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

李萌，顾寅钰，梁晓艳，张海洋，衣葵花，王向誉，郭洪恩

(山东省蚕业研究所，山东 烟台 264002)

盐地碱蓬(Suaedasalsa)又名翅碱蓬，为一年生多肉盐生植物，广泛生长于我国东北、华北和西北等地区。盐地碱蓬作为先锋物种，在黄河三角洲滨海湿地生态系统中有重要的生态功能[1]。目前，国内外对于盐地碱蓬的研究主要集中在盐胁迫对其种子萌发、幼苗生长的影响等方面[2-6]。管博等[7]研究表明，盐地碱蓬种子萌发具有广温性和高耐盐性；王浩东等[8]研究表明，盐度和水淹深度对盐地碱蓬种子萌发无显著作用，而践踏对盐地碱蓬种子萌发、幼苗出土有显著的促进作用；孙志高等[9]研究表明，黄河口中潮滩碱蓬和低潮滩盐地碱蓬的种子萌发率都随着土壤盐分的增加而降低。土壤微生物作为植物生长发育的重要参与者，能促进植物根系的发育，从而促进植物的生长[10]。大量研究表明，植物根系-土壤-微生物的互动关系具微域性、动态性和复杂性等特点，共同影响着植物体对生长空间、水分、养分等资源的竞争，土壤微生物是种子萌发不可或缺的条件[11]。本研究在沙土灭菌的情况下，探讨土壤微生物对盐地碱蓬种子萌发、幼苗生长和根系形态的影响，以期为盐地碱蓬应用于黄河三角洲盐碱湿地生态系统的恢复提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试盐地碱蓬种子于2018年12月采自黄河三角洲潮间带地区。供试沙土于2019年3月取自烟台金沙滩。

1.2 方法

挑选形态饱满质地均匀的盐地碱蓬种子进行处理。(1)对照组:将采集的沙土过筛，混匀后，装入花盆中作为沙培基质，沙土深度20 cm；(2)灭菌组:采用120 ℃高压蒸汽灭菌30 min将沙土灭菌，放至常温后取出，装入花盆中作为沙培基质，沙土深度20 cm。上述两处理中，盐地碱蓬每盆播种10颗，深度为1 cm。每处理设4个重复，每天进行观察，每隔2 d记录1次。幼苗生长1周后，每周采用精度为0.1 cm的直尺，分别对2组处理的幼苗株高进行测量，同时观察叶片数；幼苗生长60 d后，将幼苗取出，清水将根系洗净，使用根系扫描仪，测量根系总长、根系表面积、根系体积、根系平均直径和总根尖数等指标。

1.3 数据分析

采用Excel进行数据处理和作图，采用SPSS软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 对盐地碱蓬种子萌发的影响

由图1可知，自然沙土中盐地碱蓬的发芽率高于灭菌组。第7天，自然沙土中盐地碱蓬种子的萌发率为90.5%，而灭菌沙土中盐地碱蓬种子的萌发率仅为73.8%；且盐地碱蓬种子在自然沙土中的萌发速度较快，在第4天便达到79.8%，而灭菌沙土中盐地碱蓬的种子萌发率只有61.3%。

图1 不同处理对盐地碱蓬种子萌发率的影响

2.2 对盐地碱蓬幼苗生长的影响

不同处理对盐地碱蓬株高的影响结果见图2。随着时间的推移，盐地碱蓬株高不断增加。在幼苗生长期，自然沙土中盐地碱蓬株高始终大于灭菌组，且长势较快，说明土壤微生物在盐地碱蓬幼苗生长期具有促进作用，使自然沙土中盐地碱蓬株高始终高于灭菌沙土。

图2 不同处理对盐地碱蓬幼苗株高的影响

不同处理对盐地碱蓬叶片数的影响如图3所示。盐地碱蓬幼苗生长初期(前21 d)，自然沙土和灭菌沙土中叶片数一致，灭菌处理对盐地碱蓬叶片数影响不明显；在第28天，自然沙土中部分盐地碱蓬生长出第3叶；第42天，灭菌沙土中部分盐地碱蓬生长出第3叶，表明自然沙土中土壤微生物具有促进盐地碱蓬叶片生长的作用。

图3 不同处理对盐地碱蓬幼苗叶片数的影响

2.3 灭菌处理对盐地碱蓬根系形态的影响

由表1可以看出，盐地碱蓬生长60 d后，相比自然沙土，灭菌沙土中盐地碱蓬根系形态具有显著差异，根系总长、根系表面积、根系体积、根系平均直径和总根尖数分别降低16.7%、15.9%、21.7%、13.6%和23.0%。其中，总根尖数降幅最大，其次是根系体积，而根系平均直径降幅最小，说明灭菌处理后，缺少土壤微生物的参与，盐地碱蓬根系的伸长与扩大受到抑制，根系的形态结构改变，根系的生物量减少。

表1 不同处理对盐地碱蓬根系形态的影响

3 小结与讨论

土壤微生物在植物生长过程中扮演着重要的角色，是种子萌发和幼苗生长不可或缺的条件[10-11]。目前，土壤微生物对植物生长发育的影响已成为研究热点，关于土壤微生物对种子萌发与幼苗生长的影响，主要集中在少数农作物[12]。本研究中，以盐地碱蓬为研究对象，通过沙土灭菌的方式，研究土壤微生物对盐地碱蓬种子萌发、幼苗生长和根系形态的影响。研究结果表明，相比自然沙土，沙土灭菌处理后，盐地碱蓬种子萌发率、株高、叶片数和根系指标均受到抑制，即土壤微生物的缺失，影响了盐地碱蓬种子萌发、幼苗生长和根系形态的形成。安晶等[11]采用沙土灭菌的方式研究土壤微生物对羽毛针禾种子萌发、幼苗生长及根鞘形成的影响与本研究一致，即通过沙土灭菌处理验证了土壤微生物对植物种子萌发、幼苗生长和根系形态的形成具有重要的作用。另外，灭菌沙土的盐地碱蓬种子萌发率明显低于自然沙土，说明在种子萌发期，土壤微生物已经发挥作用，促进种子的萌发。随着植物的生长，自然沙土中盐地碱蓬株高和叶片数均高于灭菌沙土，长势好于灭菌沙土。盐地碱蓬生长60 d后，自然沙土中根系总长、根系表面积、根系体积、根系平均直径和总根尖数均显著高于灭菌沙土。由此推断，土壤微生物通过促进盐地碱蓬根系的发育，使其增强吸收土壤养分的能力，从而促进了植株的生长发育。

盐地碱蓬作为黄河三角洲滨海湿地的先锋物种，广泛存在于复杂多变的盐碱滩涂湿地环境中。本研究中，通过沙土灭菌的方式验证了土壤微生物在盐地碱蓬种子萌发、幼苗生长及根系形态形成的过程中发挥了重要作用，自然沙土环境更适宜盐地碱蓬的生长发育，对利用盐地碱蓬进行黄河三角洲滨海湿地的生态修复工作具有一定的指导意义。