NaCl胁迫对降香黄檀（Dalbergia oderifera）种子萌发及幼苗生长的影响

2016-01-17刘盛波杜尚嘉陈国德吴挺佳邱明红

种子 2016年6期

刘盛波，张伟，杜尚嘉，陈国德，吴挺佳，邱明红

（海南省林业科学研究所，海口571158）

盐害是抑制植物生长和造成农作物减产的主要环境因素之一［1］。目前，由于森林砍伐以及植被退化导致土壤裸露、土地荒漠化导致的水分过度蒸发均使得土壤盐渍化。土壤盐渍化问题日益严重，面积也在不断扩增，已成为人们关注的焦点问题之一［2－4］。对于如何解决土壤盐渍化对植被造成的影响也在不断的进行研究［5－6］。

降香黄檀（Dalbergia oderifera）为海南特有的名贵珍稀树种，目前在海南其野生资源分布极其稀缺，已被列为国家一级保护植物，其心材具有重要的应用价值，是上等的红木用材及珍贵药材［7－9］。但是，由于心材形成较为缓慢，野生资源及其生境受到严重的破坏，导致资源匮乏。因此，研究盐胁迫对降香黄檀种子萌发及幼苗生长的影响有着重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选取当年生海南省林业科学研究所通什分所院内优良母树上发育性状良好的降香黄檀种子为试验材料。将试验种子去除杂质，用清水浸泡24h后播种于营养袋中。播种基质配比为椰糠∶河沙∶黄土（1∶1∶2），在播种前用多菌灵溶液对基质进行消毒处理。

1.2 试验设计

1.2.1 种子萌发期试验

设计5个不同梯度的NaCl浓度组，分别为：ck（清水）、1‰、2‰、3‰、4‰，每个处理设计3个重复，每个重复播种20粒，共300粒。播种后用不同梯度的NaCl胁迫对种子进行处理（每隔1周处理1次，直到实验结束），并盖以薄膜。记录温湿度及种子萌发时间、萌发数，观察种子的萌发情况。

表1 NaCl胁迫对降香黄檀种子萌发及幼苗成活的影响

1.2.2 幼苗期试验

待幼苗形成4片新叶后，每隔1周测1次叶绿素相对含量，分为早上（08：00）、中午（11：30）及下午（17：30），每隔1月测1次生长量指标，并在试验末期测量幼苗生物量、含水率及根瘤菌数量。记录温湿度，观察幼苗的生长情况。

1.3 数据统计与分析方法

用Excel软件对实验数据进行统计，使用SPSS 16.0对数据进行方差分析，并采用单因素方差分析及用LSD在0.05水平进行多重比较［10］。

2 结果与分析

2.1 NaCl胁迫对降香黄檀种子萌发及幼苗成活的影响

由表1可知，ck组降香黄檀种子萌发率较高，4‰组较低，ck组比4‰组高23%。降香黄檀种子萌发率从高到低的顺序为：ck＞1‰＞2‰＞3‰＞4‰。经方差分析，ck组种子萌发率与1‰、2‰组之间的差异不显著（p＞0.05），与3‰、4‰组之间的差异显著（p＜0.05）；种子萌发时间较早的为ck组，较晚的为4‰组，ck组比4‰组早17d，种子萌发所用时间从早到晚排序分别是：ck＞1‰＞2‰＞3‰＞4‰。经方差分析，ck组种子萌发所用时间与1‰、2‰和3‰组之间的差异不显著（p＞0.05），ck组和4‰组之间的差异显著（p＜0.05）；ck组幼苗成活率较高，4‰组较低，ck组比4‰组高71%，幼苗成活率从大到小的顺序为：ck＞1‰＞2‰＞3‰＞4‰。经方差分析，ck组成活率与1‰、2‰、3‰、4‰组之间的差异均为显著（p＜0.05）。

2.2 NaCl盐胁迫对幼苗生长量的影响

由图1可看出，ck组叶面积较大（3.54cm2），4‰组叶面积较小（1.33cm2），ck组比4‰组高2.21cm2，幼苗叶面积从大到小的顺序为：ck＞1‰＞2‰＞3‰＞4‰。经方差分析，ck组的幼苗叶面积与1‰组之间的差异不显著（p＞0.05），与2‰、3‰、4‰组之间的差异显著（p＜0.05）；图2中ck组与1‰组的叶片数较大，分别为26、25，4‰组的叶片数较小（8），ck组比4‰组多18，幼苗叶片数从大到小的顺序为ck＞1‰＞2‰＞3‰＞4‰。经方差分析，ck组的叶片数与1‰组之间的差异不显著（p＞0.05），与2‰、3‰、4‰组之间的差异显著（p＜0.05）。

图1 叶面积对比图

图2 叶片数对比图

从图3、图4、图5可看出，ck组的苗高、根长、地径较大，分别为：6.56，11.87，1.87mm，4‰组较小，分别为：3.12，5.20，1.27mm，幼苗苗高、根长、地径大小从大到小的顺序为ck＞1‰＞2‰＞3‰＞4‰；经方差分析，ck组的苗高与1‰、2‰、3‰、4‰组之间的差异均为显著（p＜0.05），ck组根长与1‰之间的差异不显著，与2‰、3‰、4‰之间的差异显著。ck组地径与1‰之间的差异不显著（p＞0.05），与2‰、3‰、4‰组之间的差异显著（p＜0.05）。

从图6可看出，ck组的全株生物量、地上生物量和地下生物量较高，分别为（0.68±0.16）g／株、（0.53±0.13）g／株和（0.15±0.03）g／株，4‰组较低，分别为（0.23±0.03）g／株、（0.21±0.03）g／株和（0.02g±0.003）g／株，ck组比4‰组分别多0.45g／株、0.30g／株和0.13g／株，幼苗植株生物量、地上生物量、地下生物量的从大到小的顺序均为ck＞1‰＞2‰＞3‰＞4‰。经过方差分析，ck组全株生物量、地上生物量、地下生物量与1‰组之间的差异均不显著（p＞0.05），与2‰、3‰、4‰组之间的差异均显著（p＜0.05）。

图3 幼苗苗高对比图

图4 幼苗根长对比图

图5 幼苗地径大小对比图

2.3 降香黄檀幼苗叶绿素相对含量与含水量对NaCl胁迫的响应

从图7可看出，3‰组的叶绿素较高（40.45），4‰NaCl组的叶绿素较低（33.43），3‰组比4‰ NaCl组多出7.02，各组叶绿素从大到小的顺序为：3‰＞1‰＞2‰＞ck＞4‰；经方差分析，ck组的叶绿素与各处理组之间的差异显著（p＜0.05）。但1‰、2‰和3‰组之间的差异不显著（p＞0.05），与4‰组都存在差异显著（p＜0.05）。

图6 幼苗生物量对比图

图7 幼苗叶绿素相对含量对比图

从图8可看出，4‰组的含水率较高（81.63%），ck组较低（71.42%），各组含水率从大到小的顺序为：4‰＞3%‰NaCl＞2‰＞1‰。经过方差分析，ck组的含水率与1‰组之间的差异不显著（p＞0.05），与2‰、3‰、4‰组之间的差异显著（p＜0.05）。

图8 幼苗含水率对比图

2.4 NaCl胁迫对降香黄檀幼苗根瘤菌数量的影响

通过结果分析可得，图9中ck组幼苗根瘤菌数量较高（19个），3‰、4‰较低（0个），ck组比3‰、4‰组均高19个，幼苗根瘤菌数量从大到小的顺序均为：ck＞1‰＞2‰＞3‰＞4‰。经方差分析，ck组幼苗根瘤菌与1‰、2‰、3‰、4‰组之间的差异均为显著（p＜0.05）。

图9 幼苗根瘤菌数量对比图

3 讨论与结论

3.1 NaCl胁迫对降香黄檀种子萌发及幼苗成活的影响

种子能否顺利萌发是影响植物繁衍及自然群落形成的重要因素［11］。有研究证实，在盐胁迫的生境下，大多数植物种子的萌发率会下降、萌发时间会受到推迟和延长［12］。本试验结果表明，降香黄檀种子的萌发率会随着NaCl胁迫程度的增强而降低，萌发时间会随着NaCl胁迫程度的增强而推迟，与多数学者的研究结果一致。方差分析结果表明，ck组种子萌发率与1‰组之间的差异不显著，与2‰、3‰、4‰组之间的差异显著；ck组萌发所用天数与1‰、2‰组之间的差异不显著，与3‰、4‰之间组的差异显著。说明降香黄檀种子的萌发率及萌发时间都会随着NaCl胁迫程度的增强，其差异会越显著，即NaCl胁迫程度增强，降香黄檀种子的萌发率会越低、萌发时间会越长，种子萌发会越困难。造成这种现象的原因一是种子内部渗透调节与离子效应共同作用的结果，即在高浓度的NaCl胁迫下，外界的渗透压过高而阻碍种子对水分的吸收，造成种子缺水；二是导致种子内部产生离子毒害作用［12］。

经试验末期的观测，ck组成活率较高（100%）；而随着盐胁迫程度的增强幼苗成活率呈逐渐下降趋势，ck＞1‰＞2‰＞3‰＞4‰，4‰组幼苗成活率较低（29%）。说明NaCl胁迫程度增强时幼苗的成活率会逐渐降低，当NaCl胁迫程度过高时，幼苗可能将无法保持正常的生长，出现全部死亡现象。

3.2 NaCl胁迫对降香黄檀幼苗生长量的影响

许多研究表明，植物幼苗在初期生长阶段最容易受到环境胁迫的影响，尤其在盐胁迫下，幼苗的生长会受到抑制作用［13－14］。本试验结果表明，降香黄檀幼苗苗高、地径大小、根长、叶面积、叶片数等生长量指标均会受到NaCl胁迫的影响，并且NaCl胁迫程度越强，此影响越大。ck组各项生长量指标均较高，4‰组均较低；此外，ck组幼苗的苗高、地径大小、叶面积和叶片数的均随着NaCl胁迫程度的增强而降低；方差分析结果表明，ck组幼苗的以上5项指标均随着NaCl胁迫程度的增强，其差异越趋向于显著。说明NaCl胁迫能够对降香黄檀幼苗的生长起到一定的抑制作用，这与多数研究结论一致。具体表现为幼苗苗高降低、地径缩小、根部生长受到抑制、叶片生长量减少、叶面积缩小［15］。此外，对幼苗生长观测发现，随着NaCl胁迫程度增加幼苗叶片会产生变厚、颜色变得深绿，且叶片趋于肉质化。这可能是由于在NaCl胁迫下，幼苗为了减少自身的蒸腾作用，保持体内水分，维持体内渗透压平衡而产生的适应性生长［16］。

生物量变化是植物对盐胁迫的综合反应，是评估盐胁迫程度和植物抗盐能力的可靠指标［17］。本试验结果表明，ck组幼苗全株生物量、地上生物量、地下生物量均较高，4‰组均为较低，ck组全株生物量为4‰组的2.95倍。而且降香黄檀幼苗的全株生物量、地上生物量、地下生物量随着盐胁迫程度的增强而下降；方差分析结果表明，ck组总生物量、地上生物量、地下生物量与1‰组之间的差异均不显著，与2‰、3‰、4‰组之间的差异均显著，说明NaCl胁迫会对幼苗生物量变化造成影响。

3.3 降香黄檀幼苗叶绿素相对含量与含水量对NaCl胁迫的响应

叶绿体是植物进行光合作用的主要场所，是反应植物光合能力的重要指标［18－19］。有研究表明，盐胁迫能导致植物体内叶绿素相对含量下降［20－21］。本试验结果表明，3‰组叶绿素相对含量较高，而4‰组较低，1‰、2‰、3‰组叶绿素的均高于ck组，而4‰组叶绿素却低于ck组，这说明3‰可能是降香黄檀幼苗承受NaCl浓度的最大阈值。当超过该值时，细胞中Na＋和Cl－过度积累使得叶绿体内部的结构及成分产生改变，胁迫程度超出了幼苗体内的对NaCl自身调节能力，导致在4‰叶绿素相对含量明显下降［22－23］。

幼苗体内含水率从高到低的顺序为：4‰＞3‰＞2‰＞1‰＞ck，4‰组较高，ck组较低。方差分析结果表明，ck与1‰、2‰、3‰、4‰之间的差异显著。造成这种现象的原因可能是，在NaCl胁迫下，幼苗体内Na＋和Cl－积累增多，幼苗需要大量吸水来维持自身渗透压平衡而对盐胁迫产生响应［22－23］。

3.4 NaCl胁迫对降香黄檀幼苗根瘤菌数量的影响

根瘤菌在与植物共生时，能起到固定空气中的氮素为植物提供营养［24－25］。在根瘤菌的生长受到影响时，植物体内的许多生命活动也因此受到影响［24－25］。本试验结果表明，降香黄檀幼苗根瘤菌的数量随着NaCl胁迫程度的增强而下降，ck组较高（19个），3‰、4‰组较低（0个）；方差分析结果表明，ck组根瘤菌数量与1‰、2‰、3‰、4‰组之间的差异显著。说明NaCl胁迫会对降香黄檀幼苗根瘤菌数量的生长产生严重的影响，且此影响会随着NaCl胁迫程度增强而加强。

由于根瘤菌与植物为互利共生关系，所以根瘤菌的生长受到限制时，植物生长也会随之受到影响。

总之，随着NaCl胁迫程度的增强，降香黄檀种子萌发率逐渐下降。在NaCl浓度过高时，种子可能会出现停止萌发的现象；随着NaCl胁迫程度的增强，对降香黄檀幼苗的生长产生抑制作用会越强，幼苗的生长会逐渐缓慢。此外，NaCl浓度过高时，幼苗可能将无法进行正常的生命活动。因此，盐胁迫对降香黄檀生长具有盐害作用，同时引发了对解决盐胁迫影响植物生长的思考。在目前环境污染严重，土地盐碱化、盐渍化问题越来越突出、土壤安全问题日益凸显的情况下，探讨盐胁迫对植物生长的研究有着重要意义。

［1］翁锦周，林江波，林加耕，等.盐胁迫对桉树幼苗的生长及叶绿素含量的影响［J］.热带作物学报，2007（4）：15－20.

［2］斯琴巴特尔，吴红英.盐胁迫对玉米种子萌发及幼苗生长的影响［J］.干旱区资源与环境，2000（4）：77－81.

［3］曾溅辉，贾永瑞，王建中，等.中国土地盐渍化沼泽化的分布特点及发展演变趋势［J］.中国地质灾害与防治学报，1993（4）：9－15，20.

［4］李自珍，李维德，石洪华，等.生态风险灰色评价模型及其在绿洲盐渍化农田生态系统中的应用［J］.中国沙漠，2002（6）：95－100.

［5］郑良永，曹启民，夏炜林，等.海南岛黄流镇土壤盐渍化的成因与改良措施初探［J］.热带农业科学，2005（3）：26－30.

［6］丁光伟，赵存兴.黄土高原地区土地盐渍化的防治［J］.干旱区资源与环境，1991（4）：49－60.

［7］中国树木志编委会主编.中国主要造林树种（第四版）［M］.北京：中国林业出版社，1993：646－650.

［8］蔡金清.降香黄檀栽培技术与引种试验初报［J］.林业建设，2006（4）：8－9.

［9］吴国欣，王凌晖，俞建妹，等.降香黄檀幼苗年生长节律研究［J］.浙江林业科技，2010（3）：56－60.

［10］赵天宏，刘轶鸥，王岩，等.O3浓度升高和 UV－B辐射增强对大豆叶片叶绿素相对含量和活性氧代谢的影响［J］.应用生态学报，2013（5）：1 277－1 283.

［11］闫留华，陈敏，王宝山.NaCl胁迫对2种表型盐地碱蓬种子萌发的渗透效应和离子效应研究［J］.西北植物学报，2008（4）：4 718－4 723.

［12］尤佳，王文瑞，卢金，等.盐胁迫对盐生植物黄花补血草种子萌发和幼苗生长的影响［J］.生态学报，2012（12）：3 825－3 833.