蘇打鹽堿脅迫下羊草的生長(zhǎng)特性與適應(yīng)機(jī)制

高戰(zhàn)武，范春燕，劉金霖，鄢上欽，方 巍

(1.白城師范學(xué)院旅游與地理科學(xué)學(xué)院，吉林 白城 137000；2.吉林省農(nóng)安縣合隆鎮(zhèn)高級(jí)中學(xué)，吉林 農(nóng)安 130216；3.白城師范學(xué)院化學(xué)學(xué)院，吉林 白城 137000)

0 引言

基于目前我國(guó)地理環(huán)境及土壤污染程度愈發(fā)嚴(yán)重，將鹽堿地問題及農(nóng)作物生長(zhǎng)進(jìn)行分析研究十分重要。現(xiàn)階段我國(guó)關(guān)于蘇打鹽堿脅迫下羊草的生長(zhǎng)特性與適應(yīng)機(jī)制等研究較少。本次研究對(duì)蘇打鹽堿脅迫下羊草的生長(zhǎng)特性與適應(yīng)機(jī)制進(jìn)行分析，其理論意義較大。

1 蘇打鹽堿脅迫概述

隨著世界土地資源日益出現(xiàn)污染，各種因素導(dǎo)致土地鹽堿化情況發(fā)生，對(duì)非生物生長(zhǎng)造成一定影響。土地鹽堿化直接導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)生滯后波及，也是其非生物脅迫主要原因之一，對(duì)農(nóng)作物高產(chǎn)形成較大閉環(huán)及阻礙。通過分析后發(fā)現(xiàn)，中國(guó)的松嫩平原屬于世界上十分著名的蘇打鹽堿土集中分布區(qū)。且該地區(qū)鹽堿化程度也最為嚴(yán)重，對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展及作物生長(zhǎng)造成較大影響。主要原因是蘇打鹽堿土當(dāng)中包含的Na2CO3和NaHCO3二者會(huì)發(fā)生水解效應(yīng)。農(nóng)作物在該土壤生長(zhǎng)中會(huì)受到Na+影響，且這種影響具有毒害波及，且會(huì)受到高pH脅迫沖擊。某些農(nóng)作物、植物也可在這樣的復(fù)雜及艱難環(huán)境中得以繁衍、生存，其重要原因是已經(jīng)適應(yīng)該環(huán)境中的各種因素，形成自身的防御免疫系統(tǒng)。鹽堿脅迫的種類也具有一定的多樣性，不同類型的脅迫也會(huì)導(dǎo)致植物產(chǎn)生不同的應(yīng)對(duì)及適應(yīng)系統(tǒng)，在特定環(huán)境下維護(hù)好自身發(fā)育與繁衍。通過分析后發(fā)現(xiàn)，這種適應(yīng)機(jī)制不是單一片面的簡(jiǎn)單流程，具有一定的復(fù)雜性，以滲透保護(hù)劑、胚胎富集蛋白合成、Na+的排出、區(qū)室化、離子平衡調(diào)節(jié)、耐鹽堿基因等為主，并通過互通及作用效應(yīng)配合達(dá)成其最終效果。

2 羊草特征分析

羊草是一種優(yōu)質(zhì)型牧草，為賴草類型，生長(zhǎng)適應(yīng)力相對(duì)較高。其特點(diǎn)如下：①具有較高的耐寒特點(diǎn)，對(duì)在氣候及土壤較為寒冷的環(huán)境中可進(jìn)行自身抵御。②具有耐旱特征，不會(huì)受氣候及環(huán)境中的高溫高旱影響，自身耐熱耐寒性較強(qiáng)，且可在高熱地區(qū)進(jìn)行快速生長(zhǎng)。③具有耐鹽堿特點(diǎn)，從生理機(jī)制及適應(yīng)鹽堿性層面分析，羊草生態(tài)特征最為明顯，并對(duì)鹽堿脅迫具有一定的抵抗性。因此，從羊草特征及適應(yīng)機(jī)制入手，將鹽堿脅迫下的影響波及作為研究重點(diǎn)，結(jié)合試驗(yàn)進(jìn)行理論分析、實(shí)踐論證。

經(jīng)分析后發(fā)現(xiàn)，鹽堿脅迫對(duì)羊草幼苗成長(zhǎng)影響較大，結(jié)合試驗(yàn)需求，本次試驗(yàn)選擇Na2CO3、NaCl、NaHCO3和Na2SO4中的某一種或多種鹽配成不同濃度和pH的鹽堿溶液對(duì)羊草種子和幼苗進(jìn)行脅迫處理。模擬自然環(huán)境中的土壤物理及化學(xué)性質(zhì)相關(guān)學(xué)術(shù)研究不多，本研究選擇的方法更為有效接近其自然狀態(tài)，且試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際結(jié)果較為相似，試驗(yàn)意義較強(qiáng)。本研究選擇人工模擬形式，對(duì)自然條件中不同pH梯度的土質(zhì)土壤結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬，將鹽堿脅迫下羊草的生長(zhǎng)情況及其離子含量的波動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行分析，對(duì)羊草在不同鹽堿脅迫狀態(tài)下的適應(yīng)機(jī)制給予闡述，為相關(guān)鹽堿地的種植及改良發(fā)展提供參考。

3 材料與方法

3.1 試驗(yàn)材料

本次選擇的試驗(yàn)羊草種子為特定草種，來自大安堿地生態(tài)地區(qū)。試驗(yàn)選用的蘇打鹽堿土也來自該試驗(yàn)區(qū)域。主要是0～30 cm土層的混合樣本。非鹽堿土(pH 7.48)，主要選自黑龍江黑河縣附件河床周邊。

3.2 試驗(yàn)方法

1)采用對(duì)不同pH土壤當(dāng)中的配置以及相關(guān)羊草移栽操作。對(duì)所選擇的蘇打鹽堿土、非鹽堿土二者進(jìn)行30目篩分，并根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比例配比，標(biāo)準(zhǔn)為0:15、2:12、5:10和7:2。完成pH 7.49非鹽堿土配比。滿足該4種差異性較大的pH梯度土壤需求。在選擇樣苗中以3葉齡羊草為主，將樣苗裝置移入到不同的pH土壤中，每缽需移栽1株樣苗，且采用10次重復(fù)處理，完成每種處理任務(wù)。移栽時(shí)間為15 d，并定時(shí)對(duì)母株幼苗在試驗(yàn)中的株高、分蘗數(shù)、葉片數(shù)等進(jìn)行觀察。

2)羊草樣品當(dāng)中的離子含量檢測(cè)，針對(duì)實(shí)際情況對(duì)該樣本幼苗在地上、地下層面中的K+、Na+、Ca2+等進(jìn)行測(cè)試。將稱重量為0.3 g且粉碎后的羊草樣本放入三角瓶中，并適當(dāng)加入10 mL的濃硝酸、5 mL高氯酸，主要為其快速實(shí)現(xiàn)砂浴消解，待溶液澄清后，一定要進(jìn)行冷卻處理，其后要放入5%的硝酸5 mL，最后選擇雙蒸餾水，將其容至為40 mL，然后選擇原子吸收光譜儀進(jìn)行檢測(cè)，每種處理需進(jìn)行2次重復(fù)。

4 結(jié)果討論

通過對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)整理后發(fā)現(xiàn)，鹽堿脅迫已經(jīng)成為環(huán)境主要影響波及源之一。對(duì)農(nóng)作物及相關(guān)植物增產(chǎn)、生存等已形成較大危害。因此，從提升農(nóng)作物增產(chǎn)及發(fā)育生長(zhǎng)層面分析，側(cè)重對(duì)各種作物的鹽堿脅迫適應(yīng)性及機(jī)理分析研究至關(guān)重要，具體如下。

1)輕度鹽堿脅迫對(duì)移栽羊草幼苗生長(zhǎng)及分蘗數(shù)量提升具有推動(dòng)效果。pH 7.49～ 10.24范圍內(nèi)，羊草干鮮重隨pH增加出現(xiàn)不同程度下滑，且具有一定的趨勢(shì)性。

2)羊草體內(nèi)的地上及地下部分中的Na+含量也會(huì)同鹽堿脅迫增強(qiáng)而隨之增加，此時(shí)K+與Ca2+含量則會(huì)大幅度減少，K+/Na+與Ca2+/Na+此時(shí)會(huì)出現(xiàn)比值下滑等情況，位于地表的K+/Na+比值相對(duì)高于其地下部分，如在pH≤ 9.14的鹽堿脅迫中，該K+/Na+比值均高于1。但地表上的Ca2+/Na+比值低于地下部分。

3)羊草根部可以在Na+含量相對(duì)高的土壤條件中保持偏低的Na+濃度。同時(shí)，羊草如處在相對(duì)較高的pH脅迫中可維持較強(qiáng)的K+/Na+與Ca2+/Na+比值，并且上方地表可維持高K+水平，屬于羊草耐鹽堿關(guān)鍵原因之一。

5 結(jié)語

羊草生長(zhǎng)具有一定的特殊性，本研究從當(dāng)下較為熱點(diǎn)的蘇打鹽堿脅迫入手，對(duì)羊草生長(zhǎng)的特性與適應(yīng)機(jī)制進(jìn)行系統(tǒng)分析。分析過程采用理論+試驗(yàn)的方式，將鹽堿脅迫中的羊草活性及適應(yīng)程度給予驗(yàn)證。并全面闡述羊草的適應(yīng)機(jī)制，并對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行闡明，客觀、科學(xué)地對(duì)試驗(yàn)結(jié)果與效果給予論述，為下一步工作開展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。