7种豆科牧草种子萌发期耐盐性评价

2023-03-15李春燕陈恩罗旭辉应朝阳

福建农业科技 2023年12期

关键词：盐胁迫种子萌发耐盐性

李春燕陈恩罗旭辉应朝阳

李春燕，陈恩，罗旭辉，等.7种豆科牧草种子萌发期耐盐性评价［J］.福建农业科技，2023，54（12）：41-48.

收稿日期：2023-08-12

作者简介：李春燕，女，1978年生，助理研究员，主要从事生态及农副产物资源化利用。

基金项目：福建省人民政府、中国农业科学院“5511”协同创新工程（XTCXGC2021019）；福建省科技计划公益类项目（2023R1019004）。

摘要：为盐渍化土壤生态恢复选取耐盐碱的豆科牧草植物提供参考依据。以田菁、猪屎豆、闽南饲用（印度）豇豆、印尼乌绿豆、决明、鸡眼草和含羞草决明种子为材料，用不同浓度［0（CK）、50、100、150 mmol ·L-1］的NaCl溶液和Na2SO4溶液进行胁迫处理，统计每种豆科牧草种子的每日发芽数，计算出累积发芽率、发芽率、相对发芽率和相对盐害率。结果表明：低浓度盐溶液（50 mmol·L-1）能促进田菁和猪屎豆种子起始萌发时间，高浓度的盐溶液（150 mmol·L-1）能延迟猪屎豆、决明、含羞草决明和鸡眼草起始萌发时间，并抑制种子发芽；根据隶属函数公式计算，在NaCl胁迫下，7种牧草种子耐盐性为闽南饲用（印度）豇豆>猪屎豆>印尼乌绿豆>田菁>决明>含羞草决明>鸡眼草；在Na2SO4胁迫下，7种牧草种子耐盐性为闽南饲用（印度）豇豆>田菁>決明>猪屎豆>含羞草决明>印尼乌绿豆>鸡眼草。

关键词：盐胁迫；种子萌发；豆科牧草；耐盐性

中图分类号：S 541.9 文献标志码：A 文章编号：0253-2301（2023）12-0041-08

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2023.12.006

Salt Tolerance Evaluation of Seven Legume Forages at Seed Germination Stage

LI Chun-yan， CHEN En， LUO Xu-hui， YING Zhao-yang

（Institute of Agricultural Ecology， Fujian Academy of Agricultural Sciences/Fujian Engineering and

Technology Research Center for Hilly Prataculture， Fuzhou， Fujian 350013， China）

Abstract： In order to provide reference for the selection of saline-alkali tolerant legume forage plants for the ecological restoration of salinized soil， the seeds of Sesbania cannabina， Crotalaria pallida， Minnan forage （India） Vigna unguiculata， Indonesian Vigna rabiata， Senna tora， Acalypha supera， and Chamaecrista mimosoides were taken as the materials， and different concentrations of NaCl solution and Na2SO4 solution ［0（CK）， 50， 100， 150 mmol/L］ were used for the stress treatment. The daily germination number of each legume forage seed was counted， and the cumulative germination rate， germination rate， relative germination rate and relative salt damage rate were calculated. The results showed that low concentration of salt solution （50 mmol·L-1） could promote the initial germination time of Sesbania cannabina and Crotalaria pallida seeds， while high concentration of salt solution （150 mmol·L-1） could delay the initial germination time of Crotalaria pallida， Senna tora， Chamaecrista mimosoides and Acalypha supera， and inhibit the seed germination. According to the membership function formula， under the stress of NaCl， the salt tolerance of seven forage seeds was as follows： Minnan forage （India） Vigna unguiculata>Crotalaria pallida>Indonesian Vigna rabiata>Sesbania cannabina>Senna tora>Chamaecrista mimosoides>Acalypha supera. Under the stress of Na2SO4， the salt tolerance of seven forage seeds was as follows： Minnan forage （India） Vigna unguiculata>Sesbania cannabina>Senna tora>Crotalaria pallida>Chamaecrista mimosoides>Indonesian Vigna rabiata>Acalypha supera.

Key words： Salt stress； Seed germination； Leguminous forage； Salt tolerance

滨海盐渍土是一种浅海地区的沉积物，它是由河流的搬运作用、海水的顶托作用和浸渍作用以及洋流、潮汐、海浪等共同因素作用下形成的［1-2］。我国各种类型的滨海盐渍土面积约为5×106 hm2，主要分布在山东、河北等环渤海地区、江苏北部的海滨地带及福建、广东等南部沿海地带［3］。随着经济的发展，在泉州、福清、宁德等地的部分滨海盐碱地，土壤盐渍化加重［4］，因此，改良盐碱地，提升其生态价值，变得尤为重要。近年来，国内外学者对滨海盐渍土高效利用方面开展了大量实质性的研究与应用，取得了显著成效，但由于改良利用成本高、效益低下，如何高效利用滨海盐渍土，仍然是当前经济、生态建设急需解决的问题。目前对滨海盐渍土改良和利用的生物学方法主要是种植耐盐植物［5-6］，所以发掘更多耐盐植物十分必要，对土壤盐碱化地区经济发展和生态环境改善均有重要意义。

种子是整个植物界从低等的菌藻植物到高等的被子植物经过亿万年进化过程的产物，种子萌发是植物生命周期的起始阶段，植物能否实现种群的繁衍也直接取决于种子能否成功萌发。植物能否在盐碱胁迫下生存，首先取决于它们能否萌发，以及发芽率的高低和发芽速度的快慢［7］。本试验中田菁Sesbania cannabina、猪屎豆Crotalaria pallida、闽南饲用（印度）豇豆Vigna unguiculata ′Minnan′、印尼烏绿豆Phaseolus aureus、决明Cassia tora、鸡眼草Kummerowia striata、含羞草决明Cassia mimosoides为豆科牧草中常见物种，其中闽南饲用（印度）豇豆为栽培种，其他6种为野生种。它们在改良土壤、提高地力、绿化国土、美化环境、饲喂畜禽等方面均发挥着重要作用。以这7种豆科牧草种子为试验材料，研究在不同浓度的NaCl和Na2SO4溶液处理下7种豆科牧草种子的发芽率变化，分析其耐盐性差异，以期为豆科牧草在滨海盐渍土改良应用中提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

1.1.1 种质来源供试牧草种子为田菁Sesbania cannabina、猪屎豆Crotalaria pallida、闽南饲用（印度）豇豆Vigna unguiculata ′Minnan′、印尼乌绿豆Phaseolus aureus、决明Cassia tora、鸡眼草Kummerowia striata、含羞草决明Cassia mimosoides均于2021年在建阳溪口山试验地扩繁收获的成熟种子。

1.1.2 仪器与试剂人工日光培养箱（型号为LRH-1100，宁波普朗特仪器有限公司）。供试NaCl和Na2SO4均为分析纯。

1.2 试验设计

试验选用中性盐（NaCl、Na2SO4），分别设置4个不同盐浓度处理，分别为0（CK）、50、100、150 mmol·L-1，每个处理3次重复。试验在人工日光培养箱中进行，培养条件为：光照8 h，黑暗16 h，温度（25±1）℃；相对湿度55%。

随机选取颗粒饱满、大小均匀，无破损的种子，每个重复100粒，用75%的酒精消毒20 min，无菌蒸馏水冲洗5～6 次，吸水纸吸干水分，备用。采用直径90 mm的培养皿培养，每个培养皿中放两层滤纸，分别加入5 mL的盐溶液，放置于人工日光培养箱中。为防止试验期间由于水分蒸发引起的溶液浓度改变，每2 d更换1次培养皿，每天记录各个培养皿中发芽的种子数到试验结束。

1.3 指标测定

观察种子发芽情况并记录发芽数，以芽长超过种长的一半为发芽标准。计算公式：（1）累计发芽率=某日累计萌发个数/供试种子粒数×100%；（2）发芽率（Germination percentage， GP）=发芽终期（规定日期内）全部发芽粒数/供试种子粒数×100%；（3）相对发芽率=处理发芽率/对照发芽率×100%；（4）相对盐害率=（对照发芽率-处理发芽率）/对照发芽率×100%。（5）植物耐盐性得分最终用隶属函数计算：U（Xij）=（Xij -Xjmin）/（Xjmax-Xjmin）中U（Xij）表示i品种j指标的隶属函数值；Xij表示i品种j指标的相应值；Xjmax和X

jmin则表示i品种在j指标中对应的最大值和最小值［8-10］。

1.4 数据分析

用Excel 2007 对数据进行整理，用Origin进行统计分析，excel2007绘制图表。通过双因素方差分析法（Double factor variance analysis）检验不同处理下各发芽指标的显著性。

2 结果与分析

2.1 NaCl胁迫对豆科牧草种子累积发芽率的影响

由图1可知，NaCl胁迫下7种豆科牧草种子萌发持续时间、起始萌发时间不一致，且随着NaCl浓度增加，豆科牧草种子起始萌发时间会出现提早或推迟现象。豆科牧草种子发芽持续时间差异较大，范围为10～30 d。猪屎豆种子在浓度100 mmol·L-1时，在第4 d起始萌发，比对照早1 d发芽，在浓度50 mmol·L-1和150 mmol·L-1时在第5 d和第11 d起始萌发，且种子萌发持续时间22 d；含羞草决明种子在浓度100 mmol·L-1时在，第5 d起始萌发，比对照迟2 d，且种子萌发持续时间16 d；鸡眼草种子在浓度50 mmol·L-1时，在第6 d起始萌发，比对照迟1 d，累计发芽率始终为5%，且种子萌发持续时间18 d；田菁在浓度50、150 mmol ·L-1时，在第4 d和第11 d起始萌发，分别比对照早10 d和3 d，且浓度50 mmol ·L-1时累计发芽率在第19 d时相较对照有所下降，在第23 d时又高于对照，种子萌发持续时间最长，为30 d；决明种子在浓度50、100 mmol·L-1时，都在第3 d起始萌发，累计发芽率始终低于对照，种子持续萌发时间20 d；闽南饲用（印度）豇豆种子在浓度50、100、150 mmol ·L-1时起始萌发时间与对照一致，都在第2 d起始萌发，累计发芽率始终低于对照，且种子萌发持续时间只有10 d；印尼乌绿豆种子在浓度50、100、150 mmol ·L-1时，均在第3 d起始萌发，比对照推迟1 d萌发，累计发芽率随着胁迫浓度的增加出现先增加后降低的趋势，在浓度100 mmol ·L-1时，累计发芽率从第5 d开始高于对照。

综合7种豆科牧草比较发现，低浓度（50 mmol ·L-1）NaCl能促进田菁和猪屎豆种子起始萌发时间；高浓度（150 mmol ·L-1）NaCl能延迟猪屎豆、决明、含羞草决明和鸡眼草起始萌发时间。

2.2 Na2SO4胁迫对豆科牧草种子累积发芽率的影响

由图2可知，Na2SO4胁迫下7种豆科牧草种子萌发持续时间、起始萌发时间变化较大，不同豆科牧草种子发芽持续时间差异较大，范围为10～30 d。猪屎豆种子在浓度100 mmol ·L-1时，在第4 d起始萌发，比对照早1 d发芽；在浓度50、100 mmol ·L-1时前16 d累计发芽率始终高于对照，且萌发时间持续22 d；含羞草决明种子在浓度50 mmol ·L-1时第2 d起始萌发，比对照早1 d，且累计发芽率在前4 d时始终高于对照，种子萌发持续时间为20 d；田菁种子在浓度50 mmol ·L-1时比对照早10 d萌发，且累计发芽率在前13 d时始终高于对照，种子萌发持续时间最长，为30 d。鸡眼草、决明、闽南饲用（印度）豇豆、印尼乌绿豆种子在Na2SO4胁迫下随着胁迫浓度的增加累积发芽率降低，且起始萌发时间均低于对照。结果表明，低浓度Na2SO4能促进猪屎豆、含羞草决明、田菁种子起始萌发时间，累积发芽率前期高于对照；高浓度的Na2SO4能延迟7种豆科牧草种子的起始萌发时间。

2.3 NaCl胁迫对7种豆科牧草种子萌发的影响

由表1可知，NaCl胁迫下印尼乌绿豆随着胁迫浓度的增加，发芽率和相对发芽率出现先增加后降低的趋势，在浓度50 mmol·L-1时达到最大值，分别为95.00%和101.78%，而相对盐害率出现先降低后增加的趋势，在50 mmol ·L-1时达到最小值-1.78%。闽南饲用（印度）豇豆、田菁、

猪屎豆、决明、含羞草决明种子均随着胁迫浓度的增加发芽率和相对发芽率均呈下降趋势，而相对盐害率呈上升趋势。NaCl胁迫下，鸡眼草种子在浓度100、150 mmol ·L-1未见种子发芽；含羞草决明种子在150 mmol ·L-1也未见种子发芽。

2.4 Na2SO4胁迫对7种豆科牧草种子萌发的影响

由表2可知，随着Na2SO4浓度的增加，闽南饲用（印度）豇豆种子发芽率呈现先增加后降低的趋势，在浓度50 mmol ·L-1时发芽率最高，为100.00%，比对照高1.34%。印尼乌绿豆、田菁、猪屎豆、决明、鸡眼草、含羞草决明种子均随着Na2SO4浓度的增加发芽率、相对发芽率呈下降趋势，而相对盐害率呈上升趋势，田菁、决明种子在浓度为150 mmol ·L-1时，种子未见发芽。鸡眼草和含羞草决明种子在浓度为100、150 mmol ·L-1时也未见其种子发芽。

2.5 盐胁迫下7种豆科牧草种子耐盐性评价

由表3可知，7种植物最终耐盐性得分排名是根据隶属函数公式，分别计算 4个浓度下植物发芽率、相对发芽和相对盐害率3个生长指标，结果表明：在NaCl胁迫下，7种牧草种子耐盐性为闽南饲用（印度）豇豆>猪屎豆>印尼乌绿豆>田菁>决明>含羞草决明>鸡眼草；在Na2SO4胁迫下，7种牧草种子耐盐性为闽南饲用（印度）豇豆>田菁>决明>猪屎豆>含羞草决明>印尼乌绿豆>鸡眼草。可以发现闽南饲用（印度）豇豆的耐盐性最好。

3 讨论与结论

種子萌发是植物生命的开始，是植物整个生长过程中最重要，也是最脆弱的阶段，极易受到外界环境的影响［11］，研究表明，植物在生长发育的不同阶段对盐胁迫环境的敏感程度不同，但种子萌发期是最敏感的阶段之一［12-14］。研究不同豆科牧草种子耐盐性是植物耐盐性早期鉴定和品种选择的基础［14］。已有研究表明，种子萌发是植物生活周期中的关键环节，种子萌发速度、发芽率、相对发芽率和相对盐害率能够在一定程度上反应植物对新环境的适应程度［12］。从研究结果来看，在低浓度（50 mmol·L-1）盐胁迫下，田菁、猪屎豆、含羞草决明种子起始萌发时间均比对照早，随着盐浓度的上升起始萌发时间均随胁迫浓度的增加出现延迟现象。Na2SO4胁迫下鸡眼草、含羞草决明、决明种子起始萌发推迟的最明显，而对闽南饲用（印度）豇豆和印尼乌绿豆种子起始萌发的时间影响不明显；NaCl胁迫下鸡眼草、含羞草决明种子起始萌发推迟的最明显，而对闽南饲用（印度）豇豆和印尼乌绿豆种子起始萌发的时间影响不明显。

本研究中，不同豆科牧草品种间的发芽率差异较大，田菁、猪屎豆、决明、鸡眼草量、含羞草决明种子的发芽率、相对发芽率均随盐浓度的增高而降低，这与申吴燕等［15］对12种植物的耐盐性筛选相似。有研究表明［6，14-15］，不同盐分类型和浓度等因素直接影响种子的萌发质量，印尼乌绿豆在NaCl胁迫下，发芽率和相对发芽率随着胁迫浓度的增加出现先增加后下降的趋势，说明低浓度NaCl胁迫下，印尼乌绿豆种子萌发并未因此受到显著的负影响，甚至在浓度50 mmol ·L-1时发芽率略有升高，这可能是因为低浓度的NaCl具有刺激印尼乌绿豆发芽的作用。闽南饲用（印度）豇豆在Na2SO4胁迫下，随着胁迫浓度的增加其发芽率和相对发芽率也出现先增加后下降的趋势，均高于其他牧草种子，这可能是因为低浓度的Na2SO4具有刺激闽南饲用（印度）豇豆发芽的作用。7种豆科牧草种子在相同盐浓度时，NaCl胁迫下的发芽率明显高于Na2SO4胁迫下的发芽率，有可能SO42- 抑制作用强于Cl-，这与徐小玉等［16］在研究对波斯菊种子耐盐性观点一致。根据隶属函数公式对耐盐性进行排名，闽南饲用（印度）豇豆在NaCl和Na2SO4两种盐胁迫下耐盐性最好。

盐胁迫抑制种子萌发是一个复杂过程，本研究对7种豆科牧草的耐盐性提供了一定的理论参考，但只对起始发芽时间、累计发芽率、发芽率、相对发芽率和相对盐害率等级进行了研究，指标单一，评价比较片面，因此，实际生产中可根据土壤含盐量的不同及后期幼苗的生长情况进行进一步的研究。

参考文献：

［1］徐恒刚，刘书润.土壤盐渍化对盐生植被的影响［J］.内蒙古草业，2004（2）：1-2.

［2］贾林，刘璐瑶，王鹏山，等.盐地碱蓬的耐盐机理及改良土壤机理研究进展［J］.中国农学通报，2021，37（3）：73-80.

［3］徐恒刚.中国盐生植被及盐渍化生态治理［M］.北京：中国农业科学技术出版社， 2004.

［4］王煌平，张青，罗涛，等.福建滨海盐碱地设施种植调查及农作改良思考［J］.安徽农学通报，2018，24（18）：76-78.

［5］雷威肖，陈巧玲，陈康丽，等.黄土高原常见蒿属植物对4种豆科牧草种子萌发和幼苗生长的化感作用［J］.中国草地学报，2020，42（1）：21-30.

［6］刘璐，张跃群，王婧，等.重度盐胁迫下12个地被草种萌发期的耐盐性比较［J］.草业科学，2019，36（11）： 2806-2819.

［7］李辛.一年生植物雾冰藜对盐碱胁迫的响应研究［D］.兰州：甘肃农业大学，2018.

［8］马彦军，祝小娟，何瑞雪.盐爪爪种子萌发期抗盐性研究［J］.草地学报，2019，27（5）：1237-1242.

［9］李青，秦玉芝，胡新喜，等.马铃薯耐盐性离体鉴定方法的建立及52份种质资源耐盐性评价［J］.植物遗传资源学报，2018，19（4）：580-560.

［10］李珍，云岚，石子英，等.盐胁迫对新麦草种子萌发及幼苗期生理特性的影響［J］.草业学报，2019，27 （8）：119-1292.