盐碱土秸秆添加量对玉米种子萌发及幼苗生长特性的影响

时佳琦，萨如拉，令 玉，萨茹拉其其格，范 富，张雪婷

（1内蒙古民族大学农学院，内蒙古通辽 028000；2山西农业大学资源环境学院，山西晋中 030800；3鄂尔多斯市林业和草原综合执法支队，内蒙古鄂尔多斯 017000)

0 引言

盐碱地常用改良剂有生物炭、石膏、秸秆、有机肥，可采取秸秆覆盖[1]、秸秆全量还田结合浅旋耕(15 cm)后再深松(35 cm)[2]、地膜覆盖+秸秆深埋（上膜下秸耦合技术）[3]和石膏与有机肥配施[4]等方式进行脱盐改土。前人研究表明，秸秆还田具有抑盐、降盐和改善土壤物理结构的作用，对于改良盐碱土壤具有较好的效果；不同碱化度盐碱地改良最佳秸秆还田量不同，如全覆盖优于播种行覆盖[5]，80%秸秆还田量对苏打盐碱地水稻生长发育和产量形成的促进作用最佳[6]，重度盐碱地秸秆还田至少两倍才能改善土壤特性[7]。增强植物抗盐性的途径包括施加外源物质、利用转基因技术、真菌的协同效应和培育耐盐品种，如添加参与调控植物体内多种生理功能的信号分子，褪黑素[8-10]、过氧化氢[11]、茉莉酸甲酯[12]、谷胱甘肽[13]等，添加抗氧化剂如水杨酸[14-16]、油菜素内酯[16]、谷胱甘肽[13]等，添加抗盐调节物如甜菜碱[17]、海藻多糖[18]、黄腐酸[19]等，添加提高植物抗逆性的生物活性物质-亚精胺[20-21]，外源硅[21]、硒[22]、钙[23]（第二信使）、γ-氨基丁酸[24]；施加AM真菌[25]、（碱蓬）内生菌[26]、菌根真菌[27]、解淀粉芽孢杆菌[28]等。植物抗盐性研究主要采用碱性盐（NaHCO3和Na2CO3）和中性盐（NaCl和 Na2SO4）、Ca(NO3)2缓解盐构建单盐胁迫，中性盐(NaCl)和碱性盐(NaHCO3)混合模拟盐碱胁迫；本研究以通辽地区苏打盐碱土和玉米秸秆为试材，水培玉米，以期探索玉米秸秆不同添加量对玉米种子萌发及幼苗生长特性、抗盐碱性的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以‘农华101’玉米种子、收获期玉米秸秆和通辽地区典型的盐碱土为材料，用盐碱土:蒸馏水(1:5)的土壤浸出液制备0、30、40、50、60 g/L秸秆粉培养液，作为5个处理，水培玉米种子；盐碱土pH 8.64，碱化度为52.43%。

1.2 试验方法

挑选籽粒饱满、无残缺玉米种子100粒，置于发芽盘中，分别加入0、30、40、50、60 g/L处理液，置于室温下进行培养，每隔3天更新相应的处理液；采用电导仪和pH计测定处理液电导率和pH，采用稀释涂布平板法计数处理液微生物数量；幼根长为种子长1/2定为发芽标准，每天观察并记录玉米种子发芽数，第3天统计玉米种子发芽势，第7天统计玉米种子发芽率，并计算其相对发芽指数。4叶期进行农艺性状，玉米叶片和根系丙二醛含量(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性，根系可培养内生菌数量的测定，分别采用卷尺测量、硫代巴比妥酸法、氮蓝四唑光化还原法、愈创木酚法以及Misaghi等[29]的方法。

1.3 数据处理

采用Excel2003和DPS7.05统计软件处理相应数据。发芽率计算公式如(1)所示。

2 结果与分析

2.1 秸秆添加量对盐碱土水培液离子含量的影响

电导率反映水培液的盐度，是评价水培液对植物产生毒害的重要参数。从表1可知，随着秸秆添加量的增加，培养3天的水培液pH均逐渐降低，培养1天和培养2天电导率增加，而培养3天水培液电导率降低；随着培养时间的推移，各处理pH较稳定，0 g/L和30 g/L处理的电导率增加，其余处理的电导率降低。培养1天0 g/L与其他处理pH差异极显著，40、50、60 g/L处理间无差异，30 g/L处理与其他添加秸秆处理间pH差异显著；0、30、40、50 g/L处理间电导率差异极显著。培养2天30、40、50 g/L处理pH无显著差异，但均与60 g/L pH差异极显著；0 g/L与其他处理pH差异极显著；除了30 g/L和40 g/L处理间电导率无显著差异外，其余处理间差异极显著。培养3天各处理pH与培养2天的相同；0、30、40 g/L处理电导率无显著差异，30、40、50 g/L处理电导率无显著差异，60 g/L与其他处理电导率差异极显著。

表1 水培液离子含量变化

2.2 秸秆添加量对盐碱土水培液微生物数量的影响

从表2可知，水培液中可培养微生物数量为细菌＞真菌＞放线菌；随着水培液中的秸秆添加量的增加，水培液细菌、放线菌和真菌数量均增加；60 g/L处理细菌、放线菌和真菌数量均极显著大于其他处理；添加秸秆的处理细菌、放线菌数量均显著大于0 g/L处理；除了30g/L处理外，其余添加秸秆处理真菌数量均大于0 g/L处理；30 g/L与40 g/L处理细菌数量无显著差异；30、40、50 g/L处理间放线菌数量无显著差异；40 g/L与50 g/L处理真菌数量无显著差异。

表2 培养液微生物数量 CFU/mL

2.3 秸秆添加量对盐碱土水培玉米根系内生菌的影响

表3可知，各处理玉米幼苗根系内生真菌和放线菌数量无显著差异；30 g/L与40 g/L、50 g/L与60 g/L处理细菌数量无显著差异，但前两处理极显著大于后两个处理。

表3 玉米幼苗根内生菌数量 CFU/g FW

2.4 秸秆添加量对盐碱土水培玉米种子发芽率的影响

从表4可知，盐碱地添加玉米秸秆均降低玉米种子发芽率。随着秸秆添加量的增加，发芽率先增加后降低趋势，40 g/L处理的发芽率极显著大于30、60 g/L处理，30、50、60 g/L处理间发芽率无显著差异。

表4 不同处理玉米种子发芽率

2.5 秸秆添加量对盐碱土水培玉米幼苗农艺性状的影响

从表5可知，随着秸秆添加量的增加，玉米幼苗根长、根数和株高先增加后降低的趋势，40 g/L处理的根长和株高极显著大于其他处理。添加秸秆的处理根长和株高极显著大于0 g/L处理，60 g/L处理根数显著大于0 g/L处理，其余处理根数极显著大于0、30、40、50 g/L处理根数无显著差异。

表5 玉米幼苗农艺性状

2.6 盐碱土秸秆添加量对玉米幼苗抗胁迫能力的影响

2.6.1 对玉米幼苗叶片生理活性的影响 由于0 g/L处理幼苗2叶期死亡，未测到其叶片和根系生理指标。从表6可知，随着玉米秸秆添加量的增加，玉米幼苗叶片POD和SOD活性先增加后降低的趋势，而MDA含量先降低后增加趋势。MDA含量和SOD活性处理差异极显著，40 g/L处理SOD极显著大于其余处理，MDA含量极显著小于其他处理。30 g/L处理与40、50、60 g/L处理的POD活性无显著差异。

表6 玉米幼苗叶片生理活性

2.6.2 对玉米幼苗根系生理活性的影响 从表7可知，随着玉米秸秆添加量的增加，玉米幼苗根系活力和POD活性先增加后降低的趋势。根系活力处理间差异极显著，40 g/L处理极显著大于其他处理，其POD活性极显著大于30 g/L和60 g/L处理，显著大于50 g/L处理。

表7 玉米幼苗根系生理活性

3 讨论与结论

通过外源物质调控来减轻盐胁迫对植物的伤害，增强植物的耐盐性，是缓解盐胁迫的一种重要方式。玉米秸秆含碳、氮、憐、钾，硫、钙、镁等矿质元素，这些都是玉米生长所必需的营养元素[30]。添加玉米秸秆和污泥共热解制备的生物质炭能够显著增加盐碱土壤中有机碳含量，水溶性盐含量降低明显[31]。盐碱土秸秆造夹层，秸秆用量为75000 kg/hm2能够大幅度减少西辽河流域盐碱土总盐含量，降低pH[32]。本试验中盐碱土添加玉米秸秆极显著降低了pH，培养3天的添加玉米秸秆的处理显著降低电导率。植物内生细菌具有生长环境独特、种群多样与功能多样等特点，植物内生菌分泌IAA和溶解无机磷，提高种子活力，促进胚根发育[33]，对病原菌具有拮抗作用[34]，施有机肥可增加根内生细菌群落多样性[35]；本研究中40 g/L处理玉米幼苗根系内生细菌最多，可能含有多功能具有开发潜力的微生物，40 g/L处理各指标优于其他处理的原因之一。

盐碱土中添加玉米秸秆的处理降低玉米种子发芽率，可能是玉米种子受到盐和秸秆释放出的化感物质双重抑制作用。玉米对盐胁迫较敏感，盐胁迫抑制作物的生理生化过程，Djanaguiraman等[36]研究表明盐胁迫对根系生长的影响小于地上部；盐胁迫下，叶片生长减缓或停滞，表现为叶面积下降，且叶片变黄、枯萎；本试验0 g/L处理幼苗2叶期根系生长停滞，根数较少，叶片变黄枯萎死亡；盐碱土中添加玉米秸秆的处理长势较好，可能是添加玉米秸秆增加了盐碱土中营养元素含量，降低水溶性盐含量，从而降低离子毒害。SOD是植物抗氧化系统的第一道防线，POD是一种具有较强适应性的酶，在植物细胞内分布广；植物体内SOD、POD活性，在一定的胁迫程度内增加，而胁迫程度超出了一定范围后，造成活性降低[37]。盐胁迫条件下，较盐高度敏感型玉米，强耐盐型玉米的抗氧化酶活性和抗氧化活性物质含量小幅下降，幼苗叶片中MDA含量增幅较小。本试验中40 g/L处理玉米幼苗SOD、POD活性及根系活力最强，MDA含量最低；说明盐碱土中添加一定量的玉米秸秆会增强玉米幼苗抗盐性，改善盐碱土的性质，抵御盐胁迫对玉米造成的不良影响。