土壤鹽化,連耐鹽的植物都「凍未條」!

閱讀時間約 2 分鐘

耕種少不了要灌溉與施肥,而這兩種行為都會把礦物質帶進土壤中。久而久之,就會出現土壤鹽化(salinazition)的問題。從兩河流域文明到希臘羅馬時代,土壤鹽化也讓人們不斷地遷移。羅馬更因為土壤鹽化,導致他們為了尋找更合適的小麥種植區域,不停地征伐其他地區。


以前地球上人少,搬家容易;但是,現在地球上已經有80億人,所以不可能因為一個區域發生土地鹽化,就遷移到另外一個區域去了。有鑑於此,土壤鹽化更是一個亟待解決的問題。


到底土壤鹽化對植物的影響有多大呢?最近有一群科學家,以耐鹽的鹽穗木屬植物Halostachys caspica為材料,研究土壤中鹽分對種子發芽的影響。


他們從新疆古爾班通古特沙漠邊緣極端鹽鹼化和半荒漠地區採集了H. caspica的種子。新疆地區因為蒸發嚴重,造成土壤鹽化的情形也非常嚴重。根據他們的研究,新疆的鹽鹼土主要成分為NaCl、Na2SO4、Na2CO3和NaHCO3,部分地區鹽分濃度高但pH值低,部分地區鹽分濃度低但pH值高。


所以,他們設計了多種鹽溶液,並設置了不同的濃度梯度,最高濃度為600 mmol/L。其中中性鹽組包含了NaCl組以及等量的NaCl:Na2SO4組;鹼性鹽組則是NaHCO3組以及等量的NaHCO3:Na2CO3組;鹽鹼混合組則是NaCl:NaHCO3 (1:1, 1:3, 3:1)混合。各組的最低濃度為50 mmol/L,最高則是600 mmol/L。


結果發現,混合鹼性鹽 (NaHCO3: Na2CO3 = 1:1) 對種子萌芽的抑制效果最大。在相同鹽濃度下,與中性鹽相比,鹼性鹽處理的種子萌發率顯著降低。在高鹽濃度 (600 mmol/L) 下,混合鹼性鹽處理的種子萌發率最低 (12.5%),而混合中性鹽處理的種子萌發率還有 48.33%。


雖然鹽脅迫處理後未萌發的種子在轉移到蒸餾水後,可以恢復萌發,且高鹽濃度處理的未萌發種子恢復萌發率最高,意味著這個抑制是可逆的;但是在耕種時是不可能這樣做的。


目前,世界上許多區域都出現了土壤鹽化的現象,這對於農作物的收成當然會有極大的影響。要知道,論文中使用的H. caspica是一種耐鹽的植物,而一般的農作物並沒有這麼耐鹽。在極端的狀況(600 mmol/L)的狀況,即使是混合中性鹽也只有一半的種子能發芽,可見鹽對植物的傷害有多大。


參考文獻:


Zhang, R., Zhang, H., Wang, L. et al. Effect of salt-alkali stress on seed germination of the halophyte Halostachys caspica. Sci Rep 14, 13199 (2024). https://doi.org/10.1038/s41598-024-61737-5


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主要介紹關於植物的新資訊,但是也會介紹一些其他的。 版主在大學教植物生理學,也教過生物化學。 如有推薦書籍需求,請e-mail:[email protected]
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