KNO3和CaCl2对盐胁迫下小麦发芽的影响

王亚英,武英霞,沈军,左毅

(1.山西林业职业技术学院 园林系,山西太原 030009;2.河南科技学院 生命科学院,河南 453003)

目前土壤盐渍化是世界范围内影响作物产量的主要非生物胁迫因子之一,也是农作物减产的主要原因之一,成为人类面临的世界性难题。盐碱地上植物生长的障碍主要是由于淋溶作用较弱,大量易溶性盐分在土壤表层积累,浓度过高,引起植物生理干旱。它们可通过不同的方式影响植物的生长,尤其单盐毒害对植物的影响特别大[1]。据统计,影响作物产量的各种环境因素中,干旱和盐碱造成的减产在40%以上。如何提高植物的耐盐性成为当前一个迫切需要解决的科学问题[2]。

小麦是世界上种植面积最大的粮食作物,全球有1/3以上的人口以小麦为主要食物来源。开展小麦耐盐性的研究,已引起人们的广泛重视。因此,研究小麦的耐盐性,揭示其耐盐机理对其推广应用以及盐渍土地资源的开发利用具有重要的社会价值和经济价值,而有关耐盐性的研究报道主要集中在逆境下生理指标的变化[3],而对如何缓解毒害报道很少。为此,有必要对其在盐胁迫下的生长及生理反应进行研究,以期从中探讨缓解毒害的有效办法和耐盐机理,为其在盐碱地区应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

小麦新品种Screem,由河南科技学院遗传育种实验室提供。

0.1%HgCl2消毒处理种子15 min,去离子水冲洗干净后将小麦种子播种于铺有滤纸的发芽盒中,每个发芽盒放100粒种子,分别加入不同的处理液,溶液的量以浸泡过种子体积的1/2为准。重复3次,做好标记。并将发芽盒放在20℃恒温箱中催芽,从播种日起,每天定时观察、补充处理液。计算其发芽率、发芽势、发芽指数[4,5]。

1.2 试验设计

处理方法:以NaHCO3为盐胁迫的盐,设定两个浓度,0.15%(A1)、0.30%(A2),以蒸馏水为对照(CK);KNO3浓度为 0.05%(B);CaCl2为0.05%(C)。设计方案见表1。

表1 试验设计Table 1 Experimental design

1.3 数据分析

采用Microsoft Office Excel 2003软件对数据作预处理,DPS7.55软件进行单因素方差分析,并对平均数作Duncan`s新复极差法多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同处理对小麦发芽势的影响

不同处理对小麦发芽势的影响见表2。

表2 不同处理对小麦发芽势的影响Table 2 Theeffect of different treatment on wheat/s germination energy

由表2可知,BC处理发芽势最大,与其它处理差异极显著。对比盐空白组(CK、B、C、BC)得出,发芽势表现出BC＞B＞CK＞C,说明在清水环境下,KNO3和CaCl2混合施用可有效促进小麦萌发,而单独施用CaCl2处理则会形成盐害,显著降低小麦发芽势;对比盐浓度组,低盐浓度处理A1除与C处理C结合发芽势较低外,其它各处理组合均高于高盐浓度处理A2,这说明盐浓度会极大地影响小麦发芽势。

从表2还可以看出,低盐浓度下,处理A1、A1B、A1BC间差异不显著,唯有A1C处理与其它处理差异显著,发芽势最低;高盐浓度下,A2和A2B处理发芽势较大,与A2BC和A2C处理之间差异极显著,可见在盐胁迫环境下Cl-对种子发芽有强烈的抑制作用。

2.2 不同处理对小麦发芽率的影响

由表3可知,不同处理小麦发芽率与发芽势表现并不一致,这与盐胁迫浸泡时间影响小麦种子发芽率有关。总体上看发芽率表现为无盐＞低盐＞高盐;无盐条件下,发芽率表现为B＞C＞CK＞BC,单施KNO3处理发芽率最好;低盐浓度处理中,发芽率表现为 A1C＞A1B＞A1＞A1BC,但4处理间差异不显著;高盐浓度下,C处理较A1处理的发芽率高17%。高盐浓度下,发芽率表现为A2C＞A2＞A2B＞A2BC,4处理间存在显著差异。可见在盐胁迫不严重地区,在小麦发芽过程中可以不加任何物质缓解胁迫。若盐渍严重时,可添加CaCl2促进小麦发芽生长。

表3 不同处理对小麦发芽率的影响Table3 The effect of different treatment on wheat/s germination rate

2.3 不同处理对小麦株高的影响

由表4可以看出,在盐空白中,BC处理株高极显著高于B处理,而C处理植株则极显著低于其它处理,可见 CaCl2对小麦生长具有负作用,而KNO3和CaCl2混合配施对小麦生长具有促进作用。在低盐浓度下,A1B与其它处理差异极显著,A1处理由于胁迫原因小麦株高较小,可见适量的KNO3可有效缓解盐胁迫,促进小麦生长。在高盐浓度下,A2B处理与其它处理差异极显著,A2处理较A2B处理低30%,较A2C处理低 21%,可见单盐胁迫对作物生长影响极大。综上可知,在盐胁迫的条件下,KNO3的促进小麦生长作用在所有处理中都有所体现,尤其在盐胁迫条件下,效果明显。盐胁迫下CaCl2可以促进小麦生长,而没有盐胁迫时,CaCl2又会抑制小麦生长。

表4 不同处理对小麦株高的影响Table 4 The effect of different treatment on wheat height

2.4 不同处理对小麦胚根生长的影响

胚根能通过自身吸收外界物质,为小麦生长发育提供营养物质,而且有助于抗倒伏,促进叶片生长,根深叶茂,更好地进行光合作用。由表5可以看出,单盐处理显著提高小麦胚根长度,而高盐浓度A2BC处理小麦胚根长度最短,为B处理的48.9%。同时可以看出,低盐浓度处理整体大于高盐浓度处理。可见,随着盐胁迫的加重,胚根长度逐渐减小。试验12个处理中,处理 B、C、CK、BC培根长度较大,可见在无盐胁迫时,胚根生长良好,而且KNO3处理的效果最好,但KNO3和CaCl2混合效果不理想。在低盐浓度下,KNO3能有效缓解单盐毒害,而高盐浓度下,反而抑制根的生长。

表5 不同处理对小麦胚根长的影响Table5 The effect of different treatment on wheat's radical length

3 讨论和结论

有资料报道[6,7],在盐胁迫环境下,K+对渗透势的贡献最大。良好的钾营养可减轻水分及离子的不平衡状态,加速代谢进程,使膜蛋白产生适应性的变化。由于土壤中矿物态钾不能被作物吸收,而离子态钾含量低,作物吸收少。在水培条件下,所提供的钾均为离子态,可满足作物需求。

据报道CaCl2较生长素能更好地缓解盐毒害[8]。而KNO3作为作物的营养物质,也能帮助CaCl2缓解盐毒害[9]。该试验中,CaCl2较KNO3能更好地缓解盐胁迫,而对发芽有抑制作用。应该等小麦发芽后,添加CaCl2增强其适应环境能力。但KNO3中的硝酸根是作物生长的必须营养物质,钾元素具有品质元素之称,所以也应在适当时期适当补充。

作物在盐胁迫的条件下,从发芽情况就可看出长势优劣。开始时发芽势都较好,但随着盐浸泡时间延长,一些种子就会停止发芽,造成发芽率差异较大。而且该试验中由于加CaCl2处理中含有Cl-,对发芽有抑制作用。

本试验可得出:小麦的发芽生理过程受CaCl2的负作用影响较大,抑制小麦发芽;在小麦的幼苗期,胚根的伸长随盐浓度的增加而减小,CaCl2处 理有助于胚根的伸长,KNO3处理次之。

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