碱性盐胁迫对毛豆种子萌发及生理指标的影响
目录
1 引言 1
1.1 土壤盐渍化的性质 1
1.2 土壤盐渍化对植物的伤害情况 2
1.3 碱性盐胁迫的危害机理 2
1.4 碱性盐胁迫的研究意义 3
2 实验材料、方法和数据处理 3
2.1 实验材料 3
2.2 实验步骤方案 3
2.3 实验数据测定方法 4
2.4 数据处理 5
3 结果分析 5
3.1 碱性盐胁迫对菜用大豆种子萌发过程中发芽参数的影响 5
3.2 碱性盐胁迫对菜用大豆生长指标的影响 8
3.3 碱性盐胁迫对菜用大豆生理指标的影响 12
3.4 碱性盐胁迫对菜用大豆根系电导率的影响 15
4 讨论 16
4.1 碱性盐胁迫对菜用大豆的发芽特性的影响 16
4.2 碱性盐胁迫对菜用大豆的生长特性指标之间的关系的研究 17
4.3 碱性盐胁迫对菜用大豆的生理特性指标之间的关系的研究 17
结论 19
致谢 20
参考文献 21
1 引言
毛豆，又称菜用大豆，为豆科（蝶形花科）大豆属，一年生草本农作物。毛豆中含有丰富的植物性蛋白质，丰富的钾、镁元素含量及特别丰富的食用性纤维含量。豆科植物的根部共生着根瘤菌，而根瘤菌具有强大的固氮能力，它可以改善土壤中的氮素肥力作用，所以可以将豆科植物与其他作物进行轮作，以充分和有效利用土地资源。
在随着世界经济的快速发展和人口数量的急剧增加的情况下，土地资源正在受到越来越严重的破坏，其中土壤盐渍化的问题正严重影响到农作物的栽培。大规模发展工业和农业，不合理灌溉和化肥的过度施 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
用，使次生盐碱化成为土壤盐碱化日益加剧的主要原因。在一些干旱和半干旱地区，由于降水稀少，蒸发强烈，不但使地表盐分淋溶能力微弱，而且还会使地下盐分随水流上升，在地表沉积，盐碱化尤为严重[1]。大量资料显示，我国的土地盐渍化正越来越严峻，而这一环境破坏正影响着我们这一人口大国的农作物栽培质量，农牧业的停滞也必将带来一系列的不良后果[2]。豆科植物在固氮菌的作用下，可以改善原本盐渍化的土壤，解决盐渍化地区的生态问题，从而为我国的土地生态环境尽一份微薄之力[3]。
1.1 土壤盐渍化的性质
土壤盐渍化是指土壤底层中盐类随水分向表层迁移，随着水分在土壤表层被蒸发，使盐分在地表逐渐累积而发展成为盐渍土的过程，科学领域中，一般将一定耕层厚度内的可溶性盐分的含量不超过0.3%的土壤称为盐渍土。目前，随着我国人口数量的急剧增加，伴随着人类社会素质的下滑以及人类社会行为的不当性，使得原本非盐渍化的土壤在不断地发生盐渍化的生成或增强了原土壤盐渍化程度的过程，科学领域又称这一变化过程为土壤的次生盐渍化。
土壤发生盐渍化的过程中往往伴随着盐化和碱化相互发生。研究人员通过对盐渍化土壤中元素的测量，逐步分析出参与造成土壤盐渍化作用离子中包含阳离子和阴离子，其中阳离子的主要元素包括Na+、Ca2+、Mg2+、K+等；阴离子的主要元素包括Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-和NO3-等[4]。实验中盐胁迫和碱胁迫的离子元素构成不同，其中，盐胁迫为中性盐，碱胁迫为碱性盐，阳离子元素与阴离子元素中的Cl-、SO42-所构成的盐为中性盐；阳离子元素与阴离子元素中的HCO3-、CO3-所形成的盐为碱性盐。中性盐与碱性盐在元素组成上的差异造成其危害的程度有本质的区别，如若就其中盐害对植物带来的危害程度而言，碱性盐对植物产生的伤害作用明显强于中性盐产生的作用效果[5-6]。
1.2 土壤盐渍化对植物的伤害情况
土壤盐渍化的危害程度广泛，其中渗透胁迫、离子毒害和养分失调是盐胁迫下最明显的现象。从专业角度来说，如果植物根系所接触的土壤环境中具有较多的可溶性盐，其根系周围的土壤溶液的渗透压将变大，渗透压的失调会造成植物根系细胞的细胞膜的结构破坏，细胞膜的生理生化功能降低，细胞内的Ca2+、K+等会渗透到细胞外，矿质元素的流失又给植物带来矿质元素的缺乏，不能满足植物正常生长发育所需要的营养条件，这就是所谓的渗透胁迫。与此同时，盐胁迫在危害植物时将过多的盐分会滞留在植物体内，过多的盐含量时植物自身的代谢活动受损，这种盐胁迫毒害植物的效果称为离子毒害。而本实验模拟的碱胁迫与中性盐相比，除了与盐胁迫相同的因素外，还具有一个中性盐没有的胁迫因素，即高pH胁迫，碱性盐胁迫下的pH值高达10.2-10.4[7]。将植物放入碱性盐胁迫下（高pH）的逆境环境条件下，高pH将会沉淀大量的Ca2+、Mg2+等离子，而这些阳离子会使植物自身所需的元素的活度和游离度降低，这一效果即间接促使植物的根系细胞内的离子失衡。
1.3 碱性盐胁迫的危害机理
如上文所述，盐害最明显的表现为渗透胁迫、离子毒害和养分失调，所以从这三点分析盐胁迫的作用机理，以便提供有利的实验依据和方法。
渗透胁迫。土壤中水分的蒸发，盐分的积累不断地促使土壤溶液的浓度升高、渗透势增加、土壤-植物根系-植物叶片的水势梯度降低，这些变 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
化会使植物的根细胞吸水困难、叶片细胞膨压降低、气孔关闭、叶绿素破坏，最终导致作物蒸腾作用和光合作用降低、生长发育受阻，如若植物受到的盐胁迫浓度过大，严重时甚至会导致植株枯萎死亡。
离子毒害。土壤溶液中的含盐量较高时，植物将会被迫吸收土壤中的盐离子并在作物体内不断积累，而过多的盐离子将破坏活性氧的代谢系统的动态平衡，膜脂过氧化或膜蛋白过氧化作用造成膜质或膜蛋白损伤，同时膜透性增加，胞内水溶性物质外渗，这种严重的物质失调最终造成出现盐害。
养分失调。当植物处在盐胁迫的环境下，将接收大量的盐离子，而抑制了对营养元素的吸收，而营养元素才是植物自身发育所必需的，这种不同营养元素间的含量吸收的不协调，引起了作物缺少必需元素量，植物自身的生长发育将受阻。在碱性盐胁迫下，环境中含有过多的Na+，影响了植株对Ca2+、K+等的吸收，过多的HCO3-、CO32-又会降低HPO4-等的吸收。这种不平衡吸收会造成植物的营养失调，并抑制植物正常的生长发育，严重时会产生单盐毒害[8]。
1.4 碱性盐胁迫的研究意义
盐胁迫，尤其是区分中性盐与碱性盐对毛豆离子组学和代谢组学影响的研究还很有限。特别是将植物离子吸收与平衡、可溶性糖积累及贡献率两个方面探讨豆科植物对盐碱胁迫的响应过程还研究甚少[9-10]。
本实验在以毛豆为实验材料的基础上，通过研究其在碱性盐胁迫下的相关性分析，包括其形态指标及生理指标，为明确碱性盐对毛豆种子生长和生理影响方面的研究提供参考，从而为培育耐盐碱菜用大豆品种提供理论依据，并且对改善土壤盐渍化和农牧业生态环境具有重要的意义。
发芽势：发芽势=4d内的种子发芽数/种子总数*100%
发芽指数：发芽指数=∑（Gt/Dt)）（Gt：第t天的种子发芽数，Dt：相对应的发芽天数）
2.3.2 种子生长指标的测定
图8 碱性盐胁迫不同浓度的处理组对毛豆种子幼苗主根长的影响
致谢
大学四年的美好时光就要结束了，在这里，我要郑重感谢学校对我这四年来的悉心培育，感谢学校所有师长在生活和学习上给予我的关心。
1 引言 1
1.1 土壤盐渍化的性质 1
1.2 土壤盐渍化对植物的伤害情况 2
1.3 碱性盐胁迫的危害机理 2
1.4 碱性盐胁迫的研究意义 3
2 实验材料、方法和数据处理 3
2.1 实验材料 3
2.2 实验步骤方案 3
2.3 实验数据测定方法 4
2.4 数据处理 5
3 结果分析 5
3.1 碱性盐胁迫对菜用大豆种子萌发过程中发芽参数的影响 5
3.2 碱性盐胁迫对菜用大豆生长指标的影响 8
3.3 碱性盐胁迫对菜用大豆生理指标的影响 12
3.4 碱性盐胁迫对菜用大豆根系电导率的影响 15
4 讨论 16
4.1 碱性盐胁迫对菜用大豆的发芽特性的影响 16
4.2 碱性盐胁迫对菜用大豆的生长特性指标之间的关系的研究 17
4.3 碱性盐胁迫对菜用大豆的生理特性指标之间的关系的研究 17
结论 19
致谢 20
参考文献 21
1 引言
毛豆，又称菜用大豆，为豆科（蝶形花科）大豆属，一年生草本农作物。毛豆中含有丰富的植物性蛋白质，丰富的钾、镁元素含量及特别丰富的食用性纤维含量。豆科植物的根部共生着根瘤菌，而根瘤菌具有强大的固氮能力，它可以改善土壤中的氮素肥力作用，所以可以将豆科植物与其他作物进行轮作，以充分和有效利用土地资源。
在随着世界经济的快速发展和人口数量的急剧增加的情况下，土地资源正在受到越来越严重的破坏，其中土壤盐渍化的问题正严重影响到农作物的栽培。大规模发展工业和农业，不合理灌溉和化肥的过度施 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
用，使次生盐碱化成为土壤盐碱化日益加剧的主要原因。在一些干旱和半干旱地区，由于降水稀少，蒸发强烈，不但使地表盐分淋溶能力微弱，而且还会使地下盐分随水流上升，在地表沉积，盐碱化尤为严重[1]。大量资料显示，我国的土地盐渍化正越来越严峻，而这一环境破坏正影响着我们这一人口大国的农作物栽培质量，农牧业的停滞也必将带来一系列的不良后果[2]。豆科植物在固氮菌的作用下，可以改善原本盐渍化的土壤，解决盐渍化地区的生态问题，从而为我国的土地生态环境尽一份微薄之力[3]。
1.1 土壤盐渍化的性质
土壤盐渍化是指土壤底层中盐类随水分向表层迁移，随着水分在土壤表层被蒸发，使盐分在地表逐渐累积而发展成为盐渍土的过程，科学领域中，一般将一定耕层厚度内的可溶性盐分的含量不超过0.3%的土壤称为盐渍土。目前，随着我国人口数量的急剧增加，伴随着人类社会素质的下滑以及人类社会行为的不当性，使得原本非盐渍化的土壤在不断地发生盐渍化的生成或增强了原土壤盐渍化程度的过程，科学领域又称这一变化过程为土壤的次生盐渍化。
土壤发生盐渍化的过程中往往伴随着盐化和碱化相互发生。研究人员通过对盐渍化土壤中元素的测量，逐步分析出参与造成土壤盐渍化作用离子中包含阳离子和阴离子，其中阳离子的主要元素包括Na+、Ca2+、Mg2+、K+等；阴离子的主要元素包括Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-和NO3-等[4]。实验中盐胁迫和碱胁迫的离子元素构成不同，其中，盐胁迫为中性盐，碱胁迫为碱性盐，阳离子元素与阴离子元素中的Cl-、SO42-所构成的盐为中性盐；阳离子元素与阴离子元素中的HCO3-、CO3-所形成的盐为碱性盐。中性盐与碱性盐在元素组成上的差异造成其危害的程度有本质的区别，如若就其中盐害对植物带来的危害程度而言，碱性盐对植物产生的伤害作用明显强于中性盐产生的作用效果[5-6]。
1.2 土壤盐渍化对植物的伤害情况
土壤盐渍化的危害程度广泛，其中渗透胁迫、离子毒害和养分失调是盐胁迫下最明显的现象。从专业角度来说，如果植物根系所接触的土壤环境中具有较多的可溶性盐，其根系周围的土壤溶液的渗透压将变大，渗透压的失调会造成植物根系细胞的细胞膜的结构破坏，细胞膜的生理生化功能降低，细胞内的Ca2+、K+等会渗透到细胞外，矿质元素的流失又给植物带来矿质元素的缺乏，不能满足植物正常生长发育所需要的营养条件，这就是所谓的渗透胁迫。与此同时，盐胁迫在危害植物时将过多的盐分会滞留在植物体内，过多的盐含量时植物自身的代谢活动受损，这种盐胁迫毒害植物的效果称为离子毒害。而本实验模拟的碱胁迫与中性盐相比，除了与盐胁迫相同的因素外，还具有一个中性盐没有的胁迫因素，即高pH胁迫，碱性盐胁迫下的pH值高达10.2-10.4[7]。将植物放入碱性盐胁迫下（高pH）的逆境环境条件下，高pH将会沉淀大量的Ca2+、Mg2+等离子，而这些阳离子会使植物自身所需的元素的活度和游离度降低，这一效果即间接促使植物的根系细胞内的离子失衡。
1.3 碱性盐胁迫的危害机理
如上文所述，盐害最明显的表现为渗透胁迫、离子毒害和养分失调，所以从这三点分析盐胁迫的作用机理，以便提供有利的实验依据和方法。
渗透胁迫。土壤中水分的蒸发，盐分的积累不断地促使土壤溶液的浓度升高、渗透势增加、土壤-植物根系-植物叶片的水势梯度降低，这些变 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
化会使植物的根细胞吸水困难、叶片细胞膨压降低、气孔关闭、叶绿素破坏，最终导致作物蒸腾作用和光合作用降低、生长发育受阻，如若植物受到的盐胁迫浓度过大，严重时甚至会导致植株枯萎死亡。
离子毒害。土壤溶液中的含盐量较高时，植物将会被迫吸收土壤中的盐离子并在作物体内不断积累，而过多的盐离子将破坏活性氧的代谢系统的动态平衡，膜脂过氧化或膜蛋白过氧化作用造成膜质或膜蛋白损伤，同时膜透性增加，胞内水溶性物质外渗，这种严重的物质失调最终造成出现盐害。
养分失调。当植物处在盐胁迫的环境下，将接收大量的盐离子，而抑制了对营养元素的吸收，而营养元素才是植物自身发育所必需的，这种不同营养元素间的含量吸收的不协调，引起了作物缺少必需元素量，植物自身的生长发育将受阻。在碱性盐胁迫下，环境中含有过多的Na+，影响了植株对Ca2+、K+等的吸收，过多的HCO3-、CO32-又会降低HPO4-等的吸收。这种不平衡吸收会造成植物的营养失调，并抑制植物正常的生长发育，严重时会产生单盐毒害[8]。
1.4 碱性盐胁迫的研究意义
盐胁迫，尤其是区分中性盐与碱性盐对毛豆离子组学和代谢组学影响的研究还很有限。特别是将植物离子吸收与平衡、可溶性糖积累及贡献率两个方面探讨豆科植物对盐碱胁迫的响应过程还研究甚少[9-10]。
本实验在以毛豆为实验材料的基础上，通过研究其在碱性盐胁迫下的相关性分析，包括其形态指标及生理指标，为明确碱性盐对毛豆种子生长和生理影响方面的研究提供参考，从而为培育耐盐碱菜用大豆品种提供理论依据，并且对改善土壤盐渍化和农牧业生态环境具有重要的意义。
发芽势：发芽势=4d内的种子发芽数/种子总数*100%
发芽指数：发芽指数=∑（Gt/Dt)）（Gt：第t天的种子发芽数，Dt：相对应的发芽天数）
2.3.2 种子生长指标的测定
图8 碱性盐胁迫不同浓度的处理组对毛豆种子幼苗主根长的影响
致谢
大学四年的美好时光就要结束了，在这里，我要郑重感谢学校对我这四年来的悉心培育，感谢学校所有师长在生活和学习上给予我的关心。
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