戴 偉，胡振陽，王 剛，路秉翰，譚廣文*

(1.廣州普邦園林股份有限公司，廣東 廣州 510600；2.仲愷農(nóng)業(yè)工程學院 園藝園林學院，廣東 廣州 510225)

鹽堿地是一種常見的鹽類集積土壤種類，據(jù)統(tǒng)計，全球受到鹽漬化危害的土壤面積達950萬km2，且受鹽堿影響的土地面積每年仍在不斷上升[1]。華南濱海地區(qū)因其蒸發(fā)量大、臺風頻發(fā)、海岸線漫長等自然環(huán)境因素，相對集中分布大面積的鹽堿地。我國華南地區(qū)園林綠化建設發(fā)展早、勢頭足，濱海地區(qū)憑其優(yōu)越的地理環(huán)境和旅游資源，其園林建設受到越來越多行業(yè)專家和社會公眾的關注。與此同時，脆弱的生態(tài)環(huán)境特別是土壤的鹽漬化卻一直是該地區(qū)綠化建設的一大阻礙。目前，國內對植物應對鹽脅迫的生理響應等相關研究較多，但研究對象多為林木、草本花卉或糧油作物[2-4]，對常用園林植物的耐鹽性理論研究主要集中在梭梭(Haloxylonammodendron)[5-6]等西北地區(qū)土壤沙化防治綠化品種上，對南方濱海地區(qū)常用綠化植物的研究相對較少。鄭欣穎等[7]研究發(fā)現(xiàn)紅背桂(Excoecariacochinchinensis)等植物在0～100 mmol/kg濃度鹽脅迫下的葉綠素含量、脯氨酸含量等指標先降后升，MDA含量逐漸上升。王治鈔[8]研究發(fā)現(xiàn)劍葉金雞菊(Coreopsislanceolata)、宿根天人菊(Gaillardiaaristata)等園林植物的葉綠素含量等生理指標在鹽脅迫下發(fā)生了顯著變化，并對不同園林植物的耐鹽性進行了比較分析。杜麗娟等[9]對黃楊(Buxussinica)等植物在136 mmol/kg濃度以下鹽脅迫下的生理變化研究發(fā)現(xiàn)，植株葉綠素含量隨著鹽脅迫濃度的增加而逐漸下降。

夾竹桃(Thevetiaperuviana)、海桐(Pittosporumtobira)、花葉假連翹(Durantarepens)、朱槿(Hibiscusrosa-sinensis)以及蔓馬纓丹(Lantanamontevidensis)等綠化植物景觀綠化效果較好，可觀葉觀花，四季常青，在我國園林綠化中使用頻率相對較高。本研究通過盆栽試驗對上述5種植物在不同鹽脅迫處理下葉片的光響應曲線、葉綠素含量(Chl)、丙二醛(MDA)含量、相對電導率、脯氨酸含量等生理指標進行測定，探討了該5種植物對土壤鹽分脅迫的生理響應變化，比較了5種植物的耐鹽性，為其在濱海地區(qū)綠化建設和生態(tài)修復中的推廣應用提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料選擇及處理

在廣州市白云區(qū)竹料鎮(zhèn)花卉基地的農(nóng)用大棚中開展盆栽法鹽脅迫試驗。試驗材料為購于嶺南芳村花卉市場的一年實生苗。2017年10月上盆，每盆1株，種植基質由泥炭土、塘泥和珍珠巖按照4∶2∶1比例混合配置。緩苗半個月后，每種植物選擇長勢基本一致的9株試驗苗進行鹽脅迫處理。

相關研究調查深圳、泉州、潿洲島以及海南等地海岸線共91種耐鹽綠化植物，發(fā)現(xiàn)其中58%的品種耐鹽程度在100 mmol/kg(6‰)以下，93%的品種耐鹽程度在300 mmol/kg(12‰)以下[10]。據(jù)此，每組根據(jù)盆土重量分別均勻地一次性淋入100 mmol/kg(處理S1)和300 mmol/kg(處理S2)濃度的NaCl試劑，以未添加NaCl試劑為對照(CK)，其中NaCl濃度(mmol/kg)=NaCl質量(mmol)/盆土干質量(kg)×100%。為防止施鹽后因灌溉等原因造成土壤中鹽分流失，試驗過程中在種植缽下加設底盤，以便于將土壤滲漏的灌溉水及時返還種植缽中，確保種植土中的鹽分含量不變。

1.2 測定指標及方法

試驗開始第40天時測定植株的光響應曲線，試驗開始第20天和第40天依次測定植株的葉綠素含量等生理指標。每種處理各取3株樣本，每株選取第4～7位葉序中的3片功能葉掛牌標記，每個樣本指標數(shù)據(jù)進行3次重復測量。

采用LI-6400便攜式光合儀(LI-Cor，Inc，美國)測定5種植物在不同處理下的光響應曲線。儀器采用開放式氣路，將PAR自低到高設為0、30、50、100、200、400、600、800、1000、1200、1400、1600 μmol/(m2·s)，葉溫25 ℃，相對濕度60%，外界CO2濃度(Ca)為360 μmol/(m2·s)[11]。采集功能葉片后，立即用丙酮法測得植株葉片的葉綠素含量，用硫代巴比妥酸法測得植株葉片的MDA含量，用DDS-307型電導率儀測得植株葉片的相對電導率，用酸性茚三酮法測定其脯氨酸含量[12]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

關于植株光合速率對光合有效輻射(PAR)響應曲線，常見擬合數(shù)學模型包括改良直角雙曲線模型和非直角雙曲線模型等，經(jīng)比較本研究采用非直角雙曲線模型擬合獲得植株的光響應特征參數(shù)，具體包括光飽和點(LSP)、光補償點(LCP)、最大凈光合速率(Amax)和表觀光合量子效率(AQE)[11]。

各處理隨機選取3個樣本進行測定，實驗數(shù)據(jù)用平均值±標準誤(SE)表示，采用WPS Office、IBM SPSS Statistics 22軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析和圖表繪制，在單因素方差分析(one-way ANOVA)基礎上采用新復極差法(Duncan’s)檢驗不同數(shù)據(jù)組間的差異顯著性，P<0.05表示差異顯著。

耐鹽性采用隸屬函數(shù)綜合分析法進行綜合評定，隸屬函數(shù)利用極差法對各個指標進行標準化。

Xu1=(Xij-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin)

(1)

Xu2=1-(Xij-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin)

(2)

式中：Xu1、Xu2為隸屬函數(shù)值；Xij為i植物的j指標的測定值；Xjmax為各植物的j指標的最大測定值；Xjmin為各植物j指標的最小測定值。若所測指標與植物的生長特性呈正相關，則采用公式(1)計算隸屬函數(shù)值；若測試指標與植物的生長特性呈負相關，則用公式(2)計算隸屬函數(shù)值。

2 結果和分析

2.1 NaCl脅迫對植株生長狀況的影響

土壤中一定量的NaCl含量會對植株的生長發(fā)育產(chǎn)生直接的損害影響。在試驗開始第20天和第40天時，CK組的5種植物均正常生長。在試驗第20天時，夾竹桃、海桐和S1處理下的朱槿未出現(xiàn)明顯的鹽害反應。第40天時，5種植物均出現(xiàn)葉片焦黃卷縮等鹽害表征且隨著鹽處理濃度的增加而加重；其中，S2處理下的夾竹桃生長勢衰弱，在植株中下部出現(xiàn)黃葉，落葉量較CK和S1增多；S1處理下的花葉假連翹、蔓馬纓丹以及S2處理下的海桐、朱槿均出現(xiàn)幼葉失綠泛黃、葉緣焦枯、葉片表面皺縮的情況；S2處理下花葉假連翹和蔓馬纓丹出現(xiàn)整株大量葉片焦黃脫落、植株萎蔫甚至枯死現(xiàn)象。

2.2 NaCl脅迫對植株葉片葉綠素含量的影響

由圖1、圖2可知，在鹽處理第20天時，隨著鹽處理濃度的增加，5種植物的葉綠素含量逐漸減少且在S2處理下較CK差異顯著(P<0.05)；其中，海桐在S2處理下的葉綠素含量較CK減少了19.53%，較其它植物減幅最?。换ㄈ~假連翹在S2下較CK減少了34.32%，較其它植物減幅最大。在鹽處理第40天時，隨著鹽處理濃度的增加，5種植物的葉綠素含量均逐漸減少，且在S2處理下較CK差異顯著(P<0.05)。其中，夾竹桃在S2處理下的葉綠素含量較CK減少了39.37%，較其它植物減幅最?。换ㄈ~假連翹在S2下較CK減少了50.15%，較其它植物減幅最大。鹽脅迫降低了植株葉片特別是花葉假連翹、蔓馬纓丹和朱槿的葉綠素含量，破壞了葉片的葉綠體結構，而植株對光能的轉化和吸收能力也隨之減弱。

圖1 第20天時不同NaCl濃度處理對5種植物葉綠素含量的影響情況(平均值±標準誤)

圖2 第40天時不同NaCl濃度處理對5種植物葉綠素含量的影響情況(平均值±標準誤)

2.3 NaCl脅迫對植株葉片MDA含量的影響

由圖3、圖4可知，在鹽處理第20天時，隨著鹽處理濃度的增加，5種植物的MDA含量有不同程度的增加且在S2處理下均較CK差異顯著(P<0.05)。其中，夾竹桃的MDA含量在S2處理下較CK增加了67.92%，較其它植物增幅最??；花葉假連翹在S2下較CK增加了156.47%，較其它植物增幅最大。在鹽處理第40天時，隨著鹽濃度的增加，5種植物的MDA含量均逐漸增加，在S2處理下較CK差異顯著(P<0.05)。其中，夾竹桃在S2處理下的MDA含量較CK增加了181.13%，較其它植物增幅最小，花葉假連翹在S2下較CK增加了537.65%，較其它植物增幅最大。隨著鹽分脅迫濃度的增加，MDA 含量呈升高的趨勢，可能細胞膜受到了損傷。

圖3 第20天時不同NaCl濃度處理對5種植物MDA含量的影響情況(平均值±標準誤)

2.4 NaCl脅迫對植株葉片相對電導率的影響

由圖5、圖6可知，在鹽處理第20天時，隨著鹽處理濃度的增加，5種植物的相對電導率逐漸增加且在S2處理下較CK差異顯著(P<0.05)。其中夾竹桃的相對電導率在S2處理下較CK增長了45.37%，較其它植物增幅最??；花葉假連翹在S2下較CK增加了107.30%，較其它植物增幅最大。在鹽處理第40天時，隨著鹽濃度的增加，5種植物的相對電導率均逐漸增加且在S2處理下較CK差異顯著(P<0.05)。其中，夾竹桃的相對電導率在S2處理下較CK增加了57.61%，較其它植物增幅最??；花葉假連翹在S2下較CK增加了136.05%，較其它植物增幅最大。各植株相對電導率的明顯增加，反映了植株的質膜受到傷害。

圖4 第40天時不同NaCl濃度處理對5種植物MDA含量的影響情況(平均值±標準誤)

圖5 第20天時不同NaCl濃度處理對5種植物相對電導率的影響情況(平均值±標準誤)

圖6 第40天時不同NaCl濃度處理對5種植物相對電導率的影響情況(平均值±標準誤)

2.5 NaCl脅迫對植株葉片脯氨酸含量的影響

由圖7、圖8可知，在鹽處理第20天時，隨著鹽處理濃度的增加，5種植物的脯氨酸含量逐漸增加，在S2處理下較CK差異顯著(P<0.05)。其中海桐的脯氨酸含量在S2較CK增長了310.81%，較其它植物增幅最??；花葉假連翹在S2下較CK增加了3821.43%，較其它植物增幅最大。在鹽處理第40天時，隨著鹽濃度的增加，5種植物的脯氨酸含量均逐漸增加，在S2下較CK差異顯著(P<0.05)。其中，夾竹桃的脯氨酸含量在S2處理下較CK增加了512.82%，較其它植物增幅最小；花葉假連翹在S2下較CK增加了4921.43%，較其它植物增幅最大。植株通過增加脯氨酸等滲透調節(jié)物質來緩解鹽脅迫對植物的損傷。

圖7 第20天時不同NaCl濃度處理對5種植物脯氨酸含量的影響情況(平均值±標準誤)

圖8 第40天時不同NaCl濃度處理對5種植物脯氨酸含量的影響情況(平均值±標準誤)

2.6 NaCl脅迫對植株葉片光響應曲線的影響

對5種植物在不同鹽脅迫處理下第40天的葉片凈光合速率與有效光合輻射結果作散點圖并擬合，實測值和擬合曲線見圖9，光響應特征參數(shù)見表1。5種植物在不同處理下的凈光合速率均隨著光照強度的增加而迅速上升，對照組的增長速度明顯高于S1、S2處理組。

由表1可知，海桐的LSP隨著鹽處理濃度的增加略有上升，其他植物的LSP隨著鹽處理濃度的增加均顯著減少(P<0.05)，其中朱槿的減幅較其他植物最大。5種植物的LCP隨著鹽脅迫處理濃度的增加而逐步增加并在300 mmol/kg處理下均較CK差異顯著(P<0.05)，其中蔓馬纓丹的LCP較其他植物增幅最大。5種植物的Amax和AQE隨著鹽脅迫處理濃度的增加均逐步減少并在300 mmol/kg處理下均較CK差異顯著(P<0.05)，其中蔓馬纓丹的Amax和AQE均較其他植物增幅最大。

圖9 不同鹽濃度處理下5種植物的光響應曲線

表1 NaCl脅迫對5種植物光響應參數(shù)的影響

注：表中同一行數(shù)據(jù)后不同大寫字母表示種間差異顯著(P<0.05)；同一指標下同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。

2.7 5種植物的耐鹽性綜合評價

隨著NaCl處理濃度和脅迫天數(shù)的增加，植株受到鹽脅迫時會發(fā)生一系列的生理生化應激變化，如若僅通過單一指標衡量植物的耐鹽性會有失偏頗。本文對5種植物試劑濃度為300 mmol/kg的NaCl脅迫40 d時植株葉片的葉綠素含量等4種生理指標進行隸屬函數(shù)分析。隸屬函數(shù)平均值越大表明該品種耐鹽性越好。由表2可知，5種植物的耐鹽性由強到弱依次為：夾竹桃﹥海桐﹥朱槿﹥花葉假連翹﹥蔓馬纓丹。

表2 5種植物的耐鹽性指標隸屬函數(shù)值及綜合評價結果

注：Si代表8個指標的隸屬函數(shù)平均值。

3 討論

植物的生長尤其是其進行光合作用離不開葉片中的葉綠體，葉綠體也是對鹽脅迫最敏感的細胞器[13]。葉綠素含量的規(guī)律性變化在一定程度上可以反映出在脅迫下植株個體生長時的受害情況及植物的抗逆性強弱，植物生理學中常將葉綠素含量視為衡量植物體受逆境傷害程度的一項重要參考依據(jù)[14]。本試驗中，隨著鹽處理濃度的加重，同一脅迫時間時5種植物的葉綠素含量均有不同程度的減少，這與趙曼利等[15]對多品種油橄欖的耐鹽生理研究結果一致。隨著鹽脅迫處理時間的延長，各處理下不同品種第40天時的葉綠素含量均較第20天時有所下降，花葉假連翹、蔓馬纓丹和朱槿葉綠素含量隨著鹽處理濃度的增加其減幅明顯大于夾竹桃和海桐。試驗中的鹽脅迫降低了植株特別是花葉假連翹、蔓馬纓丹和朱槿的葉綠素含量，破壞了植株的葉綠體結構，從而減弱了植株進一步的光能轉化和吸收，降低了植株光合效率。

自由基誘導的細胞膜脂質過氧化是脅迫所引起的細胞傷害的一種反應，葉片細胞的膜脂過氧化會產(chǎn)生大量的丙二醛(MDA)，而MDA的積累可破壞細胞和細胞膜，在生長上表現(xiàn)為萎蔫、脫落、新葉和新蔓生長極為緩慢，生理上表現(xiàn)為光合作用、蒸騰作用受到顯著抑制；MDA含量的增加被認為是在逆境條件下細胞質膜系統(tǒng)受到了破壞[16]。本試驗中，隨著脅迫處理時間的延長，各鹽濃度下不同品種第40天時的MDA含量均較第20天時有所增加。隨著鹽分脅迫天數(shù)的增加，MDA含量呈升高的趨勢，這與對黃瓜的研究結果一致[17]，反映了細胞膜受到損傷，各植株都受到了不同程度的鹽脅迫，而且其抗鹽能力隨著時間的延長而略有減弱。

植物膜系統(tǒng)的穩(wěn)定性在很大程度上體現(xiàn)了植物的抗鹽能力。鹽脅迫增強了細胞膜透性，其功能受到損傷，細胞內的電解質外滲，相對電導率加大[18]。葉片質膜透性可以用植物組織的相對電導率來表示，是反映植物受到鹽堿傷害和細胞膜是否穩(wěn)定的一個重要生理指標[19]。鹽脅迫往往會增加植株器官中的Na含量[20]。葉片相對電導率是植物細胞質膜透性的一個生理指標，在一定程度上可反映出鹽脅迫條件下細胞質膜在鹽脅迫下的受害程度。本試驗中，脅迫第40天各植株較第20天時同一濃度處理下的相對電導率明顯增加，植株的葉片相對電導率隨時間的延長逐漸升高，而當鹽處理濃度加大時增長變快，反映了植株的質膜受到傷害，這與於麗華[21]對甜菜Betavulgaris的研究結果一致。土壤鹽脅迫下，夾竹桃、海桐和朱槿的相對電導率各處理間增幅較蔓馬纓丹和花葉假連翹的增幅更小，反映了耐鹽性差的品種電導率上升幅度比耐鹽性強的品種大，夾竹桃、海桐和蔓馬纓丹的耐鹽性可能較朱槿和花葉假連翹更好。

在受到外界環(huán)境的鹽脅迫時，脯氨酸作為一種滲透調節(jié)物質，受鹽脅迫后在細胞內增加滲透勢進而保護細胞蛋白質結構以及酶的活性[22]。本試驗中，隨著脅迫處理中鹽濃度的增加，同一脅迫時間5種植物的脯氨酸含量均有相應的增加，闡明了脯氨酸是作為滲透調節(jié)物質的一種，通過其含量的增加來緩解和恢復鹽脅迫對植物的損傷作用，這與周麗霞等[23]對油棕(Elaeisguineensis)的研究結果一致。其中，在300 mmol/kg濃度鹽脅迫下，5種植物特別是花葉假連翹和蔓馬纓丹的脯氨酸含量均有大幅上升，而第40天時夾竹桃各處理間脯氨酸含量增幅較第20天時的增幅與海桐等其它植物相比更小。這些反映了從脯氨酸含量角度來說，夾竹桃、海桐和朱槿的耐鹽性能較蔓馬纓丹和花葉假連翹可能更好，尤其是夾竹桃對鹽脅迫處理在后期其自身可能具有一定的調節(jié)適應能力。

植物的生長發(fā)育離不開葉片的光合作用，光合能力的強弱對于植物生長及抗逆性都具有重要的影響[24]。植物的光響應曲線表達了光量子通量密度與植株凈光合速率之間的關系，可以直觀地反映植株在光合效率上對鹽脅迫的響應情況[25]。凈光合速率指標也可以反映植物在逆境下表觀的光合能力[26]。試驗中隨著鹽脅迫濃度的增加，5種植物凈光合速率上升速率越來越小，凈光合速率值逐漸降低，這與李樹朋等對金銀花(Lonicerajaponica)在鹽脅迫下凈光合速率的變化情況基本一致[27]。本研究中5種植物的LCP顯著增加，Amax和AQE顯著降低，可見植株隨著鹽處理濃度的增加，其受鹽脅迫反應加重，這與王偉等對中山杉(Taxodiumdistichum×T.mucronatum)的研究結果相一致[28]。王珺等試驗研究發(fā)現(xiàn)夾竹桃的光合速率在0.9%濃度鹽脅迫下受到抑制后隨著時間的延長有所恢復[29]。本試驗中夾竹桃和海桐的LSP指標變化幅度明顯小于其他植物，該指標表明夾竹桃和海桐較其他植物可能具有更好的耐鹽性。

本試驗對5種園林植物在鹽脅迫下的最大凈光合速率、葉綠素含量等多個衡量指標分別進行了比較研究，根據(jù)各指標的變化情況，其均在一定程度上表現(xiàn)了植物對鹽脅迫的耐受反應。植物應對鹽脅迫的反應機理是十分復雜的，綜合評價往往比單一指標鑒定植物抗鹽性更穩(wěn)定，效率更高[30]。本研究綜合8種光合生理指標，用隸屬函數(shù)分析法綜合評價了5種植物的耐鹽性，得出5種植物耐鹽性由強到弱依次為：夾竹桃>海桐>朱槿>花葉假連翹>蔓馬纓丹。這對濱海地區(qū)的園林植物樹種選擇具有一定的參考意義。從耐鹽角度考慮，夾竹桃、海桐在濱海地區(qū)對高鹽的土壤生境具有一定的耐受性和自我恢復調節(jié)能力，而在園林建設和綠化配置中，朱槿、蔓馬纓丹和花葉假連翹不建議用于土壤含鹽量超過100 mmol/kg的濱海區(qū)域或對該類地區(qū)進行鹽漬化土壤改良。