腐殖酸对NaCl胁迫下梭梭种子萌发及幼苗生长的影响.pdf
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1、第4 3卷第4期2 0 2 3年8月水土保持通报B u l l e t i no fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o nV o l.4 3,N o.4A u g.,2 0 2 3 收稿日期:2 0 2 2-1 1-2 8 修回日期:2 0 2 2-1 2-2 2 资助项目:阿克苏地区自然资源局“新疆塔河重要源区(阿克苏河流域)山水林田湖草沙一体化保护和修复工程关键问题和关键技术研究”(AK S S S XM 2 0 2 2 6 2 0)第一作者:王彬(1 9 9 3),男(汉族),甘肃省定西市人,硕士研究生,研究方向为干旱区矿山生态修复。E
2、m a i l:w b 2 0 0 0 8 2 31 6 3.c o m。通讯作者:李诚志(1 9 7 9),男(汉族),湖南省资兴市人,博士,副研究员,博士生导师,主要从事干旱区生态修复研究。E m a i l:x d l i c h e n g z h i x j u.e d u.c n。腐殖酸对N a C l胁迫下梭梭种子萌发及幼苗生长的影响王 彬1,2,李诚志1,2,3(1.新疆大学 生态与环境学院,新疆 乌鲁木齐8 3 0 0 4 6;2.新疆大学 教育部绿洲生态重点实验室,新疆 乌鲁木齐8 3 0 0 4 6;3.新疆精河温带荒漠生态系统教育部野外科学观测研究站,新疆 精河8 3
3、3 3 0 0)摘 要:目的探究腐殖酸对N a C l胁迫下梭梭种子萌发及幼苗生长的影响,为干旱矿区生态修复提供技术支持。方法设置5个N a C l盐胁迫浓度,5个腐殖酸添加浓度,观测梭梭种子萌发以及幼苗生长指标,分析腐殖酸对梭梭种子萌发及其幼苗生长的耐盐性。结果施用适量腐殖酸能显著提高种子萌发率,缓解梭梭种子萌发过程中的盐胁迫,促进初生根生长,降低盐胁迫对幼苗的伤害。在1.0m o l/LN a C l条件下,腐殖酸为7 0 0m g/k g时缓解效果最好,与对照相比梭梭发芽率、发芽势、根长、幼根鲜质量和幼根干质量分别提高1 0%,1 1.1 2%,1.7 7c m,4.8 4m g和4.0
4、 3m g。结论腐殖酸可作为干旱矿区生态修复中种子萌发和幼苗生长的一种盐渍土调节剂,具有较好的应用潜力。关键词:腐殖酸;N a C l胁迫;梭梭;种子萌发;幼苗生长文献标识码:A 文章编号:1 0 0 0-2 8 8 X(2 0 2 3)0 4-0 0 9 5-0 8 中图分类号:Q 9 4 5.7 9,S 1 5 3.6 2 2文献参数:王彬,李诚志.腐殖酸对N a C l胁迫下梭梭种子萌发及幼苗生长的影响J.水土保持通报,2 0 2 3,4 3(4):9 5-1 0 2.D O I:1 0.1 3 9 6 1/j.c n k i.s t b c t b.2 0 2 3.0 4.0 1 2;
5、W a n gB i n,L iC h e n g z h i.E f f e c t so fh u m i ca c i do ns e e dg e r m i n a t i o na n ds e e d l i n gg r o w t ho fH a l o x y l o na mm o d e n d r o nu n d e rN a C l s t r e s sJ.B u l l e t i no fS o i la n dW a t e rC o n s e r v a t i o n,2 0 2 3,4 3(4):9 5-1 0 2.E f f e c t so f
6、H u m i cA c i do nS e e dG e r m i n a t i o na n dS e e d l i n gG r o w t ho fH a l o x y l o nA mm o d e n d r o nU n d e rN a C l S t r e s sW a n gB i n1,2,L iC h e n g z h i1,2,3(1.C o l l e g eo fE c o l o g ya n dE n v i r o n m e n t,X i n j i a n gU n i v e r s i t y,U r u m q i,X i n j i
7、 a n g8 3 0 0 4 6,C h i n a;2.K e yL a b o r a t o r yo fO a s i sE c o l o g yo fM i n i s t r yo fE d u c a t i o n,X i n j i a n gU n i v e r s i t y,U r u m q i,X i n j i a n g8 3 0 0 4 6,C h i n a;3.X i n j i a n gJ i n g h eO b s e r v a t i o na n dR e s e a r c hS t a t i o no fT e m p e r a
8、 t eD e s e r tE c o s y s t e m,M i n i s t r yo fE d u c a t i o n,J i n g h e,X i n j i a n g8 3 3 3 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:O b j e c t i v eT h ee f f e c t so fh u m i ca c i do ns e e dg e r m i n a t i o na n ds e e d l i n gg r o w t ho fH a l o x y l o na mm o d e n d r o ns e e d su
9、 n d e rN a C ls t r e s sw e r es t u d i e di no r d e rt op r o v i d et e c h n i c a ls u p p o r t sf o re c o l o g i c a lr e s t o r a t i o n i na r i dm i n i n ga r e a s.M e t h o d sG e r m i n a t i o na n ds e e d l i n gg r o w t ho fH a l o x y l o na mm o d e n d r o ns e e d sw e
10、 r em e a s u r e du n d e r f i v eN a C l s t r e s s c o n c e n t r a t i o n s a n d f i v e h u m i c a c i da d d i t i o n s.R e s u l t sA p p l i c a t i o no fh u m i ca c i da t a p p r o p r i a t e l e v e l s s i g n i f i c a n t l y i n c r e a s e ds e e dg e r m i n a t i o nr a t
11、 e,a l l e v i a t e ds a l t s t r e s sd u r i n g t h es e e dg e r m i n a t i o n,i n c r e a s e d t h eg r o w t ho f p r i m a r yr o o t s,a n dr e d u c e ds e e d l i n gd a m a g e c a u s e db ys a l t s t r e s s.U n d e r1.0m o l/LN a C l,h u m i ca c i da t7 0 0m g/k gp r o d u c e d
12、t h eb e s ta l l e v i a t i n ge f f e c t.F o rt h i st r e a t m e n t,g e r m i n a t i o nr a t e,g e r m i n a t i o np o t e n t i a l,r o o tl e n g t h,f r e s h m a s so fy o u n gr o o t s,a n dd r y m a s so fy o u n gr o o t sw e r e1 0%,1 1.1 2%,1.7 7c m,4.8 4 m g,a n d4.0 3 m g,r e s
13、 p e c t i v e l y,g r e a t e rt h a no b s e r v e df o rt h ec o n t r o lt r e a t m e n t.C o n c l u s i o nH u m i ca c i dc a nb eu s e da sar e g u l a t o ro fs e e dg e r m i n a t i o na n ds e e d l i n gg r o w t h i n t h e e c o l o g i c a l r e s t o r a t i o no f a r i dm i n i n
14、 ga r e a s.H u m i c a c i dh a sg o o dp o t e n t i a l f o ru s e a s a r e g u l a t o ro f s a l i n es o i l s i na r i dm i n i n ga r e a s.K e y w o r d s:h u m i ca c i d;N a C l s t r e s s;H a l o x y l o na mm o d e n d r o n;s e e dg e r m i n a t i o n;s e e d l i n gg r o w t h 矿产资源
15、是人类赖以生存和发展的重要物质基础,随着社会经济的快速发展和对矿产资源的不断开采,使矿区土地资源和生态环境遭到严重破坏,自然灾害频发1-2,严重影响区域经济与生态的协调可持续发展。近年来随着生态文明建设以及环境保护工作的推动发展,废弃矿山的环境治理与生态修复受到社会各界的广泛关注3。植被重建是矿山生态修复的关键4,这一过程受气候、土壤和植物等多因素影响5-7,重建方法呈现多样性和复杂性。新疆维吾尔自治区矿产资源丰富,矿山开发面积大、范围广,亟需开展生态修复。开展这些生态修复工程前需研发适合当地的植被重建技术。干旱矿区通过自然演替恢复植被过程缓慢,难度较大8。育苗移栽等技术由于高昂成本和后期养护
16、的挑战限制了它的广泛使用9。而播种具有使用简单,成本低等特点,是干旱地区广泛使用的一种生态恢复技术1 0。在干旱矿区播种具有极大的挑战性,种子发芽和早期幼苗生长是盐碱条件下建立植物种群的关键阶段,盐度的增加通常会延迟和降低种子萌发1 1。此外,大多数项目受极端温度1 2、盐胁迫1 3、较低 的土壤水分1 4及土 壤 肥 力等1 5的影响发芽率和建植率较低1 6,而且从种子萌发到幼苗以及植物的生长过程中死亡率很高1 7。新疆维吾尔自治区是典型的干旱区,受水热条件和成土母质影响,土壤含盐量普遍偏高1 8-2 0。在植被重建过程中,自然降水或人工灌溉会使土壤中可溶性盐随水分运移到地表并累积,形成大面
17、积盐碱土1 9。土壤中盐分的增加会显著提高土壤重金属的迁移能力,特别是对于C d和P b两种元素,这将严重阻碍植被重建,特别是限制种子的萌发和幼苗的生长,增加废弃矿区生态修复难度2 0。因此,减缓盐碱土对种子萌发和幼苗生长的限制是干旱矿区利用种子重建植被需突破的关键技术,在干旱矿区盐碱土条件下的种子萌发具有十分重要的现实意义。腐殖酸(HA s)作为一种天然的聚合有机化合物,能够与多种微量元素形成复合物2 1,被广泛应用于植物对逆境抗性研究中。众多研究表明,少量施用HA s可以间接改变土壤结构,进而通过提高营养物质的吸收和激素效应来促进植物生长,并且对微量营养元素的转运和利用尤为重要2 2。此外
18、,HA s通过参与细胞呼吸、光合作用等活动对植物生长和生产力产生积极影响2 3。目前,HA s主要以农业运用研究为主,在矿区生态修复中运用较少,且在干旱矿区盐碱土条件下对种子萌发及幼苗生长的作用暂不明确,因此需要开展相关科学研究。梭梭(H a l o x y l o na mm o d e n d r o n)隶 属 于 藜 科(C h e n o p o d i a c e a e)落叶小乔木或灌木。根系发达,抗干旱、盐碱能力强,是中国西北干旱地区生态修复、水土保持、防风固沙的重要物种之一2 4,也是荒漠植物生物量最高的植被类型。中国有6 8%的梭梭林分布在新疆,其中准噶尔盆地的分布面积占新
19、疆地区总面积的9 4%,是古尔班通古特沙漠植被的优势种和建群种2 5,对干旱区生态修复和生态环境保护起着举足轻重地位。然而,近年来受自然和人为等因素的影响,梭梭林出现大面积退化死亡2 6,这可引发土地沙漠化,盐碱化和土壤物理属性和碳循环的变化2 7-2 8。因此,本研究通过N a C l浓度模拟不同盐胁迫梯度条件,在不同盐胁迫梯度下施加不同质量的HA s,测试梭梭种子在HA s影响下萌发率和幼苗生长特性,同时探究HA s对梭梭种子萌发及其生长的盐胁迫缓解作用,为干旱矿区生态修复提供技术支持。1 材料与方法1.1 试验材料梭梭植物种子于2 0 2 1年1 0月采集于新疆准噶尔盆地。准噶尔盆地属典
20、型温带大陆性荒漠气候,光照充足,降水量少,蒸发量大2 9,生态环境极其脆弱。梭梭具有很强的抗干旱、耐盐碱能力,在气候干旱、盐碱土广布的新疆荒漠区,是适生于该地的植物类群。梭梭种子经过晾干、去除羽翅,挑选颗粒饱满、充分成熟的种子进行试验,种子千粒重3.4 5 10.2 3g。经干燥、清洁处理后存放于4的冷藏箱中保存。试验所用HA s,N a C l分别来源于多美绿生物科技有限公司、天津市北联精细化学品开发有限公司。1.2 研究方法梭梭种子使用7 5%的酒精消毒12m i n后用去离子水冲洗3遍,再用滤纸吸干表面水分备用。本试验设置3种梭梭种子萌发环境处理:处理1。梭梭种子在5个盐浓度溶液中萌发,
21、即0.1,0.3,0.5,0.7和1.0m o l/L这5个N a C l浓度梯度;处理2。梭梭种子在5个HA s浓度溶液中萌发,即0,1 0 0,4 0 0,7 0 0和10 0 0m g/k g这5个HA s质量梯度;处理3。梭梭种子在N a C l和HA s双因素影响下的萌发,N a C l胁迫设5个浓度梯度(同上),HA s设5个质量梯度(同上),分别以纯水为对照组;共计3 0个处理,每个处理3个重复。所有试验采用培养皿纸上发芽法,每个培养皿放置3 0粒种子。最后将处理完毕的培养皿放置在湿度7 0%,昼夜2 5/1 5恒温培养箱中进行萌发试验。1.3 指标测定按照国 家 标 准 林 木
22、 种 子 检 验 规 程(G B 2 7 2 2-69 水土保持通报 第4 3卷1 9 9 9)进行发芽试验,本次试验以1 0d为期限。以试验第2d为初始日期,每天使用分析天平定时对培养皿进行称重,依据重量变化,向培养皿内加入去离子水,以此来补偿由于种子吸收及水分蒸发而损失的水分,确保HA s和N a C l浓度的恒定,观察并记录发芽的种子数。试验第8d,从每组随机挑选1 0株梭梭幼苗(幼苗少于1 0株的处理,取所有幼苗),用去离子水小心冲洗根系并测定每处理中萌发种子的根长,用滤纸吸干根系表面水分后测定根鲜质量;将鲜根置于1 0 5的烘箱中杀青3 0m i n,8 0烘干至恒重,测定其干重。以
23、上形态指标各测定1 0株,取平均值,重复3次。1.4 数据处理各指标的计算公式为:发芽率=6d种子发芽数供试种子总数1 0 0%(1)发芽势=3d内种子发芽数供试种子总数1 0 0%(2)平均发芽速率=GtDtDt(3)发芽指数=GtDt(4)盐害率=对照萌发率-处理萌发率对照萌发率1 0 0%(5)式中:Gt为当天的种子发芽数;Dt为对应发芽日数。采用S P S S1 9.0软件进行单因素方差分析(o n e-w a yANOVA),用O r i g i n2 0 1 8软件绘图。2 结果与分析2.1 N a C l胁迫对梭梭种子萌发的影响N a C l对梭梭种子萌发 具明显抑制 作用,不同
24、N a C l浓度处理下的梭梭种子萌发状况如表1所示。与对照相比,随着N a C l浓度升高,梭梭种子的发芽势、发芽率、平均发芽速率及发芽指数均呈降低趋势。其中,0.1m o l/LN a C l处理下梭梭种子的发芽率、发芽势、平均发芽速率、发芽指数与C K差异不显著(p0.0 5);0.31m o l/LN a C l处理使发芽率、发芽势、平均发芽速率显著降低(p0.0 5);1m o l/LN a C l处理使发芽 势、发芽率、平 均发芽速率、发芽指数较C K分别降低了4 3.3 4%,4 6.6 6%,1 2.3 8,1 8.5 1。此外,随着N a C l浓度的升 高,梭梭种子 萌发的
25、相对盐害率增加,其中1m o l/L处理相对盐害率高达5 2.8 5%。表1 不同浓度N a C l对梭梭种子萌发的影响T a b l e1 E f f e c t so fd i f f e r e n t c o n c e n t r a t i o n so fN a C l o ns e e dg e r m i n a t i o no fH.a m m o d e n d r o nN a C l浓度/(m o lL-1)发芽率/%发芽势/%平均发芽速率发芽指数相对盐害率/%C K8 3.3 30.0 2 7a6 7.7 80.0 1 6a2 1.9 40.6 6 2a3 4.2
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