沙土滅菌對鹽地堿蓬種子萌發(fā)、幼苗生長及根系形態(tài)的影響

李萌，顧寅鈺，梁曉艷，張海洋，衣葵花，王向譽(yù)，郭洪恩

(山東省蠶業(yè)研究所，山東 煙臺 264002)

鹽地堿蓬(Suaedasalsa)又名翅堿蓬，為一年生多肉鹽生植物，廣泛生長于我國東北、華北和西北等地區(qū)。鹽地堿蓬作為先鋒物種，在黃河三角洲濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)中有重要的生態(tài)功能[1]。目前，國內(nèi)外對于鹽地堿蓬的研究主要集中在鹽脅迫對其種子萌發(fā)、幼苗生長的影響等方面[2-6]。管博等[7]研究表明，鹽地堿蓬種子萌發(fā)具有廣溫性和高耐鹽性；王浩東等[8]研究表明，鹽度和水淹深度對鹽地堿蓬種子萌發(fā)無顯著作用，而踐踏對鹽地堿蓬種子萌發(fā)、幼苗出土有顯著的促進(jìn)作用；孫志高等[9]研究表明，黃河口中潮灘堿蓬和低潮灘鹽地堿蓬的種子萌發(fā)率都隨著土壤鹽分的增加而降低。土壤微生物作為植物生長發(fā)育的重要參與者，能促進(jìn)植物根系的發(fā)育，從而促進(jìn)植物的生長[10]。大量研究表明，植物根系-土壤-微生物的互動關(guān)系具微域性、動態(tài)性和復(fù)雜性等特點(diǎn)，共同影響著植物體對生長空間、水分、養(yǎng)分等資源的競爭，土壤微生物是種子萌發(fā)不可或缺的條件[11]。本研究在沙土滅菌的情況下，探討土壤微生物對鹽地堿蓬種子萌發(fā)、幼苗生長和根系形態(tài)的影響，以期為鹽地堿蓬應(yīng)用于黃河三角洲鹽堿濕地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試鹽地堿蓬種子于2018年12月采自黃河三角洲潮間帶地區(qū)。供試沙土于2019年3月取自煙臺金沙灘。

1.2 方法

挑選形態(tài)飽滿質(zhì)地均勻的鹽地堿蓬種子進(jìn)行處理。(1)對照組:將采集的沙土過篩，混勻后，裝入花盆中作為沙培基質(zhì)，沙土深度20 cm；(2)滅菌組:采用120 ℃高壓蒸汽滅菌30 min將沙土滅菌，放至常溫后取出，裝入花盆中作為沙培基質(zhì)，沙土深度20 cm。上述兩處理中，鹽地堿蓬每盆播種10顆，深度為1 cm。每處理設(shè)4個(gè)重復(fù)，每天進(jìn)行觀察，每隔2 d記錄1次。幼苗生長1周后，每周采用精度為0.1 cm的直尺，分別對2組處理的幼苗株高進(jìn)行測量，同時(shí)觀察葉片數(shù)；幼苗生長60 d后，將幼苗取出，清水將根系洗凈，使用根系掃描儀，測量根系總長、根系表面積、根系體積、根系平均直徑和總根尖數(shù)等指標(biāo)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖，采用SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對鹽地堿蓬種子萌發(fā)的影響

由圖1可知，自然沙土中鹽地堿蓬的發(fā)芽率高于滅菌組。第7天，自然沙土中鹽地堿蓬種子的萌發(fā)率為90.5%，而滅菌沙土中鹽地堿蓬種子的萌發(fā)率僅為73.8%；且鹽地堿蓬種子在自然沙土中的萌發(fā)速度較快，在第4天便達(dá)到79.8%，而滅菌沙土中鹽地堿蓬的種子萌發(fā)率只有61.3%。

圖1 不同處理對鹽地堿蓬種子萌發(fā)率的影響

2.2 對鹽地堿蓬幼苗生長的影響

不同處理對鹽地堿蓬株高的影響結(jié)果見圖2。隨著時(shí)間的推移，鹽地堿蓬株高不斷增加。在幼苗生長期，自然沙土中鹽地堿蓬株高始終大于滅菌組，且長勢較快，說明土壤微生物在鹽地堿蓬幼苗生長期具有促進(jìn)作用，使自然沙土中鹽地堿蓬株高始終高于滅菌沙土。

圖2 不同處理對鹽地堿蓬幼苗株高的影響

不同處理對鹽地堿蓬葉片數(shù)的影響如圖3所示。鹽地堿蓬幼苗生長初期(前21 d)，自然沙土和滅菌沙土中葉片數(shù)一致，滅菌處理對鹽地堿蓬葉片數(shù)影響不明顯；在第28天，自然沙土中部分鹽地堿蓬生長出第3葉；第42天，滅菌沙土中部分鹽地堿蓬生長出第3葉，表明自然沙土中土壤微生物具有促進(jìn)鹽地堿蓬葉片生長的作用。

圖3 不同處理對鹽地堿蓬幼苗葉片數(shù)的影響

2.3 滅菌處理對鹽地堿蓬根系形態(tài)的影響

由表1可以看出，鹽地堿蓬生長60 d后，相比自然沙土，滅菌沙土中鹽地堿蓬根系形態(tài)具有顯著差異，根系總長、根系表面積、根系體積、根系平均直徑和總根尖數(shù)分別降低16.7%、15.9%、21.7%、13.6%和23.0%。其中，總根尖數(shù)降幅最大，其次是根系體積，而根系平均直徑降幅最小，說明滅菌處理后，缺少土壤微生物的參與，鹽地堿蓬根系的伸長與擴(kuò)大受到抑制，根系的形態(tài)結(jié)構(gòu)改變，根系的生物量減少。

表1 不同處理對鹽地堿蓬根系形態(tài)的影響

3 小結(jié)與討論

土壤微生物在植物生長過程中扮演著重要的角色，是種子萌發(fā)和幼苗生長不可或缺的條件[10-11]。目前，土壤微生物對植物生長發(fā)育的影響已成為研究熱點(diǎn)，關(guān)于土壤微生物對種子萌發(fā)與幼苗生長的影響，主要集中在少數(shù)農(nóng)作物[12]。本研究中，以鹽地堿蓬為研究對象，通過沙土滅菌的方式，研究土壤微生物對鹽地堿蓬種子萌發(fā)、幼苗生長和根系形態(tài)的影響。研究結(jié)果表明，相比自然沙土，沙土滅菌處理后，鹽地堿蓬種子萌發(fā)率、株高、葉片數(shù)和根系指標(biāo)均受到抑制，即土壤微生物的缺失，影響了鹽地堿蓬種子萌發(fā)、幼苗生長和根系形態(tài)的形成。安晶等[11]采用沙土滅菌的方式研究土壤微生物對羽毛針禾種子萌發(fā)、幼苗生長及根鞘形成的影響與本研究一致，即通過沙土滅菌處理驗(yàn)證了土壤微生物對植物種子萌發(fā)、幼苗生長和根系形態(tài)的形成具有重要的作用。另外，滅菌沙土的鹽地堿蓬種子萌發(fā)率明顯低于自然沙土，說明在種子萌發(fā)期，土壤微生物已經(jīng)發(fā)揮作用，促進(jìn)種子的萌發(fā)。隨著植物的生長，自然沙土中鹽地堿蓬株高和葉片數(shù)均高于滅菌沙土，長勢好于滅菌沙土。鹽地堿蓬生長60 d后，自然沙土中根系總長、根系表面積、根系體積、根系平均直徑和總根尖數(shù)均顯著高于滅菌沙土。由此推斷，土壤微生物通過促進(jìn)鹽地堿蓬根系的發(fā)育，使其增強(qiáng)吸收土壤養(yǎng)分的能力，從而促進(jìn)了植株的生長發(fā)育。

鹽地堿蓬作為黃河三角洲濱海濕地的先鋒物種，廣泛存在于復(fù)雜多變的鹽堿灘涂濕地環(huán)境中。本研究中，通過沙土滅菌的方式驗(yàn)證了土壤微生物在鹽地堿蓬種子萌發(fā)、幼苗生長及根系形態(tài)形成的過程中發(fā)揮了重要作用，自然沙土環(huán)境更適宜鹽地堿蓬的生長發(fā)育，對利用鹽地堿蓬進(jìn)行黃河三角洲濱海濕地的生態(tài)修復(fù)工作具有一定的指導(dǎo)意義。