沙土灭菌对盐地碱蓬种子萌发及根系形态的影响_刘艺山.pdf

2023 年 3 期实验 研究智慧农业导刊Journal of Smart Agriculture沙土灭菌对盐地碱蓬种子萌发及根系形态的影响刘艺山，梁国辉，伍清纯，李姝蓉，姜雨鑫，蒋玉婷，林嗣坤，王丹*（鲁东大学 资源与环境工程学院，山东 烟台 264025）据统计全世界有超过 8 亿 hm2盐渍化土壤1，并且次生盐渍化土地面积也在不断加大，全球受盐渍化影响的土地农业生产年度损失超过 120 亿美元2。通过在盐碱地上种植盐生植物的生物学措施，达到逐步缓解盐碱地的目的，既避免了大量消耗人力和物力的问题，又可以达到改善生态环境的作用3。盐地碱蓬为藜科一年生草本植物4，是广泛分布在我国北方盐碱地的典型的稀盐盐生植物，也是黄河三角洲滨海湿地的主要植被类型之一。我国共有碱蓬属植物20 种及 1 变种，常见种为灰绿碱蓬和盐地碱蓬5。盐地碱蓬的籽实，是极具发展前景的油料原料；其种子可作为中药材的原料，现已受到医学界的高度关注；盐地碱蓬鲜嫩茎也可直接食用，口感柔嫩清香；碱蓬还可作为肥皂、油漆、油墨等的原料6；盐地碱蓬还可制造保健药品和高级化妆品7。我国已经成功从盐地碱蓬中克隆出一个耐盐的关键基因，将其导入作物，能使植物免受盐害，是可贵的抗基因库8。国外有关于高浓度盐胁迫对盐地碱蓬的影响9-10、盐地碱蓬异形种子的研究11等。国内对盐地碱蓬的研究尚不深入，主要侧重于研究它们对盐渍地土壤的改良作用及耐盐性机制12-13，此外，还可见花粉形态14、叶形态结构15-16及生物学特性17的零星报道。盐地碱蓬的茎叶茂盛，能够遮挡太阳光直接照射到土壤表面，减少土壤水分蒸发，帮助土壤脱盐18，且藜科植物的器官具有特殊的生理抗逆能力，利用藜科植物的优势性，改良和恢复盐碱化土地19，对全球干旱或盐碱化荒漠地区都具有重要作用。由于受到全球气候变化、人口膨胀、工业污染及化学污染等因素影响，土壤次生盐渍化日益严重，盐地碱蓬作为重要的盐生植物，种植盐地碱蓬可以达到逐步缓*通信作者：王丹（1969-），女，讲师，教务办公室主任。研究方向为教育管理。摘要：实验以盐地碱蓬为实验对象，研究沙土灭菌对盐地碱蓬种子萌发、幼苗生长及根系形态的影响，明确盐地碱蓬的适宜生长条件。实验结果表明，在水、灭菌沙土和正常沙土 3 种不同生长环境中，盐地碱蓬于灭菌沙土中的发芽率最好，正常沙土次之，水中盐地碱蓬的发芽率最低。水培的盐地碱蓬根系较为发达，灭菌沙土的盐地碱蓬根系在早期较正常沙土的发育得较为发达，后期正常沙土的盐地碱蓬的根系发育逐渐逼近并有超过灭菌沙土盐地碱蓬的根系发育的趋势。因此，正常沙土的环境更适宜盐地碱蓬子萌发、幼苗生长及根系发育。关键词：盐地碱蓬；沙土灭菌；种子萌发；幼苗生长；根系形态中图分类号：Q945文献标志码：A文章编号：2096-9902（2023）03-0036-04Abstract:The experiment took Suaeda salsa as the experimental object to study the effects of sand sterilization on seedgermination,seedling growth and root morphology of Suaeda salsa,and to determine the appropriate growth conditions of Suaedasalsa.The results showed that,In the three different growth environments of water,sterilized sand and normal sand,the germinationrate of Suaeda salsa in sterilized sand was the best,followed by normal sand,and the germination rate of Suaeda salsa in waterwas the lowest.Root system of Suaeda salsa cultivated in water is more developed,the root system of Suaeda salsa cultivated insterilized sand is more developed than that in normal sand in the early stage,and the root system development of Suaeda salsacultivated in normal sand is gradually approaching and has a tendency to exceed that of Suaeda salsa cultivated in sterilized sandin the late stage.Therefore,the normal sandy soil environment is more suitable for the germination,seedling growth and rootdevelopment of Suaeda salsa in salt land.Keywords:Suaeda salsa;sand sterilization;seed germination;seedling growth;root morphologyDOI：10.20028/j.zhnydk.2023.03.00936-2023 年 3 期智慧农业导刊Journal of Smart Agriculture实验 研究解盐碱地的目的。本次实验希望通过研究沙土灭菌对盐地碱蓬种子萌发及根系形态的影响，判断盐地碱蓬的适宜生长环境，对盐地碱蓬的培育具有重要作用。1材料与方法供试盐地碱蓬种子于 2018 年 12 月 1 日采自黄河三角洲潮间带地区。沙土于 2019 年 3 月 15 日取自烟台第一海水浴场。使用立式压力蒸汽灭菌器，用 120 将正常沙土灭菌 30 min20，放至常温后取出，留于实验用。使用光照培养箱，使水培中的盐地碱蓬处于良好的光照条件和温度条件（白天光照 30，3 级光照；晚上 25，0 级光照）。使用根系扫描仪，测量盐地碱蓬根的面积、宽度、高度、根尖数、分支数和分叉数等。1.1沙土灭菌对盐地碱蓬种子萌发的影响将正常沙土装袋放入立式压力蒸汽灭菌器，用 120将正常沙土灭菌 30 min，放至常温后取出，留于实验用。将盐地碱蓬进行正常沙土和灭菌沙土 2 组处理，正常沙土与灭菌沙土分别做 4 组重复。正常沙土每盆种下 20颗种子，灭菌沙土其中一盆种下 23 颗种子，其余种下20 颗种子（图 1）。每间隔 2 d 测量盐地碱蓬种子的萌发数，并计算种子的萌发率，计算公式为萌发率=a/b100%，式中：a 为发芽数；b 为盐地碱蓬种子总数。注：为灭菌沙土试验；为正常沙土试验。图1沙土灭菌种子萌发实验1.2沙土灭菌对盐地碱蓬根系形态影响实验每隔 2 d 测量幼苗的根长、侧根数，并将数据记录下来。因盐地碱蓬在正常水中发育较为缓慢，故将其移入保温箱中，保温箱的设定为白天 30，3 级光照，晚上25，0 级光照。且于 5 月 1 日与 5 月 12 日分别取 4 株水培中的盐地碱蓬与各花盆的盐地碱蓬各 1 株，合计12 株，分别用根系扫描仪观察 12 株盐地碱蓬根的全长、表面积和体积等。2结果与分析2.1沙土灭菌对盐地碱蓬种子萌发的影响盐地碱蓬在正常沙土与灭菌沙土中的萌发情况如图 2 所示。注：abcd 为第 43 日水培中盐地碱蓬；为第 47 日灭菌沙土中盐地碱蓬；为第 47 日正常沙土中盐地碱蓬。图2盐地碱蓬生长情况37-2023 年 3 期实验 研究智慧农业导刊Journal of Smart Agriculture统计正常沙土与灭菌沙土中盐地碱蓬种子的萌发率，并将种子萌发率的平均值制作成柱状图，如图 3 所示。由图 3 可知，正常沙土盐地碱蓬种子的萌发率为83.75%，灭菌沙土盐地碱蓬种子的萌发率为 97.59%，且盐地碱蓬种子在灭菌沙土中的萌发速度较快，在第 7 天时便达到了 96%，而正常沙土中盐地碱蓬的种子萌发率只达到了 72.5%。图3盐地碱蓬种子平均萌发率2.2沙土灭菌对盐地碱蓬根系形态的影响由图 4 和图 5 可以看出，水培中盐地碱蓬根的各项值均大于灭菌沙土与正常沙土中盐地碱蓬根的值，灭菌沙土中的盐地碱蓬在根长、根表面积、总根投影面积、总根体积和根平均直径方面较大于正常沙土中的盐地碱蓬，而在根尖数、分叉数和交叉数方面则是正常沙土中的盐地碱蓬大于灭菌沙土中的盐地碱蓬。可以看出灭菌沙土在盐地碱蓬主根方面具有促进作用，而在侧根方面则是正常沙土的生境更适合盐地碱蓬侧根的生长。灭菌沙土在盐地碱蓬主根方面具有促进作用，而在侧根方面则是正常沙土的生境更适合盐地碱蓬侧根的生长。从水培中的盐地碱蓬可以看出侧根较为发达的盐地碱蓬的根系较为茁壮。据此可以推断，虽然灭菌沙土中盐地碱蓬的根较正常沙土中的较长，但由于正常沙土中盐地碱蓬侧根较为发达，所以表现在盐地碱蓬植株上便是灭菌沙土中的盐地碱蓬较正常沙土中的盐地碱蓬易伏趴，且存活率较正常沙土的盐地碱蓬低，并且随着盐地碱蓬的增长，正常沙土中盐地碱蓬的根长会逐渐逼近并有超过灭菌沙土中盐地碱蓬总根长的趋势。所以，正常沙土的生境较适宜盐地碱蓬的生长。注：abcd 为水培中盐地碱蓬的根；为灭菌沙土中盐地碱蓬的根；为正常沙土中盐地碱蓬的根。图4盐地碱蓬第一次根系扫描情况注：abcd 为水培中盐地碱蓬的根；为灭菌沙土中盐地碱蓬的根；为正常沙土中盐地碱蓬的根。图5盐地碱蓬第二次根系扫描情况3结论本文开展了沙土灭菌对盐地碱蓬种子萌发、幼苗生长及根系形态的影响研究，寻找一种较适宜盐地碱蓬种子萌发、幼苗生长及根系生长环境，以便对盐地碱蓬进100.0090.0080.0070.0060.0050.0040.0030.0020.0010.000.00第 16 天第 10 天第 7 天第 4 天第 14 天正常组灭菌组发芽率（%）abcdabcd38-2023 年 3 期智慧农业导刊Journal of Smart Agriculture实验 研究行规模化种植，改善土地环境。本文得出结论如下。1）灭菌沙土的环境较正常沙土的环境更适宜盐地碱蓬种子的萌发，水中的环境较次于灭菌沙土和正常沙土的环境。2）水培中的盐地碱蓬因其放在保温箱中，具有较适宜的光照条件和温度条件，水培中的盐地碱蓬在叶片数、茎长、根长和侧根数等方面均优于灭菌沙土中与正常沙土中的盐地碱蓬。3）灭菌沙土中的盐地碱蓬在早期根系生长较优于正常沙土中的盐地碱蓬，但由于正常沙土中的盐地碱蓬的侧根生长较优于灭菌沙土中的盐地碱蓬，所以正常沙土中盐地碱蓬的根长会逐渐逼近并有超过灭菌沙土中盐地碱蓬总根长的趋势。因此，正常沙土的环境更适宜盐地碱蓬子萌发、幼苗生长及根系发育。参考文献：1 MUNNS R.Genes and salt tolerance：bringing them togetherJ.New Phytologist，2005，167（3）：645-663.2 SHABALA S.Learning from halophytes：physiological basisand strategies to improve abiotic stress tolerance in crops J.Annals Botany，2013，112（7）：1209-1221.3 LIU D H，SONG Z H，LI R J，et al.Study on theimprovement effects of shelter forest in argillaceous coast onbeach soil J.Chinese J Soil Sci，1998，29（6）：24