王 珊，李 靜，吳玉潔，李曉剛，封曉輝

（1. 河北農(nóng)業(yè)大學林學院, 河北 保定 071001；2. 中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所農(nóng)業(yè)資源研究中心, 河北 石家莊 050022）

土壤鹽漬化是制約全球農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要非生物脅迫之一[1]，鹽脅迫下植物吸收水分困難。由于鹽離子積累，形成離子毒害、離子失衡，還會產(chǎn)生氧化脅迫引起膜透性改變，造成代謝紊亂，植株生長困難，甚至造成植物死亡[2-3]。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織(Food and Agriculture Organization of the United Nations,FAO)的不完全統(tǒng)計，地球上的鹽堿化和次生鹽堿化土地面積已高達9.54 × 109hm2[4]，我國鹽堿化土壤 總 面 積 約2.88 × 108hm2，濱 海 鹽 堿 土 面 積 約 為2.84 × 106hm2。其中，濱海鹽堿地水熱資源相對充分，具有較大的改良和利用潛力，在選育耐鹽堿植物適應鹽堿地新理念的指引下，種植鹽生經(jīng)濟植物成為中重度濱海鹽堿地高效利用的主要途徑[5]，但是濱海鹽堿地中耐鹽經(jīng)濟植物種類稀少，亟需開發(fā)耐鹽能力強，經(jīng)濟價值高的鹽生植物。

羅布麻(Apocynum venetum)為夾竹桃科多年生落葉直立半灌木，耐鹽、耐旱、喜光、耐寒，廣泛分布在我國北方各省(區(qū))。羅布麻葉片中含有豐富的黃酮類物質(zhì)，具有抗氧化、降血脂等藥理活性[6]；其韌皮纖維含量高，強度大，可以作為高級紡織原料[7-8]。除此之外，羅布麻還具有較強的耐鹽性，是鹽堿地中適宜栽培的優(yōu)良經(jīng)濟植物。研究表明，輕度鹽脅迫可促進羅布麻幼苗的生長，但隨著氯化鈉濃度增加到1.8%時，羅布麻種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢呈明顯下降趨勢[9]；羅布麻種子對堿性鹽脅迫(Na2CO3)較敏感，不論濃度高低，羅布麻種子萌發(fā)后生長困難[10]。但是對濱海鹽堿地不同程度鹽脅迫下的羅布麻生長和生理響應的研究尚未開展。本研究采用盆栽試驗對輕度、中度和重度濱海鹽漬土中羅布麻幼苗的生長和生理特征進行分析，以確定羅布麻生長對不同程度濱海鹽漬土的適應性，為羅布麻在濱海鹽堿地的栽培提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

2020 年3 月初在河北省海興縣試驗基地內(nèi)羅布麻集中分布的地塊中收集多株野生羅布麻的主根，選擇直徑3 mm 左右的主根，剪成長短6 cm 長的根段，栽植進育苗缽中。待根段萌發(fā)幼苗高度達到10 cm 時，選取大小一致的羅布麻幼苗移栽至塑料盆中(盆高30 cm，直徑25 cm)，每盆栽植一株幼苗。試驗共設置3 個土壤鹽分含量梯度(3.0、6.0、9.0 g·kg-1NaCl)，以 不 加NaCl 為 對 照，每 個 處 理 設10個重復。每盆10 kg 干土，配制不同濃度的NaCl溶液，分批澆灌到花盆中，達到所處理的鹽分濃度，每3 d 澆水500 mL，若水分滲入至托盤，1 h 后再將托盤中的液體倒入盆中。每兩周測定一次地面以上植株高度。處理5 周后，采用WP4 露點水勢儀，隨機選取植株中部功能葉3 片測定葉片的水勢；并采用Li-6400 型便攜式光合測定儀選擇晴天測定葉片的凈光合速率(Pn) 、氣孔導度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)、蒸騰速率(Tr)，光照強度在1 000～1 200 μmol·(m2·s)-1。

所有處理在13 周后采樣收獲，采樣時根系先用清水洗去泥土再用蒸餾水沖洗干凈，用吸水紙擦干植株表面的水分后分別稱取鮮重。再將植株分成細根(須根)、粗根(主根)、枝和葉4 部分，置于烘箱中105 ℃殺青20 min 后，低溫烘干至恒重，稱量細根、粗根、枝和葉的干重，并計算含水率。植物干樣磨碎并置于1 mmol·L-1HCl 震蕩浸提2 h，用蒸餾水定容后，用原子吸收光譜儀(WYX-420C，JASCO Corporain. Japan) 測定K+、Na+、Ca2+含量[11]。Cl-含量測定參考龔明等[12]的方法。采用蒽酮比色法[13]測定可溶性糖含量以及茚三酮比色法[14]測定脯氨酸含量。

數(shù)據(jù)處理和分析采用SPSS 26.0 軟件，通過Duncan 新復極差法比較不同處理間的顯著性差異，Pearson 相關(guān)指數(shù)分析各指標間的相關(guān)性；Sigmplot 12.5 和Origin 2021 繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同鹽脅迫對羅布麻生長的影響

不同土壤鹽分處理下枝長生長動態(tài)表明，隨著栽植時間的增加，對照植株枝長在9 月15 日后正常停止生長(圖1)，9.0 g·kg-1的鹽分含量在處理第20 天顯著被鹽分抑制枝長生長，3.0、6.0 g·kg-1的處理則在第30 天被鹽分顯著抑制枝長生長(P＜ 0.05)。枝長隨鹽分含量的升高而降低，在8 月6 日對照枝長為63.3 cm，顯著高于其他處理(P＜0.05)，當土壤鹽分含量為9.0 g·kg-1時，其枝長為37.3 cm，較 對 照 低41.07%；鹽 分 含 量 為6.0 g·kg-1時，其枝長為43.2 cm，較對照低31.75%；鹽分含量為3.0 g·kg-1時，其 枝 長 為46.80 cm，較 對 照 低26.07%。

圖1 鹽脅迫下羅布麻枝長生長變化Figure 1 Changes in the branch length of A. venetum under NaCl stress

隨著鹽分含量的增加，鮮重下降愈明顯，當鹽分含量達到9.0 g·kg-1時，葉、枝、根鮮重分別為11.69、18.02 和27.42 g·plant-1，較對照降低了67.33%、42.92%和56.00%，但葉、枝、根鮮重變化在6.0 與9.0 g·kg-1處 理 間 無 顯 著 差 異(P＞ 0.05) (圖2)。葉、枝、根的干重隨著鹽分含量的增加而降低，當鹽分含量達到9.0 g·kg-1時，其葉、枝、根鮮重分別為6.80、15.06 和21.03 g·plant-1，與 對 照 相 比 降 低 了58.62%、26.14%和44.58% (圖2)。

圖2 鹽脅迫對羅布麻植株鮮重和干重的影響Figure 2 Effects of NaCl stress on fresh weight and dry weight of A. venetum

充足供水條件下，對照的植株平均含水率為42.44%，不同土壤鹽分含量的植株與對照相比均表現(xiàn)出明顯的下降(表1)。在3.0、6.0、9.0 g·kg-1處理下葉含水率分別為45.19%、46.50%和39.50%，與對照相比差異顯著(P＜ 0.05)，較對照減少了12.27%、9.73%和23.32%；枝的含水率在9.0 g·kg-1處理下最低，為16.91%，較對照減少了54.73%；根部含水率 在3.0、6.0、9.0 g·kg-1處 理 下 分 別 為26.98%、25.58%和23.17%，與對照相比差異顯著(P＜ 0.05)，降低了29.83%、33.47%和39.74%；在羅布麻總生物量含水率中各處理與對照相比差異顯著(P＜ 0.05)，3.0、6.0、9.0 g·kg-1處理分別降低了28.24%、31.24%、40.88%。

表1 鹽脅迫對羅布麻幼苗不同部位含水率的影響Table 1 Effects of NaCl stress on the water content of different parts of A. venetum seedlings

2.2 不同鹽脅迫對羅布麻葉片水勢的影響

隨著土壤鹽分含量的升高，葉片的水勢呈逐漸下降的趨勢(圖3)。對照的葉片水勢為-5.69 MPa，在3.0 和6.0 g·kg-1處理的葉片水勢分別為-5.90 和-6.90 MPa，較對照降低了3.69%和21.27%，但是差異不顯著(P＞ 0.05)；9.0 g·kg-1的處理葉片水勢為-7.36 MPa，較對照顯著下降了29.35% (P＜ 0.05)。

圖3 鹽脅迫對羅布麻幼苗水勢的影響Figure 3 Effect of NaCl stress on the water potential of A. venetum seedlings

2.3 不同鹽脅迫對羅布麻葉片光合氣體交換參數(shù)的影響

對照羅布麻葉片的凈光合速率(net photosynthetic rate,Pn)為3.75 μmol·(m2·s)-1(圖4A)，隨著土壤鹽分含量的增加，羅布麻在對照和鹽分含量3.0、6.0 g·kg-1下凈光合速率呈下降趨勢，6.0 和9.0 g·kg-1的處理與對照相比顯著下降了71.56%和67.38% (P＜0.05)。對照的氣孔導度(stomatal conductance, Gs)為0.025 mmol·(m2·s)-1(圖4B)，氣孔導度隨鹽分含量的增加降低，但各處理與對照差異均不顯著(P＞ 0.05)。對照的蒸騰速率(transpiration rate, Tr)為1.35 mmol·(m2·s)-1(圖4C)，隨著土壤鹽分含量的增加，蒸騰速率變化是先降低再升高的趨勢，各處理與對照相比差異顯著(P＜ 0.05)，3.0、6.0、9.0 g·kg-1與對照相比顯著降低了15.55%、40.55%和19.36%。隨著鹽分含量的增加，胞間CO2濃度(intercellular CO2concentration,Ci)的變化趨勢是先升高后降低 (圖4D)，在6.0 g·kg-1達到最大，為285.40 mmol·mol-1， 3.0、6.0、9.0 g·kg-1與對照相比顯著增加了44.59%、78.94%和58.65% (P＜ 0.05)。對照的水分利用效率(water use efficiency, WUE)為4.29 μmol·mol-1，隨著土壤鹽分含量的增加，水分利用效率呈先下降后升高的趨勢，與對照相比分別顯著降低了32.19%、76.60%和66.73% (P＜ 0.05)。

圖4 NaCl 脅迫對羅布麻葉片光合氣體交換參數(shù)的影響Figure 4 Effects of NaCl stress on the photosynthetic gas exchange parameters of A. venetum leaves

2.4 不同鹽脅迫對羅布麻離子積累的影響

土壤鹽分含量的提高增加了植株各部位Na+含量(圖5)，葉、枝、細根、粗根的對照Na+含量分別為3.87、3.92、5.67、2.48 g·kg-1，其中植株葉片增加最為明顯，3.0、6.0、9.0 g·kg-1分別增加了63.94%、100.64%和124.91%，枝與葉變化相同，地上部分受害較重。鹽脅迫下的羅布麻Ca2+含量僅在9.0 g·kg-1處理下與對照表現(xiàn)出明顯的差異，其葉、細根、粗根的對照的Ca2+含量為17.73、4.52 和3.27 g·kg-1，9.0 g·kg-1處理下的葉、細根、粗根與對照相比分別增加了17.06%、127.00%和133.39%。在細根與粗根的K+含量中，6.0、9.0 g·kg-1處理與對照相比均較高，尤其在9.0 g·kg-1細根中差異顯著(P＜ 0.05)，與對照相比增加了55.05%。隨著鹽分含量的增加，葉片Cl-含量表現(xiàn)出上升的趨勢，與對照相比分別增加了23.90%、65.12%和76.18%；但在6.0、9.0 g·kg-1處理下差異不顯著(P＞ 0.05)，兩者相差1.75 g·kg-1。

圖5 NaCl 脅迫對羅布麻各部位Na + 、Ca2+ 、K + 和 Cl-含量的影響Figure 5 Effects of NaCl stress on the contents of Na + , Ca2+ , K + , and Cl- in different parts of A. venetum

隨著土壤鹽分含量的增加，葉、枝、粗根中K+/Na+值 均 呈 降 低 趨 勢(表2)，在9.0 g·kg-1處 理 下，葉、枝、粗根K+/Na+值分別為1.74、1.60 和2.22，與對照相比降低了62.98%、65.07%和34.71%；但在細根中，K+/Na+值在3.0、6.0 g·kg-1處理與對照相比差異不顯著，其只增加了10.00%和5.20%。隨著土壤鹽分含量的增加，枝和粗根在Ca2+/Na+值表現(xiàn)出明顯的下降趨勢，在6.0 g·kg-1處理下，葉、枝、粗根Ca2+/Na+值分別為1.30、0.74 和4.99，與對照相比分別降低了52.90%、38.84%和35.28%。

表2 NaCl 脅迫對羅布麻各部位Ca2+ /Na + 、K + /Na + 的影響Table 2 Effects of NaCl stress on K + /Na + and Ca2+ /Na + ratio in different parts of A. venetum

2.5 不同鹽脅迫對羅布麻滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

隨著鹽分含量的增加，各處理葉片中可溶性糖含量與對照相比無顯著差異(圖6)；但在枝中，對照的可溶性糖含量為90.53 mg·g-1，3.0、9.0 g·kg-1處理下可溶性糖含量分別為75.13、68.48 mg·g-1，顯著低于對照17.01%、24.36% (P＜ 0.05)；在細根中，對照的可溶性糖含量為120.36 mg·g-1，3.0、9.0 g·kg-1的處理可溶性糖含量分別為139.24、148.00 mg·g-1，顯著高于對照15.69%、22.96% (P＜ 0.05)；在粗根中，對照的可溶性糖含量為99.15 mg·g-1，3.0、6.0、9.0 g·kg-1的處理可溶性糖含量分別為125.87、127.24和129.31 mg·g-1，高于對照26.94%、28.33%和30.42%。地上部分脯氨酸含量與對照相比差異不顯著 (P＞0.05)；在細根中，對照的脯氨酸含量為7.15 mg·g-1，3.0 g·kg-1處理下的脯氨酸含量為8.68 mg·g-1，與對照相比增加了21.40%；在粗根中，3.0、6.0、9.0 g·kg-1處理下的脯氨酸含量分別為12.25、10.38 和10.56 mg·g-1，均分別高于對照60.00%、35.52%和37.92%。

圖6 NaCl 脅迫對羅布麻葉、枝、細根、粗根的可溶性糖和脯氨酸含量的影響Figure 6 Effects of NaCl stress on the contents of soluble sugar and proline in A. venetum leaves, branches, fine roots, and coarse roots

2.6 鹽脅迫下羅布麻生長與生理變化相關(guān)性分析

采用Pearson 相關(guān)對生長和生理參數(shù)間的相關(guān)性進行分析(圖7)。羅布麻生長指標間有類似的相關(guān)性，但生長指標與生理指標間相關(guān)性存在差異；枝長與葉鮮重、葉干重、含水率、凈光合速率、水分利用效率、K+含量顯著正相關(guān)，與蒸騰速率、Na+、Cl-、脯氨酸、可溶性糖含量顯著負相關(guān)；Na+含量與Cl-、Ca2+、可溶性糖含量顯著正相關(guān)，與枝長、葉鮮重、葉干重、含水率、水勢、水分利用效率、凈光合速率、K+含量顯著負相關(guān)。

圖7 鹽脅迫下羅布麻生長生理指標之間的相關(guān)指數(shù)Figure 7 Correlation index of growth and physiological indexes of A. venetum under salt stress

3 討論與結(jié)論

有研究表明，鹽脅迫會造成植物生長緩慢，彩葉草(Coleus blumei)植株生長受抑制，生物量隨著鹽濃度的增加下降[15]；隨著鹽脅迫時間增長，紫花地丁(Violaphilippica)葉緣卷起、枯黃，甚至葉片失水過多而枯黃死亡[16]。本研究中，土壤鹽分含量對羅布麻的生長具有顯著的抑制作用，隨著鹽分含量的增加，葉、枝、根的鮮重呈現(xiàn)不同程度的下降，在6.0 g·kg-1處理下，葉、枝、根鮮重與對照相比均顯著下降；與鮮重相比，干重下降趨勢較小，可明顯看出鹽脅迫對鮮重的影響顯著大于干重，鹽脅迫抑制植株生長的同時也降低了含水率，這與陳彥云等[17]研究中氯化鈉對羅布麻幼苗株高、鮮重和根長影響結(jié)果相一致。

光合參數(shù)是判定植物耐鹽能力的關(guān)鍵指標[18]。本研究中，葉片的凈光合速率和氣孔導度均隨著土壤鹽含量的增加呈下降的趨勢，這可能由于鹽脅迫使羅布麻葉片氣孔收縮，導致氣孔導度下降，進而使葉片的光合作用受到抑制；并且隨著鹽分含量的增加，水分利用效率下降，可能是由于植株內(nèi)大量水分失衡，葉片含水量下降，光合能力持續(xù)下降，導致水分利用效率降低。鹽脅迫下枸杞(Lycium chinense)的凈光合速率、蒸騰速率氣孔導度均呈下降趨勢，胞間CO2濃度呈升高趨勢[19]，小麥(Triticum aestivum)幼苗的光合速率、葉片的蒸騰速率、氣孔導度和氣孔限制值均會顯著降低[20]，與本研究結(jié)果相一致。由此可見，在低鹽分含量下，羅布麻葉片能夠充分利用光能，提高代謝活性，當土壤鹽分含量增加到9.0 g·kg-1時，其氣孔收縮、水分失衡，雖然未死亡，但是生長基本停止。

葉片的水勢是表征植物吸收水分難易程度的指標，在植株水勢變化上表現(xiàn)出隨著土壤鹽分含量的增加羅布麻葉片水勢減小的趨勢。離子的選擇性吸收和運輸反映植株對離子吸收或向地上部分運輸?shù)倪x擇性。隨著土壤含鹽量的增加，地上部Na+含量表現(xiàn)出顯著的升高趨勢，K+含量則表現(xiàn)降低趨勢；在K+/Na+值中，地上部呈現(xiàn)顯著的下降趨勢，在3.0、6.0、9.0 g·kg-1處理下細根和粗根較地上部比值大，表明植株地下部抑制Na+促進K+的運輸能力較強，離子集中積累在地下部，攔截了對地上部的傷害。在本研究鹽脅迫下羅布麻各器官的K+/Na+值顯著降低，這與寧建鳳等[21]人研究的羅布麻耐鹽脅迫的離子變化相一致；并且與鹽脅迫下平歐雜種榛(Corylus heterophylla × Corylus avellan)[22]和 藍 莓(Vaccinium corymbosum)[23]的離子代謝變化相一致。與鹽敏感植物不同，耐鹽植物向葉片傳遞Na+和Cl-的速率較低，同時把離子分隔在液泡中，避免其在細胞質(zhì)或細胞壁中聚集，避免鹽害[24]。本研究發(fā)現(xiàn)，3.0 g·kg-1的鹽處理下Na+在葉中含量最多，6.0 g·kg-1的鹽處理下Na+在枝中含量最多，在9.0 g·kg-1的鹽處理下，Na+含量在細根中最多，這符合假鹽生植物的特征，與前人研究的羅布麻作為假鹽生植物的結(jié)論[21]相一致。

可溶性糖和脯氨酸都是植物機體內(nèi)重要的滲透調(diào)控物質(zhì)[25]。隨著鹽分含量的增加，植株各部位可溶性糖含量表現(xiàn)出不同的變化趨勢，各處理葉片中可溶性糖含量無顯著差異，但在細根、粗根中表現(xiàn)顯著的上升趨勢，這與李茹玉等[26]研究羅布麻可溶性糖含量變化趨勢相同，并且與周妍[27]研究大豆(Glycine max)在鹽脅迫下的根部可溶性糖變化相一致。相關(guān)性分析表明，Na+含量與可溶性糖含量呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，植株通過滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)可溶性糖抵御鹽脅迫。隨著土壤鹽分含量的增加，植株各部位脯氨酸含量上升，尤其地下部表現(xiàn)差異顯著，為先上升后降低的變化趨勢，這與陳忠祥[28]和Chen 等[29]研究的鹽脅迫羅布麻植株脯氨酸含量變化趨勢相一致，并且在干旱脅迫下脯氨酸含量也表現(xiàn)為先升后降的趨勢[30]，可見羅布麻通過可溶性糖和脯氨酸的滲透調(diào)節(jié)適應不良環(huán)境。

在濱海鹽漬土中，隨著土壤鹽分含量的增加，羅布麻的正常生長和生理過程均受到抑制，在3.0 g·kg-1土壤鹽分含量下的羅布麻植株生長量顯著降低，但是生理參數(shù)變化并不明顯；在6.0 g·kg-1的土壤鹽分含量下，Na+積累較多，羅布麻葉片氣體交換受到明顯抑制，生長量較低；而高于6.0 g·kg-1的鹽含量的重度鹽漬土不適宜羅布麻的生長。