鹽脅迫對廢棄物載體植生帶建植黑麥草生理生態(tài)的影響

趙 彬，趙樹蘭，多立安

（a.天津師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，天津300387；b.天津市細(xì)胞遺傳與分子調(diào)控重點實驗室，天津 300387）

鹽脅迫對廢棄物載體植生帶建植黑麥草生理生態(tài)的影響

趙 彬，趙樹蘭，多立安

（a.天津師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，天津300387；b.天津市細(xì)胞遺傳與分子調(diào)控重點實驗室，天津 300387）

鹽堿土上分別鋪設(shè)兩種廢棄物載體植生帶（棉布－紗布，報紙－紗布）建植黑麥草，研究了鹽脅迫對廢棄物載體植生帶建植黑麥草生理生態(tài)的影響.結(jié)果表明：隨著鹽濃度的增加，黑麥草的生長受到抑制，生物量下降，3種保護(hù)酶的活性增加，MDA含量增加.同一鹽濃度下，廢棄物載體植生帶建植黑麥草生物量均高于直接播種建植的對照處理，保護(hù)酶的活性、MDA含量均低于對照.當(dāng)鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%和0.8%時，棉布－紗布植生建坪的POD、SOD活性與對照的差異分別達(dá)到了顯著水平（P＜0.05）；當(dāng)鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%時，棉布－紗布、報紙－紗布植生帶中黑麥草葉片中的MDA含量分別比對照降低80.76%和84.95%，差異顯著（P＜0.05）.在高鹽濃度下，葉綠素含量出現(xiàn)了較明顯的增加，但植生建坪的葉綠素含量均不及對照，當(dāng)鹽質(zhì)量濃度為0.8%時，2種不同廢棄物載體植生建坪處理的總?cè)~綠素含量與對照間差異顯著（P＜0.05）.在高鹽濃度下，植生建坪的相對電導(dǎo)率顯著低于對照.綜合上述結(jié)果，廢棄物載體植生帶建坪可以減輕鹽脅迫對草坪植物帶來的傷害，促進(jìn)植物生長.

鹽脅迫；廢棄物載體；植生帶；黑麥草；生理生態(tài)

植生帶是一種新興的草坪建植技術(shù)，它是在專用設(shè)備上按照特定的生產(chǎn)工藝，把草坪種子和其他成分，按照一定的密度和排列方式壓植在可以降解的無紡布基帶上形成的工業(yè)化產(chǎn)品.草坪植生帶具有體積小、重量輕、便于運輸、貯藏和鋪設(shè)（如強(qiáng)制綠化）等優(yōu)點.植生帶特別適宜在坡地種植，能防止雨水沖刷，保持水土［1］.但無紡布植生帶成本高，推廣起來有一定難度.所以，尋找一種來源豐富、成本低廉的載體替代無紡布已成為植生帶研究的新課題.

利用部分生活廢棄物代替無紡布載體，通過簡化技術(shù)工藝，組建廢棄物資源化利用體系，可以使環(huán)境中廢棄物資源得到充分有效的利用，降低植生帶生產(chǎn)成本，拓寬環(huán)保新產(chǎn)業(yè)，最終實現(xiàn)環(huán)境生態(tài)工程中的環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益的高效統(tǒng)一［2］.多立安等［3－4］根據(jù)無紡布草坪植生帶建植原理，利用生活中廢報紙、廢面巾紙、廢紗布和廢棉布等廢棄物作為植生帶載體，以無紡布作為對照進(jìn)行草坪建植研究的結(jié)果表明，隨著時間的延長，大多數(shù)廢棄物植生帶組合與無紡布載體組合差異縮小，說明廢棄物性能符合植生帶生產(chǎn).就不同草種而言，黑麥草各組合初期成坪效果相對較好.這些文獻(xiàn)報道充分證明廢棄物載體植生帶建坪可以保證草坪植物正常生長.但是，將廢棄物載體植生帶運用到鹽堿地上建植后草坪植物的抗鹽能力如何還未見報道.我國鹽漬土總面積約1×108hm2，主要分布在東部沿海及北方干旱地區(qū)，鹽漬土給城市綠化特別是沿海城市的草坪建植帶來了很大困難，研究草坪植物對鹽脅迫的反應(yīng)可為不同含鹽量的鹽堿地區(qū)草坪的栽培種植提供理論依據(jù)［5］.作者選用廢棉布、廢報紙、廢紗布幾種生活廢棄物為植生載體，與常見草坪植物黑麥草進(jìn)行建植，以研究各種植生帶建植在不同濃度鹽堿土上的生長情況和生理響應(yīng)，為鹽堿土上草坪建植提供參考和依據(jù).

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 廢棄物載體與植生帶制作

選取來源一致的廢棄物作為植生帶的載體材料，包括廢棄棉布（以C表示）；廢棄報紙（以N表示）；廢棄紗布（以G表示）.將各材料在陽光下暴曬一周，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的過氧化氫溶液浸泡10 min取出，在陽光下曬干，起消毒作用，以保證草坪草種子的正常萌發(fā).分別將廢棄報紙和廢棄棉布作為植生帶建植體的下層，將廢棄紗布作為植生帶建植體的上層，得到的植生帶類型分別表示為C－G與N－G.挑選籽粒飽滿、均勻一致的多年生黑麥草種子，每個植生帶中均勻撒播0.5 g，并與以上載體固定制成黑麥草植生帶.

1.1.2 鹽堿土的準(zhǔn)備

實驗所用鹽堿土來自河北省黃驊市海邊，使用前測定各鹽堿土含鹽量，通過配比，得到實驗所需鹽堿土，其鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.2%、0.5%、0.8%p H 分 別 為 7.75、7.84、7.93；容 重 分 別 為 0.98 1.04、1.20 g／m L；電導(dǎo)率分別為1.39×103、1.49×103、1.99×103μS／cm；持水量分別為0.98、1.04 1.20 m L／g；總孔隙度分別為63.33%、64.52%和66.67%.

1.2 實驗設(shè)計

采用盆栽的方法，所用容器為直徑8 cm，高10 cm的圓柱形塑料容器.容器中加入200 g烘干的鹽堿土，其含鹽量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.2%、0.5%和0.8%，把植生帶平鋪在鹽堿土上層，均勻撒播0.5 g黑麥草種子，每個處理3次重復(fù)；分別以無植生帶覆蓋的鹽堿土直接均勻撒播0.5 g黑麥草種子為對照.播種后，保證每天所需水量.萌發(fā)40 d后，測量黑麥草各生理生化指標(biāo)，并刈割地上部分.繼續(xù)培養(yǎng)40 d，收獲二茬草和地下部分，總培養(yǎng)周期為80 d實驗室平均室溫為18～22℃，平均濕度為30%～40%，光線為透入室內(nèi)的自然光.

1.3 指標(biāo)測定

1.3.1 生物量的測定

將草坪植物齊根刈割，地上部分和地下部分分別用蒸餾水沖洗干凈，吸水紙吸干表面水分，放入烘箱中，在105℃下殺青1 h，80℃烘干至恒重，測量其地上部分和地下部分的干重（以下生物量均為干重）.

1.3.2 保護(hù)酶含量的測定

準(zhǔn)確稱取0.2 g樣葉，用磷酸緩沖液（PBS p H7.8）冰浴研磨提取，定容至10 m L，于10 000 r·min－14℃離心20 min，上清液為粗酶提取液POD活性采用愈創(chuàng)木酚法測定［6］，在25℃下直接測定，由于愈創(chuàng)木酚氧化而引起波長470 nm處吸光值的變化，以每分鐘吸光度值變化0.01表示酶活性的大小，即1U表示.SOD活性測定：采用氮藍(lán)四唑（NBT）光還原法［7，8］，以抑制 NBT光化還原50%為1 U.CAT活性測定采用過氧化氫法［9］，在25℃下直接測定波長240 nm處由于H2O2分解而引起吸光值的下降速率，以每分鐘△A240變化0.01為1 U.

1.3.3 葉綠素、丙二醛和相對電導(dǎo)率的測定

葉綠素含量和丙二醛含量參照《植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)》的方法采用鮮樣測定［6］，其中，丙二醛的測定采用硫代巴比妥酸法.相對電導(dǎo)率采用電導(dǎo)率儀的測量方法進(jìn)行測定［10］.

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)分析采用Microsoft Excel 2003和SPSS 13.0進(jìn)行兩樣本的獨立數(shù)據(jù)T檢驗分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對廢棄物載體植生帶建植黑麥草生物量的影響

圖1為鹽脅迫對廢棄物載體植生建植黑麥草生物量的影響.由圖1可見，黑麥草地上和地下生物量均隨著鹽脅迫濃度的增加而降低，鹽濃度越高，降低得越多，說明高濃度的鹽脅迫明顯抑制了黑麥草的生長，尤其抑制了根系的生長.在不同的鹽濃度脅迫下，不同的植生帶對黑麥草生物量產(chǎn)生了積極的影響，當(dāng)鹽脅迫質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%時，各植生帶建植體的地上生物量均明顯高于對照，C－G是對照的149.47%，N－G是對照的126.88%；當(dāng)鹽脅 迫 質(zhì) 量 分 數(shù) 達(dá) 到 0.8% 時，C－G 是 對 照 的178.51%，達(dá) 到 了 顯 著 水 平，N－G 是 對 照 的139.33%.而對于地下生物量而言，在所有鹽濃度脅迫下，均表現(xiàn)出各植生帶建植體的地下生物量高于對照，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2%、0.5%和0.8%的鹽濃度下，C－G 分 別 是 對 照 的 112.32%、133.93% 和133.67%；N－G 分別是對照的104.04%、128.48%和125.45%.可見，植生帶建植體對于緩解鹽脅迫對黑麥草生物量的抑制有明顯的效果；從2種植生帶建制體比較來看，C－G的影響更加顯著.

圖1 鹽脅迫對廢棄物載體植生建植黑麥草生物量的影響Fig.1 Effects of salt stress on biomass of L.perenne by belt seeding

2.2 鹽脅迫對廢棄物載體植生帶建植黑麥草保護(hù)酶活性的影響

研究結(jié)果表明，鹽脅迫和植生帶處理明顯改變了黑麥草葉片中保護(hù)酶SOD和POD活性，結(jié)果見表1.

表1 鹽脅迫對廢棄物載體植生帶建植黑麥草保護(hù)酶活性的影響Tab.1 Effects of salt stress on the activities of protective enzymes of L.perenne by belt seeding

由表1可知，隨著鹽濃度的升高，保護(hù)酶也有不同程度的升高，各植生帶對保護(hù)酶的波動起到了一定的積極作用.當(dāng)鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%、0.5%和0.8%時，C－G組的POD活性分別為對照組的79.51%、83.24%和77.40%，N－G 組的 POD 活性分別為對照組的84.75%、87.70%和89.64%；C－G組的SOD活性分別為對照組的94.50%、95.90%和92.65%，N－G組的SOD活性分別為對照組的97.08%、99.34%和96.30%；C－G 組的 CAT 活性分別為對照組的95.30%、94.46%和89.24%，N－G組的CAT活性分別為對照組的92.48%、96.83%和95.19%.

2.3 鹽脅迫對廢棄物載體植生帶建植黑麥草葉綠素含量的影響

隨著鹽堿土濃度的升高，植物吸收水分減少，導(dǎo)致葉片含水量降低，葉片開始變窄，顏色加深，其中葉綠素并沒有顯著升高，只是因為葉片鮮重的降低，表現(xiàn)為葉綠素含量的相對上升.從表2可以看出，在鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%時，各植生帶與對照之間葉綠素含量并無顯著差異.當(dāng)鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)升至0.5%時，各植生帶的葉綠素a和葉綠素b的含量與對照有顯著差異（P＜0.05）.當(dāng)鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)升至0.8%時，CG和N－G的總?cè)~綠素含量分別達(dá)到2.82 mg·g－1和2.97 mg·g－1，對照的總?cè)~綠素含量達(dá)到最大值3.40 mg·g－1，C－G和對照之間的差異顯著（P＜0.05）.由此可見，隨著鹽堿土濃度的升高，植物葉片含水量下降造成葉綠素相對含量升高.因此植生帶的作用是對植物葉片的失水起到了緩解作用，即對葉綠素相對含量的增加起到了一定的減輕作用，從而可以幫助植物積極抵抗土壤中鹽度所造成的不良影響，提高光合作用.

表2 鹽脅迫對廢棄物載體植生建植黑麥草葉綠素含量的影響Tab.2 Effects of salt stress on the chlorophyll content of L.perenne by belt seeding

2.4 鹽脅迫對廢棄物載體植生帶建植黑麥草丙二醛含量和相對電導(dǎo)率的影響

在植物抗逆過程中，MDA是反應(yīng)植物抗性的重要生理指標(biāo).作為脂質(zhì)過氧化作用的產(chǎn)物，MDA含量的高低和細(xì)胞質(zhì)膜透性的變化是反映細(xì)胞膜脂過氧化作用強(qiáng)弱和質(zhì)膜破壞程度的重要指標(biāo)［11］.從圖2可以看出，無論有無植生帶，隨著鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，丙二醛的含量都不斷升高.當(dāng)鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.8%時，C－G、N－G黑麥草葉片中的 MDA 含量比對照分別降低80.76%和84.95%，差異顯著（P＜0.05），說明植生帶能顯著降低丙二醛含量.

相對電導(dǎo)率是反應(yīng)細(xì)胞受破壞程度的生理指標(biāo).在高鹽、嚴(yán)寒等逆境脅迫下，細(xì)胞膜首先受損，透性增加，隨之表現(xiàn)為相對電導(dǎo)率的升高.由圖3可見，隨著鹽濃度的升高，各植生帶相對電導(dǎo)率含量的變化并不明顯，對照的相對電導(dǎo)率含量逐漸增加.在鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%時，C－G和N－G的相對電導(dǎo)率分別比對照減少了25.23%和24.16%，達(dá)到了顯著水平（P＜0.05），說明植生帶對緩解鹽脅迫下細(xì)胞膜的損害起到了積極作用.

圖2 鹽脅迫對廢棄物載體植生建植黑麥草丙二醛含量的影響Fig.2 Effects of salt stress on MDA content of L.perenne by belt seeding

圖3 鹽脅迫對廢棄物載體植生建植黑麥草相對電導(dǎo)率的影響Fig.3 Effects of salt stress on relative electrical conductivity of L.perenne by belt seeding

3 討論與結(jié)論

鹽堿土中含有的大量可溶性鹽，遏制植物的正常生長，表現(xiàn)為生物量的減少，該實驗中，黑麥草在鹽堿土環(huán)境下的生物量隨著鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高而逐漸降低，這與李孔晨和盧欣石［12］的研究相一致.

鹽主要通過改變植物細(xì)胞吸收Na＋和K＋的量、產(chǎn)生滲透脅迫以及使細(xì)胞積累過氧化氫（H2O2）和超氧陰離子（O2·一）等活性氧（ROS）對植物產(chǎn)生毒害［13－15］.該研究發(fā)現(xiàn)，對照組的保護(hù)酶含量明顯高于植生帶建植的黑麥草葉片中保護(hù)酶含量，說明在無植生帶的情況下，植物受到的鹽脅迫傷害更大，體內(nèi)產(chǎn)生的活性氧更多，從而需要更多的保護(hù)酶來維持體內(nèi)的平衡.鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，這種差異就越明顯，當(dāng)鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.8%時，C－G較對照組的POD和SOD均具有顯著的差異.

隨著鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高，植物葉片萎蔫，顏色加深，測得的葉綠素含量增大.這是因為葉片中含水量的下降導(dǎo)致葉綠素含量的相對升高.植生帶處理黑麥草的葉綠素含量變化較對照小，說明植生帶覆蓋在土壤表層后，對基質(zhì)土壤起到了一定的保水作用，植物根系吸收水分較多，葉片中含水量增加，從而加強(qiáng)植物的光合作用，提高了葉綠素含量.

質(zhì)膜是活細(xì)胞與環(huán)境之間的界面與屏障，各種不良環(huán)境因素對細(xì)胞的影響往往首先作用于質(zhì)膜［16］.植物體內(nèi)鹽分的增加會破壞細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，引起相對電導(dǎo)率的升高以及MDA含量增加顯著，進(jìn)而使細(xì)胞膜受到的傷害越重.C－G和N－G的相對電導(dǎo)率比對照要低，尤其在高濃度時差異達(dá)到顯著水平.

總之，在鹽堿土上覆蓋植生帶后，可以明顯改善黑麥草的生長狀況.植生帶作為有機(jī)載體，在澆水后可以吸附淺層土壤的部分可溶性鹽，從而植物在萌發(fā)過程中相對降低了接觸到的鹽堿土的濃度，保證了黑麥草幼苗時期的生長.隨著黑麥草的生長，所需水分也逐漸增多，覆蓋了植生帶后，可以減少表層土壤水分的蒸發(fā)，起到了一定的保水作用，這樣就增加了土壤中水分的含量，相對降低了基質(zhì)中可溶性鹽的濃度，使植物根系在吸水時吸入體內(nèi)的鹽分減少，從而緩解了鹽堿土對黑麥草生長產(chǎn)生的負(fù)面影響.相比較而言，C－G組較N－G組有更加明顯的效果，說明在鹽堿土上，應(yīng)用C－G這種植生帶對黑麥草的生長更為有利，這為利用植生帶在鹽堿土上種植黑麥草提供了理論基礎(chǔ)和依據(jù).另外，該實驗所選用的植生帶載體均為生活垃圾廢棄物，原料豐富，成本低廉，如將此類生活廢棄物制作成植生帶，用于草坪鋪設(shè)和城市綠化，則可起到廢棄物綜合再利用的效果［4］.該研究表明，用廢棄物制成的植生帶可使黑麥草在鹽堿土環(huán)境下正常生長，說明可利用植生帶作為草坪草抗鹽的一種方法，更為在鹽堿土上建植草坪提供了理論依據(jù).

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Effects of salt stress on physio－ecological characteristics ofLoliumperenneL.established by belt seeding with waste carrier

ZHAOBin，ZHAOShu－lan，DUOLi－an

（a.College of Life Science，Tianjin Normal University，Tianjin 300387，China；b.Tianjin Key Laboratory of Cyto－Genetical and Molecular Regulation，Tianjin 300387，China）

LoliumperenneL.was established by belt seeding with two kind of waste carriers （cotton－gauze and newspaper－gauze）on saline alkali soil to investigate physio－ecological responses ofLoliumperenneL.to salt stress under belt seedings establishment.The results showed that the effect of belt seeding establishment was obviously different from CK.With the increase of salt concentration，the growth ofL.perennewas inhibited，the biomass decreased，the activities of three protective enzymes and MDA content increased.At the same salt concentration，the aboveground and underground biomass ofL.perennein belt seeding treatments were higher than CK，and the activities of protective enzymes and MDA content were lower than CK.At the salt concentrations of 0.5%and 0.8%，there were significant differences（P＜0.05）in the activities of POD and SOD between belt seeding of cotton－gauze and CK.At the salt concentrations of 0.8%，MDA contents ofL.perenneby belt seedings of cotton－gauze and newspaper－gauze were 80.76%and 84.95%less than that of CK respectively，and showing significant difference（P＜0.05）.At high salt concentration，chlorophyll content increased markedly，but the chlorophyll contents in belt seeding treatments were lower than CK.At the salt concentration of 0.8%，there were significant differences（P＜0.05）in total chlorophyll content between the two kind of belt seeding treatments and CK.At high salt concentration，the relative electrical conductivity in belt seedings treatments was significantly lower than CK.All the results suggested that belt seeding establishment could reduce the influence of salt stress and promote turfgrass growth.

salt stress；waste carrier；belt seeding；LoliumperenneL.；physio－ecological characteristics

S688.4

A

1671－1114（2012）01－0080－05

2011－09－11

天津市科技支撐計劃重點資助項目（09ZCGYSH02100）

趙 彬（1985—），女，碩士研究生.

多立安（1962—），男，教授，主要從事生態(tài)學(xué)方面的研究.

（責(zé)任編校 紀(jì)翠榮）