鹽脅迫對(duì)紅黃兩種秋葵種子萌發(fā)的影響

李啟萌，宗憲春

(牡丹江師范學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，黑龍江 牡丹江 157000)

秋葵(AbelmoschusesculentusL.Moench)錦葵科秋葵屬性，又名黃秋葵或者咖啡黃葵，俗名羊角豆、潺茄[1]。性喜溫暖。常見(jiàn)的顏色綠色和紅色兩種，即黃秋葵和紅秋葵。而且，由于秋葵中富含蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物以及鈣、磷、鐵、鋅和硒等微量元素，對(duì)增強(qiáng)人體免疫力有一定幫助。不僅如此，它還有利于治療咽喉腫痛、保護(hù)腸胃，保護(hù)肝臟，防腸癌、降糖、補(bǔ)鈣、減肥、等功效。近年來(lái)，在亞洲東南部地區(qū)和西方國(guó)家成為熱門(mén)蔬菜，并在歐洲、非洲、印度等地區(qū)廣泛栽培。

土壤鹽漬化(Soil salinization)是指在自然或人為因素的影響下，土壤底層或地下水的鹽分隨毛管水上升到地表，水分蒸發(fā)后，鹽分在表層土壤中累積的過(guò)程，由于特定自然條件的綜合影響和農(nóng)事操作不當(dāng)導(dǎo)致的土壤動(dòng)態(tài)退化過(guò)程[2]。長(zhǎng)期以來(lái)，由于灌溉方式不合理，劣質(zhì)肥料的使用等多方面原因?qū)е峦寥赖柠}漬化問(wèn)題加劇。土壤中鹽濃度過(guò)高，導(dǎo)致作物根系無(wú)法有效地吸收土壤中的水分、養(yǎng)分，從而影響植物生長(zhǎng)，主要表現(xiàn)為植株長(zhǎng)勢(shì)弱、發(fā)黃、發(fā)蔫、根系不牢等癥狀，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致根系死亡。而且土壤鹽漬化會(huì)導(dǎo)致作物脫水，影響正常的呼吸和光合作用，致使植株免疫力降低，水分養(yǎng)分供應(yīng)不足，極易被病原菌侵染而引發(fā)病蟲(chóng)害。在鹽漬化土壤中生長(zhǎng)的作物，作物根系生長(zhǎng)受到抑制，不能正常吸收水分和養(yǎng)分，呼吸和光合作用也同樣被抑制，致使產(chǎn)量和品質(zhì)都受到影響，一些鹽漬化嚴(yán)重的土地，產(chǎn)量會(huì)大幅減少甚至絕收。如今，適合植物生長(zhǎng)的土壤越來(lái)越少，土壤鹽漬化成為了人們亟待解決的重大問(wèn)題，也是世界公認(rèn)的資源問(wèn)題和生態(tài)問(wèn)題。將紅秋葵和黃秋葵作為實(shí)驗(yàn)材料，通過(guò)對(duì)紅秋葵種子和黃秋葵種子使用不同濃度的NaCl溶液進(jìn)行處理。旨在找出適合紅秋葵和黃秋葵生長(zhǎng)的最適NaCl濃度，研究減輕土地鹽漬化對(duì)其種植影響的方法。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試秋葵材料為紅秋葵種子和黃秋葵種子。選取飽滿的表面無(wú)損傷的種子用于實(shí)驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 配置溶液。采用隨機(jī)分組的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)7組對(duì)照實(shí)驗(yàn)。用濃度分別為0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30 mol/L的NaCl溶液，分別對(duì)紅，黃兩種秋葵種子進(jìn)行處理，另設(shè)一組清水做空白對(duì)照組，每個(gè)濃度做2次重復(fù)。每個(gè)重復(fù)30粒種子。

1.2.2 種子處理。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前需要將秋葵種子放在55 ℃左右的溫水中浸泡24 h。

1.2.3 萌發(fā)試驗(yàn)。浸泡過(guò)的種子錯(cuò)開(kāi)擺放在鋪設(shè)有濾紙的培養(yǎng)皿中，每個(gè)培養(yǎng)皿內(nèi)放有不同濃度的NaCl溶液。在恒溫培養(yǎng)箱(25±3)℃中進(jìn)行培養(yǎng)。24 h后開(kāi)始統(tǒng)計(jì)發(fā)芽情況。之后每隔24 h統(tǒng)計(jì)1次發(fā)芽情況。一共統(tǒng)計(jì)7天。觀察總結(jié)在不同NaCl溶液濃度中兩種秋葵種子萌發(fā)的情況。

1.2.4 測(cè)定項(xiàng)目

發(fā)芽率(CR)：已發(fā)芽的種子數(shù)/實(shí)驗(yàn)種子總數(shù)×100%；

發(fā)芽勢(shì)(GV)：發(fā)芽高峰期發(fā)芽的種子數(shù)/實(shí)驗(yàn)種子總數(shù)×100%

發(fā)芽指數(shù)(GI)：GI=∑Gt/Dt(其中Dt為發(fā)芽時(shí)間(d)，Gt為與Dt相對(duì)應(yīng)的每天發(fā)芽種子數(shù)。)

相對(duì)發(fā)芽指數(shù)(RGI)：(鹽處理發(fā)芽指數(shù)/對(duì)照發(fā)芽指數(shù))×100%

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對(duì)紅秋葵種子和黃秋葵種子萌發(fā)的影響

在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，紅秋葵種子和黃秋葵種子的發(fā)芽率，發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)的數(shù)據(jù)相差不大，沒(méi)有較大差異，說(shuō)明兩個(gè)品種在鹽脅迫下的適應(yīng)和調(diào)節(jié)能力都很相似。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，在NaCl濃度低于0.05 mol/L，NaCl對(duì)紅、黃秋葵種子的萌發(fā)抑制較低。在NaCl濃度大于0.05 mol/L，NaCl對(duì)紅、黃秋葵種子均開(kāi)始產(chǎn)生一定抑制效果。并且在NaCl濃度大于0.25 mol/L抑制程度急劇增加，嚴(yán)重影響秋葵種子的正常萌發(fā)。

圖1和圖2顯示了不同NaCl濃度處理下的紅秋葵種子和黃秋葵種子7天內(nèi)發(fā)芽率的變化情況。由這兩個(gè)圖可以看出，不同濃度的NaCl溶液中的紅秋葵種子和黃秋葵種子發(fā)芽率變化曲線相似。紅秋葵和黃秋葵發(fā)芽率和NaCl濃度均成反比。且發(fā)芽率增長(zhǎng)趨勢(shì)在第四天左右趨近平緩。紅秋葵和黃秋葵發(fā)芽率曲線無(wú)較大差異。

圖1 鹽脅迫對(duì)紅秋葵種子發(fā)芽率的影響

圖2 鹽脅迫對(duì)黃秋葵種子發(fā)芽率的影響

表1展示了紅秋葵和黃秋葵在不同NaCl溶液濃度下第7天的發(fā)芽率和第3天的發(fā)芽勢(shì)。紅秋葵和黃秋葵在發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)中各項(xiàng)數(shù)據(jù)表現(xiàn)差異不大。說(shuō)明這兩個(gè)品種耐鹽能力相似。通過(guò)計(jì)算表中數(shù)據(jù)我們可以看出，NaCl溶液濃度小于0.05 mol/L鹽分對(duì)紅秋葵種子和黃秋葵種子的抑制作用幾乎沒(méi)有，但是也無(wú)法看出是否有促進(jìn)作用。在NaCl濃度處于0.05 mol/L和0.2 mol/L期間。從數(shù)據(jù)顯示紅秋葵的發(fā)芽率降低了40%，黃秋葵的發(fā)芽率降低了43.33%。發(fā)芽勢(shì)紅秋葵降低了46.67%,黃秋葵降低了53.33%。當(dāng)NaCl溶液的濃度大于0.25 mol/L，無(wú)論是紅秋葵還是黃秋葵均產(chǎn)生了強(qiáng)烈的抑制作用，發(fā)芽率紅秋葵下降了53.33%，黃秋葵下降了50%。發(fā)芽勢(shì)紅秋葵下降了46.66%。黃秋葵下降了43.34%。所以，由此可知，紅秋葵和黃秋葵均對(duì)鹽分變化很敏感，且敏感程度也很相似。

表1 鹽脅迫對(duì)紅、黃秋葵種子萌發(fā)的影響

2.2 鹽脅迫對(duì)紅秋葵種子和黃秋葵種子發(fā)芽指數(shù)的影響

圖3 鹽脅迫對(duì)紅、黃秋葵發(fā)芽指數(shù)的影響

發(fā)芽指數(shù)是指種子在失去發(fā)芽力之前已發(fā)生劣變的數(shù)量。通俗點(diǎn)說(shuō)，發(fā)芽指數(shù)是測(cè)定種子活力的一個(gè)指標(biāo)。圖3和圖4顯示，在相同濃度下，紅秋葵和黃秋葵的發(fā)芽指數(shù)和相對(duì)發(fā)芽指數(shù)都很相近，沒(méi)有顯著差異。當(dāng)NaCl濃度超過(guò)0.05 mol/L時(shí)，兩個(gè)品種的發(fā)芽指數(shù)和相對(duì)發(fā)芽指數(shù)均呈下降趨勢(shì)。當(dāng)NaCl濃度超過(guò)0.2 mol/L時(shí)，下降趨勢(shì)開(kāi)始加快，快速趨近于零。直至NaCl濃度到達(dá)0.3 mol/L時(shí)。相對(duì)發(fā)芽指數(shù)和發(fā)芽指數(shù)均到達(dá)了零。以上數(shù)據(jù)說(shuō)明紅秋葵和黃秋葵種子在萌發(fā)期間的耐鹽程度是相似的，且耐鹽程度較低。

圖4 鹽脅迫對(duì)紅、黃秋葵相對(duì)發(fā)芽指數(shù)的影響

3 結(jié)論與討論

發(fā)芽率指發(fā)芽的種子數(shù)占實(shí)驗(yàn)種子總數(shù)的百分比，是檢測(cè)種子質(zhì)量好與壞的指標(biāo)之一。發(fā)芽勢(shì)則是用來(lái)測(cè)試種子的發(fā)芽速度和整齊度的，它是通過(guò)計(jì)算種子從開(kāi)始發(fā)芽到發(fā)芽高峰時(shí)段內(nèi)種子發(fā)芽數(shù)占實(shí)驗(yàn)種子總數(shù)的百分比的數(shù)值來(lái)測(cè)定種子好壞的，其數(shù)值越大，發(fā)芽勢(shì)越強(qiáng)。在發(fā)芽率相同時(shí)，發(fā)芽勢(shì)越高的種子，說(shuō)明種子活力越強(qiáng)，一般來(lái)說(shuō)，發(fā)芽率越高，發(fā)芽勢(shì)越強(qiáng)，預(yù)示著出苗越快越整齊，苗越壯;若發(fā)芽率高，但發(fā)芽勢(shì)弱，預(yù)示著出苗不齊，而且弱苗比較多。發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)也可以反映出，種子在發(fā)芽之前，是否已經(jīng)發(fā)生了劣變。發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)能比發(fā)芽率更能靈敏地表現(xiàn)出種子的好與壞。因此，發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)還有發(fā)芽指數(shù)和相對(duì)發(fā)芽指數(shù)等等均是評(píng)價(jià)種子萌發(fā)指標(biāo)，反映了種子的出芽速度和出芽整齊度的指標(biāo)[3-4]。同一植物的不同時(shí)期，不同部位對(duì)鹽分的敏感度也不同。幼苗時(shí)期敏感度較高，所以在種子萌發(fā)時(shí)期進(jìn)行鹽脅迫的研究是相對(duì)來(lái)說(shuō)更為準(zhǔn)確的[5-6]。

鹽脅迫的作用機(jī)理是滲透脅迫和離子毒害。滲透脅迫指的是根系中鹽分含量增多，對(duì)水分的吸收變得困難。離子毒害。是指高濃度的鈉鉀離子使細(xì)胞膜滲透性增大，代謝失調(diào)導(dǎo)致的。這兩點(diǎn)可能會(huì)導(dǎo)致種子萌發(fā)受到鹽脅迫的影響[7]。

本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，無(wú)論是紅秋葵種子還是黃秋葵種子對(duì)鹽分的耐受程度均較低。在NaCl溶液濃度低于0.05 mol/L時(shí)還可以相對(duì)正常萌發(fā)。但NaCl溶液濃度高于0.05 mol/L后就會(huì)產(chǎn)生一定的抑制作用。而在NaCl溶液濃度高于0.25 mol/L種子萌發(fā)則會(huì)受到嚴(yán)重抑制。各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)急劇下降。

上面提到過(guò)，高濃度的NaCl溶液造成的種子發(fā)芽率低，一種可能是由于外界溶液滲透壓過(guò)高導(dǎo)致的種子吸水量不足。也有可能是NaCl溶液中的鈉離子含量過(guò)多導(dǎo)致的代謝失調(diào)。具體原因在本實(shí)驗(yàn)中無(wú)法體現(xiàn)希望在后續(xù)試驗(yàn)中可以得到解答。

一般來(lái)說(shuō)低濃度NaCl促進(jìn)生長(zhǎng)，高濃度NaCl則抑制生長(zhǎng)。但是在本實(shí)驗(yàn)中這個(gè)規(guī)律并沒(méi)有很明確的體現(xiàn)出來(lái)。有如下幾種可能：①可能秋葵這種植物本身對(duì)于鹽分的耐受性較差，對(duì)水分的需求較多，所以低濃度的鹽分并不會(huì)促進(jìn)其生長(zhǎng)。一旦鹽分濃度較高則抑制效果就很明顯。②可能是本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的NaCl溶液的濃度梯度較大。可能在NaCl濃度處于0～0.05 mol/L之間會(huì)有促進(jìn)秋葵生長(zhǎng)的鹽分濃度。后續(xù)做實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以在0～0.05 mol/L再多設(shè)幾個(gè)低濃度梯度，看看是否有可以促進(jìn)秋葵種子生長(zhǎng)的NaCl溶液濃度。③由于秋葵種子較大，分組實(shí)驗(yàn)中每個(gè)重復(fù)中的秋葵種子相對(duì)于其他小粒的種子的粒數(shù)較少。且選取的種子自身發(fā)芽率較高。在低濃度的NaCl溶液中，表現(xiàn)不出較大差異。后續(xù)實(shí)驗(yàn)時(shí)可以多做幾個(gè)重復(fù)。每個(gè)重復(fù)中秋葵種子粒數(shù)也可以適當(dāng)增多。

隨著種植業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，種植制度的更替，使原本優(yōu)良的農(nóng)耕土壤,漸漸地向著不利于持續(xù)利用轉(zhuǎn)變，影響了作物的正常種植。因此，土地鹽漬化對(duì)植物的影響是現(xiàn)今急需解決的問(wèn)題。近些年，世界土地總面積中鹽漬土地的占比在增加，我國(guó)鹽漬土地分布也十分廣泛。所以通過(guò)對(duì)蔬菜植物進(jìn)行鹽脅迫，了解土壤鹽漬化帶來(lái)的不良影響，加以改善，并據(jù)此提出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，對(duì)鹽脅迫的研究和減輕土地鹽漬化對(duì)蔬菜種植的影響有著十分重大的意義。