鈣對鹽脅迫下豇豆萌發與幼苗生長影響試驗初報

宿海霞 楊麗娟 郭瑩靖 鄭美琪 張雪

摘 要 以豇豆種子為試驗材料，使用不同濃度的CaCl2溶液對豇豆種子進行處理，研究鈣處理對150 mmol·L-1的NaCl溶液鹽脅迫處理下的豇豆種子萌發及幼苗生長的影響，以期尋找緩解豇豆鹽脅迫的最佳CaCl2濃度。結果表明：隨著CaCl2濃度的增加，對豇豆種子的萌發生長都具有不同程度的緩解作用，其中25 mmol·L-1 CaCl2溶液處理的豇豆種子緩解情況最佳。

關鍵詞 豇豆;鹽脅迫;鈣處理;發芽;幼苗生長

中圖分類號：S543.9 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.14.064

由于氣候環境變化和人為作用的雙重影響，土壤鹽漬化成為全球性的生態環境問題之一[1-2]。目前，我國土壤鹽漬化面積約為3.6×107 hm2，約占耕地面積的1/3，限制了作物的生長和產量，嚴重威脅著我國糧食生產，造成了巨大的經濟損失[3]。土壤中的鹽脅迫已經成為限制作物生長的最主要的非生物脅迫[4]。當土壤中的鹽分濃度高于正常值時，會使植物體內離子和水勢失衡，導致植物停止生長甚至死亡[5]。鈣是植物正常生長發育必需元素之一，與植物的生理功能密切相關[6]。有研究表明，Ca2+可以介導鹽脅迫信號，調節植物體細胞內離子平衡，減輕植物的鹽害，提高植物的抗鹽性[7-9]。

豆類植物對土壤條件的要求不是很嚴格，并且對土壤的質地適應性較強，適合為鹽漬土壤利用的植物[10]。其中，豇豆易栽培、產量高、品質佳，并且是我國重要的蔬菜作物[11]。為此，本試驗以豇豆為試驗材料，研究鈣處理對鹽脅迫下豇豆種子萌發及幼苗生長的影響，尋找鈣在豇豆萌發與幼苗生長階段緩解鹽脅迫的最佳濃度，以期為豇豆在鹽漬地栽培生產提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

豇豆種子：品種為黑眉一號，購于通化市新源種子公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 種子發芽

選取顆粒飽滿大小形態相似、無損傷的豇豆種子，用75%酒精消毒30 min，用蒸餾水沖洗3次，并將豇豆種子放入150 mmol·L-1的NaCl溶液和蒸餾水（對照）中浸泡12 h作鹽脅迫處理。然后將種子放置在鋪有兩層濾紙的培養皿中，每皿30粒，使用不同濃度的CaCl2溶液（0 mmol·L-1、15 mmol·L-1、20 mmol·L-1、25 mmol·L-1、30 mmol·L-1）分別對豇豆種子進行處理，每組3次重復，將培養皿放置于光照培養箱中25 ℃恒溫培養，每天觀察記錄發芽情況。

1.2.2 幼苗生長指標測定

選擇芽長相近無損傷的豇豆幼苗栽種于花盆中，每盆10株幼苗，每組3次重復，試驗組定期使用配制好的不同濃度的CaCl2溶液分別與150 mmol·L-1的NaCl溶液混合澆灌，對照組僅用蒸餾水或150 mmol·L-1的NaCl溶液進行澆灌。當蒸餾水對照組處理的幼苗株高達到15 cm左右時，測量每組幼苗的株高、葉寬、葉長、葉面積、葉厚度及根長，再測量葉子鮮/干重，根的鮮/干重。

1.3 數據分析

利用Excel 2016和SPSS 16.0軟件進行數據統計分析，本試驗的數據都為3次試驗的平均值。

2 結果與分析

2.1 不同濃度CaCl2溶液對鹽脅迫下豇豆種子發芽率的影響

由表1可知，與CK1、CK2相比，CaCl2溶液處理后的豇豆種子發芽率均低于CK1，高于CK2，隨著處理時間的增加，發芽率也逐漸增大。在鹽脅迫條件下，隨著CaCl2溶液濃度的增加，發芽率呈現先增高后降低的趨勢，當CaCl2溶液濃度增加到25 mmol·L-1，與CK1最為接近，豇豆種子的發芽率達到最大值。說明鹽脅迫下的豇豆種子在25 mmol·L-1CaCl2溶液處理下緩解效果明顯，且培養3 d時的緩解效果最佳，發芽率達到90%。當CaCl2溶液濃度增加到30 mmol·L-1時，鹽脅迫下的豇豆種子的發芽率達到最小值，說明較低濃度鈣處理對鹽脅迫下的豇豆種子有一定的緩解作用，過高濃度的鈣反而會抑制豇豆種子萌發。

2.2 不同濃度CaCl2溶液對鹽脅迫下豇豆幼苗生長的影響

由表2、表3可知，整體來看，CK1組豇豆幼苗生長發育最好。CK1與CK2相比，葉寬、株高、葉厚差異顯著，葉長、葉面積、葉鮮重、葉干重、根鮮重、根干重、根長差異極其顯著。單獨來看，葉寬與CK1相比，25 mmol·L-1CaCl2濃度處理的幼苗無顯著差異，其他濃度差異顯著;葉長和葉面積與CK1相比，25 mmol·L-1CaCl2濃度處理的幼苗無顯著差異，其他濃度與CK1相比均有差異，說明0～25 mmol·L-1CaCl2溶液對鹽脅迫下豇豆種子的葉寬、葉長和葉面積均有解毒作用，25 mmol·L-1CaCl2溶液解毒效果最好，但當濃度達到30 mmol·L-1時，葉寬、葉長和葉面積的數值降低，且葉寬數值還低于CK2，說明過高濃度的鈣處理不僅解毒效果降低，可能還會加重毒害作用。

株高在CaCl2溶液濃度較高或較低時顯著差異，葉厚在CaCl2溶液試驗濃度范圍內無顯著差異，但15～30 mmol·L-1CaCl2溶液對豇豆種子的株高和葉厚均有緩解作用，數值均高于CK2;葉鮮重/干重與CK1相比，0～15 mmol·L-1CaCl2溶液處理的豇豆幼苗有極顯著性差異，20 mmol·L-1CaCl2溶液處理的豇豆幼苗有顯著性差異，25 mmol·L-1CaCl2溶液處理的豇豆幼苗無顯著差異，且數值僅次于CK1，說明0～25 mmol·L-1CaCl2溶液對鹽脅迫下豇豆種子的葉鮮重/干重均有解毒作用，但25 mmol·L-1CaCl2溶液解毒效果最好;根鮮重/干重與CK1相比，25 mmol·L-1CaCl2濃度處理的幼苗無顯著差異，其他濃度差異極顯著，說明CaCl2溶液對根鮮重/干重解毒效果最好的濃度為25 mmol·L-1;根長與CK1相比，0～20 mmol·L-1CaCl2濃度處理的幼苗差異極顯著，25 mmol·L-1CaCl2濃度處理的幼苗無顯著差異，且隨著CaCl2溶液濃度的增加，根長呈現先增后降的趨勢，說明一定濃度的鈣處理對鹽脅迫有緩解作用，但濃度超過一定值后對植株的生長反而不利。

3 結論與討論

目前，土壤鹽漬化仍是困擾人類的重要環境問題，而且還在日益加重，嚴重威脅著農業的發展[12]。據研究表明，鹽漬土中的鹽份往往通過滲透作用和離子毒害等影響植物萌發[13]，在植物的萌發階段和幼苗階段尤為敏感，極易受到鹽脅迫的毒害作用[14]。在鹽脅迫條件下，Na+大量進入細胞，細胞內Na+增加;但過量的Na+會破壞質膜透性，造成K+外滲，使Na+/K+值增大，導致植物體內代謝紊亂，使植物的生長受到抑制，影響其正常發育[15]。大量研究表明，在鹽脅迫條件下，鈣對細胞膜有保護作用，通過將膜表面的磷酸酯、磷酸鹽及蛋白質的羥基橋連起來，能維持鹽脅迫下細胞質膜的穩定性[16]。

所以，適量的外源鈣處理，對提高植物的抗逆性具有重要的意義。

本試驗研究表明，外源鈣處理對鹽脅迫下的豇豆種子萌發與生長有顯著的緩解作用，不同的CaCl2濃度對鹽脅迫下豇豆幼苗生長發育的緩解情況也不相同，通過鈣處理后對豇豆植株的地上部分的干重、鮮重和地下部分的干重、鮮重均有所改善。本試驗緩解鹽脅迫下的豇豆種子效果最佳的CaCl2溶液濃度為25 mmol·L-1，較低濃度的CaCl2溶液處理對鹽脅迫下的豇豆幼苗有一定的緩解作用，而高濃度的CaCl2溶液處理對鹽脅迫下的豇豆幼苗的緩解作用明顯下降，甚至會加重毒害。該研究對豇豆在鹽漬地的栽種培育提供了一定的理論參考，對鹽漬地開發利用也具有一定的意義。

參考文獻：

[1] 劉宏偉，許靜波，胡云壯，等.濰北平原土壤鹽漬化特征及其影響因素[J].中國農村水利水電，2018（12）：20-24.

[2] Asish Kumar Parida，Anath Bandhu Das. Salt Tolerance and Salinity Effects on Plants： A Review[J].Ecotoxicology and Environmental Safety，2005，60（3）：123.

[3] 付騰飛，張穎，高金尉，等.黃河三角洲土壤鹽分時空變異特征研究[J].中國海洋大學學報：自然科學版，2017，47（10）：50-60.

[4] 王康君，樊繼偉，陳鳳，等.植物對鹽脅迫的響應及耐鹽調控的研究進展[J].江西農業學報，2018，30（12）：31-40.

[5] 蔡曉鋒，胡體旭，葉杰，等.植物鹽脅迫抗性的分子機制研究進展[J].華中農業大學學報，2015，34（3）：134-141.

[6] 楊麗娟，顧地周，欒志慧，等.鉛、鈣及其復合處理對玉米種子發芽及幼苗生長的影響[J].江蘇農業科學，2016，44（5）：127-130.

[7] 韓瑞麗.外源物質對植物鹽害的緩解作用研究[J].職業技術，2012（11）：50.

[8] 霍書新，杜國強，張小紅.鈣緩解植物鹽害的作用機制研究進展[J].土壤肥料，2005（6）：3-6.

[9] 華佳敏.鹽脅迫對作物的影響及外源鈣的緩解作用[D].揚州：揚州大學，2007.

[10] 劉一明，馮宇，楊虎彪，等.NaCl對2種豇豆屬植物種子萌發和幼苗生長的影響[J].熱帶農業科學，2017，37（11）：11-15，26.

[11] 井大煒，張紅，李士平，等.鹽脅迫對不同品種豇豆種子萌發的影響[J].生物災害科學，2016，39（4）：277-281.

[12] 胡宗英，孫澤威.土壤鹽漬化及其危害的研究進展[J].安徽農業科學，2013，41（33）：12888-12890.

[13] 班月圓.鹽脅迫對不同地域桑種子萌發的影響及外源GA3和鈣的緩解效應研究[D].鎮江：江蘇科技大學，2017.

[14] 楊莎，侯林琳，郭峰，等.鹽脅迫下外源Ca2+對花生生長發育、生理及產量的影響[J].應用生態學報，2017，28（3）：894-900.

[15] 李海萍.鹽脅迫及外源物質對植物抗鹽性影響的研究進展[J].青海農技推廣，2018（4）：48-50.

[16] 楊鳳軍，李天來，臧忠婧，等.外源鈣施用時期對緩解鹽脅迫番茄幼苗傷害的作用[J].中國農業科學，2010，43（6）：1181-1188.

（責任編輯：趙中正）