牟相蓉，王昌偉，姜亦松，崔修鑫，萬婷，劉遠(yuǎn)，李鶴林，張舒暢，何潔

（1.大連海洋大學(xué)海洋科技與環(huán)境學(xué)院遼寧省高校近岸海洋環(huán)境科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 大連 116023；2.遼寧省海洋生物資源恢復(fù)與生境修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 大連 116023）

濕地形成的生態(tài)系統(tǒng)與人類生活息息相關(guān)［1］。濕地保護(hù)是生態(tài)文明建設(shè)的重要內(nèi)容［2］。作為“地球之腎”，濕地在涵養(yǎng)水源、凈化水質(zhì)、蓄洪抗旱、調(diào)節(jié)氣候和維護(hù)生物多樣性等方面發(fā)揮著重要作用［3］。作為遼河口濕地先鋒植物的翅堿蓬群落遍布78公里海岸線，總面積近6000公頃，2004年被列入國際濕地保護(hù)名錄［4］，然而近年來雙臺子河口兩岸灘涂的翅堿蓬面積急劇減少，有顯著退化的趨勢［5-6］。

氮、磷是植物體內(nèi)最基本的營養(yǎng)元素，以多種形式參與植物的生長發(fā)育以及各種代謝過程，N、P彼此獨(dú)立又相互影響，在植物的群落組成及生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能等方面發(fā)揮著重要作用［7-8］。陶韋等［9］認(rèn)為：氮沉降增加促進(jìn)了翅堿蓬積累磷，但積累相對較慢，翅堿蓬的生長情況可能受氮的限制作用。馬寧［10］發(fā)現(xiàn)，在植物生長季時(shí)，植物對N、P需求量大，促進(jìn)了N、P元素釋放和吸收的波動變化。而環(huán)境中的鹽度因子對翅堿蓬的生長也有很大影響。馬林娜［11］的研究表明水域鹽度對翅堿蓬具有生理上的調(diào)控作用，但鹽度過高會導(dǎo)致翅堿蓬細(xì)胞內(nèi)滲透壓失衡，從而抑制其生長。陳文翰［12］研究了鹽脅迫情況下翅堿蓬種子的發(fā)育情況，結(jié)果表明鹽脅迫情況下翅堿蓬種子的發(fā)芽數(shù)降低，且發(fā)芽種子中的幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)升高。綜上，鹽度、氮含量和磷含量對植物的生長有著重要作用。

本文以翅堿蓬（Suaeda heteroptera）為研究對象，采用正交試驗(yàn)的方法，探究在不同水平的鹽度，氮含量和磷含量的正交條件下翅堿蓬的生長情況，通過測定試驗(yàn)條件下翅堿蓬種子的發(fā)芽數(shù)以及幼苗的氮磷含量，葉綠素含量和相關(guān)生長指標(biāo)，進(jìn)行方差分析和顯著性分析，探明影響翅堿蓬生長的主要因子，為探討翅堿蓬退化原因提供一定依據(jù)，也為翅堿蓬種群修復(fù)提供一定的理論參考。

1 材料和方法

1.1 儀器與材料

721型分光光度計(jì)（上海菁華科技儀器有限公司）；vario PYRO cube元素分析儀（德國Elementar公司）；LWY84B控溫式遠(yuǎn)紅外消煮爐（四平電子技術(shù)研究所）。黑色的翅堿蓬種子購于遼寧省盤錦市紅海灘（40°55＇24.54″N，121°46＇53.16″E），土壤取自于大 連 市 黑 石 礁 海 灘（38°87＇29.93″N，121°56＇41.92″E），配制不同鹽度梯度海水的母液取自大連市黑石礁黃海沙濾海水。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用盆栽方法，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)。鹽度因子為A，氮添加因子為B，磷添加因子為C。其中氮用的是硝酸銨，磷用的是磷酸二氫鉀。試驗(yàn)中各因子量的設(shè)計(jì)見表1。試驗(yàn)采用同水平正交表，記L9（33），各試驗(yàn)組因子設(shè)計(jì)及其試驗(yàn)號見表2，根據(jù)設(shè)定序號準(zhǔn)備各試驗(yàn)土壤，進(jìn)行翅堿蓬培育。

表1 試驗(yàn)因子水平的設(shè)定Tab.1 Setting of test factors and levels

表2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)Tab.2 The design of the orthogonal test

1.2.2 翅堿蓬種子的培植

翅堿蓬的培植方式按照正交土培試驗(yàn)，每組試驗(yàn)配好土壤1 kg，播種前先將翅堿蓬種子用純水浸泡一天讓其吸收水分，再進(jìn)行播種，在種植15天后記錄發(fā)芽情況。

1.2.3 樣品預(yù)處理

播種40天時(shí)將采集的完整翅堿蓬樣品用純水洗凈，用吸水紙吸干表面水漬，分別測量其苗高，鮮重。而后于70℃烘箱烘干至恒重，研磨，裝于棕色瓶。

1.2.4 樣品的測定

（1）葉綠素［13］含量的測定：采用分光光度計(jì)法（GB/T22182-2008）測定。

（2）翅堿蓬全氮的測定：稱取預(yù)處理好的植物干樣2 mg于元素分析儀上測得翅堿蓬體內(nèi)的全氮含量。

（3）翅堿蓬全磷［14］的測定：采用H2SO4-H2O2消解—鉬銻抗比色法（NY/T 2421-2013）測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用IBM SPSS Statistics 25.0軟件分析數(shù)據(jù)，使用三因素方差法對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 翅堿蓬發(fā)芽數(shù)及生長指標(biāo)

在播種后的第15天進(jìn)行翅堿蓬種子發(fā)芽數(shù)的測定，在播種第40天后進(jìn)行植物相關(guān)生長指標(biāo)的測定，如表3所示。

表3 翅堿蓬在試驗(yàn)條件下的發(fā)芽數(shù)及生長生理指標(biāo)Tab.3 Germination rate and growth physiological indexes of S.heteroptera under experimental conditions

2.1.1 鹽度、氮磷含量對翅堿蓬種子發(fā)芽數(shù)的影響

從表4可知，鹽度因子在翅堿蓬種子發(fā)芽的過程中起著關(guān)鍵作用（P＜0.05），土壤的氮和磷含量因子對翅堿蓬種子發(fā)芽的作用不顯著（P＞0.05）。隨著鹽度的增加，翅堿蓬種子的發(fā)芽數(shù)逐漸降低，在氮添加量為245.00 mg·kg-1的試驗(yàn)組中發(fā)芽數(shù)達(dá)到了最大值，在磷添加量為6.31 mg·kg-1的試驗(yàn)組中發(fā)芽數(shù)達(dá)到最大值。本次試驗(yàn)適宜翅堿蓬種子發(fā)芽的組合為A1B2C3試驗(yàn)組。

表4 各試驗(yàn)因子對翅堿蓬種子發(fā)芽數(shù)的顯著性情況Tab.4 Significance of test factors on seed germination rate of S.heteroptera

2.1.2 鹽度、氮磷含量對翅堿蓬苗高的影響

從表5可知，鹽度因子和氮含量因子對翅堿蓬苗高的影響顯著（P＜0.05），磷含量因子對翅堿蓬苗高的影響不顯著（P＞0.05）。隨著鹽度的增加，翅堿蓬的苗高逐漸降低；隨著土壤氮含量的增加，翅堿蓬的苗高逐漸增高；隨著土壤磷含量的升高，翅堿蓬的苗高呈先降低后增加的生長趨勢。本次試驗(yàn)適宜翅堿蓬苗高生長的組合為A1B3C2試驗(yàn)組。

表5 各試驗(yàn)因子對翅堿蓬幼芽苗高的顯著性情況Tab.5 Significance of experimental factors on height growth of young buds and seedlings of S.heteroptera

2.1.3 鹽度、氮磷含量對翅堿蓬苗重的影響

從表6可知，鹽度因子對翅堿蓬苗重的影響顯著（P＜0.05），氮和磷含量因子對翅堿蓬苗重的影響不顯著（P＞0.05）。當(dāng)鹽度為0時(shí)翅堿蓬的苗重最大，隨著鹽度的增加翅堿蓬的苗重逐漸降低；隨著氮含量的增加，翅堿蓬苗重逐漸升高，且這種趨勢不隨土壤鹽度的增加而改變；隨著磷含量的增加，翅堿蓬苗重呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢。本次試驗(yàn)適宜翅堿蓬苗重生長的組合為A1B3C3試驗(yàn)組。

表6 各試驗(yàn)因子對翅堿蓬苗重的顯著性情況Tab.6 Significance of various experimental factors on the weight of young buds and seedlings of S.heteroptera

2.1.4 鹽度、氮磷含量對翅堿蓬葉綠素積累的影響

從表7可知，鹽度因子和氮含量因子對翅堿蓬葉綠素積累影響顯著（P＜0.05），磷含量因子對翅堿蓬葉綠素的積累影響不顯著（P＞0.05）。隨著鹽度的增加，翅堿蓬的葉綠素含量逐漸降低。在鹽度為0時(shí)，葉綠素含量達(dá)到最大值（0.30±0.04）mg·g-1；在鹽度為12‰時(shí)，葉綠素含量達(dá)到最小值（0.11±0.01）mg·g-1。隨著氮含量的增加，翅堿蓬的葉綠素含量升高。本次試驗(yàn)適宜翅堿蓬葉綠素積累的組合為A1B3C3試驗(yàn)組。

表7 各試驗(yàn)因子對翅堿蓬葉綠素含量的顯著性情況Tab.7 Significance of test factors on chlorophyll contents of S.heteroptera

2.1.5 鹽度、氮磷含量對翅堿蓬吸收土壤氮的影響

從表8可知，鹽度因子和氮含量因子對翅堿蓬吸收土壤氮的影響顯著（P＜0.05），磷含量因子對翅堿蓬吸收土壤氮影響不顯著（P＞0.05）。隨著鹽度的增加，翅堿蓬體內(nèi)的氮含量逐漸減少。當(dāng)鹽度為0時(shí)翅堿蓬體內(nèi)的氮含量達(dá)到了最大值（48.31±0.12）mg·g-1；在鹽度為12‰時(shí)，翅堿蓬體內(nèi)的氮含量達(dá)到了最小值（25.98±0.20）mg·g-1。隨著土壤氮含量的增加，翅堿蓬體內(nèi)的氮含量小幅升高；隨著土壤磷含量的增加，翅堿蓬體內(nèi)的氮含量變化不明顯。本次試驗(yàn)適宜翅堿蓬吸收氮的組合為A1B3C3試驗(yàn)組。

表8 各試驗(yàn)因子對翅堿蓬體內(nèi)氮吸收量的顯著性情況Tab.8 Significance of various test factors on nitrogen absorption in S.heteroptera

2.1.6 鹽度、氮磷含量對翅堿蓬吸收土壤磷的影響

從表9可知，鹽度因子和氮含量因子對翅堿蓬體內(nèi)磷含量的積累有顯著影響（P＜0.05），磷含量因子對翅堿蓬吸收磷的影響不顯著（P＞0.05）。隨著鹽度的增加，翅堿蓬體內(nèi)磷含量逐漸減少。在鹽度為0時(shí)翅堿蓬體內(nèi)的磷含量達(dá)到了最大值（5.36±0.07）mg·g-1；在鹽度為12‰時(shí)翅堿蓬體內(nèi)的磷含量達(dá)到了最小值（3.01±0.15）mg·g-1。隨著土壤氮含量的增加，翅堿蓬體內(nèi)的磷含量逐漸增高。本次試驗(yàn)適宜翅堿蓬吸收磷的組合為A1B3C3試驗(yàn)組。

表9 各試驗(yàn)因子對翅堿蓬體內(nèi)磷積累量的顯著性情況Tab.9 Significance of various test factors on phosphorus accumulation in S.heteroptera

3 討論

3.1 鹽度、氮磷含量對翅堿蓬種子發(fā)芽的影響

鹽度是影響翅堿蓬種子發(fā)芽的最主要因子。鹽度的增加，會降低種子的發(fā)芽數(shù)［15-16］，這可能是因?yàn)辂}分抑制了植物體內(nèi)可溶性蛋白和糖類的合成［17-18］。種子的萌發(fā)還與水分的吸收有關(guān)，翅堿蓬在不同的水鹽平衡條件下，滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和相對含水量會發(fā)生變化［19］。高鹽分條件下，缺少水分會使翅堿蓬種子的發(fā)芽數(shù)降低［20］。

3.2 鹽度、氮磷含量對翅堿蓬苗高的影響

鹽度和氮含量是影響翅堿蓬苗高的主要因子，但起相反作用。宋紅麗研究認(rèn)為，增加氮含量可以在一定程度上緩解鹽分對翅堿蓬的毒害作用［16］。翅堿蓬會通過調(diào)節(jié)環(huán)境中和自身體內(nèi)生物量的分配以適應(yīng)高鹽脅迫環(huán)境［20］。林磊等［21］通過對木荷（Schima superbaGardn.et Champ.）的研究發(fā)現(xiàn)，在高鹽脅迫下，較少的磷也可促進(jìn)木荷的生長。

3.3 鹽度、氮磷含量對翅堿蓬苗重的影響

鹽度是影響翅堿蓬苗重的最主要因子。土壤鹽分會抑制植物苗重，這與趙肖依、李俊貞等人的研究結(jié)果相一致［22-23］。氮含量因子對翅堿蓬苗重影響大于磷含量因子，可能是因?yàn)槌釅A蓬對氮的需求量高，氮元素參與翅堿蓬生長的代謝過程多，磷元素則相對較少。有研究表明，氨態(tài)氮的增加會促進(jìn)植物根系對土壤中鉀離子的吸收，而鉀離子則參與了許多植物生長所需要的酶的合成［24］。

3.4 鹽度、氮磷含量對翅堿蓬葉綠素含量積累的影響

鹽度和氮含量是影響翅堿蓬葉綠素積累的主要因子。顏色變化研究表明，植物葉片的葉綠素含量與NaCl濃度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系［25］。鹽度的增加抑制了翅堿蓬對氮和磷的吸收，從而影響到植物的光合作用［26］；氮含量同樣影響葉綠素合成，范志強(qiáng)［27］的研究證明了這一點(diǎn)。這是因?yàn)榈康脑黾釉谝欢ǔ潭壬暇徑饬他}分對植物的毒害作用，使得植物解抑進(jìn)行光合作用［28］，調(diào)節(jié)葉綠素含量也是翅堿蓬應(yīng)對高鹽環(huán)境的機(jī)制之一［29］，短時(shí)間內(nèi)翅堿蓬可以通過自身的應(yīng)激反應(yīng)來抵抗逆境［30］。

3.5 鹽度、氮磷含量對翅堿蓬吸收土壤氮、磷的作用

鹽度和氮含量是影響翅堿蓬吸收氮和磷的主要因子，鹽度的增加會抑制翅堿蓬吸收土壤中的氮和磷，但增加土壤的氮濃度，植物體內(nèi)的氮和磷含量會上升。土壤營養(yǎng)元素與鹽沼植被生長之間的關(guān)系，已有大量的監(jiān)測和研究成果［31-32］。在高鹽壞境下，翅堿蓬出現(xiàn)嚴(yán)重的肉質(zhì)化［33］，其生長器官和功能也出現(xiàn)明顯的變化，而氮含量的增加可緩解翅堿蓬受鹽分的毒害作用，從而增強(qiáng)植物的相關(guān)生理活性，這是植物面對逆境時(shí)的一種自我進(jìn)化作用。植物吸收氮的量大于磷的量［34］，土壤中高濃度的氮磷配比對堿蓬生長具有明顯促進(jìn)作用［35］。

4 結(jié)論

（1）鹽度因子是影響翅堿蓬生長的關(guān)鍵因子，低鹽環(huán)境有利于翅堿蓬生長。增加的鹽分會抑制翅堿蓬吸收土壤中的氮和磷，但高氮環(huán)境能減少此種抑制作用。

（2）氮含量因子是影響翅堿蓬生長的重要因子，氮含量的增加促進(jìn)翅堿蓬的生長，高氮低磷的配比可以有效減緩鹽分脅迫對植物的危害。

（3）磷含量因子對翅堿蓬生長的影響不顯著，土壤中的氮會促進(jìn)翅堿蓬吸收磷。與氮相比，翅堿蓬對磷的需求量小。