王文君，侯志華，馬永濤，晏 增，翟曉巧

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屋頂干旱環(huán)境下6種不同栽培基質(zhì)對火炬樹生理指標(biāo)的影響

王文君，侯志華，馬永濤，晏 增，翟曉巧

（河南省林業(yè)科學(xué)研究院，鄭州，450008）

通過在屋頂干旱環(huán)境下利用6種不同栽培基質(zhì)，測定火炬樹在不同基質(zhì)中葉片電導(dǎo)率、脯氨酸、超氧物歧化酶、過氧化物酶、過氧化氫酶等生理指標(biāo)的變化，探討不同基質(zhì)栽培下火炬樹抗旱性能，篩選出適宜屋頂火炬樹的盆栽基質(zhì)，為今后屋頂綠化栽培植物基質(zhì)選擇提供參考依據(jù)。

屋頂；干旱；基質(zhì)；火炬樹；生理指標(biāo)

火炬樹(Rhus typhina Nutt)，別名鹿角漆、火炬漆，屬于漆樹科鹽膚木屬?；鹁鏄錇槭澜缰募t葉樹種之一，在點綴風(fēng)景方面應(yīng)用廣泛?；鹁鏄淙菀自灾?，具有較強(qiáng)的耐旱、耐寒和耐鹽堿能力，對環(huán)境有極強(qiáng)的適應(yīng)性。在屋頂綠化方面能有效減少夏季太陽對屋頂?shù)恼丈洌３治輧?nèi)溫度，起到節(jié)能環(huán)保的功效。通過對屋頂干旱環(huán)境下火炬樹在6種不同栽培基質(zhì)中葉片電導(dǎo)率、脯氨酸、超氧物歧化酶、過氧化物酶、過氧化氫酶等理指標(biāo)進(jìn)行測定，為屋頂綠化栽培基質(zhì)篩選提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗場地

河南省林業(yè)科學(xué)研究院辦公樓5樓房頂。

1.2 試驗材料

試驗材料選用無性繁殖的1年生火炬樹幼苗，平均地徑1.1 cm左右，定干20 cm。栽培基質(zhì)分別用壤土、草炭土、蛭石、珍珠巖等為主料按不同體積比混合成6種不同的基質(zhì)配方（見表1）。

1.3 試驗設(shè)計

在2009年3月底分別將火炬樹幼苗在6種基質(zhì)中定植，每種基質(zhì)栽植9棵。待植株穩(wěn)定成活后，分別在6月份和9月份且前15天無自然降雨狀態(tài)下取樣，取9棵火炬樹中上部4個方向的完好葉片混合，3次重復(fù)。采后立即用潮濕紗布包裹，裝入自封袋密封帶回實驗室，葉片依次用自來水和蒸餾水沖洗干凈并吸干水分，取部分葉片立即測定相對電導(dǎo)率，其余葉片置于低溫冰箱保存，用于其他生理指標(biāo)的測定。

表1 6種基質(zhì)組成（按體積比混合）及比重

1.4 測定的生理指標(biāo)及方法

電導(dǎo)率（EC）的測定：用雷磁DDS-307型的電導(dǎo)儀測定溶液的電導(dǎo)率，計算出相對電導(dǎo)率作為葉片細(xì)胞膜透性。相對電導(dǎo)率=煮前樣品電導(dǎo)率/煮后樣品電導(dǎo)率×100%。

脯氨酸（Pro）含量的測定采用酸性茚三酮法。

超氧物歧化酶（SOD）活性的測定采用氮藍(lán)四唑（NBT）法。

過氧化物酶（POD）活性的測定采用愈創(chuàng)木酚法。

過氧化氫酶（CAT）活性的測定采用紫外吸收法。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方法

原始數(shù)據(jù)的合成、統(tǒng)計以及圖表制作使用Excel、Word軟件處理；方差分析及多重比較分析采用DPS3.1統(tǒng)計分析軟件來完成；用隸屬函數(shù)法綜合評價出不同配比基質(zhì)的抗旱性強(qiáng)弱，最后依據(jù)隸屬函數(shù)法聚類分析各基質(zhì)抗旱性。

1.5.1 求出各指標(biāo)的隸屬函數(shù)值

如果某一指標(biāo)與抗旱性呈現(xiàn)正相關(guān)，采用升型分布函數(shù)，公式：

f(xij) = (Xij-Xj min)/(Xj max-Xj min)

如果某一指標(biāo)與抗旱性呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，采用降型分布函數(shù)，公式：

f(xij) = 1-(Xij-Xj min)/(Xj max-Xj min）

式中：f(xij) ：為i處理j指標(biāo)耐旱屬函數(shù)值； Xij ：為i處理j指標(biāo)測定值；Xj max和Xj min ：為j指標(biāo)測定值中的最大值和最小值。

2 結(jié)果與分析

2.1 6種基質(zhì)對火炬樹葉片相對電導(dǎo)率的影響

植物受到干旱脅迫時，細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)外滲引起細(xì)胞導(dǎo)電性的變化，是電導(dǎo)率法測定植物抗旱性的主要依據(jù)。根據(jù)細(xì)胞外滲液導(dǎo)電性的差異，確定膜透性的大小，推測出膜的受傷程度以及對干旱的抗性強(qiáng)弱，是目前檢驗植物抗旱性的經(jīng)典實驗方法。相對電導(dǎo)率常被等同于電解質(zhì)滲出率，用來直接說明細(xì)胞膜受傷害情況。

從圖1可以看出，在干旱過程中，隨著干旱脅迫時間的延長，不同基質(zhì)栽培火炬樹葉片的相對電導(dǎo)率變化趨勢基本一致。6月份火炬樹整體電導(dǎo)率偏高，說明在干旱初期，對干旱環(huán)境比較敏感，尚未做好抵御干旱脅迫的準(zhǔn)備，細(xì)胞膜的傷害較大，穩(wěn)定性降低，致使細(xì)胞內(nèi)的電解質(zhì)大量外滲，電導(dǎo)率較大;隨著自然干旱的延續(xù)，火炬樹對干旱作出響應(yīng)，9月份火炬樹的相對電導(dǎo)率都有不同程度的下降，說明火炬樹通過自身的調(diào)節(jié)對干旱環(huán)境有了一定的適應(yīng)能力。對不同基質(zhì)栽培火炬樹葉片的相對電導(dǎo)率做差異顯著性分析，6月份，不同處理葉片的相對電導(dǎo)率差異不顯著；9月份，處理4、CK的相對電導(dǎo)率與處理1、處理2、處理3和處理5差異顯著，說明它們細(xì)胞膜受傷害程度輕，抗旱性較好。

圖1 干旱脅迫下不同處理火炬樹相對電導(dǎo)率的含量

2.2 6種基質(zhì)對火炬樹葉片游離脯氨酸含量的影響

當(dāng)植株受到逆境條件時，脯氨酸會在植株內(nèi)大量積累，在干旱逆境下積累最多。植株主要通過脯氨酸含量的增加，調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透平衡，增加持水量，使細(xì)胞保持膨壓，維持植株細(xì)胞膜系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

圖2 干旱脅迫下不同處理火炬樹游離脯氨酸的含量

從圖2可以看出，在干旱過程中，隨著干旱脅迫時間的延長，不同基質(zhì)栽培火炬樹葉片的游離脯氨酸含量變化趨勢基本一致。隨著干旱脅迫的延長，植株體內(nèi)積累游離脯氨酸，起滲透調(diào)節(jié)作用，降低滲透勢，增強(qiáng)了膜結(jié)構(gòu)在冰融過程中的穩(wěn)定性，對生物膜有保護(hù)作用。這是火炬樹適應(yīng)干旱的一種應(yīng)對方式。6月份，處理3的游離脯氨酸含量與其他處理差異顯著，處理5的游離脯氨酸含量與處理1、處理2、處理4和CK差異顯著；9月份，處理3的游離脯氨酸含量與其他處理差異顯著。可見，處理3抗旱性能力較強(qiáng)。

2.3 6種基質(zhì)對火炬樹葉片保護(hù)酶系統(tǒng)活性的影響

干旱不僅清除活性氧的酶促和非酶促系統(tǒng)的防御能力，誘發(fā)膜脂過氧化，而且所積累的過量活性氧及其誘發(fā)的膜脂過氧化產(chǎn)物對植物的防御系統(tǒng)會起破壞作用，進(jìn)而加劇膜脂過氧化。雖然膜脂過氧化會傷害酶促和非酶促防御系統(tǒng)，但是一定的干旱范圍內(nèi)，酶促和非酶促防御系統(tǒng)會做出相應(yīng)的調(diào)節(jié)來抵御這種干旱傷害。因此，干旱脅迫下細(xì)胞的膜保護(hù)酶活性就成為衡量植株抗旱性的重要指標(biāo)。SOD、CAT、POD是植物對膜脂過氧化的酶促防御體系中重要的保護(hù)酶。

2.3.1 6種基質(zhì)對火炬樹葉片SOD活性的影響

圖3 干旱脅迫下不同處理火炬樹SOD的含量

由圖3看出，在干旱脅迫下，不同基質(zhì)栽培火炬樹葉片的SOD活性的變化趨勢基本一致，呈上升趨勢。SOD活性升高，是火炬樹啟動酶促防御系統(tǒng)的表現(xiàn)。6月份，處理2、處理5的SOD含量與處理處理1、處理4和CK差異顯著，與處理3差異不顯著；9月份，處理2、處理3、處理5的SOD含量與處理4和CK差異顯著，與處理1差異不顯著。試驗表明，火炬樹葉片中的SOD在一定的干旱范圍內(nèi)可以維持較高的活性，處理2、處理3和處理混合基質(zhì)具有較強(qiáng)的抗旱性。

2.3.2 6種基質(zhì)對火炬樹葉片POD活性的影響

從圖4可以看出，在干旱過程中，隨著干旱脅迫時間的延長，不同基質(zhì)栽培火炬樹葉片的POD含量變化趨勢基本一致，9月份葉片的POD含量明顯都高于6月份。對不同基質(zhì)栽培火炬樹葉片的POD含量做差異顯著性分析，6月份，處理2、處理3、處理5的POD含量與CK差異顯著，與處理1、處理4差異不顯著；9月份，處理5的POD含量與處理3差異不顯著，與其他處理的差異顯著。

圖4 干旱脅迫下不同處理火炬樹POD的含量

2.3.3 6種基質(zhì)對火炬樹CAT活性的影響

由圖5看出，不同處理栽培火炬樹葉片在干旱下CAT變化類似于POD。每當(dāng)遇到干旱脅迫時，葉片細(xì)胞積極調(diào)動CAT等保護(hù)酶，啟動防衛(wèi)系統(tǒng)，提高抗旱性。對不同處理葉片的CAT活性做差異顯著性分析，6月份，處理5的CAT含量與其他處理成顯著性差異，處理3的CAT含量與處理1、處理2、處理4和CK差異顯著；9月份，處理3和處理5的CAT含量與處理1、處理4和CK差異顯著。

圖5 干旱脅迫下不同處理火炬樹CAT的含量

2.4 綜合分析

6種生理指標(biāo)數(shù)據(jù)經(jīng)處理后，結(jié)果如下（見表2、表3）。

表2 火炬樹在干旱過程中各個生理指標(biāo)指標(biāo)隸屬值

表3 不同基質(zhì)抗旱性綜合指數(shù)

根據(jù)D值的大小，從表3可以得出各處理火炬樹抗旱性的強(qiáng)弱排序為：處理5>處理3>處理1>處理2>處理4>CK。

把各處理火炬樹抗旱綜合指數(shù)進(jìn)行聚類分析。從圖7中可以看出，將各處理火炬樹抗旱性分為3類：處理3和處理5為一類，其抗旱性最強(qiáng)；處理1和處理2為一類，抗旱性中等；處理4和CK抗旱性最差。

圖7 不同基質(zhì)抗旱性聚類圖

3 結(jié)論

根據(jù)以上火炬樹在6種不同基質(zhì)中葉片電導(dǎo)率、脯氨酸、超氧物歧化酶、過氧化物酶、過氧化氫酶等生理指標(biāo)的不同變化，對各項生理指標(biāo)結(jié)果分析及數(shù)據(jù)綜合分析，說明壤土︰草炭土︰蛭石︰珍珠巖=2︰1︰2︰1和3︰2︰2︰1的配比基質(zhì)較適合屋頂盆栽火炬樹的生長。

2012-05-15

林業(yè)公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費(fèi)項目（200804028）

S794.2

B

1003-2630（2012）02-0001-03

（責(zé)任編輯：王團(tuán)榮）