不同盐分处理对黑果枸杞种子萌发和幼苗生长的影响

潘平新， 倪 强， 马 瑞， 杨永义， 马彦军

(甘肃农业大学林学院， 甘肃 兰州 730070)

随着人类农业灌溉活动加剧以及不合理灌溉，土壤盐碱化已成为严重破坏土壤肥力和影响作物生产力的全球性问题[1-3]。盐碱化一般是协同发生的，碱化一般是由NaHCO3和Na2CO3溶液浓度过高造成的，而盐化一般是由NaCl和Na2SO4溶液浓度过高造成的，碱性盐一般对植物的影响大于中性盐[4]。

黑果枸杞(LyciumruthenicumMurr.)是茄科(Solanaceae)枸杞属(Lycium)多年生耐盐、抗旱落叶灌木，分布在盐沙地、盐碱地和路旁[5-6]。黑果枸杞果实富含蛋白质、花青素、枸杞多糖、氨基酸、维生素C、矿物质、微量元素和脂肪等多种营养成分，尤其含具有清除自由基、抗氧化功能的天然花色甙素，药用和保健价值远高于普通红枸杞，素有“软黄金”之称，具有良好的保健及药用价值[7-9]。黑果枸杞具有耐干旱、盐碱、寒冷的生物学特性，是改良荒漠化土壤、防风固沙、保持水土的优良植物，具有很高的生态学价值，是世界上三大碱性土壤指示植物和先锋植物之一[10]。同时黑果枸杞也是我国西北荒漠特有的、亟待开发的野生植物[11]，是盐渍荒漠植被群落中的优势种，具有非常突出的地位和作用。近年来人们对黑果枸杞的研究主要来自于野生栽培，而对于人工栽培较少，而且学者们对黑果枸杞抗盐机制的研究一般集中在单一的中性盐(NaCl，Na2SO4)[12]、碱性盐和混合盐[13]，对于3种盐分对黑果枸杞种子萌发和幼苗生长的影响之间的比较分析报道较少。本试验研究了中性盐、碱性盐及混合盐胁迫下黑果枸杞种子萌发和幼苗的生长，探讨不同类型的盐对黑果枸杞种子萌发及幼苗生长的影响，以期为研究黑果枸杞耐盐机制提供基础数据，同时也为黑果枸杞在甘肃盐碱土地的引种驯化提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试的黑果枸杞种子于2019年9月份取自甘肃民勤西渠镇戈壁滩(103°32′E，38°54′N，海拔1 309 m)，去除果肉并将种子风干备用。

1.2 试验设计

经过预试验，设置盐分浓度梯度为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%的混合盐(NaCl∶NaHCO3=1∶1)溶液。

1.3 试验方法

采用水选法将所用种子浸泡在水中24 h，除去杂质和干瘪的种子，将所选饱满种子用HgCl2溶液消毒5 min，消毒后的种子，用无菌水冲洗3～5次，备用；用高压灭菌锅对所用棉花进行高温消毒灭菌，将灭菌后的棉花铺在发芽盒底部，再将50粒种子均匀放置在发芽盒上，用40 mL不同浓度的盐溶液浸湿，置种后将发芽盒放置在温度条件良好的组织培养室(26℃左右)中，每天按时用蒸馏水补充水分，保持发芽床湿润，各处理设置3个重复，用蒸馏水作为对照，每天观察记录种子发芽数量。

每天下午18点观察种子的发芽数量，通过称重法，每天定时用蒸馏水补充蒸发掉的水分，来保证盐溶液浓度不变，以种子露白的天数[14]为种子的发芽初期，以种子的发芽数最多的天数为种子的发芽高峰期[15]，发芽期为7 d，前3 d计算发芽势，第7 d计算发芽率，连续3 d再无种子萌发的天数为种子的发芽末期。待种子萌发结束后取处理15 d的黑果枸杞幼苗进行根茎长以及干鲜重的测定。

发芽试验结束后，取出未发芽的种子，用蒸馏水清洗3～4次，晾干后转置相同水分的发芽床上，进行复水试验，以种子萌发的百分数为最终恢复萌发率。

1.4 测定指标方法

测量并计算种子的发芽率(Germination rate，GR)、发芽势(Germination energy，GE)、恢复萌发率、相对盐害率(Relative salt damage rate，RSDR)、发芽指数(Germination index，GI)、根茎比(Root-Stem ratio，RSR)、根长、茎长(直尺测量)、鲜重(用万分之一电子天平称重)、干重(采用烘干称质量法[16])、含水量(GW)11个指标。

(1)发芽率=发芽种子数/供试种子数×100%[17]；

(2)发芽势=前3天种子萌发数/种子总数×100%；

(3)恢复萌发率=复水试验发芽种子数/复水试验的供试种子数×100%；

(4)相对盐害率=(对照发芽率-处理发芽率)/对照发芽率×100%；

(5)发芽指数=ΣGt/Dt(ΣGt指t时间内的发芽总数，Dt指发芽天数)；

(6)根茎比=根长/茎长[18]；

(7)含水量=(鲜重—干重)/鲜重×100%。

1.5 数据处理

采用Excel 2010进行数据整理和作图，利用SPSS 20.0软件对试验数据进行单因素方差分析，显著水平为0.05，并用Duncan法进行多重比较，统计值用均值±标准误表示。

2 结果与分析

2.1 中性盐(NaCl和Na2SO4)处理对黑果枸杞种子萌发的影响

由表1可知，在NaCl和Na2SO4处理下，种子均能萌发。随着盐浓度的增大，发芽率呈先升后降的趋势，相对盐害率逐渐增大，恢复萌发率、发芽势、发芽指数、表现为先增大后减小。当NaCl，Na2SO4浓度为0.2%时，发芽率达最大，分别为43.33%，42.67%，比CK(37.33%)分别高出6.00%，5.34%，且差异显著(P<0.05)，超过此浓度后，发芽率逐渐降低，当NaCl，Na2SO4浓度为0.4%时，发芽率仍高于CK，且差异显著(P<0.05)；当NaCl的浓度为0.2%，Na2SO4的浓度为0.4%时，黑果枸杞种子表现出较低的恢复萌发率和相对盐害率，而在其余(1.6%的NaCl除外)盐浓度下，黑果枸杞种子表现出较高的恢复萌发率和相对盐害率，表明高浓度的NaCl、Na2SO4虽抑制种子萌发，但种子仍保持较高的再萌发能力；而当NaCl，Na2SO4浓度为0.4%时，发芽势和发芽指数达到最大，分别为25.00%，26.67%，3.74，4.19，比CK(24.00%，3.59)分别高出1.00%，2.67%，0.15，0.60，且NaCl的发芽势和发芽指数差异不显著，Na2SO4的发芽势和发芽指数差异显著(P<0.05)，表明此浓度下黑果枸杞种子具有较高的发芽质量。综上所述，2种盐分对黑果枸杞种子萌发的抑制效果为Na2SO4>NaCl。

2.2 中性盐(NaCl和Na2SO4)处理对黑果枸杞幼苗的影响

由图1、表1可知，在NaCl,Na2SO4处理下，根、茎长差异明显，随着NaCl，Na2SO4浓度的增大，根长、根茎比、鲜重、干重、含水量先增大后减小，茎长逐渐减小。当NaCl，Na2SO4的盐浓度为0.4%时，根长达到最大，分别为17.11 mm，23.45 mm，比CK(16.68 mm)分别高出0.43 mm，6.77 mm，且NaCl处理下根长差异不显著，Na2SO4处理下根长差异显著(P<0.05)，超过此浓度后，根长随盐浓度的增加而减小；此浓度下，根茎比达到最大，分别为1.92，2.03，比CK(1.19)分高出0.73，0.84，且差异显著(P<0.05)，超过此浓度，根茎比呈下降趋势；而当NaCl，Na2SO4的盐浓度为0.4%时，鲜重、干重、含水量达到最大，分别为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%)分别高出6.70 mg，0.10 mg，1.55%；20.40 mg，1.30 mg，2.39%，但差异不显著。综上所述，2种盐分对黑果枸杞幼苗生长的抑制效果为NaCl>Na2SO4，对黑果枸杞幼苗根长、茎长的抑制效果为茎长>根长。

表2 不同浓度中性盐处理对黑果枸杞种子萌发和幼苗生长的影响

图1 NaCl和Na2SO4处理对黑果枸杞幼苗根长和茎长的影响

2.3 碱性盐(NaHCO3)处理对黑果枸杞种子萌发的影响

由表2可知，在NaHCO3处理下，随着盐浓度的增大，种子发芽率、发芽指数、发芽势逐渐减小，恢复萌发率、相对盐害率逐渐增大。当NaHCO3的浓度为0.1%时，发芽率达到最大，为38.00%，比CK高出0.67%，差异不显著，其余浓度处理下，发芽率均小于CK，且差异显著(P<0.05)。NaHCO3的浓度为0.1%时，种子表现出较低的恢复萌发率和相对盐害率，分别为7.43%，1.85%，比CK分别低出4.40%，1.85%，且前者差异不显著，而后者差异显著(P<0.05)，其余浓度下，表现出较高的恢复萌发率和相对盐害率；在此浓度下，发芽指数达到最大，为3.69，与CK(3.59)相比差异不显著。其余浓度下，发芽势均小于CK，且差异不显著(1.2%除外)，说明不同浓度NaHCO3处理下，种子的发芽质量较差。因此不同浓度的NaHCO3不同程度的抑制了黑果枸杞种子萌发。

表2 不同浓度的碱性盐(NaHCO3)处理对黑果枸杞种子萌发和幼苗的影响

2.4 碱性盐(NaHCO3)处理对黑果枸杞幼苗的影响

由图2、表2可知，NaHCO3处理下，根长、茎长表现出不同程度的抑制效果，随着NaHCO3浓度的增大，根长、茎长、鲜重、干重、含水量逐渐减小，根茎比先增大后减小。随着盐浓度的增大，根长、茎长均小于CK(16.68 mm，14.05 mm)，表现为抑制作用；当NaHCO3的浓度为0.3%时，根茎比达到最大，为1.69，比CK(1.19)高出0.50，差异显著(P<0.05)，其余浓度处理下，根茎比均小于CK，且差异显著(P<0.05)；当NaHCO3的浓度为0.1%时，鲜重、干重、含水量均达到最大值，分别为60.80 mg，8.00 mg，86.64%，比CK(57.80 mg，7.70 mg，86.46%)分别高出3.00 mg，0.30 mg，0.18%，但差异不显著，表明此浓度处理下，黑果枸杞幼苗保持较强的生活力，其余浓度处理下，均小于CK，鲜重、干重差异显著(P<0.05)，而含水量差异不显著。综上所述，不同浓度的NaHCO3不同程度的抑制了黑果枸杞幼苗的生长，低浓度的NaHCO3(≤0.6%)对黑果枸杞幼苗根长和茎长的抑制效果为茎长>根长，高浓度的NaHCO3(>0.6%)对黑果枸杞幼苗根长和茎长的抑制效果为根长>茎长。

图2 NaHCO3处理对黑果枸杞幼苗根长和茎长的影响

2.5 混合盐处理对黑果枸杞种子萌发的影响

由表3可知，在不同浓度混合盐处理下，黑果枸杞种子发芽率、发芽势及发芽指数均小于CK。当混合盐的浓度为0.6%时，恢复萌发率达到最大为16.19%，与CK(11.83%)相比，差异显著(P<0.05)，随着混合盐浓度的增加，相对盐害率均大于CK。这表明混合盐对黑果枸杞种子萌发具有较强的抑制性。

2.6 混合盐处理对黑果枸杞幼苗的影响

由图3、表3可知，在混合盐处理下，根长、茎长表现出明显差异，随着混合盐浓度的增大，根长、茎长、根茎比、鲜重、干重、含水量先增大后减小。当混合盐的浓度为0.2%时，根长、茎长达到最大，为18.99 mm，17.40 mm，比CK(16.68 mm，14.05 mm)分别高出2.31 mm，3.35 mm，但差异不显著；高浓度处理下(≥0.8%)，茎长显著低于CK(P<0.05)，且根长明显小于茎长；随着混合盐浓度的增大，根茎比均小于CK(1.19)，且高浓度处理下(≥1.0%)差异显著(P<0.05)，表明不同浓度的混合盐处理抑制了黑果枸杞根和茎的生长；当混合盐的浓度为0.4%时，鲜重、干重、含水量分别达到最大为79.1 mg，7.70 mg，90.51%比CK(57.80 mg，7.70 mg，88.46%)分别高出23.10 mg，0 mg，2.05%，当混合盐的浓度为0.2%时，其鲜重、含水量均高于CK，且差异显著(P<0.05)，其余浓度下均小于CK，表明此浓度的混合盐处理下，黑果枸杞幼苗生活力较强。综上所述，当混合盐浓度≤0.4%，黑果枸杞幼苗可以正常生长且保持着较高的含水量，不同浓度的混合盐对黑果枸杞幼苗的抑制效果为根长>茎长。

表3 不同浓度的混合盐处理对黑果枸杞种子萌发和幼苗的影响

图3 混合盐处理对黑果枸杞幼苗根长和茎长的影响

3 讨论

3.1 种子萌发对不同类型盐碱胁迫的响应

盐碱胁迫是影响生物生长的重要逆境因素之一[19]。盐胁迫对种子萌发的抑制作用主要通过渗透作用与离子毒害作用来实现，而碱胁迫对种子萌发的抑制在盐胁迫的基础上，还包括较高的pH值，这种作用可能会使种子发生离子失衡，从而使碱胁迫对植物种子的伤害作用更强[20]。许多植物种子萌发在盐碱胁迫条件下会受到不同程度的抑制，抑制程度不仅与盐浓度相关，而且还与盐类型和植物自身耐盐能力有关[21,23-24]，王恩军等[25]对黑果枸杞、马彦军等[26]对蒙古黄芪(Astragalusmongholicus)、杨琦琦等[23]对裸果木(Gymnocarposprzewalskii)、石新建[27]对花花柴(Kareliniacaspica)、寇江涛等[28]对燕麦(Avenasativa)种子萌发和生理的影响的研究表明，低浓度的盐胁迫对种子萌发无显著影响，甚至可以促进种子萌发，随着盐溶液浓度的增大，抑制效果越明显。本研究中，0.2%，0.4%的中性盐溶液处理下，均明显提高种子发芽率，相对盐害率最小，表明此浓度处理下，种子具有较高萌发速率和种子活力，可能是在低浓度溶液处理下，种子遭受轻度的渗透胁迫，却伴随着补偿和超补偿作用[29-30]，离子进入种子细胞，降低细胞渗透势，提高种子对水分的吸收，加速种子萌发。而0.1%的碱性盐溶液处理下，虽提高种子的萌发率，但差异不显著，混合盐处理下种子萌发指标均低于CK，相对盐害率均高于CK，原因是低浓度的碱性盐和混合盐处理下，种子会受到轻微的pH作用，抑制种子萌发，而混合盐不仅受到双倍的渗透胁迫，而且也会受到酸碱度的影响。在相同盐浓度条件下，NaCl处理下的各项指标均大于Na2SO4，相对盐害率小于Na2SO4，NaHCO3介于Na2SO4和混合盐之间，说明4种盐分对黑果枸杞种子萌发的抑制效果为混合盐>NaHCO3>Na2SO4>NaCl。这与朱毅等[22]盐胁迫(NaCl，Na2SO4，NaHCO3，Na2CO3，两种混合盐为中性混合盐(同浓度下NaCl∶Na2SO4=1∶1)、碱性混合盐(同浓度下NaHCO3∶Na2CO3=1∶1))对柳枝稷种子萌发的影响、杨琦琦等[23]NaCl和Na2SO4胁迫对裸果木种子萌发的影响、杜丽霞等[31]盐胁迫(NaCl，Na2CO3，NaHCO3)对新麦草(Psathyrostachysjuncea)种子萌发特性和生理特性的影响、李长有等[32]单盐胁迫(NaCl，Na2SO4，NaHCO3，Na2CO3)对盐生植物碱地肤(Kochiascoparia)的影响的研究结果一致。

3.2 幼苗生长对不同类型盐碱胁迫的响应

由于植物种类的不同，不同器官对盐碱胁迫的反应及盐碱胁迫对植物不同部位的影响差异较大[3]。相关研究表明，盐分对植物地上部的抑制作用较地下部明显[34]；但也有研究得出相反的结论，认为在根系相对比较幼嫩时地下部分对盐分更敏感[33]。本研究中中性盐和低浓度的碱性盐(≤0.6%)的处理对黑果枸杞幼苗根茎长的抑制效果为茎长>根长，高浓度的NaHCO3碱性盐(>0.6%)、混合盐处理对黑果枸杞幼苗根茎长的抑制效果为根长>茎长。这可能是由于中性盐和低浓度的碱性盐处理下，植物幼苗主要受到Na+作用，刺激植物将更多的能量分配到根部，促进根的生长，这有利于其在恶劣环境中定植生存；高浓度的NaHCO3、混合盐处理下，植物幼苗主要受到土壤酸碱度的影响，根与外界环境直接接触，当受到外界环境干扰时，根受到的影响最大，这与杨琦琦等[23]NaCl和Na2SO4胁迫对裸果木种子萌发的影响和刘杰等[34]NaCl胁迫下虎尾草种子萌发特性的研究结论一致。本研究从种子萌发、幼苗生长方面初步判断出，黑果枸杞种子能在一定盐浓度范围内正常萌发生长，但在出苗后乃至全生育期是否也具有较强的耐盐碱性还需进一步的研究。

4 结论

综上所述，0.2%NaCl溶液对黑果枸杞种子萌发抑制最小，0.4%混合盐溶液对黑果枸杞幼苗生长抑制最小；4种不同类型盐溶液对黑果枸杞种子萌发的抑制效果为混合盐>NaHCO3>Na2SO4>NaCl；4种不同类型盐溶液对黑果枸杞幼苗的根长和茎长表现出不同的抑制程度，中性盐和低浓度的碱性盐(≤0.6%)：茎长>根长，高浓度碱性盐(>0.6%)、混合盐：根长>茎长；通过对根长、茎长、鲜重、含水量、干重、根茎比的比较发现，不同类型的盐对黑果枸杞幼苗生长抑制强弱顺序为混合盐> NaHCO3> Na2SO4>NaCl。黑果枸杞种子对混合盐、NaHCO3，Na2SO4，NaCl具有不同的耐受性，通过比较发现黑果枸杞种子对NaCl具有较强的耐受性，黑果枸杞种子和幼苗在以NaCl为主的盐碱地上能正常萌发和生长。