；濰綠50934與白綠13號(hào)發(fā)芽率只有在NaCl濃度達(dá)最高時(shí)，較ck表現(xiàn)出顯著性差異，二者分別較ck下降了5%和6%；1015-38、0802-4-2-1-2-1發(fā)芽率對(duì)NaCl脅迫不敏感。由此可得，0802-4-2-1-2-1耐鹽性最好，1015-38，白綠13號(hào)，濰綠50934次之，濰綠52500最差，但所有參試樣本發(fā)芽率均在90%及以上。

注：不同小寫(xiě)字母表示在0.05水平下各數(shù)值之間差異顯著。下同。

表1為不同濃度NaCl脅迫下綠豆種子發(fā)芽率的方差分析。結(jié)果顯示，不同濃度NaCl脅迫對(duì)5種綠豆發(fā)芽率無(wú)顯著影響(F=2.011，p>0.05)，且5種綠豆發(fā)芽率在品種之間表現(xiàn)也并無(wú)顯著性差異(F=3.085，p>0.05)，在品種與濃度交互作用下亦無(wú)顯著性差異(F=0.223，p>0.05)。

2.2 不同濃度NaCl脅迫對(duì)綠豆發(fā)芽勢(shì)的影響

發(fā)芽勢(shì)是反映種子出苗速度和整齊度的指標(biāo)。如圖2所示，隨鹽濃度升高，各品種綠豆發(fā)芽勢(shì)均呈下降趨勢(shì)，但濰綠52500和1015-38發(fā)芽勢(shì)在鹽濃度為100 mmol·L-1，140 mmol·L-1時(shí)略高于ck；濰綠50934與1015-38發(fā)芽勢(shì)對(duì)NaCl脅迫不敏感；濰綠52500與0802-4-2-1-2-1均僅在NaCl濃度為240 mmol·L-1時(shí)較ck差異顯著；白綠13號(hào)在鹽濃度≥170 mmol·L-1時(shí)，發(fā)芽勢(shì)均較ck差異性顯著。整體來(lái)看，當(dāng)鹽濃度為0～170 mmol·L-1時(shí)，5種綠豆發(fā)芽勢(shì)相差不大，當(dāng)鹽濃度達(dá)210 mmol·L-1時(shí)，其發(fā)芽勢(shì)變化趨勢(shì)開(kāi)始出現(xiàn)明顯分化，在鹽濃度為240 mmol·L-1時(shí)最明顯，此時(shí)發(fā)芽勢(shì)由大到小順序?yàn)?，濰綠52500>白綠13號(hào)>0802-4-2-1-2-1>濰綠50934>1015-38，由此可見(jiàn)，1015-38耐鹽性最好，濰綠52500最差。

表1 NaCl脅迫下綠豆發(fā)芽率方差分析

表2 NaCl脅迫下綠豆發(fā)芽勢(shì)方差分析

表2為不同濃度NaCl脅迫下綠豆種子發(fā)芽勢(shì)的方差分析。結(jié)果顯示，NaCl脅迫對(duì)5種綠豆種子發(fā)芽勢(shì)無(wú)顯著影響(F=2.663，p>0.05)，且5種綠豆發(fā)芽勢(shì)在品種之間也無(wú)顯著差異(F=2.652，p>0.05)，在品種與濃度交互作用下亦無(wú)顯著性差異(F=0.275，p>0.05)。

2.3 不同濃度NaCl脅迫對(duì)綠豆發(fā)芽指數(shù)的影響

發(fā)芽指數(shù)綜合了種子萌發(fā)數(shù)目、速度、整齊度3個(gè)因素，更能全面反映種子萌發(fā)情況。如圖3所示，隨NaCl濃度增加，5種綠豆發(fā)芽指數(shù)均呈明顯下降趨勢(shì)。在鹽濃度為100 mmol·L-1時(shí)，濰綠50934，濰綠52500，白綠13號(hào)發(fā)芽指數(shù)較ck達(dá)顯著性差異水平；在鹽濃度為140 mmol·L-1時(shí)，5種綠豆發(fā)芽指數(shù)均較ck表現(xiàn)出顯著性差異且品種間差異明顯，最大為白綠13號(hào)(116.13)，最小為濰綠52500(89.35)；在鹽濃度為170 mmol·L-1時(shí)，0802-4-2-1-2-1發(fā)芽指數(shù)最大(104.93)，其余4個(gè)品種均低于100；當(dāng)鹽濃度達(dá)到240 mmol·L-1時(shí)，濰綠50934、1015-38、0802-4-2-1-2-1、白綠13號(hào)發(fā)芽指數(shù)相差不大，均在69～75之間，濰綠52500發(fā)芽指數(shù)最低(60.84)?？傮w來(lái)看，濰綠52500發(fā)芽指數(shù)明顯低于其他4種綠豆，由此得出，濰綠52500耐鹽性最差。

圖2 NaCl脅迫下綠豆發(fā)芽勢(shì)

表3為不同濃度NaCl脅迫下綠豆種子發(fā)芽指數(shù)的方差分析。結(jié)果顯示，NaCl脅迫對(duì)5種綠豆發(fā)芽指數(shù)影響程度極顯著(F=14.623，p<0.01)，但5種綠豆發(fā)芽指數(shù)在品種之間無(wú)顯著差異(F=1.743，p>0.05)，在品種與濃度交互作用下亦無(wú)顯著性差異(F=0.433，p>0.05)。

表3 NaCl脅迫下綠豆發(fā)芽指數(shù)方差分析

表4 NaCl脅迫下綠豆相對(duì)鹽害率方差分析

圖3 NaCl脅迫下綠豆發(fā)芽指數(shù)

2.4 不同濃度NaCl脅迫對(duì)綠豆相對(duì)鹽害率的影響

相對(duì)鹽害率可直觀反映出植物受鹽迫害程度以及植物耐鹽性。如圖4所示，在不同濃度鹽脅迫下，所有品種綠豆相對(duì)鹽害率都呈上升趨勢(shì)。NaCl濃度為100 mmol·L-1時(shí)，1015-38與濰綠52500相對(duì)鹽害率均為負(fù)值;在NaCl濃度為140 mmol·L-1時(shí)，濰綠52500相對(duì)鹽害率仍為負(fù)值，1015-38，0802-4-2-1-2-1，白綠13號(hào)均為0，濰綠50934最高，為3%；當(dāng)鹽濃度為100～170 mmol·L-1時(shí)，濰綠50934相對(duì)鹽害率最高，0802-4-2-1-2-1為0；當(dāng)鹽濃度>170 mmol·L-1時(shí)，5種綠豆相對(duì)鹽害率均隨鹽濃度升高而有不同程度增高；當(dāng)鹽濃度為240 mmol·L-1時(shí)，各相對(duì)鹽害率排序?yàn)椋簽H綠52500>白綠13號(hào)>濰綠50934>0802-4-2-1-2-1>1015-38，說(shuō)明濰綠52500耐鹽性最差，1015-38耐鹽性最好。

表4為不同濃度NaCl脅迫下綠豆相對(duì)鹽害率的方差分析。結(jié)果顯示，不同濃度NaCl脅迫對(duì)5種綠豆相對(duì)鹽害率影響有極顯著差異(F=4.165，p<0.01)，且品種之間差異顯著(F=4.448，p<0.05)，但品種與濃度交互作用下無(wú)顯著性差異(F=0.450，p>0.05)。

圖4 NaCl脅迫下綠豆相對(duì)鹽害率

2.5 不同濃度NaCl脅迫對(duì)綠豆芽期鮮重的影響

由圖5可知，鹽脅迫對(duì)綠豆幼苗的鮮重具有顯著的抑制作用，且5種綠豆變化規(guī)律相似。在NaCl濃度為0時(shí)，濰綠52500鮮重最重，0802-4-2-1-2-1、白綠13號(hào)、1015-38次之且三者鮮重相差不大，濰綠50934最小，為2.765 7 g；鹽濃度為100 mmol·L-1時(shí)，5種綠豆鮮重較ck均達(dá)顯著水平；隨鹽濃度增高，5個(gè)品種綠豆鮮重均呈下降趨勢(shì)且差異性越來(lái)越顯著。5種綠豆鮮重在NaCl濃度為170～240 mmol·L-1段下降趨勢(shì)比0～170 mmol·L-1段緩慢。總體上，濰綠52500鮮重較ck下降最多，為2.662 g，濰綠50934、0802-4-2-1-2-1、白綠13號(hào)、1015-38分別為1.728 7 g、2.202 3 g、2.185 7 g、2.229 4 g。

圖5 NaCl脅迫下綠豆鮮重

表5為不同濃度NaCl脅迫下綠豆芽期鮮重的方差分析。結(jié)果顯示，NaCl脅迫對(duì)5種綠豆芽期鮮重影響程度極顯著(F=504.117，p<0.01)，NaCl脅迫下，5種綠豆芽期鮮重在品種之間表現(xiàn)無(wú)顯著差異(F=0.013，p>0.05)，在品種與濃度交互作用下亦無(wú)顯著性差異(F=0.106，p>0.05)。

2.6 不同濃度NaCl脅迫對(duì)綠豆根、軸、莖長(zhǎng)度的影響

如圖6～圖10所示，隨NaCl濃度增大，5種綠豆的根長(zhǎng)、軸長(zhǎng)、莖長(zhǎng)及其總和的變化趨勢(shì)大體相似，都呈下降趨勢(shì)。在ck處理下，濰綠52500根、軸、莖總和最高，為282.399 1 cm，白綠13號(hào)最低，為174.125 4 cm；NaCl濃度為0～170 mmol·L-1時(shí)，各品種綠豆根、軸、莖總長(zhǎng)度依次驟降，差異性均較相鄰NaCl濃度達(dá)顯著水平，而當(dāng)NaCl濃度>170 mmol·L-1時(shí)，各品種綠豆根、軸、莖長(zhǎng)度雖有所降低，但較相鄰NaCl濃度均無(wú)顯著性差異，且此時(shí)5種綠豆已無(wú)莖的分化，根、軸受到的抑制作用也極其顯著；總體上，濰綠52500各部分長(zhǎng)度總和較ck下降最多，為280.927 2 cm，白綠13號(hào)下降最少，為169.445 7 cm。

圖6 NaCl脅迫下濰綠50934根軸莖長(zhǎng)度

圖7 NaCl脅迫下濰綠52500根軸莖長(zhǎng)度

圖8 NaCl脅迫下1015-38根軸莖長(zhǎng)度

圖9 NaCl脅迫下0802-4-2-1-2-1根軸莖長(zhǎng)度

圖10 NaCl脅迫下白綠13號(hào)根軸莖長(zhǎng)度

表5 NaCl脅迫下綠豆鮮重方差分析

表6 NaCl脅迫下綠豆根軸莖長(zhǎng)度和方差分析

表6為不同濃度NaCl脅迫下綠豆芽期根、軸、莖長(zhǎng)度和的方差分析。結(jié)果顯示，不同濃度NaCl脅迫對(duì)5種綠豆各部分長(zhǎng)度和影響程度極顯著(F=158.679，p<0.01)，但5種綠豆各部分長(zhǎng)度和在品種之間無(wú)顯著差異(F=2.845，p>0.05)，在品種與濃度交互作用下亦無(wú)顯著性差異(F=1.931，p>0.05)。

3 討論與結(jié)論

針對(duì)單一鹽分, 低鹽濃度促進(jìn)種子萌發(fā), 高鹽濃度抑制種子萌發(fā)[13]。發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、相對(duì)鹽害率是評(píng)價(jià)種子萌發(fā)常用的指標(biāo)，反映種子萌發(fā)速度、整齊度和出苗健壯的潛勢(shì)[14]。

根據(jù)萌發(fā)指標(biāo)方差分析結(jié)果可知，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)在各因素(NaCl濃度、品種、NaCl濃度與品種復(fù)合)影響下差異均不顯著，可能是因?yàn)楸驹囼?yàn)選材是預(yù)試驗(yàn)中選出的耐鹽性較好的品種。發(fā)芽指數(shù)在NaCl濃度影響下差異極顯著，說(shuō)明發(fā)芽指數(shù)更容易檢測(cè)種子對(duì)鹽脅迫的敏感性。相對(duì)鹽害率在NaCl濃度、品種兩因素影響下差異顯著，說(shuō)明相對(duì)鹽害率進(jìn)一步反映品種間的耐鹽性差異。

低濃度NaCl脅迫下，所有品種綠豆發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)略高于ck，但無(wú)顯著性差異，相對(duì)鹽害率為負(fù)值，說(shuō)明低鹽濃度促進(jìn)種子萌發(fā)，可能是因?yàn)榈望}濃度下，酶活性有所提高。這與張曉程[15]研究NaCl脅迫對(duì)四棱豆種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響得到的結(jié)論一致。隨NaCl濃度增高，5種綠豆相對(duì)鹽害率越來(lái)越高，說(shuō)明高濃度鹽脅迫抑制種子萌發(fā)，可能是外界鹽溶液濃度變大，導(dǎo)致種子滲透吸水作用減弱，種子突破種皮被抑制，從而影響種子萌發(fā)[16]；過(guò)多的鹽離子會(huì)對(duì)細(xì)胞造成離子毒害[17]，使其細(xì)胞膜被氧化從而增大細(xì)胞膜透性，甚至徹底破壞細(xì)胞膜。另外，雖然所有樣本發(fā)芽率均達(dá)90%以上，但由發(fā)芽勢(shì)結(jié)果分析可知，高鹽濃度時(shí)，濰綠52500發(fā)芽勢(shì)僅為66%，說(shuō)明高鹽濃度雖對(duì)發(fā)芽能力影響較小，但延緩了種子發(fā)芽進(jìn)程。發(fā)芽指數(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)能更客觀地表達(dá)種子品質(zhì)，在低鹽濃度時(shí)，5種綠豆發(fā)芽指數(shù)均較ck有顯著性差異，但其發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)均無(wú)顯著性差異，且隨NaCl濃度升高，5種綠豆發(fā)芽指數(shù)均明顯降低。

植物萌發(fā)期生長(zhǎng)情況也可反映出植物抗鹽能力。通過(guò)對(duì)5種綠豆萌發(fā)期生長(zhǎng)指標(biāo)方差分析可得，5種綠豆萌發(fā)期生長(zhǎng)相互之間差異不顯著，但都對(duì)NaCl脅迫極其敏感。本研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)NaCl濃度為170～240 mmol·L-1時(shí)，各品種綠豆鮮重及各部分長(zhǎng)度變化不大且數(shù)值極低，說(shuō)明高鹽濃度脅迫對(duì)植物幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的抑制達(dá)到了一個(gè)極限，但其發(fā)芽率均在90%以上，說(shuō)明高鹽濃度并不會(huì)大程度抑制種子萌發(fā)，但會(huì)極大程度抑制其生長(zhǎng)發(fā)育，也說(shuō)明種子耐鹽脅迫程度大于幼苗。

1) 綠豆種子可以抵御低鹽傷害，低濃度NaCl脅迫可促進(jìn)種子萌發(fā)[18]，但隨NaCl濃度升高，種子萌發(fā)進(jìn)程放緩，發(fā)芽勢(shì)顯著降低，各品種綠豆發(fā)芽指數(shù)降低，相對(duì)鹽害率升高。對(duì)鹽脅迫敏感程度排序?yàn)橄鄬?duì)鹽害率>發(fā)芽指數(shù)>發(fā)芽勢(shì)>發(fā)芽率。

2) 隨NaCl濃度升高，5種綠豆生長(zhǎng)指標(biāo)顯著降低，且高濃度鹽脅迫影響莖的分化，種子對(duì)鹽脅迫的耐受性大于幼苗。

3) 通過(guò)對(duì)5種綠豆萌發(fā)指標(biāo)、生長(zhǎng)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，可知1015-38耐鹽性最好，濰綠52500耐鹽性最差。但由各方差分析可知，5種綠豆間耐鹽性差異不顯著。

4) 隨NaCl濃度升高，5種綠豆受鹽迫害程度均越來(lái)越大。