柳小宁，包奇军，张华瑜，潘永东

（甘肃省农业科学院经济作物与啤酒原料研究所，甘肃 兰州 730070）

在土壤盐渍化面积不断扩大的环境下，如何培育出耐盐碱的农作物品种是农业科研工作的首要任务。在中国的耕地中，盐碱化土壤总面积已经超过3 300 万 hm2［1-2］，与灌溉有关的达 200 万 hm2，盐碱化土壤有近70%分布在中国西北地区［3］。甘肃省灌区的盐碱地面积大，全省有盐碱地10.50万hm2［4］，主要分布在沿黄灌区、景电灌区、引大入秦灌区。河西走廊地区盐碱化耕地为9.26万hm2，占现有耕地面积的14.7%［5］。由于降水量少，蒸发量大，部分灌区灌溉和排水不畅，土壤次生盐渍化程度日趋严重［6］。更为严重的是，全球的盐渍土每年以100万～150万hm2的速度增长［7-8］，因盐渍化威胁而弃耕的土地面积呈增长的态势［9］。进行盐碱地的改良利用，使其发挥出巨大的生产潜力是非常重要措施。目前有效利用盐碱地的途径除了利用改土造田或引水灌溉，还有种植耐盐碱产品。改土造田或引水灌溉途径的成本较高，可行性较小，实践证明，筛选作物的耐盐品种并在盐碱地生产种植是一种行之有效的措施［10-12］，也是目前最经济最有效利用盐碱地的主要方式之一。但植物对中性盐和碱性盐的适应机制有所不同［13-15］，目前耐盐碱品种的研究以中性盐处理较多，涉及碱性盐的研究比较少。

在植物生长的整个生育期中，萌发期是品种对环境比较敏感的阶段。要选育出耐盐碱品种，了解盐对种子萌发期的影响，探索盐害机理十分必要。常规育种存在着时间长、工作繁重及遗传性状不稳定等缺点，因而利用实验室模拟土壤盐碱环境筛选耐盐碱品种成为育种研究者的首选。虽然大麦是禾本科作物中公认的耐盐碱作物［16-17］，但对盐分浓度相当敏感，在盐胁迫下其生长发育受到明显抑制，特别在发芽期和苗期。为了了解盐碱对大麦萌发期生理指标的影响，我们用中性盐（NaCl）和碱性盐（Na2CO3）不同浓度的溶液模拟2种盐环境，以发芽势、发芽率、盐害指数、根长、苗长等5项指标作为评价指标，比较了在2种盐环境啤酒大麦品种甘啤5号萌芽期特性，为进一步开展啤酒大麦种质的耐盐碱研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试啤酒大麦品种为甘啤5号，由甘肃省农业科学院经济作物与啤酒原料研究所选育并提供。供试中性盐为NaCl，碱性盐为Na2CO3，均为市售分析纯。

1.2 试验方法

盐碱环境对啤酒大麦萌发期的影响试验在甘肃省农业科学院西北啤酒大麦及麦芽品质检测实验室进行。采用恒温恒湿培养箱进行啤酒大麦萌发期试验，温度20℃，湿度75%。设置NaCl和Na2CO3溶液浓度处理分别为0（CK）、100、200、300 mmol/L，重复3次。精选种子经7%次氯酸钠消毒5 min，用蒸馏水洗净后置于直径10 cm并铺有滤纸的培养皿（经过70%酒精消毒）中，按试验设计加入不同浓度的环境药剂溶液（6 mL）培养，每天观察并记录。

1.3 测定指标及方法

每天观察记录发芽种子数，种子发芽以胚芽长度达种子长度的一半为标准，以3个重复中有1粒种子萌发的日期作为该处理的发芽始期，连续3 d不再有种子发芽为发芽结束期。分别于开始萌发后第4天和第7天统计种子发芽势和发芽率，发芽试验结束后计算不同品种的发芽率、发芽指数、相对盐害率等指标。每处理各取10粒萌发的种子，测定根数、根长、芽长、芽重。每处理于第7天选取长势均匀的10株测量苗长及主根长度。

发芽势=（规定日数内发芽的种子粒数/供试种子数）×100%

发芽率=（发芽终期全部正常发芽的种子粒数/供试种子数）×100%

盐害指数=［（对照发芽率-处理发芽率）/对照发芽率］×100%

1.4 数据处理

利用Excell和SPSS 17.0分析系统对试验数据进行处理分析。

2 结果与分析

2.1 2种盐环境对啤酒大麦甘啤5号发芽势的影响

从图1可以看出，随着浓度的增加，啤酒大麦甘啤5号的发芽势在2种盐的环境下变化趋势有很明显的差异。中性盐（NaCl）环境下的下降趋势比较平缓，方差分析显示，NaC1浓度达到100 mmol/L时发芽势与对照差异达到显著水平（P＜0.05），NaC1浓度为200 mmol/L时发芽势与对照差异达到极显著水平（P＜0.01）。碱性盐（Na2CO3）环境对啤酒大麦甘啤5号发芽势的影响比较大，当Na2CO3浓度为100 mmol/L时，啤酒大麦甘啤5号的发芽势与对照的差异达到极显著水平（P＜0.01），浓度为200 mmol/L时发芽势为0。

图1 不同盐环境对啤酒大麦甘啤5号发芽势的影响

2.2 2种盐环境对啤酒大麦甘啤5号发芽率的影响

中性盐和碱性盐环境对啤酒大麦甘啤5号的发芽率影响差异比较大，结果见图2和表1。

从图2可以看出，2种盐环境下的啤酒大麦甘啤5号发芽率均呈下降趋势。浓度为100 mmol/L时，NaC1环境下的发芽率为98%，Na2CO3环境下的发芽率只有36%。浓度为200 mmol/L时，NaC1环境的发芽率达到81%，与对照差异达到极显著水平（P＜0.01）；Na2CO3环境的发芽率为0，可见浓度为200 mmol/L的Na2CO3溶液可以完全抑制啤酒大麦甘啤5号的发芽。从发芽率的变异系数（表1）来看，2种盐对啤酒大麦环境的敏感程度不同，啤酒大麦甘啤5号对Na2CO3环境最敏感，变异系数较大。

图2 不同盐环境对啤酒大麦甘啤5号发芽率的影响

表1 不同单盐环境时啤酒大麦甘啤5号的发芽率及变异系数

2.3 2种盐环境对啤酒大麦甘啤5号的盐害指数

图3 不同盐环境下对啤酒大麦甘啤5号盐害指数

相对盐害率反映了种子萌发期盐环境对种子的伤害程度［18］。从图3的结果可以看出，在试验设计范围内，随着盐浓度的增加，2种盐对啤酒大麦甘啤5号的相对盐害率均呈上升趋势。对甘啤5号种子的伤害程度Na2CO3大于NaC1。在Na2CO3环境下，当浓度为100 mmol/L时，甘啤5号的盐害指数急剧增加为64；当浓度达到200 mmol/L时，甘啤5号的盐害指数达到100。在NaC1环境下，当浓度小于100 mmol/L时，甘啤5号的盐害指数较小，随后随着盐浓度增加，盐害指数由100 mmol/L时的0.67开始增加，到300 mmol/L时达到39.88。

2.4 2种盐环境对啤酒大麦甘啤5号的根长影响

从图4可以看出，碱性盐和中性盐环境对啤酒大麦甘啤5号幼苗的根长均具有显著的抑制作用。两种盐环境下啤酒大麦甘啤5号的根长随盐浓度的升高而明显的下降，不同盐之间存在差异。当浓度为100 mmol/L时，甘啤5号的根长在2种盐环境下与对照的差异均达到极显著水平（P＜0.01），NaC1环境下为6.77 cm，Na2CO3环境下为0。当Na2CO3浓度大于100 mmol/L时，啤酒大麦甘啤5号根的生长完全被抑制。

图4 不同盐环境对啤酒大麦甘啤5号根长的影响

2.5 2种盐环境对啤酒大麦甘啤5号的苗长影响

由图5可以看出，环境盐的浓度大于100 mmol/L时，啤酒大麦甘啤5号的苗长开始受到明显的抑制。200 mmol/L的Na2CO3可以完全抑制啤酒大麦甘啤5号的萌发。NaC1环境下，随着浓度的增大，对甘啤5号苗长抑制呈现上升趋势，但在设置的试验浓度范围内，甘啤5号苗长没有被完全抑制，各处理与对照差异均达到极显著水平（P＜0.01）。

图5 不同盐环境对啤酒大麦甘啤5号苗长的影响

3 小结与讨论

种子萌发期是植物生活史中对盐环境十分敏感的时期，植物能否在盐碱环境中生存，首先取决于它能否发芽以及发芽率的高低和发芽速度［19］。环境对植物种子的抑制程度与环境中盐的浓度、盐的种类以及植物抗盐能力有关。盐对种子萌发的危害主要有两个方面：一是渗透效应，二是离子效应［20］。渗透效应是指当土壤中盐分含量增加时，渗透压随之提高，而水势相应降低，使种子吸水困难，从而影响种子的萌发；离子效应是指某种离子浓度升高对种子造成毒害。本研究发现，当环境盐的浓度大于100 mmol/L时，盐环境会对啤酒大麦种子造成毒害而抑制其萌发。以不同浓度的NaC1溶液模拟盐分环境中，随着盐环境浓度增加，种子发芽率、发芽指数、活力指数均呈下降趋势，这与他人的研究结果基本一致［21］。

在中性盐和碱性盐不同浓度的环境下，啤酒大麦甘啤5号种子的萌发期均受到影响。在中性盐（NaCl）的环境下，随着环境浓度的升高，各项测试指标的变化达到显著水平（P＜0.05），发芽势、发芽率、根长以及苗长都出现递减的趋势。碱性盐（Na2CO3）环境下，随着浓度增加，测试指标均达到极显著水平（P＜0.01），当环境中盐浓度达到100 mmol/L时发芽势、发芽率、根长、苗长指标急剧变化，盐害指数大幅增加；200 mmol/L时，发芽势、发芽率、根长以及苗长完全被抑制，盐害指数达到最大。有研究认为，种子耐盐能力的大小取决于种子萌发过程中对盐分引起的渗透效应和离子效应的综合适应［22］，而Na2CO3导致pH升高，使植物受到盐环境的同时还受到高pH的影响［23］，而不是渗透环境和离子毒害［24］，所以Na2CO3使植物受害会更严重，这与本结果一致。

方差分析表明，在不同单盐环境条件下，盐浓度对发芽势、发芽率、芽长、根长均有极显著的影响（P＜0.01）。不同单盐环境对同一品种的敏感程度不同，表明在啤酒大麦甘啤5号萌发期，碱性盐环境比中性盐环境敏感。

本试验所设置的盐浓度梯度还有待细化，尤其是0～100 mmol/L的浓度。有研究显示，0～100 mmol/L的浓度区间，盐环境反而会促使大麦种子根的生长［23，25-26］，这将为那些轻微盐碱地的开发利用借鉴。