賈民隆，張 雨，宋卓琴，梁 崢，曹冬梅

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，山西太原030031）

受地域氣候的影響，北方城市園林綠化植物在選種與資源配置方面受到較大限制，尤其是冬季，氣候寒冷干燥，園林景觀點綠色植物配置有限[1-2]，缺乏美感，因此，評價與篩選耐寒植物在園林植物及景觀配置應(yīng)用方面有重大研究和現(xiàn)實意義。

苔草屬（Carex）植物在全球范圍內(nèi)均有分布，種類較多，全球約有2 000種，其中，我國苔草屬植物占全球種類的1/4，約500種[3-5]。苔草屬植物既有利于生態(tài)保護(hù)和生態(tài)修復(fù)，又可作為重要的牧草資源，同時也是園林景觀和城市綠化中不可替代的配置資源，其中有一部分苔草由于葉色鮮綠、返青時間早、綠葉期長、耐踐踏而作為優(yōu)異的草坪草資源[6]。目前，針對苔草屬植物的研究主要集中在種質(zhì)資源的調(diào)查與收集、生物性狀的初步評價、逆境生理生化、馴化栽培技術(shù)等方面[7]。滕中華等[8]在對青藏高原黑褐苔草（Carex atrofusca）耐寒性研究中發(fā)現(xiàn)，苔草的可溶性糖、脯氨酸和抗氧化酶活性物質(zhì)會隨著溫度的降低含量逐漸升高；蕭運(yùn)峰等[9]在針對青綠苔草耐寒性研究中發(fā)現(xiàn)，在-26℃的低溫下，青綠苔草地下芽次年仍可保持正常生長。但在諸多研究中苔草品種內(nèi)的耐寒性評價和篩選卻少見報道。

本研究以嶗峪苔草、青綠苔草以及青綠苔草變種3種苔草屬植物為試驗材料，經(jīng)過自然低溫處理，進(jìn)行耐寒觀察并對相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行測定，采用模糊隸屬函數(shù)法對其耐寒性進(jìn)行綜合評價，旨在為苔草耐寒品種創(chuàng)制、園林景觀配置及草坪草育種資源提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試材料為嶗峪苔草（Carex giraldiana）、青綠苔草（Carex breviculmis）以及青綠苔草變種（Carex glauca var.）3個苔草品系。嶗峪苔草、青綠苔草來自山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所，青綠苔草變種由北京林業(yè)大學(xué)提供。

1.2 試驗方法

2018年5月將3種苔草栽植于山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所園藝科技示范基地，株行距為30 cm×30 cm，每株叢5～8株小株，進(jìn)行常規(guī)栽培管理。試驗于2018年11—12月進(jìn)行，每個處理100叢，共3個重復(fù)。試驗期間，根據(jù)氣溫變化每隔一定時間取樣一次，每個處理取生長一致、無病蟲害的植株10株，混合取樣后進(jìn)行生理指標(biāo)的測定。

根據(jù)試驗和氣候情況，將2018年11—12月設(shè)定為試驗觀測期，最低氣溫-11℃。試驗期間氣溫變化如圖1所示。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 光合指標(biāo)的測定 每次試驗均選在天氣晴朗的10：00左右，采用Li6400便攜式光合測定儀進(jìn)行苔草光合速率的測定。每次測定重復(fù)3次，選取生長狀況、生長部位一致，展開程度相似的成熟葉片5片做好標(biāo)簽標(biāo)記。處理時CO2濃度為（360±10）μmol/mol，光照強(qiáng)度為（800±10）μmol/（m2·s）。

1.3.2 PSⅡ最大光能轉(zhuǎn)化效率（Fv/Fm）測定 采用Imaging熒光儀（WALZ，德國）于9：00開始測定苔草葉綠素?zé)晒鈪?shù)。測量光強(qiáng)度為0.1μmol/（m2·s），脈沖頻率為1 Hz，光化光強(qiáng)度為55μmol/（m2·s），強(qiáng)飽和脈沖光強(qiáng)度為2 800μmol/（m2·s），脈沖光時間為0.8 s。將葉片置于測定室內(nèi)，黑暗處理0.5 h后，進(jìn)行最大光能傳化效率（Fv/Fm）的測定。2018年11月16日開始第一次采樣測定。

1.3.3 葉綠素、相對電導(dǎo)率的測定 其參照李合生[10]的方法進(jìn)行。每次采樣時間均為晴天9：00左右。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)和圖表用Excel 2010軟件進(jìn)行處理，利用SPSS 24.0對所測結(jié)果進(jìn)行均值±標(biāo)準(zhǔn)差計算；采用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法對3種苔草的耐寒性進(jìn)行綜合評價。

與耐寒性呈正相關(guān)的數(shù)據(jù)應(yīng)用隸屬函數(shù)公式（1）計算。

與耐寒性呈負(fù)相關(guān)的數(shù)據(jù)運(yùn)用反隸屬函數(shù)公式（2）計算。

式中，U（Xij）為i種類j指標(biāo)的隸屬函數(shù)值；Xij為i種類j指標(biāo)的測定值；Xjmin為所有種類j指標(biāo)的最小值；Xjmax為所有種類j指標(biāo)的最大值；i為某個品種；j為某指標(biāo)。

2 結(jié)果與分析

2.1 3種苔草相對電導(dǎo)率的變化分析

植物受到逆境脅迫后，細(xì)胞膜會受到一定損傷，這就會導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)中的電解液滲入到膜外，導(dǎo)致植物浸提液的電導(dǎo)率提高。由圖2可知，3種苔草隨著氣溫逐漸降低，受到冷脅迫也越來越強(qiáng)，相對電導(dǎo)率整體呈上升趨勢，嶗峪苔草在12月8日之前上升最為緩慢，僅比11月16日提高了2.6%，而其他2種萱草較11月16日均提高11%左右；表明這段時間嶗峪苔草的膜損傷程度要低于其他2個苔草品種。

2.2 3種苔草葉綠素含量的變化分析

由圖3可知，隨著時間變化，青綠變種苔草和嶗峪苔草的葉綠素含量不斷降低，但嶗峪苔草的變化率最大，達(dá)到37%，說明在11月16日以后，2種苔草由于低溫脅迫，其葉綠體受到破壞，影響到葉綠素的合成，從而降低了葉綠素合成量，從結(jié)果看青綠苔草變種下降速率明顯要高于嶗峪苔草，表明青綠苔草變種比嶗峪苔草對低溫更敏感。而青綠苔草葉綠素呈先上升后下降趨勢，說明前期的低溫并沒有影響其葉綠體的正常結(jié)構(gòu)以及葉綠素的合成。

2.3 3種苔草光合速率的變化分析

由圖4可知，3種苔草的光合速率隨著時間的變化均呈下降趨勢，嶗峪苔草在11月24日下降了40%，青綠苔草下降了23%，青綠苔草變種幾乎沒有變化。但隨著溫度進(jìn)一步降低，到12月8日，嶗峪苔草的光合速率變化微小，差異不顯著，而青綠苔草變種下降幅度最大，超過了50%，說明這段時間嶗峪苔草的光合機(jī)能保持在了一個穩(wěn)定水平。

2.4 3種苔草PSⅡ系統(tǒng)中Fv/Fm的變化分析

PSⅡ原初光能轉(zhuǎn)化效率Fv/Fm可以直觀地反應(yīng)出中心光能轉(zhuǎn)化效率的高低，同時說明PSⅡ受傷害的程度，是逆境脅迫的敏感指標(biāo)之一，F(xiàn)v/Fm值降速越快，幅度越大，證明PSⅡ受到的傷害越大。在本試驗中，F(xiàn)v/Fm的變化可反映冷脅迫下PSⅡ受損傷的程度。

由圖5可知，低溫脅迫下，3種苔草葉片的Fv/Fm均呈下降趨勢，隨著冷脅迫程度的加強(qiáng)和時間的增加，F(xiàn)v/Fm下降幅度呈增大趨勢。在11月24日到12月8日之間，嶗峪苔草的Fv/Fm基本沒變，而青綠苔草變種已經(jīng)下降了22.8%。由圖6可知，3種苔草在12月份的Fv/Fm表現(xiàn)情況為：嶗峪苔草在冷脅迫下葉綠素?zé)晒庾兓纫陀谄渌?種苔草，而在12月8日到12月26日之間，3種苔草的Fv/Fm下降幅度均達(dá)到25%，表明該時間段內(nèi)3種苔草受到的冷脅迫程度強(qiáng)。

2.5 3種苔草的耐旱性綜合分析

通過模糊隸屬函數(shù)分析法分別計算各指標(biāo)的隸屬函數(shù)值。由表1可知，3種苔草隨著氣溫不斷降低表現(xiàn)出不同的隸屬函數(shù)值，其中，嶗峪苔草相對電導(dǎo)率的隸屬函數(shù)值最大，為0.561，與其他2種苔草相比差異顯著，表明冷脅迫條件下，嶗峪苔草膜損傷程度要輕于青綠苔草和青綠苔草變種。最后綜合各指標(biāo)計算出平均隸屬函數(shù)值，嶗峪苔草最高（0.551），為3個品種中最耐寒品種，青綠苔草變種最小，為最不耐寒品種。

表1 3種苔草各指標(biāo)的隸屬函數(shù)值分析

3 結(jié)論與討論

當(dāng)植物受到低溫脅迫時，其體內(nèi)會發(fā)生不同程度的生理和生化變化。葉綠素作為光合作用中的重要色素，在受到低溫脅迫時，其合成途徑受阻、含量減少，進(jìn)而影響光合機(jī)能，對植物造成傷害[11]。青綠苔草變種在12月26日葉綠素含量最低，僅為0.793 mg/L，與其他2種差異顯著，其耐寒性綜合表現(xiàn)也最差。這與劉育梅等[12]在山欖科果樹的耐寒性研究結(jié)果相似，相對電導(dǎo)率與質(zhì)膜透性具有相關(guān)性，是植物受傷害程度的指標(biāo)之一。一般相對電導(dǎo)率越高，植物受傷害程度越嚴(yán)重。本研究表明，相對電導(dǎo)率均呈現(xiàn)上升趨勢，這與前人在假儉草[13]、紅掌[14]等的研究結(jié)果一致。

植物的耐寒性是一個由多種因素相互作用而形成的復(fù)雜綜合性狀，其中每個因素與耐寒性本質(zhì)之間都存在著一定的聯(lián)系[15-16]。植物的基因、生物學(xué)性狀、生理生化指標(biāo)以及生存環(huán)境均會影響植物的抗性[17]，因此，評價植物的抗寒性不能僅靠單一指標(biāo)，要通過測定和分析植物逆境脅迫下的生理生化指標(biāo)來鑒定和分析，并通過模糊隸屬函數(shù)的方法對植物抗寒性進(jìn)行綜合評價，避免了田間直接鑒定法的不足，使分析結(jié)果更具可靠性和科學(xué)性。目前該方法已廣泛應(yīng)用于甜椒、核桃、蘋果、板栗、雪松等植物上[18-21]。而本試驗針對苔草的耐寒性測定了4個不同指標(biāo)，包括相對電導(dǎo)率、葉綠素含量、光合速率以及葉綠素?zé)晒?，但每個指標(biāo)只能反映苔草在試驗階段的生理狀況，僅憑一種指標(biāo)去評價苔草的耐寒性有失偏頗，因此，筆者利用模糊隸屬函數(shù)的數(shù)理統(tǒng)計方法，綜合考慮各個指標(biāo)的影響程度，避免了單一指標(biāo)的片面性。