肖巍

(1.遼寧章古臺(tái)科爾沁沙地系統(tǒng)國(guó)家生態(tài)定位觀測(cè)研究站，遼寧 阜新 123000；2.遼寧省沙地治理與利用研究所，遼寧 阜新 123000；3.遼寧工程技術(shù)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 阜新 123000)

南蛇藤(CelastrusorbiculatusThunb.)，衛(wèi)矛科南蛇藤屬藤狀灌木，在科爾沁沙地廣泛分布。近年來(lái)，研究認(rèn)為南蛇藤莖、根、葉、果實(shí)、種子均可入藥，藥用價(jià)值很高[1-3]。目前，對(duì)南蛇藤的抗旱性研究還少有報(bào)道。本文采用盆栽試驗(yàn)，通過(guò)人為控制土壤水分，測(cè)定南蛇藤幼苗葉片相對(duì)水分虧缺、丙二醛(MDA)、可溶性糖(SS)、相對(duì)電導(dǎo)率等生理指標(biāo)和凈光合速率、氣孔導(dǎo)度等光合參數(shù)，研究干旱脅迫下南蛇藤葉片生理特性和光合參數(shù)的變化，旨在揭示南蛇藤幼苗在干旱脅迫下的光合生理適應(yīng)特性，為南蛇藤在干旱、半干旱地區(qū)的推廣種植提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于遼寧省彰武縣章古臺(tái)鎮(zhèn)，121°53′—122°22′ E，42°43′—42°51′ N，屬于科爾沁沙地南緣，是典型的亞濕潤(rùn)大陸性氣候區(qū)。平均海拔226.5 m，年降水量450～550 mm，年蒸發(fā)量1 200～1 450 mm，年均氣溫6.1 ℃，年無(wú)霜期155 d，年均風(fēng)速3.7 m·s-1。土壤以風(fēng)沙土為主，有機(jī)質(zhì)及其他養(yǎng)分含量較低。地處蒙古和華北植物區(qū)系交匯地帶，植被多為抗旱性較強(qiáng)的沙生植物。

1.2 試驗(yàn)材料

4月中旬，將生長(zhǎng)基本一致的2年生南蛇藤苗80株分別裝入營(yíng)養(yǎng)杯中，常規(guī)水肥管理。7月末，將營(yíng)養(yǎng)杯搬入防雨棚內(nèi)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。采用人工控水模擬干旱脅迫的方法，設(shè)4個(gè)水分梯度，每個(gè)梯度20株，即：對(duì)照(CK)，土壤含水量20%；輕度脅迫(K1)，土壤含水量12%；中度脅迫(K2)，土壤含水量8%；重度脅迫(K3)，土壤含水量5%。

1.3 測(cè)試方法

丙二醛含量采用硫代巴比妥酸法測(cè)定，可溶性糖含量采用蒽酮法測(cè)定，相對(duì)電導(dǎo)率采用電導(dǎo)率儀測(cè)定，光合參數(shù)用LI-Cor-6400XTR 型便攜式光合儀測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所得數(shù)據(jù)用SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對(duì)南蛇藤生理特性的影響

表1 不同程度干旱脅迫下南蛇藤的生理指標(biāo)

葉片相對(duì)水分虧缺是體現(xiàn)植物保水能力的指標(biāo)，葉片相對(duì)水分虧缺愈大，說(shuō)明水分虧缺愈嚴(yán)重[4]。丙二醛是細(xì)胞膜脂過(guò)氧化作用的產(chǎn)物，植物一旦受到逆境脅迫，將會(huì)加劇膜脂過(guò)氧化作用，丙二醛含量的高低能夠反映膜脂過(guò)氧化程度。可溶性糖是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，植物在干旱脅迫下，可增加可溶性糖的含量，來(lái)維持細(xì)胞正常的滲透壓及膜系統(tǒng)的穩(wěn)定性[5]。相對(duì)電導(dǎo)率可以反映細(xì)胞膜透性，在干旱脅迫下，膜脂過(guò)氧化作用導(dǎo)致細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能受到損傷，導(dǎo)致細(xì)胞膜透性增大[6]。

由表1可知，南蛇藤葉片的相對(duì)水分虧缺、丙二醛、可溶性糖和相對(duì)電導(dǎo)率均隨著干旱脅迫程度的加劇呈逐漸上升的趨勢(shì)。輕度脅迫時(shí)，只有相對(duì)電導(dǎo)率與CK差異顯著，說(shuō)明此時(shí)南蛇藤葉片細(xì)胞膜受到的傷害程度較輕，基本可以忽略。中度脅迫時(shí)，相對(duì)水分虧缺、丙二醛、可溶性糖和相對(duì)電導(dǎo)率均開(kāi)始顯著升高，說(shuō)明南蛇藤應(yīng)對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)機(jī)制已經(jīng)開(kāi)始啟動(dòng)，但不同物質(zhì)應(yīng)對(duì)干旱的響應(yīng)時(shí)間和響應(yīng)程度不同，致使各物質(zhì)增加的幅度不同。重度脅迫時(shí)，4項(xiàng)指標(biāo)與CK的差異均達(dá)到顯著程度。其中，相對(duì)水分虧缺上升幅度最大，其次為可溶性糖，丙二醛上升幅度最小，分別比CK升高了184.28%、141.52%、102.11%，說(shuō)明南蛇藤在應(yīng)對(duì)重度脅迫時(shí)，體內(nèi)產(chǎn)生的可溶性糖比丙二醛發(fā)揮的作用更大。

2.2 干旱脅迫對(duì)南蛇藤氣體交換參數(shù)的影響

表2 不同程度干旱脅迫下南蛇藤的氣體交換參數(shù)

由表2可以看出，隨著干旱脅迫程度的加劇，南蛇藤的Pn、Gs和Tr均呈逐漸下降趨勢(shì)，Ci先降低后升高。中度干旱脅迫開(kāi)始，Pn、Gs和Tr3種參數(shù)的變化幅度開(kāi)始增大。重度脅迫時(shí)，Pn、Gs和Tr分別較CK下降了62.90%、94.94%和71.56%，Ci比CK上升了10.53%?？梢?jiàn)，中度和重度干旱脅迫對(duì)南蛇藤光合的抑制作用非常明顯。重度干旱脅迫時(shí)，南蛇藤依然有光合作用的發(fā)生。

凈光合速率和蒸騰速率是光合系統(tǒng)功能的直接體現(xiàn)，也是植物光合系統(tǒng)是否正常工作的指標(biāo)[7]。隨著干旱脅迫程度的加劇，南蛇藤的Pn和Tr逐漸降低，說(shuō)明南蛇藤可以不斷根據(jù)環(huán)境條件調(diào)整自己的光合作用，以適應(yīng)外界環(huán)境的不利影響。氣孔是植物與大氣進(jìn)行水汽和CO2交換的通道，影響著植物的光合與蒸騰[8]。南蛇藤幼苗的Gs逐漸下降，Ci先下降后升高，說(shuō)明南蛇藤光合作用的調(diào)節(jié)是由氣孔因素和非氣孔因素共同作用產(chǎn)生的。

3 討論與結(jié)論

3.1 隨著干旱脅迫的加劇，南蛇藤的相對(duì)水分虧缺、丙二醛含量、可溶性糖含量和相對(duì)電導(dǎo)率均呈逐漸上升趨勢(shì)。在輕度脅迫時(shí)，相對(duì)水分虧缺、丙二醛含量、可溶性糖含量變化不大，說(shuō)明輕度脅迫對(duì)植株傷害較輕，但是隨著脅迫程度的持續(xù)加大，相對(duì)水分虧缺、丙二醛含量、可溶性糖含量和相對(duì)電導(dǎo)率均表現(xiàn)出明顯升高，說(shuō)明其細(xì)胞膜的受到嚴(yán)重破壞。

3.2 隨著干旱脅迫程度的加劇，南蛇藤幼苗光合生長(zhǎng)受到明顯抑制，凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率逐漸降低，胞間CO2濃度先降低后升高。引起植物葉片凈光合速率降低的因素主要有氣孔限制和非氣孔限制兩類(lèi)。在干旱脅迫下，氣孔限制是通過(guò)氣孔開(kāi)度的減小甚至關(guān)閉，在保持植物體內(nèi)水分平衡的同時(shí)，降低了光合作用；非氣孔限制是葉肉細(xì)胞光合活性下降導(dǎo)致的光合作用降低。前者使胞間CO2濃度降低，后者使其升高。說(shuō)明在中度干旱脅迫，光合器官已經(jīng)受到了損傷，導(dǎo)致光合作用降低。

3.3 雖然干旱脅迫對(duì)南蛇藤葉片生理指標(biāo)和光合參數(shù)產(chǎn)生了一定影響，但在重度干旱脅迫下，南蛇藤依然存在光合作用，說(shuō)明南蛇藤可以適應(yīng)半干旱地區(qū)土壤水分虧缺下的生存條件，可以在科爾沁沙地南緣進(jìn)行野外造林。