王 賓， 溫永宏，2

(1.銀川能源學(xué)院，寧夏銀川 750105； 2.寧夏第二建筑有限公司，寧夏銀川 750021)

隨著城市化進程的加快、排放物的增多和城市綠化面積的大量減少，導(dǎo)致PM2.5逐漸增加[1]。屋頂綠化能有效地利用屋面裸露的空間進行綠化，在城市綠化用地日益緊張的今天，屋頂綠化在越來越多的城市中被采用和推廣。在寒冷干旱地區(qū)屋頂綠化實施的關(guān)鍵在于植物能否安全越冬。屋頂?shù)纳鷳B(tài)環(huán)境決定了屋頂綠化植被的選擇應(yīng)重點考慮植物的抗寒性。

國內(nèi)學(xué)者在植物抗寒性鑒定方法和生理指標測定方面開展了一些研究。裴文等對9種不同的木蘭科植物進行試驗，主要研究植物相對電導(dǎo)率、可溶性糖含量的變化對抗寒性的影響，結(jié)果表明木蘭科植物的抗寒性強弱可以通過可溶性蛋白質(zhì)含量和游離脯氨酸含量的變化進行測定[2]。婁曉鳴等對10種景天植物的抗寒性進行研究，主要測定相對電導(dǎo)率和水分含量2個抗寒性指標，并研究所測指標與景天植物抗寒性的關(guān)系[3]。李秋娜等為研究佛甲草地上部分冬季溫度變化對生理指標的影響，采用測定電解質(zhì)滲透率、丙二醛(MDA)和可溶性糖含量的方法進行研究，并分析了佛甲草的抗寒性影響指標[4]。林艷等主要利用電導(dǎo)率試驗測定方法，在冬季低溫條件下，對平枝拘子等5種冬季宿果植物進行抗寒性測定，以此判斷抗寒性的差異[5]。張杰等對六角、夏輝等景天植物的抗寒性進行研究，其測定指標主要是電導(dǎo)率、葉片孔隙率[6]。宋麗華等為研究銀杏等喬木的抗寒性，采用低溫處理試驗，對MDA含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量、電導(dǎo)率指標進行測定，分析低溫脅迫對抗寒性的影響[7]。周偉偉為研究不同屋頂綠化植物對干旱、高溫、低溫的適應(yīng)性，對10余種植物進行試驗，主要測定葉片相對含水量、細胞質(zhì)膜透性(RP)、MDA含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性等指標[8]。綜上所述，在植物抗寒性的測定方法方面，主要測定相對電導(dǎo)率、可溶性糖含量、水分含量、MDA含量、脯氨酸含量、SOD活性等指標。但針對寒冷干旱地區(qū)屋頂綠化植物抗寒性測定方法的研究未見報道。

本研究對適宜寒冷地區(qū)屋頂綠化的低矮植物進行初步篩選，確定8種不同的植物，通過測定并對比RP、組織含水量(RWC)、MDA含量、SOD活性4個指標，初步確定屋頂綠化植物的抗寒性強弱，為寒冷干旱地區(qū)實施屋頂綠化提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗材料為八寶景天、反曲景天、胭脂紅景天、佛甲草、草地早熟禾、垂盆草、三葉草、尖葉石竹，這8種綠化植物均具有一定的抗寒性。8種植物設(shè)3個重復(fù)，盆栽于寧夏銀川市園林場內(nèi)某二層倉庫屋頂(106.049°E，38.491°N)，生長期間進行常規(guī)施肥和養(yǎng)護。

1.2 方法

1.2.1 低溫脅迫處理 銀川地區(qū)冬季寒冷干旱，多數(shù)植被莖葉干枯，本次試驗主要針對植物根系進行數(shù)據(jù)測定?？紤]到根系的特殊性，其組織含水量的測定采用室外植株根系直接取樣，根據(jù)天氣預(yù)報及室外氣溫的變化，于2017年1月19日凌晨8點(當天氣溫最高-3 ℃，最低-16 ℃)在試驗地點挖出待測植物的根系若干，去掉雜質(zhì)用自來水沖洗干凈。參考相關(guān)文獻的做法[9]，將沖洗干凈的根系用去離子水沖洗3次，再將根系包裹在用去離子水浸泡過的紗布內(nèi)，用聚乙烯薄膜包好放在-15 ℃冰箱內(nèi)處理12 h，然后將根系置于0 ℃的冰箱中放置24 h，讓根系充分解凍。對根系進行處理，選取生理功能無損傷的根系樣品進行相關(guān)指標測定。

1.2.2 指標測定 樣品在經(jīng)過低溫脅迫、解凍處理后，分別測定RP、RWC、MDA含量、SOD活性。4個指標測定方法：RP采用雷磁DDS-11D型電導(dǎo)儀進行電導(dǎo)率的測定；RWC的測定：選取解凍后的處理根系，稱取鮮質(zhì)量(WF)后，放入烘箱內(nèi)，80 ℃烘至恒干，冷卻后稱取干質(zhì)量(WD)，RWC=(WF-WD)/WF×100%；MDA含量測定采用硫代巴比妥(TBA)顯色法；SOD活性測定采用氮藍四唑(NBT)顯色法。每個樣品測定3次，根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)，分別計算各低溫處理及對照4個指標的平均值，并進行方差分析。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理 用Excel 2010軟件對原始數(shù)據(jù)進行處理，并作圖；采用SPSS 18.0統(tǒng)計分析軟件進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 RP測定結(jié)果與分析

植物受到低溫脅迫后，細胞膜會不同程度地受到破壞，進而導(dǎo)致膜透性增大，使細胞內(nèi)物質(zhì)(尤其是電解質(zhì))大量滲出，引起植物細胞浸提液電導(dǎo)率的變化?？鼓嫘暂^強的植物，其細胞質(zhì)膜透性增幅較小，并且會在逆境脅迫消失后，趨于正常。反之，抗逆性較弱的植物，細胞質(zhì)膜透性增幅較大，而且在逆境脅迫消失后，不能恢復(fù)，造成植物逆境傷害，甚至死亡。植物的抗寒性強弱可以采用電導(dǎo)法測定細胞質(zhì)膜透性來判斷。本試驗在不同低溫脅迫條件下測得8種不同植物根系相對電導(dǎo)率，結(jié)果見圖1。為分析8種植物相對電導(dǎo)率的差異，對試驗數(shù)據(jù)進行方差分析。由表1可知，P=6.79×10-12，遠遠小于0.01，可以判定8種植物間的相對電導(dǎo)率達極顯著差異。相對電導(dǎo)率越大，表示該植物抗寒性越弱，反之越強。由圖1可以看出，8種植物抗寒性由弱到強依次為佛甲草、八寶景天、反曲景天、草地早熟禾、垂盆草、三葉草、胭脂紅景天、尖葉石竹。

表1 RP方差分析

2.2 RWC測定結(jié)果與分析

RWC的大小直接影響植物的生理代謝。寒冷干旱地區(qū)，低溫脅迫下植物通過降低根系內(nèi)水分含量、增加細胞液濃度來降低結(jié)冰的可能性。根系含水量大的植物，在極度寒冷的條件下，會出現(xiàn)根系凍傷甚至死亡。根系含水量少的植物，出現(xiàn)凍傷的概率會少很多。植物抗寒性的大小可以用RWC來判斷，本試驗在低溫脅迫條件下，測得8種不同植物根系RWC的變化，結(jié)果見圖2。為分析8種植物RWC差異，對試驗數(shù)據(jù)進行方差分析。由表2可知，P=1.15×10-16，遠遠小于0.01，可以判定8種植物間的RWC均達極顯著差異。葉片含水量越大，表示該植物抗寒性越弱，反之越強。由圖2可以看出，8種植物抗寒性由弱到強依次為佛甲草、八寶景天、反曲景天、草地早熟禾、垂盆草、三葉草、尖葉石竹、胭脂紅景天。

表2 RWC方差分析

2.3 MDA含量測定結(jié)果與分析

植物在逆境條件下，會產(chǎn)生膜脂過氧化，植物細胞膜脂過氧化程度的體現(xiàn)之一為MDA含量的變化，MDA含量越高，說明膜脂過氧化程度高，植物細胞膜受損嚴重。因此，可以通過MDA含量的多少來判定植物抗寒性的強弱。本試驗在不同低溫脅迫條件下測得8種不同植物根系MDA含量的變化結(jié)果，見圖3。為分析8種植物MDA含量的差異，對試驗數(shù)據(jù)進行方差分析。由表3可知，P=2.97×10-6，遠遠小于0.01，可以判定8種植物間的MDA含量均達極顯著差異。MDA含量越大，表示該植物抗寒性越弱，反之越強。由圖3可以看出，8種植物抗寒性由弱到強依次為佛甲草、八寶景天、反曲景天、草地早熟禾、尖葉石竹、垂盆草、三葉草、胭脂紅景天。

2.4 SOD活性測定結(jié)果與分析

植物受到低溫脅迫時，體內(nèi)活性氧失去平衡，導(dǎo)致超氧離子含量增加。植物體內(nèi)SOD在植物細胞受到逆境脅迫時，能有效降低超氧離子，防止細胞膜受到損壞，同時能降低MDA含量。因此，在低溫脅迫下SOD活性的高低，可以反映植物抗寒性的強弱，SOD活性越大，植物抗寒性越強。本試驗在低溫脅迫條件下測得8種不同植物根系SOD活性的變化，結(jié)果見圖4。為分析8種植物SOD活性的差異，對試驗數(shù)據(jù)進行方差分析。由表4可知，P=3.62×10-9，遠遠小于0.01，可以判定8種植物間的SOD活性均達極顯著差異。SOD活性越大表示該植物抗寒性越強，反之越弱。由圖4可以看出，8種植物抗寒性由弱到強依次為佛甲草、反曲景天、八寶景天、草地早熟禾、三葉草、垂盆草、尖葉石竹、胭脂紅景天。

表3 MDA含量方差分析

表4 SOD活性方差分析

2.5 8種植物抗寒性綜合分析

對8種植物的4個抗寒性指標進行測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)每個抗寒性指標強弱存在一定差異，但對每個指標進行方差分析，各種植物間均表現(xiàn)出極顯著差異，說明選取的指標均能影響植物的抗寒性。對比4個測定指標數(shù)值的差異性發(fā)現(xiàn)，RWC測定結(jié)果差異性最顯著。綜合8種植物4個指標的抗寒性表現(xiàn)可知，胭脂紅景天、尖葉石竹、三葉草、垂盆草的抗寒性優(yōu)于其他4種，其中胭脂紅景天在3種測定指標下抗寒性最強(表5)。尖葉石竹、三葉草、垂盆草則表現(xiàn)出不一致性。無論何種測定方法，8種植物中草地早熟禾、反曲景天、八寶景天、佛甲草4種植物抗寒性表現(xiàn)一致，其中佛甲草的抗寒性最弱。

3 結(jié)論與討論

本研究選取RP、RWC、MDA含量、SOD活性共4個抗寒性指標進行測定，通過分析可知，4個指標均可以判斷8種試驗植物的抗寒性大小。試驗選取低溫氣溫條件下的植物根系組織，測定具有一定的可行性。從測定方法看，RP、RWC的測定方法較為簡單，MDA含量、SOD活性的測定方法較為繁瑣，但是相關(guān)研究表明MDA含量、SOD活性更能從生理上反映植物的抗寒性強弱。從各指標的靈敏性看，依次對比分析4個指標測定方法的差異性，RWC測定結(jié)果差異性最顯著。這說明在寒冷干旱地區(qū)低溫脅迫下，8種植物中植物RWC的大小對抗寒性有重要的影響，本研究中8種植物抗寒性強弱次序為胭脂紅景天>尖葉石竹>三葉草>垂盆草>草地早熟禾>反曲景天>八寶景天>佛甲草。從整個試驗結(jié)果來看，4個指標測定方法在抗寒性的強弱方面沒有表現(xiàn)出完全的一致性，但總體可以分為2類：抗寒性強的為胭脂紅景天、尖葉石竹、三葉草、垂盆草，抗寒性弱的為草地早熟禾、反曲景天、八寶景天、佛甲草，其中胭脂紅景天在3種測定指標中均表現(xiàn)出較強的抗寒性。

表5 不同測定指標下8種植物抗寒性分析

通過4個指標測定方法的對比分析，如果試驗條件有限，只是想初步測定植物抗寒性的強弱可以采用RWC測定進行分析。植物抗寒性的影響因素較多，且各影響因素之間存在相互影響，在試驗條件允許的情況下，應(yīng)盡可能地測定多個指標，通過科學(xué)合理的分析方法分析每一個測定指標的影響差異。本研究選取的根系組織是在低溫條件下取樣，有一定的合理性，各測定指標的變化可以反映出植物在低溫脅迫下的適應(yīng)能力。在今后的研究過程中應(yīng)側(cè)重不同低溫脅迫條件下，分析不同植物各抗寒指標的變化情況，分析其抗寒性的強弱將更為科學(xué)合理。