董飛，王燁楠，朱嬌，馬蕾，齊宇，王成鵬，溫超，張冀華，呂曉惠

（1.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院休閑農(nóng)業(yè)研究所/農(nóng)業(yè)部華東都市農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250100；2.濟(jì)南市麒麟花卉有限公司，山東 濟(jì)南 250100）

黃河三角洲主要分布在山東省東營(yíng)市和濱州市，面積高達(dá)5 700 km2［1.2］，而且正在以每年1 300～2 000 hm2的速度遞增［3-5］。該區(qū)域是我國(guó)鹽堿地集中分布區(qū)，鹽土占50%以上，鹽分以NaCl、KCl為主［6-8］。該類土壤含鹽量高、養(yǎng)分低、土壤結(jié)構(gòu)差［3］，嚴(yán)重制約了黃河三角洲地區(qū)的生態(tài)健康和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展［6］。

鹽脅迫是一種普遍存在的非生物脅迫，極大地限制了植物的生長(zhǎng)和發(fā)育［9］。鹽分主要通過(guò)滲透效應(yīng)和離子毒害抑制種子萌發(fā)［10］。滲透效應(yīng)是土壤鹽溶液離子濃度高，導(dǎo)致土壤水勢(shì)降低，種子吸水困難甚至脫水，從而限制了一些分解酶的合成，最終導(dǎo)致萌發(fā)反應(yīng)減弱甚至停滯［10，11］。離子毒害主要指鹽溶液中某些金屬離子或鹽離子本身會(huì)破壞細(xì)胞中的色素-蛋白質(zhì)-脂類復(fù)合體，并降解葉綠素和其他色素，抑制植物的光合速率［10，12，13］。種子萌發(fā)過(guò)程中，細(xì)胞膜系統(tǒng)需要進(jìn)行修復(fù)重建，而鹽脅迫下膜的修復(fù)受阻，引起大量有毒離子進(jìn)入，導(dǎo)致有毒物質(zhì)積累，進(jìn)而引發(fā)膜損傷、降低膜系統(tǒng)穩(wěn)定性、破壞其選擇透過(guò)性，使代謝途徑發(fā)生改變、正常生理代謝過(guò)程受到干擾，最終導(dǎo)致種子失活死亡［12］。

種子萌發(fā)階段對(duì)鹽脅迫最為敏感，是決定植物能否在鹽堿土壤中生長(zhǎng)發(fā)育的最關(guān)鍵時(shí)期，具有重要的生物學(xué)和生產(chǎn)實(shí)踐意義［14-16］。在發(fā)芽過(guò)程中，植物對(duì)鹽脅迫的反應(yīng)不同，有些植物在初始發(fā)芽階段需要少量鹽分刺激才能發(fā)芽。但是，對(duì)于絕大多數(shù)植物而言，鹽脅迫會(huì)抑制其萌發(fā)，延緩發(fā)芽進(jìn)程［9，17，18］。本研究以5種菊科草花為試材，研究鹽脅迫對(duì)其種子萌發(fā)的影響，篩選適應(yīng)鹽環(huán)境生長(zhǎng)的草花，以期為黃河三角洲地區(qū)園林綠化植物的選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料共5種，分別為松果菊（Echinacea purpurea（Linn.）Moench）、金盞菊（Calendula officinalis L.）、地被菊（Chrysanthemum morifolium Ramat.）、波斯菊（Cosmos bipinnata Cav.）、向日葵（Helianthus annuus L.），均購(gòu)自山東壽禾種業(yè)有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

本研究以5種菊科草花種子為試材。設(shè)置NaCl濃度分別為0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%。挑選大小一致且飽滿的種子，用0.1%HgCl2消毒，用無(wú)菌水漂洗數(shù)次直至無(wú)殘留HgCl2后，在培養(yǎng)皿底部墊2張濾紙，每個(gè)培養(yǎng)皿均勻放置30粒種子，加入適量不同濃度的鹽溶液，每個(gè)處理重復(fù)3次，以蒸餾水處理作為對(duì)照。于25℃恒溫光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，每天記錄發(fā)芽情況。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

試驗(yàn)期間每天調(diào)查記錄種子發(fā)芽數(shù)，種子發(fā)芽以胚根達(dá)到種子長(zhǎng)度的一半為準(zhǔn)。參照《國(guó)際種子檢驗(yàn)規(guī)程》［19］統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、胚根長(zhǎng)、胚芽長(zhǎng)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)等指標(biāo)。

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

發(fā)芽勢(shì)（%）=發(fā)芽達(dá)到高峰期時(shí)發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100；

發(fā)芽指數(shù)（GI）=∑（Gt/Dt）；

活力指數(shù)（VI）=GI×S。

式中，Gt表示t天的發(fā)芽種子數(shù)，Dt表示至t天的發(fā)芽天數(shù)，S為平均根長(zhǎng)。

試驗(yàn)結(jié)束后，從每個(gè)培養(yǎng)皿中隨機(jī)選取10株幼苗，用刻度尺測(cè)量其胚芽長(zhǎng)、胚根長(zhǎng)［20］。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法對(duì)5種菊科草花種子鹽脅迫的耐受性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。隸屬函數(shù)值計(jì)算公式：X（μ）=（x-xmin）/（xmax-xmin）；如果某一指標(biāo)與抗性呈負(fù)相關(guān)，則通過(guò)反隸屬函數(shù)計(jì)算隸屬函數(shù)值：X（v）=1-（x-xmin）/（xmaxxmin）。其中：x為指標(biāo)測(cè)定值，xmin、xmax為所有參試材料某一指標(biāo)的最小值和最大值。最后，再將每份材料各個(gè)指標(biāo)的隸屬函數(shù)值累加求平均值［21］。

利用Microsoft Excel 2013和SPSS 21.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與整理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度NaCl處理對(duì)種子發(fā)芽率的影響

未經(jīng)NaCl脅迫時(shí)，地被菊的發(fā)芽率最高；當(dāng)NaCl濃度為0.2%時(shí)，向日葵的發(fā)芽率最高；當(dāng)NaCl濃度為0.4%～0.8%時(shí)，波斯菊的發(fā)芽率最高；當(dāng)NaCl濃度為1.0%～1.2%時(shí)，地被菊的發(fā)芽率最高；當(dāng)NaCl濃度為1.4%時(shí)，向日葵的發(fā)芽率最高（表1）。隨著NaCl濃度的增高，松果菊、金盞菊、地被菊的發(fā)芽率整體呈下降趨勢(shì)，波斯菊、向日葵則先上升后下降，均在0.2%NaCl處理時(shí)最高。當(dāng)NaCl濃度≥0.8%時(shí)，松果菊發(fā)芽率與對(duì)照差異顯著或極顯著；除0.2%NaCl處理外，其他濃度處理金盞菊的發(fā)芽率與對(duì)照差異極顯著，當(dāng)NaCl濃度達(dá)到1.2%時(shí)其發(fā)芽率為零；當(dāng)NaCl濃度≥0.6%時(shí)，向日葵的發(fā)芽率顯著或極顯著低于對(duì)照；當(dāng)NaCl濃度達(dá)到1.0%時(shí)，5種菊科種子發(fā)芽率均顯著或極顯著低于對(duì)照。

表1 不同濃度NaCl處理對(duì)種子發(fā)芽率的影響 （%）

2.2 不同濃度NaCl處理對(duì)種子發(fā)芽勢(shì)的影響

當(dāng)NaCl濃度為0～0.2%時(shí)，松果菊的發(fā)芽勢(shì)最高；當(dāng)NaCl濃度為0.4%～1.2%時(shí)，波斯菊的發(fā)芽勢(shì)最高；當(dāng)NaCl濃度為1.4%時(shí)，向日葵的發(fā)芽勢(shì)最高（表2）。隨著NaCl濃度增高，松果菊、金盞菊、地被菊、波斯菊發(fā)芽勢(shì)整體呈下降趨勢(shì)，向日葵則先上升后下降，0.2%NaCl處理時(shí)最高。當(dāng)NaCl濃度為0.8%～1.4%，松果菊和波斯菊發(fā)芽勢(shì)與對(duì)照差異極顯著；除0.2%處理外，金盞菊發(fā)芽勢(shì)與對(duì)照均差異極顯著，且NaCl濃度為1.0%～1.4%時(shí)其發(fā)芽勢(shì)為零；當(dāng)NaCl濃度分別達(dá)到0.8%和1.0%時(shí)，地被菊和向日葵的發(fā)芽勢(shì)顯著低于對(duì)照。

表2 不同濃度NaCl處理對(duì)種子發(fā)芽勢(shì)的影響 （%）

2.3 不同濃度NaCl處理對(duì)種子發(fā)芽指數(shù)的影響

未經(jīng)NaCl脅迫時(shí)，地被菊發(fā)芽指數(shù)最高；當(dāng)NaCl濃度為0.2%時(shí)，向日葵發(fā)芽指數(shù)最高；當(dāng)NaCl濃度為0.4%～1.2%時(shí)，波斯菊發(fā)芽指數(shù)最高；當(dāng)NaCl濃度為1.4%時(shí)，向日葵發(fā)芽指數(shù)最高（表3）。隨著NaCl濃度的增高，松果菊、金盞菊、地被菊發(fā)芽指數(shù)整體呈下降趨勢(shì)，波斯菊和向日葵則先上升后下降，均為0.2%NaCl處理時(shí)最高。當(dāng)NaCl濃度分別達(dá)到0.8%和1.0%時(shí)，松果菊和波斯菊種子發(fā)芽指數(shù)極顯著低于對(duì)照；當(dāng)NaCl濃度≥0.4%時(shí)金盞菊、地被菊與對(duì)照差異極顯著，向日葵顯著或極顯著低于對(duì)照。

表3 不同濃度NaCl處理對(duì)種子發(fā)芽指數(shù)的影響

2.4 不同濃度NaCl處理對(duì)種子活力指數(shù)的影響

向日葵種子的活力指數(shù)在NaCl脅迫的整個(gè)過(guò)程中都是最高的（表4）。隨著NaCl濃度的增高，松果菊、金盞菊、地被菊種子活力指數(shù)整體呈下降趨勢(shì)，波斯菊和向日葵則先上升后下降，0.2%NaCl處理時(shí)最高。在脅迫期間，松果菊種子活力指數(shù)與對(duì)照相比均有極顯著差異；當(dāng)NaCl濃度≥0.4%時(shí)，金盞菊和地被菊的種子活力指數(shù)與對(duì)照差異極顯著；在0.8%～1.4%NaCl脅迫下，波斯菊種子的活力指數(shù)極顯著低于對(duì)照；當(dāng)NaCl濃度≥0.6%時(shí)，向日葵種子的活力指數(shù)極顯著低于對(duì)照。

表4 不同濃度NaCl處理對(duì)種子活力指數(shù)的影響

2.5 不同濃度NaCl處理對(duì)種子胚芽長(zhǎng)的影響

向日葵種子的胚芽長(zhǎng)在NaCl脅迫整個(gè)過(guò)程中都是最長(zhǎng)的（表5）。隨著NaCl濃度的增高，松果菊、金盞菊、地被菊、向日葵胚芽長(zhǎng)整體呈下降趨勢(shì)，波斯菊則先上升后下降，0.2%NaCl處理的最高。當(dāng)NaCl濃度≥0.6%時(shí)，松果菊胚芽長(zhǎng)與對(duì)照差異極顯著；NaCl濃度≥0.8%時(shí)，金盞菊和向日葵的胚芽長(zhǎng)分別與對(duì)照差異極顯著；當(dāng)NaCl濃度≥1.0%時(shí)，地被菊的胚芽長(zhǎng)與對(duì)照存在顯著或極顯著差異；當(dāng)NaCl濃度≥0.4%時(shí)，波斯菊的胚芽長(zhǎng)顯著或極顯著低于對(duì)照。

表5 不同濃度NaCl處理對(duì)種子胚芽長(zhǎng)的影響 （cm）

2.6 不同濃度NaCl處理對(duì)種子胚根長(zhǎng)的影響

向日葵種子的胚根長(zhǎng)在NaCl脅迫整個(gè)過(guò)程中都是最長(zhǎng)的（表6）。隨著NaCl濃度增高，松果菊、金盞菊、地被菊的胚根長(zhǎng)整體呈下降趨勢(shì)，波斯菊和向日葵則先上升后下降，0.2%NaCl處理時(shí)最高。NaCl濃度≥0.4%時(shí)，松果菊、地被菊胚根長(zhǎng)分別與對(duì)照差異極顯著；NaCl濃度≥0.6%時(shí)，金盞菊胚根長(zhǎng)與對(duì)照差異顯著或極顯著；NaCl濃度≥0.8%時(shí)，波斯菊和向日葵胚根長(zhǎng)極顯著低于對(duì)照。

表6 不同濃度NaCl處理對(duì)種子胚根長(zhǎng)的影響 （cm）

2.7 隸屬函數(shù)法綜合評(píng)價(jià)種子的抗鹽性

隸屬函數(shù)值反映了植物種子的耐鹽程度，值越大，鹽脅迫造成的影響越小，種子的耐鹽性越強(qiáng)［19］。結(jié)果（表7）表明，5種菊科植物耐鹽性依次為向日葵＞地被菊＞波斯菊＞松果菊＞金盞菊。

表7 5種菊科植物種子耐鹽能力的隸屬函數(shù)法綜合評(píng)定

3 討論與結(jié)論

發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)等是檢驗(yàn)種子質(zhì)量的重要指標(biāo)，植物耐鹽能力決定了鹽環(huán)境下植物的生長(zhǎng)狀況［9］。本試驗(yàn)中5種菊科植物種子對(duì)NaCl脅迫的反應(yīng)不同。向日葵、波斯菊種子隨NaCl脅迫濃度的增高，發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)表現(xiàn)出先高后低趨勢(shì)，且均在0.2%NaCl處理時(shí)最高，說(shuō)明低濃度NaCl可以在一定程度上促進(jìn)其種子的萌發(fā)，這與前人有關(guān)錦葵［22］、矮雪輪［22］、番茄［23］、燕麥［24］、莧菜［9］、黑果枸杞［25］、黃芪［26］的研究結(jié)果一致。低濃度鹽對(duì)種子萌發(fā)有促進(jìn)作用，一方面可能由于種子從鹽溶液中吸收無(wú)機(jī)鹽離子，增加了細(xì)胞液濃度，降低了細(xì)胞水勢(shì)，從而增強(qiáng)了種子的吸水能力，提高了發(fā)芽率［9，27］；另一方面可能由于微量的Na+對(duì)呼吸酶有一定的激活作用［22，28］。松果菊、金盞菊、地被菊種子隨NaCl濃度的升高，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均呈下降趨勢(shì)，表明NaCl造成的滲透脅迫和離子毒害抑制了種子的萌發(fā)，與徐寧偉［9］、賈文慶［29］、李珍［30］等的研究結(jié)果一致。

幼苗的根系是否完整是其成苗的關(guān)鍵，也是決定其能否適應(yīng)環(huán)境的關(guān)鍵。種子萌發(fā)后胚芽和胚根的生長(zhǎng)是種子由萌發(fā)期向苗期過(guò)渡的重要階段，直接關(guān)系到幼苗后期的生長(zhǎng)發(fā)育及其對(duì)環(huán)境的耐受性［17，31，32］。徐曼［17］研究表明，低濃度鹽溶液對(duì)長(zhǎng)穗偃麥草胚芽、胚根的生長(zhǎng)影響不大，高濃度鹽溶液會(huì)明顯抑制其生長(zhǎng)；梅燚［33］和張利霞［34］等在蘿卜和夏枯草上的研究也有類似結(jié)果。本研究中，波斯菊胚芽、胚根及向日葵胚根的生長(zhǎng)表現(xiàn)出“低促高抑”的現(xiàn)象，而地被菊、金盞菊、松果菊的胚芽、胚根隨NaCl濃度的升高均呈下降趨勢(shì)。

植物的耐鹽性是由多種因素共同作用的，多種復(fù)雜因素構(gòu)成一個(gè)綜合性狀，利用隸屬函數(shù)法求出耐鹽性綜合評(píng)價(jià)值，可以簡(jiǎn)單準(zhǔn)確地對(duì)不同類型草花耐鹽性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，避免了單一指標(biāo)的片面性［22，35］。本研究利用該方法對(duì)5種菊科植物種子的耐鹽性進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，表現(xiàn)為向日葵＞地被菊＞波斯菊＞松果菊＞金盞菊。

輕鹽堿地含鹽量在0.3%以下，中度鹽堿地含鹽量在0.3%～0.6%，重鹽堿地含鹽量超過(guò)0.6%。本研究中當(dāng)NaCl濃度為0.6%～0.8%時(shí)，松果菊、地被菊、波斯菊的發(fā)芽率均能達(dá)到50%以上，這些草花可為黃河三角洲地區(qū)生態(tài)健康及園林綠化植物的選擇提供參考。