于雷，王敏，侯庚，姜嘯虹

(1.遼寧省楊樹研究所，遼寧 營口 115213；2.蓋州市自然資源事務(wù)中心，遼寧 營口 115200)

有研究表明,植物耐鹽性主要通過對離子地選擇性吸收、運輸和分配,實現(xiàn)鹽離子區(qū)隔化,積累有機滲透調(diào)節(jié)物質(zhì),以及增加各種保護酶活性來降低離子毒害、滲透脅迫和氧化損傷,與根系、莖、葉的生長指標、形態(tài)指標、生理生化特性相關(guān)[1]。魏嘉等[2]認為植物生長被鹽抑制可以從三個角度進行分析：一是一般情況下鹽堿土中的水勢會比較低，植物葉片的水勢因此減小，植物葉片的氣孔導度也會因此降低，從而抑制植物正常生長；二是植物光合作用過程會被鹽分所影響，從而使植物無法獲得足夠的能量，生長被抑制；三是植物體內(nèi)一些酶的活性在鹽脅迫下會受到影響，從而使植物生長被抑制。有學者發(fā)現(xiàn)，當棉花處于鹽與堿脅迫時，棉花葉片顏色變暗、變軟、功能期變短、生長速度明顯下降，開花、現(xiàn)蕾、結(jié)鈴、果枝數(shù)量顯著降低，側(cè)根數(shù)減少；培養(yǎng)馬鈴薯試管苗時，幼苗生物量、高度以及根須長度顯著受鹽影響而降低；小麥在鹽堿脅迫下，隨著鹽濃度增加，其葉片數(shù)量、根長、株高以及生物量都會減少[3-4]。植物的抗鹽性主要依賴膜系統(tǒng)的穩(wěn)定性,即鹽脅迫下仍能保持膜系統(tǒng)的完整性,以維持對離子的選擇性吸收和其他功能。有研究表明，耐鹽堿植物細胞內(nèi),膜系統(tǒng)的穩(wěn)定性較高,再加上區(qū)域化和代謝調(diào)節(jié)使植物得以生存,而不耐鹽堿的植物膜系統(tǒng)鹽穩(wěn)定性較差,鹽離子濃度高時膜系統(tǒng)會被破壞,無法進行其它調(diào)節(jié)[5-6]。因此，研究不同楊樹無性系對鹽脅迫響應(yīng)特征與適應(yīng)機制,利用與耐鹽性有關(guān)的多項指標進行綜合定量評價,具有重要的理論價值和實踐意義。本試驗采用‘遼胡1號楊’(Populussimonii×P.euphratica)當年生條材在花盆內(nèi)進行扦插，扦插后長至30 cm時對苗木進行鹽堿脅迫處理，在不同濃度鹽堿脅迫下考察其株高增長量、幼苗生物量、地徑生長量、葉綠素含量等，以期明確其幼苗耐鹽性，為其推廣種植提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選用遼寧省楊樹研究所歷經(jīng)40 a選育的‘遼胡1號楊’作為試驗材料?！|胡1號楊’是橋梁樹種小葉楊×胡楊與其他速生楊的復合雜交方法選育而成的速生耐鹽堿的楊樹新品種。其特性為：高產(chǎn)、抗逆、優(yōu)質(zhì)；樹干通直；樹冠長卵形；樹皮灰綠色小枝灰褐色；葉圓卵形；基部楔形；葉緣鈍鋸齒；葉柄近圓形。此種比常規(guī)耐鹽堿性突出，可以耐pH9.0；耐鹽量可達4‰；適生范圍廣。

1.2 試驗設(shè)計

選取當年生扦插苗，截取直徑1.5 cm、長為20 cm左右的穗材，扦插在定高和直徑均為15 cm的花盆內(nèi)進行盆栽，要求花盆內(nèi)裝有洗凈的河沙并適量加入珍珠巖。扦插后每個花盆定期澆灌1/2Hogland營養(yǎng)液進行培養(yǎng)，待苗高長到25 cm時，選取長勢一致的扦插幼苗進行鹽堿脅迫試驗。

鹽堿溶液配制：本底溶液為1/2Hogland營養(yǎng)液，中性鹽(NaCl和Na2SO4)與堿性鹽(NaHCO3和Na2CO3)按照9∶1的標準比進行物質(zhì)量配制，配制時保持Na+的物質(zhì)的量濃度不變，即分別將180 mmol的NaCl和NaHCO3分別加入20 mmol Na2SO4和Na2CO3溶液中進行鹽堿溶液配置。

鹽堿脅迫濃度設(shè)置：分別設(shè)置0、50、100、150、200 mmol/L五個濃度處理，以0 mmol/L濃度為對照；用專業(yè)電子筆測定各梯度處理液的pH，每個濃度處理六個重復，每個處理10盆，每次重復50盆。

1.3 測定項目與方法

脅迫時花盆內(nèi)幼苗澆透鹽水，應(yīng)逐次增加澆灌鹽水濃度，避免鹽沖擊現(xiàn)象，達到最高濃度后按稱重法定期補充營養(yǎng)液。在達到最高脅迫濃度14 d后對試驗植苗株高增長量、地徑生長量、葉綠素含量、幼苗生物量等指標采用柱形分析圖進行解析[6]。

株高增長量和地徑生長量測定：待苗高長到50 cm左右6個時間點測量苗高和地徑值，時間間隔為15 d，取六個重復調(diào)查數(shù)據(jù)的平均值。

葉綠素含量測定：待苗高長至150 cm時用SPAD-502便攜式葉綠素測定儀測定葉片葉綠素含量，每個重復測定上、中、下各一個功能葉片，每個葉片測三個點，取三次重復的平均值。

生物量測定：采用的是全重法，待株高增長量、地徑生長量和葉綠素含量測定結(jié)束后分別測量盆栽扦插苗枝、皮、葉干鮮重，每個重復測量10株。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽堿脅迫對株高凈增長量的影響

由圖1可見，鹽脅迫與試驗幼苗凈生長量成反比，隨著鹽濃度的不斷增大，試驗幼苗株高的凈生長量不斷減小，當鹽濃度在200、150和100 mmol/L脅迫下，株高凈生長量僅為對照(0 mmol/L)的61.7%、69.5%和78.6%，差異顯著(P<0.05)。堿性鹽濃度與苗凈生長量也成反比，當堿濃度在200、150 mmol/L時，試驗幼苗株高凈生長量最低僅為對照(0 mmol/L)的44.38%、51.46%，差異極顯著(P<0.01)；當堿濃度在100、50 mmol/L時，試驗幼苗株高凈生長量最低僅為對照(0mmol/L)的65.6%、70.8%，差異顯著(P<0.05)。由此可以得出，堿脅迫相比于鹽脅迫對試驗幼苗無性系株高凈生長量的影響更明顯，對試驗幼苗的生長限制性更大。當濃度為150 mmol/L時二者差異性最大，鹽脅迫為堿性鹽脅迫下的株高凈生長量的1.29倍，差異顯著(P<0.05)。

圖1 鹽堿脅迫下‘遼胡1號楊’株高凈生長量Figure 1 Net plant height growth of ‘Liaohu No.1 poplar’ under saline alkali stress

2.2 鹽堿脅迫對地徑生長量影響

由圖2可見，在鹽與堿脅迫下，隨鹽處理濃度增高試驗幼苗地徑生長量都會逐漸減小。鹽濃度從0增長到50 mmol/L時，其地徑生長量急速下降；鹽濃度從50到200 mmol/L間，其地徑生長量緩慢下降。當鹽濃度在200 mmol/L時，其地徑減少量最為突出，地徑僅為4 mm，為對照的40.4%；當鹽濃度在150 mmol/L時，其地徑為7 mm，為對照的54.1%，均差異顯著(P<0.05)。隨堿脅迫處理濃度升高地徑生長量下降，與鹽脅迫基本相似。但不同的是在堿脅迫過程中，相對于同濃度鹽脅迫，地徑生長量減少更顯著。當濃度為100 mmol/L時，堿脅迫差異最大，僅為鹽脅迫作用下的54.3%；當濃度為150 mmol/L時，堿脅迫僅為鹽脅迫作用下的60.7%；當鹽濃度達到200 mmol/L時，堿脅迫下試驗幼苗的地徑生長量為3 mm，僅為對照的47.6%。由此可以看出，堿脅迫作用下試驗幼苗地徑生長量受影響更顯著。

圖2 鹽堿脅迫下‘遼胡1號楊’地徑生長量Figure 2 Ground diameter growth of ‘Liaohu No.1 poplar’ under saline alkali stress

2.3 鹽堿脅迫對葉綠素含量的影響

由圖3可見，隨鹽處理濃度升高，葉片葉綠素含量逐漸減少。當鹽濃度在150和100 mmol/L時，葉片葉綠素含量分別是對照的68.5%與72.8%，差異顯著(P<0.05)；當鹽處理濃度在200 mmol/L時，其葉片葉綠素含量僅為對照的46.74%，差異極顯著(P<0.01)。與鹽脅迫相比，堿鹽脅迫對‘遼胡1號楊’無性系葉片的葉綠素含量影響更顯著。在50 mmol/L濃度時，葉片葉綠素含量減少更多，僅為對照的51.9%，差異極顯著(P<0.01)；在相同濃度下，堿脅迫葉綠素含量為鹽脅迫下的63.48%，差異顯著(P<0.05)。當堿脅迫濃度為200和150 mmol/L時葉綠素含量分別為對照的41.25%和45.65%，差異極顯著(P<0.01)。其中，當堿性鹽濃度為200 mmol/L時，葉片中葉綠素含量最少。由此可見，堿脅迫比鹽脅迫對葉片葉綠素流失影響更顯著。葉綠素是‘遼胡1號楊’幼苗光合作用必不可缺的，如果葉片葉綠素損失過多，不利于其光合作用，最后會導致植物生長緩慢，因此堿鹽脅迫對‘遼胡1號楊’生長的限制性更大。

圖3 鹽堿脅迫下‘遼胡1號楊’葉綠素含量Figure 3 Chlorophyll content of ‘Liaohu No.1 poplar’ under saline alkali stress

2.4 鹽堿脅迫對幼苗生物量影響

由圖4可見，鹽脅迫和堿脅迫與試驗幼苗生物量成反比；隨著鹽濃度增大，試驗幼苗生物量不斷降低，當鹽堿濃度在50和100 mmol/L脅迫下生物量急速下降。當鹽濃度大于50 mmol/L時，生物量明顯降低，鹽濃度處理在100和150 mmol/L時，其生物量分別是對照的68%與58.8%，差異顯著(P<0.05)，當鹽濃度處理在200 mmol/L時，其為對照的50.2%，差異極顯著(P<0.01)。與鹽脅迫相比，堿脅迫下楊樹無性系幼苗的生物量降低顯著，當堿性鹽濃度為200、150和100 mmol/L時，楊樹無性系的生物量僅為對照的39.5%、47.3%和54.3%，差異極顯著(P<0.01)。當鹽處理濃度在200 mmol/時，鹽脅迫和堿性鹽脅迫下‘遼胡1號楊’無性系的生物量差異性最大，生物量在鹽脅迫為堿性鹽脅迫的1.37倍，差異顯著(P<0.05)。由此得出，堿性鹽相比鹽脅迫對‘遼胡1號楊’無性系的生物量影響更大。

圖4 鹽堿脅迫下‘遼胡1號楊’苗生物量Figure 4 Biomass of ‘Liaohu No.1 poplar’ under saline alkali stress

3 討論與結(jié)論

我國是楊樹的起源中心，楊樹家族龐大，目前生長在我國的天然純種楊樹有50多種。楊樹是速生豐產(chǎn)的傳統(tǒng)樹種，根系廣，是防風、保持水土、造紙的優(yōu)良樹種。如何選育出耐鹽堿的楊樹對于治理鹽堿地、改善生態(tài)環(huán)境具有極其重要意義。有關(guān)學者對楊樹耐鹽堿性的研究有很多，林業(yè)工作者通過觀察、試驗發(fā)現(xiàn)了幾種耐鹽堿性較強的楊樹樹種。谷瑞升等[7]利用電子顯微鏡和光學顯微鏡中相差和微分干涉等技術(shù)對胡楊懸浮培養(yǎng)的細胞和試管苗的組織和細胞結(jié)構(gòu)鹽堿脅迫研究發(fā)現(xiàn)：與毛白楊相比，胡楊存在與耐鹽相關(guān)的結(jié)構(gòu)，如胡楊根尖具有較發(fā)達的表皮和外皮層。20世紀60年代，遼寧省楊樹研究所開展了小葉楊與胡楊的遠緣雜交研究，獲得了父本型和母本型2種類型的F1雜種，然后在母本型的林內(nèi)采集自然授粉的種子，通過種子繁殖、苗期選擇、無性系造林試驗和表型測定，選育出速生耐鹽堿楊樹新品種‘遼胡1號楊’。

本研究通過對‘遼胡1號楊’扦插苗鹽堿脅迫過程中株高生長量、地徑生長量、生物量以及葉片葉綠素含量等變化的統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)鹽脅迫與堿脅迫對于楊樹無性系幼苗生長量有顯著影響。隨著鹽濃度的增大，楊樹無性系幼苗的株高凈生長量越??；鹽脅迫與堿脅迫都能夠明顯抑制楊樹無性系幼苗的地徑生長，且隨鹽濃度增加，限制更加明顯；相對于鹽脅迫，堿性鹽脅迫對楊樹地徑生長的限制性作用更明顯；隨著鹽濃度升高，楊樹無性系幼苗生物量和葉片葉綠素含量都會逐步減少。