滕維超 鄭紹鑫 覃梅 尹婷 王藝錦 王凌暉

(廣西大學(xué)，南寧，530004) (廣西區(qū)六萬(wàn)林場(chǎng)) (廣西大學(xué))

責(zé)任編輯:程 紅。

鹽漬化是土地退化的主要類(lèi)型之一，其影響綠洲生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的同時(shí)也制約農(nóng)林業(yè)的發(fā)展。土壤過(guò)度積累交換性鈉，會(huì)造成土壤物理性狀?lèi)夯?、植物蛋白質(zhì)合成受限等不良影響［1－2］。通過(guò)對(duì)植物耐鹽機(jī)理的研究，選擇培育優(yōu)良的耐鹽樹(shù)種，可以為改良利用鹽堿地提供技術(shù)支持［3］。

大花紫薇(Lagerstroemia speciosa)，屬桃金娘目(Myrtales)、千屈菜科(Lythraceae)、紫薇屬(Lagerstroemia)，原產(chǎn)于中國(guó)、印度及澳大利亞，極具觀(guān)賞價(jià)值，是我國(guó)南方地區(qū)常見(jiàn)的喬木樹(shù)種［4］。目前對(duì)大花紫薇的抗逆性研究較少，對(duì)抗鹽性研究報(bào)道尚無(wú)。本試驗(yàn)研究其在鹽分脅迫下部分生長(zhǎng)和生理生化指標(biāo)的變化規(guī)律，探索其抗鹽能力及其機(jī)理，為其栽培管理和改良土壤鹽漬化提供科學(xué)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及培養(yǎng)

試驗(yàn)于2013年6月25日在廣西大學(xué)林學(xué)院苗圃教學(xué)實(shí)習(xí)基地內(nèi)進(jìn)行，統(tǒng)一采用當(dāng)年生、長(zhǎng)勢(shì)基本一致的大花紫薇播種苗植株作為試驗(yàn)材料。先將腐殖質(zhì)土與苗圃熟土按照比例(3 ∶1)充分混合攪拌均勻，殺菌消毒烘干至恒質(zhì)量，然后裝入塑料花盆中(口徑28 cm、底徑25 cm、盆高32 cm)，每盆裝8 kg烘干土壤，土壤pH 值為5.21±0.34，有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為(10.23±0.78)、(0.68±0.04)、(14.20±0.82)、(5.68±0.75)g·kg－1。然后將苗植株移入盆內(nèi)，每盆1 株。對(duì)盆栽苗進(jìn)行定期澆水、松土、除害等正常管理。

1.2 鹽脅迫處理

緩苗后，于2013年8月1日開(kāi)始進(jìn)行鹽分脅迫處理，設(shè)置6 個(gè)NaCl 鹽分脅迫梯度:CK(不含NaCl)、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%，具體配制方法見(jiàn)表1。采用完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，每個(gè)處理10個(gè)重復(fù)，每盆為1 個(gè)重復(fù)。每個(gè)處理用土8 kg，其N(xiāo)aCl 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.09%。計(jì)算出各處理需要加入的NaCl 質(zhì)量，為緩解NaCl 的沖擊效應(yīng)，分4 次等量加入，每隔3 d 澆灌1 次，9 d 后達(dá)到脅迫質(zhì)量分?jǐn)?shù)，具體脅迫處理見(jiàn)表1。試驗(yàn)于溫室內(nèi)進(jìn)行，以避免幼苗淋雨。每天稱(chēng)質(zhì)量補(bǔ)充當(dāng)天失去的水分，使各處理土壤含鹽量恒定。盆底置有托盤(pán)，澆水時(shí)，用水沖洗塑料托盤(pán)倒入盆中保持盆內(nèi)鹽分含量的恒定。

表1 試驗(yàn)用土壤鹽分梯度配置

1.3 指標(biāo)測(cè)定

1.3.1 生理指標(biāo)

在處理達(dá)到設(shè)計(jì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)后當(dāng)天、第10 天、第20天、第30 天，取健康功能葉片測(cè)定超氧化物歧化酶(SOD)活性、過(guò)氧化物酶(POD)活性、過(guò)氧化氫酶(CAT)活性、脯氨酸(PRO)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)、丙二醛(MDA)摩爾質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及電導(dǎo)率［5］。

1.3.2 生長(zhǎng)指標(biāo)

在處理達(dá)到設(shè)計(jì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)后第30 天，測(cè)量苗高和地徑相對(duì)增量、根長(zhǎng)、根平均直徑、地上和地下部分生物量、根莖比。生物量測(cè)定采用烘干法［6］，總根平均直徑、根總長(zhǎng)度用Epson 根系掃描儀及配套WinRHIZO 分析軟件測(cè)定。

相對(duì)增量=((苗木生長(zhǎng)指標(biāo)最終值－初始值)/初始值)×100%。

1.4 數(shù)據(jù)處理及分析

利用Microsoft Excel、SPSS、DPS 進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理和方差分析，多重比較采用LSD 方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對(duì)大花紫薇幼苗生長(zhǎng)的影響

由表2可知，隨脅迫質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，各生長(zhǎng)指標(biāo)均呈先升后降的趨勢(shì)，苗高和地徑相對(duì)增量、根平均直徑、地上和地下部分生物量等指標(biāo)均在0.4%NaCl 脅迫下達(dá)到最大值，根長(zhǎng)在0.2%NaCl 脅迫下達(dá)到最大值，根莖比則隨著脅迫質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而逐漸上升。0.2%至0.4%的NaCl 脅迫促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)，與對(duì)照差異顯著(P＜0.05)，0.6%至1.0%的脅迫則嚴(yán)重抑制植株生長(zhǎng)，生長(zhǎng)指標(biāo)迅速下降，與對(duì)照差異顯著(P＜0.05)。

表2 NaCl 脅迫對(duì)大花紫薇幼苗生長(zhǎng)的影響

2.2 鹽脅迫對(duì)大花紫薇幼苗葉片中保護(hù)酶活性影響

2.2.1 對(duì)SOD 活性的影響

由表3可知，無(wú)脅迫狀態(tài)下，30 d 內(nèi)幼苗葉片的SOD 活性保持穩(wěn)定，平均為142.2 U·g－1·h－1。隨著脅迫質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，SOD 活性呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)。脅迫當(dāng)天，各處理間SOD 活性差異不顯著。脅迫10 d 時(shí)，0.2%至0.8%處理的SOD 活性分別比CK 增高7.03%、11.59%、25.59%和18.16%，1.0%處理比CK 下降5.92%。脅迫20 d 時(shí)，各處理相對(duì)10 d 前SOD 活性均有不同程度的下降。隨脅迫時(shí)間延長(zhǎng)，各處理SOD 活性繼續(xù)下降，第30 天與第10天相比差異顯著(P＜0.05)，NaCl 質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，下降越顯著，0.8%和1.0%脅迫下SOD 活性分別下降48.82%和39.24%。

2.2.2 對(duì)POD 活性的影響

無(wú)脅迫狀態(tài)下，30 d 內(nèi)幼苗葉片的POD 活性保持穩(wěn)定，平均為5.15 mmol·min－1·g－1。隨時(shí)間的延長(zhǎng)，各脅迫處理葉片的POD 活性呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，均在第10 天時(shí)達(dá)到峰值，0.2%、0.4%、0.6%、0.8%和1.0%脅迫處理分別比CK 提高28.52%、33.13%、32.50%、42.57%和5.37%。隨著脅迫時(shí)間延長(zhǎng)，各處理POD 活性迅速下降，第30 天時(shí)，0.2%、0.4%、0.6%、0.8%和1.0%脅迫下的POD 活性分別為3.78、3.03、1.88、2.12、1.74 mmol·min－1·g－1，相比CK 下降比例為26.17%、39.52%、63.35%、58.67%、66.08%(表3)。

表3 NaCl 脅迫對(duì)大花紫薇幼苗葉片中保護(hù)酶活性影響

2.2.3 對(duì)CAT 活性的影響

隨脅迫時(shí)間延長(zhǎng)，0.2%、0.4%和0.6%處理下CAT 活性普遍呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)，0.8%處理下呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，1.0%處理下呈現(xiàn)出逐漸減小的趨勢(shì)。脅迫10 d 時(shí)，0.8%脅迫下CAT 活性最大，為193.80 U·g－1·min－1，比對(duì)照提升51.56%。脅迫20 d 時(shí)，0.6%脅迫下CAT 活性最大，為216.39 U·g－1·min－1，比對(duì)照提升88.64%。脅迫30 d 時(shí)，0.4%脅迫下CAT 活性最大，為254.35 U·g－1·min－1，比對(duì)照提升146.48%(表3)。

2.3 鹽脅迫對(duì)大花紫薇幼苗葉片中MDA 摩爾質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

處理當(dāng)天至30 d 內(nèi)，CK 的幼苗葉片MDA 摩爾質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.96 μmol·g－1左右，隨著脅迫時(shí)間延長(zhǎng)，0.2%和0.4%脅迫處理MDA 摩爾質(zhì)量分?jǐn)?shù)緩慢上升，差異不顯著(P＞0.05)，0.6%、0.8%和1.0%脅迫處理MDA 摩爾質(zhì)量分?jǐn)?shù)迅速上升，差異顯著(P＜0.05)。第30 天時(shí)，0.6%、0.8%和1.0%脅迫處理的MDA 摩爾質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別相對(duì)CK 提升了121.59%、170.11%和191.32%(表4)。

2.4 鹽脅迫對(duì)大花紫薇幼苗葉片中脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

處理當(dāng)天至30 d 內(nèi)，CK 的葉片脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化不大，基本保持在0.74 mg·g－1。隨脅迫時(shí)間延長(zhǎng)，0.2%、0.4%和0.6%處理下脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈升高趨勢(shì)，在第30 天達(dá)到最大值，分別為1.09、1.08、1.45 mg·g－1;0.8%和1.0%處理下脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)先升后降趨勢(shì)，分別在脅迫后第20 天和第10 天達(dá)到最大值，分別為1.71、1.48 mg·g－1(表5)。

表4 NaCl 脅迫對(duì)大花紫薇幼苗葉片中MDA 摩爾質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

表5 NaCl 脅迫對(duì)大花紫薇幼苗葉片中脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

2.5 鹽脅迫對(duì)大花紫薇幼苗葉片細(xì)胞膜透性的影響

處理當(dāng)天至30 d 內(nèi)，CK 的葉片細(xì)胞膜透性差異不大，均值為7.68%。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，各脅迫處理下葉片電導(dǎo)率普遍呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，均在第30 天達(dá)到最大值，分別為15.80%、19.79%g、21.45%、24.08%和27.59%(表6)。

表6 NaCl 脅迫對(duì)大花紫薇幼苗葉片電導(dǎo)率的影響 %

2.6 鹽脅迫對(duì)大花紫薇幼苗葉片葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

CK、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%鹽分脅迫處理第20 天，大花紫薇幼苗葉片葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為(0.49±0.35)、(0.53±0.54)、(0.60±0.09)、(0.55±0.03)、(0.47±0.09)、(0.44±0.08)mg·g－1?？梢?jiàn)，隨著鹽脅迫質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，大花紫薇幼苗葉片葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)。0.4%處理的葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大，比對(duì)照提高22.45%，而后隨著脅迫質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降，1.0%脅迫下葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)降到最低值，比對(duì)照值下降了10.61%。

3 結(jié)論與討論

鹽分脅迫通過(guò)對(duì)植物地下根系和地上部分組織產(chǎn)生作用，影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育和生理活動(dòng)［7］。研究中常用植物在鹽脅迫下的生長(zhǎng)和生理、生物量等指標(biāo)以及干物質(zhì)在植物體內(nèi)的分配規(guī)律來(lái)表示植物對(duì)鹽脅迫的耐性和適應(yīng)能力，其中，生物量指標(biāo)對(duì)鹽脅迫的反應(yīng)最為直接［8］。本試驗(yàn)中，隨著NaCl 質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高，地上和地下生長(zhǎng)指標(biāo)、生物量均出現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，NaCl 質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.2%至0.4%之間的處理對(duì)大花紫薇幼苗的生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用，但質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)0.6%以上的處理明顯抑制生長(zhǎng)，而陳彥［9］的研究表明大于0.1% NaCl 的脅迫會(huì)對(duì)紫薇的生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制，這可能是不同植物的耐受性差異所致。根冠比隨著脅迫質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，說(shuō)明在不良生長(zhǎng)環(huán)境下植物體自主調(diào)節(jié)生物量的分配，使根系獲得較多的物質(zhì)補(bǔ)充，進(jìn)而提高根系吸收養(yǎng)分的能力，這體現(xiàn)了植物利用生物量最優(yōu)化分配來(lái)抵御逆境［10］。

相對(duì)電導(dǎo)率反映葉片電解質(zhì)的外滲情況，這在一定程度上可以反映植物細(xì)胞膜透性的變化［11］。過(guò)度脅迫會(huì)破壞植株細(xì)胞內(nèi)自由基的產(chǎn)生與消除機(jī)制，致使植物體內(nèi)的自由基大量積累，導(dǎo)致膜脂發(fā)生過(guò)氧化，傷害細(xì)胞膜系統(tǒng)［12］。本試驗(yàn)中，脅迫初期(第10 天)保護(hù)酶系統(tǒng)SOD、POD、CAT 等被激活，活性氧清除系統(tǒng)正在發(fā)揮保護(hù)作用，脅迫后期(第30 天)3 種酶活性均顯著下降(P＜0.05)。說(shuō)明在大花紫薇可以忍受范圍之內(nèi)的低鹽分脅迫下，保護(hù)酶的協(xié)同作用使MDA 摩爾質(zhì)量分?jǐn)?shù)維持在較低水平，隨脅迫質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高和脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，保護(hù)酶結(jié)構(gòu)受到破壞，保護(hù)功能下降，導(dǎo)致MDA 大量生成［13］。

研究表明，鹽脅迫激活植物體內(nèi)脯氨酸等含氮化合物的生物合成，并通過(guò)維持滲透調(diào)節(jié)，穩(wěn)定蛋白質(zhì)，增強(qiáng)植物對(duì)逆境的適應(yīng)能力［14］。也有研究人員用脯氨酸積累量來(lái)表征脅迫傷害程度［15］。試驗(yàn)中后期(20 d、30 d)，脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著脅迫的加重呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)。這是一種逆境適應(yīng)機(jī)制，過(guò)高的脅迫質(zhì)量分?jǐn)?shù)使得大花紫薇產(chǎn)生了耐受性，導(dǎo)致脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低［16］。

有研究表明鹽脅迫破壞葉綠體結(jié)構(gòu)，使葉綠素含量下降［17］。本試驗(yàn)中，在脅迫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%和0.4%時(shí)，脯氨酸和總?cè)~綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別達(dá)到最大值，而在0.4%至0.8%之間，脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)上升而葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降，這與董曉霞的理論相異，有可能是不同樹(shù)種的耐鹽性不同所致，同時(shí)也說(shuō)明了抗鹽機(jī)理的復(fù)雜性［18－19］。

綜上所述，輕度鹽脅迫下(質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.4%以下)的大花紫薇幼苗通過(guò)降低體內(nèi)活性氧自由基的毒害、優(yōu)化自身器官生物量分配來(lái)應(yīng)對(duì)逆境，緩解傷害，但是這種緩解作用有一定限度，超出耐性范圍之外的脅迫會(huì)對(duì)大花紫薇幼苗產(chǎn)生嚴(yán)重的傷害。

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