巴 图, 赵萌莉, 李 倩, 韩国栋, 徐 军

(内蒙古农业大学 生态环境学院, 内蒙古 呼和浩特 010019)

不同苜蓿品种种子发芽对盐胁迫的响应

巴 图, 赵萌莉, 李 倩, 韩国栋, 徐 军

(内蒙古农业大学 生态环境学院, 内蒙古 呼和浩特 010019)

[目的] 针对内蒙古西部地区草地土壤盐碱化，选择盐碱土壤的主要成分NaCl和Na2SO4配成混合盐溶液进行室内发芽试验，筛选适合当地种植的耐盐苜蓿品种，为内蒙古西部盐碱草场的苜蓿种植提供理论依据。 [方法] 将NaCl和Na2SO4按摩尔浓度1∶1，用蒸馏水配成含盐量0.0%，0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%，1.2%，1.4%，1.6%，1.8%，2.0%共11个梯度盐溶液，对25个苜蓿品种进行发芽试验，测定种子发芽率、相对发芽指数、种子相对简易活力指数，进行耐盐类型的划分。 [结果] 轻度盐分胁迫(0.2%和0.4%盐浓度)促进了苜蓿种子发芽，提高了种子的发芽率、相对发芽指数、种子相对简易活力指数；不同苜蓿品种间种子发芽的适宜盐浓度、半致死浓度、极限浓度差异较大。多数苜蓿品种的种子发芽适宜盐浓度是0.0%～0.6%，半致死盐浓度为0.8%，中草3号高达1.4%；极限盐浓度在1.0%～2.0%。 [结论] 综合聚类分析和种子发芽指标的表现得出，中草3号、新苜2号品种表现出较强的耐盐性，属于耐盐品种，magnumV-wet、赤草1号耐盐性较差，属盐敏感品种

苜蓿种子; 盐胁迫; 发芽; 聚类分析; 耐盐类型

文献参数： 巴图, 赵萌莉, 李倩, 等.不同苜蓿品种种子发芽对盐胁迫的响应[J].水土保持通报，2017,37(2)：96-101.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.02.013； Ba Tu, Zhao Mengli, Li Qian, et al. Responses of Seed Germination of Different Alfalfa Varieties to Salt Stress[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2017,37(2)：96-101.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.02.013

全世界农业灌溉区大约有50%的面积有盐渍化或将受盐渍化威胁。中国是世界盐地大国之一。内蒙古盐渍土地面积已达3.16×106hm2，给生态环境和作物生产带来极大危害，所以合理利用和改良盐渍化土壤是亟待解决的重要问题。苜蓿作为改良盐渍化土壤的“先锋作物”，常用于盐渍化土壤种植。苜蓿品种较多，耐盐能力差异较大，通过筛选耐盐品种是改良盐渍化土壤的最有效措施之一[1]，也直接决定着土地产出能力。与植物生长相比，种子发芽更易遭受盐害[2]，在盐胁迫下作物正常生长和发育的基础是种子能够在盐胁迫下发芽[3]。一些学者[4-5]对作物种子的发芽进行了研究，主要集中在盐胁迫对作物种子的发芽率、发芽势、发芽指数的比较分析。而在作物种子耐盐类型，尤其是对苜蓿种子进行耐盐类型划分、致死盐浓度、半致死盐浓度方面的探究鲜见报道。因此，该研究采用内蒙古西部地区盐渍化土壤主要成分NaCl，Na2SO4，配成混合溶液对苜蓿25个品种进行耐盐性筛选，以期为内蒙古西部地区盐渍化土壤苜蓿种植提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

该试验采用25个不同苜蓿品种进行耐盐性研究，具体品种名称详见表1。

表1 供试苜蓿品种

1.2 试验设计

试验于每个品种中均选出100粒种子，经过KMnO4消毒、蒸馏水洗涤，放置于下铺2张经蒸馏水润湿的定量滤纸的培养皿中，待培养皿中的水分蒸发完后加入相应盐溶液。NaCl和Na2SO4以摩尔浓度比1∶1用蒸馏水配置成含盐量0.0%，0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%，1.2%，1.4%，1.6%，1.8%，2.0%的11个盐浓度溶液，设0%为对照。每个盐浓度溶液吸取3 ml放入每个苜蓿品种里，盖好盖，并称重记录每个培养皿的质量；每个品种的各个盐浓度处理均重复8次。置入人工气候箱中进行培养，设定湿度80%，恒温25 ℃，光照强度6 000 lx，光照间隔12 h。每隔24 h观测种子发芽情况，记录种子发芽数，用称重法补充失去的蒸馏水以保证盐溶液浓度。

1.3 测定项目及方法

每天观察、记录发芽时间及发芽数量，第7天，测量苜蓿幼苗长度、种子发芽率，计算其种子相对发芽指数、种子相对简易活力指数、种子发芽适宜浓度、半致死浓度、致死浓度指标。

幼苗长度采用直尺测量；发芽率、相对发芽指数、种子简易活力指数计算公式为：

种子发芽率(G)=发芽种子数/种子数×100%。

种子相对发芽指数(G·I)=∑(在时间t内的发芽种子数/相对应的发芽天数)[6]。

种子相对简易活力指数=G·I·W。通常W为幼苗干重或长度，不同研究者采用的方法各异，刘宝玉等以发芽种子长度为基础[7]、王芳等[8]以幼苗干重为基础、颜宏等[9]以幼苗长度为基础进行计算的，该研究中W以幼苗长度为基础进行测算。

第7天，对苜蓿不同品种在盐胁迫下种子发芽耐盐适宜范围、耐盐半致死浓度与耐盐极限浓度的确定，该研究在郝志刚等[10]采用的方法的基础上，做了如下改动：耐盐适宜范围(%)≥对照发芽率75%的盐溶液浓度；耐盐半致死浓度(%)≥对照发芽率50%的盐溶液浓度；耐盐极限浓度(%)≤对照发芽率的10%的盐溶液浓度。

1.4 数据分析

试验数据采用Excel做图，用SAS 9.0软件进行方差分析与聚类分析，对各指标品种间进行最小显著差法(LSD)检验，水平0.05%。

2 结果与分析

2.1 幼苗长度

低盐浓度对苜蓿幼苗长度具有较小的抑制作用，适当低盐浓度促进幼苗长度的增加[11]。从图1可以看出，0.4%盐浓度下，各处理苜蓿的幼苗长度相对较长，该浓度下M1，M2，M3品种的幼苗长度分别比CK(0.0%)高5.93%，16.00%和14.82%，分别比0.2%盐浓度处理的高16.39%，4.04%和6.02%；0.4%盐浓度下，M11和M14品种的幼苗长度分别比CK(0.0%)高出5.93%和34.81%，分别比0.2%盐浓度处理的高出2.81%和18.17%，而M9品种在0.4%盐浓度下较0%盐浓度下高出29.49%，较0.2%盐浓度下低5.19%。在0.4%盐浓度下，M1品种的幼苗长度比M9，M11和M14品种的幼苗长度分别高出67.78%，113.39%和83.33%；M2品种的幼苗长度比M9，M11和M14品种的幼苗长度分别高出40.92%，79.24%和53.99%；M3品种的幼苗长度比M9，M11和M14品种的幼苗长度分别高出32.33%，68.31%和44.60%。由此可见，M1，M2，M3品种的幼苗相对较长，M9，M11，M14品种的长度相对较小。0.0%～0.4%盐浓度下苜蓿的幼苗长度较长，轻度盐胁迫促进了苜蓿幼苗的伸长，高于0.4%盐浓度对苜蓿造成了胁迫。

图1 不同盐浓度下苜蓿不同品种(系)幼苗长度

2.2 种子发芽率

从图2可以看出，0.4%盐浓度下，M1，M2，M3品种的发芽率分别比CK(0%)高2.24%，2.25%和2.07%，分别比0.2%盐浓度处理的高1.47%，1.35%和1.14%；0%盐浓度下，M1，M2，M3，M8，M18品种的种子发芽率分别较M11品种高62.81%，60.86%，60.81%，58.83%和55.67%，分别较M14品种高109.25%，106.74%，106.68%，104.13%和100.07%，分别比M15品种高57.22%，55.34%，55.29%，53.37%和50.32%；0.2%盐浓度下，M1，M2，M3，M8，M18品种种子发芽率分别较M11品种高45.76%，44.23%，44.23%，42.85%和39.76%，分别较M14品种高70.18%，68.38%，68.37%，66.76%和63.16%，分别比M15品种高53.00%，51.38%，51.38%，49.93%和46.69%；0.4%盐浓度下，M1，M2，M3，M8，M18品种的种子发芽率分别较M11品种高37.94%，36.31%，36.02%，37.31%和34.48%，分别较M14品种高58.18%，56.31%，55.99%，57.46%和54.21%，分别比M15品种高45.67%，43.94%，43.64%，45.00%和42.01%。由此可见，M1，M2，M3，M8，M18品种的种子发芽率较高，M11，M14，M15品种的发芽率较低。0.4%盐浓度下各苜蓿品种的发芽率最高。

2.3 种子相对发芽指数

从图3可以看出，M1，M2，M3品种的相对发芽指数在0.4%盐浓度下分别比0.2%盐浓度高11.11%，5.97%和15.00%；0.2%盐浓度下，M1，M2，M3品种的相对发芽指数分别较M11品种高31.07%，30.10%和16.50%，分别较M13品种高29.81%，28.85%和15.38%，分别较M14品种高32.35%，31.37%和17.65%；0.4%盐浓度下，M1，M2，M3品种的相对发芽指数分别较M11品种高29.31%，22.41%和18.97%，分别较M13品种高31.58%，24.56%和21.05%，分别较M14品种高32.74%，25.66%和22.13%。由此可见，M1品种的相对发芽指数最高，M2品种次之，M3品种较高，M13，M11品种较低，M14品种最低。0.4%盐浓度下各苜蓿品种的相对发芽指数最高，促进了苜蓿发芽。

图2 不同盐浓度下苜蓿不同品种(系)种子发芽率

图3 不同盐浓度下苜蓿不同品种(系)种子相对发芽指数

2.4 种子相对简易活力指数

从图4看出，M1，M2，M3品种的相对简易活力指数在0.4%盐浓度下分别比0.2%盐浓度高24.84%，20.51%和10.07%；0.2%盐浓度下，M1，M2，M3，M4品种的种子相对简易活力指数分别较M11品种高48.11%，47.17%，40.57%和15.09%，分别较M13品种高48.11%，47.17%，40.57%和15.09%，分别较M14品种高49.52%，48.57%，41.90%和16.19%，分别较M15品种高46.73%，45.79%，39.25%和14.02%；0.4%盐浓度下，M1，M2，M4品种的种子相对简易活力指数分别较M11品种高7.10%，2.73%和3.28%，而M3品种较M11品种低10.38%；M1，M2，M3，M4品种分别较M13品种高58.06%，51.61%，32.26%和42.42%，分别较M14品种高63.33%，56.67%，36.37%和57.50%，分别较M15品种高47.37%，41.35%，23.31%和42.11%。由此可见，M1，M2，M3，M4品种的种子相对简易活力指数较高，M11，M13，M15品种的种子相对简易活力指数较低，M14品种最低。

2.5 耐盐类型的划分及耐盐指标的分析

适宜盐浓度、半致死浓度、极限浓度作为耐盐类型划分的重要依据[10]。由表2可见，苜蓿品种的适宜盐浓度为0.6%，0.8%的分别占参试品种的72.00%和28.00%，说明多数苜蓿种子在0.6%盐浓度范围内可以发芽。M1品种发芽的半致死浓度最大，明显高于其他品种；苜蓿品种种子发芽的半致死浓度为0.8%，1.0%，1.4%的分别占供试品种的52.00%，44.00%，4.00%，种子发芽的极限盐浓度最大的是M1品种，最小的是M14品种；供试苜蓿品种的致死盐浓度为1.0%，1.2%，1.4%，1.6%，1.8%，2.0%的分别占供试品种总数的8.00%，24.00%，32.00%，16.00%，16.00%，4.00%，由此可见，不同苜蓿品种种子发芽的适宜盐浓度、半致死浓度、极限浓度差异较大。多数苜蓿品种的种子发芽致死盐浓度为1.2～1.8%，适宜盐浓度是0～0.6%，半致死盐浓度为0.8%。

图4 不同盐浓度下苜蓿不同品种(系)种子相对简易活力指数

表2 苜蓿种子发芽的耐盐浓度 %

2.6 苜蓿品种(系)耐盐类型划分及耐盐指标的分析

对苜蓿幼苗长度、种子发芽率、种子相对发芽指数和种子相对简易活力指数取其平均值，进行耐盐类型划分。由表3可得，小于0.8%盐浓度时，品种间各指标差异较大，数值相对较高，当大于0.8%盐浓度时，各苜蓿品种指标数值表现出明显下降趋势。0.8%盐浓度下，有52%品种种子发芽达到半致死浓度，而在1.0%盐浓度下，有44%品种达到半致死浓度，因此，0.8%盐浓度是各项指标由不规则向规则变化的“拐点”，把0.8%盐浓度作为对各项指标进行耐盐性鉴定分析较为合理。

2.7 不同品种苜蓿耐盐类型的划分

对0.8%盐浓度下的种子相对发芽指数、种子相对简易活力指数2个指标与CK的相对值进行系统聚类(最小距离法)，如图5所示，25个苜蓿品种在最小距离2.45时，可分为3类，第1类为M1，M3，M4，M5，M7，M12，M15，M21，M22，M24；第2类为M2，M9，M11，M17，M18，M20，M25，第3类为M6，M8，M10，M13，M14，M16，M19，M23。第1类是较耐盐的苜蓿品种，第2类是中间类型，第3类是盐敏感的苜蓿品种。

表3 盐胁迫下25个苜蓿品种耐盐指标平均值

3 讨论与结论

对不同品种苜蓿进行耐盐性的筛选，不能仅靠单项指标进行评价，而需要运用综合评价法才可以有效的反映其耐盐性[12-13]。该研究使用SAS软件方差分析、聚类分析法综合评价方法来分析苜蓿的耐盐性。选用当地主要盐分NaCl-Na2SO4配制成混合溶液[14-15]进行试验。前人研究得出碱茅、碱蓬、黑麦草、野大麦、盐爪爪5种牧草[16]和番茄[17]、苦瓜[18]等作物种子发芽率、发芽指数等指标随盐浓度的增加发芽率降低，种子发芽率一般随胁迫浓度的增大而降低，但部分牧草种类在低浓度胁迫下，发芽率等指标反而有所上升[19]。轻度盐胁迫下对苜蓿种子发芽有促进作用[11]，该研究得出苜蓿在0.0%～0.4%盐浓度下种子发芽率、相对发芽指数、相对简易活力指数等指标值增加，而0.8%盐浓度后逐渐降低。

图5 不同苜蓿品种的耐盐性聚类分析

苜蓿种子发芽期，由于对盐比较敏感[20]。该研究得出多数苜蓿品种的种子发芽适宜盐浓度是0.0%～0.6%，少数为0.0%～0.8%；半致死盐浓度基本为0.8%，部分为1.0%，中草3号品种达到1.4%；极限盐浓度在1.0～2.0%盐浓度之间。通过聚类分析，将苜蓿品种划分为3个类型，第1类为中草3号、新苜2号、Nordica、黄花苜蓿、Algonqin、草原2号、宁苜1号、康赛、骑士、Salt Buster，属于耐盐品种；第2类为苜蓿王、龙牧801、惊喜、旗杆、天鹅绒、阿迪娜、勇士，属于中度耐盐品种；第3类为Beaver，Rambler、公农1号、赤草1号、magnumV-wet，2010，3010，挑战士，属于盐敏感品种。以上3类苜蓿品种的耐盐性程度不同，在0.0%～0.8%盐浓度区间内，第1，2类均较耐盐，第1，2类苜蓿品种较适宜在盐渍化土壤种植，而第3类不耐盐，幼苗长度、种子发芽率、相对发芽指数、相对简易活力指数均较低，不宜在盐渍化土壤推广。

综合分析，中草3号、新苜2号品种的发芽率、种子相对发芽指数、种子相对简易活力指数在不同盐分浓度胁迫下其值相对较高，且由聚类分析得出均属耐盐品种；magnumV-wet、赤草1号品种的各项指标值在盐胁迫下较低，属盐敏感品种。对于苜蓿王品种，在0.4%盐浓度胁迫下种子发芽的各项指标表现良好，宁苜1号品种表现一般，但均被聚类在第2类中度耐盐类型中，可能与这两个品种在其他盐浓度胁迫下的综合表现属于中度耐盐类型有关，可见分析种子的耐盐性需要综合评价。种子发芽是植物生长的前提，但是在田间生长的实际表现还受当地的环境、土壤质地、土壤水分等情况的影响，最终确定其耐盐性仍需进一步进行田间耐盐性试验。

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Responses of Seed Germination of Different Alfalfa Varieties to Salt Stress

BA Tu, ZHAO Mengli, LI Qian, HAN Guodong, XU Jun

(CollegeofEcologicalEnvironment,InnerMongoliaAgriculturalUniversity,Hohhot,InnerMongolia010019,China)

[Objective] Considering the serious salinity grassland in western Inner Mongolia, we chose two main compositions of the saline soil, NaCl and Na2SO4, mixed in 1∶1 molarity salt solution, to test alfalfa germination characteristics and to choose salt-tolerant alfalfa varieties that were suitable for local production. This work was expected to provide theoretical basis for alfalfa production of Western Inner Mongolia saline meadows. [Methods] A series of mixed salt solution with 11 concentrations of 0.0%, 0.2%, 0.4%, 0.6%, 0.8%, 1.0%, 1.2%, 1.4%, 1.6%, 1.8%, 2.0% were used to test salt tolerant traits with regard to seed germination of 25 alfalfa varieties. Of which, germination rate, relative germination index and relatively simple seed vigor index were examined to rank salt-tolerant relevant varieties.[Results] Slight salt stress (0.2% and 0.4% salt concentrations) was observed that can promoted the alfalfa seed germination. Under the two concentrations, seed germination rate, relative germination index and relatively simple seed vigor index were all increased. Obvious differences of appropriate salt concentration, half lethal salt concentration and lethal salt concentration among different alfalfa varieties existed. For most varieties, their appropriate salt concentration was 0.0%～0.6%, and half lethal salt concentration was 0.8%. Zhongcao No.3 was an exception, its half lethal salt concentration reached 1.4%. Upper limit of salt concentrations varied between 1.0% and 2.0% mostly. [Conclusion] Considering both results of clustering method and germination index performance, we can concluded that Zhongcao No.3 and Xinmu No.2 alfalfa varieties showed better salt tolerance and belonged to tolerant varieties. On the contrary, magnumV-wet， Chimu No.1 presented worse salt tolerance and belonged to salt sensitive varieties.

alfalfa; salt stress; germination; clustering analysis; salt tolerance type

2016-07-20

2016-09-14

公益性行业(农业)科研专项“牧区优质牧草生产与利用”(201003023); 科技部科技支撑项目(2012BAD13B02)

巴图(1984—),男(蒙古族),内蒙古自治区乌兰察布市人,博士研究生,研究方向为草地生态及抗旱生理研究。E-mail:batub@163.com。

赵萌莉(1963—),女(汉族),陕西省华阴县人,博士,教授,博士生导师,主要从事草业生态与管理研究。E-mail:nmgmlzh@126.com。

A

1000-288X(2017)02-0096-06

S541， Q948.1