NaCl脅迫對金銀花幼苗生長及光合生理特性的影響

胡愛雙 肖丹丹 孫宇

摘要：為了探索金銀花對NaCl脅迫的適應(yīng)性，為其在東部濱海地區(qū)的推廣應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)，采用蛭石盆栽、過量灌溉鹽水的方法，研究不同濃度（0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%）NaCl脅迫對金銀花幼苗生長量及光合生理指標的影響。結(jié)果表明，隨著NaCl濃度的增加，株高增長量、植株地上部鮮質(zhì)量、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間二氧化碳濃度總體呈現(xiàn)降低的趨勢;存活率起初不變，后顯著下降至0;蒸騰速率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢;氣孔限制值總體上呈現(xiàn)上升的趨勢;水分利用率變化很小;金銀花凈光合速率下降的原因主要為氣孔限制因素。NaCl脅迫對金銀花的生長和光合生理指標有明顯的抑制作用。

關(guān)鍵詞：金銀花;NaCl脅迫;幼苗生長;光合生理特性;耐鹽機制

中圖分類號： S567.7+90.1? 文獻標志碼： A? 文章編號：1002-1302（2019）11-0170-03

鹽漬土廣泛分布于地球表面，其面積約占陸地面積的25%，且仍在不斷擴大，已經(jīng)成為影響農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)及生態(tài)環(huán)境的重要因素[1-2]。我國約有鹽漬化土壤2.7×107 hm2，幾乎占全國陸地面積的1/3，開發(fā)和利用如此大面積的鹽漬土不僅有利于緩解土地資源短缺，還可以增加綠色植被面積，改善生態(tài)環(huán)境[3-4]。鹽堿地主要通過換土工程和種植耐鹽植物資源進行改良，實踐證明，后者不僅成本低且改良效果好，是開發(fā)利用鹽堿地的有效途徑[5]。因此，了解鹽脅迫對植物的影響，引種和篩選耐鹽的經(jīng)濟植物資源，發(fā)展鹽土農(nóng)業(yè)，不僅有助于改良修復(fù)鹽堿地，而且可以促進生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟的共同發(fā)展[6]。

金銀花（Lonicera japonica）為忍冬科忍冬屬半常綠藤本植物，其花、葉、藤皆可入藥，是大宗傳統(tǒng)中藥材。金銀花適應(yīng)性強、抗逆性，對土壤要求不嚴，根系繁密發(fā)達，萌蘗性強，莖蔓著地即能生根，觀賞和水土保持價值高，是一種極具開發(fā)潛力的生態(tài)、環(huán)保、經(jīng)濟型植物。目前，人們對金銀花的研究多集中在生態(tài)因子影響、藥用成分提取及分析等方面[7-9]，關(guān)于鹽脅迫對金銀花影響的研究也有報道，但主要集中在鹽脅迫對植株各種生理生化指標的影響方面[10]。在眾多被鹽脅迫抑制的細胞機能中，光合作用被認為是對鹽脅迫最敏感的生理過程，該方面研究在其他植物上已有不少報道[11-13]，但關(guān)于鹽脅迫對金銀花光合作用的影響還鮮有報道，鹽脅迫下金銀花光合作用的變化機制尚不清楚。本試驗采用過量灌溉法，以蒙山紅金銀花為材料，從生長量和光合生理參數(shù)方面研究其對NaCl脅迫的適應(yīng)性，以期為東部濱海地區(qū)金銀花的耐鹽機制研究和推廣應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試苗為一年生扦插苗，扦插枝條于2017年2月采自河北省農(nóng)林科學(xué)院濱海農(nóng)業(yè)研究所現(xiàn)代農(nóng)業(yè)成果轉(zhuǎn)化基地標本池內(nèi)，經(jīng)該所王文成研究員鑒定為蒙山紅金銀花。

1.2 方法

1.2.1 鹽脅迫試驗 采用蛭石盆栽進行鹽脅迫試驗，2017年4月下旬將長勢基本一致的扦插苗定植于裝有蛭石的塑料花盆中，每盆種植4棵，置于遮陽棚內(nèi)，每天澆灌Hoaglands營養(yǎng)液并進行日常的養(yǎng)護管理。10 d后選擇生長健壯且長勢相對一致的苗進行鹽脅迫試驗，試驗采用完全隨機區(qū)組設(shè)計，以Hoaglands營養(yǎng)液為基礎(chǔ)液配制6個鹽度[NaCl濃度分別為0（CK）、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%]處理，每個處理4株扦插苗，3次重復(fù)。為避免幼苗對鹽脅迫的應(yīng)激反應(yīng)，采用逐級增加到所需濃度的方法（每天增加0.1%）澆灌營養(yǎng)液，第1天，除對照（澆灌不含NaCl的營養(yǎng)液）外，其余處理均澆灌含0.1% NaCl的營養(yǎng)液1 L（過量灌溉）;第2天，除對照（澆灌不含NaCl的營養(yǎng)液）外，其余處理均澆灌含 0.2% NaCl的營養(yǎng)液1 L;第3天，除對照（澆灌不含NaCl的營養(yǎng)液）和0.2%處理（澆灌含0.2% NaCl的營養(yǎng)液）外，其余處理澆灌含0.3% NaCl的營養(yǎng)液1 L，依次類推，直到各處理均達到所設(shè)濃度為止，各處理達到所設(shè)濃度后設(shè)為處理的第1天，之后每天澆灌含相應(yīng)濃度NaCl的營養(yǎng)液1 L。在鹽脅迫之前測量并記錄植株的株高;鹽脅迫處理第90天，脅迫處理結(jié)束后測定光合指標，并再次測量、記錄各處理株高，統(tǒng)計成活率，測定植株地上部分鮮質(zhì)量。

1.2.2 光合指標的測定 在晴朗無風(fēng)的10：00—14：00采用LI-6400便攜式光合儀測定植株中上部功能葉片的凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、蒸騰速率（Tr）、胞間CO2濃度（Ci）、大氣CO2濃度（Ca）等光合指標，每處理測定6張葉片。氣孔限制LS=1-Ci/Ca，水分利用效率WUE=Pn/Tr。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

試驗所得數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0軟件進行one-way ANOVA方差分析，并采用LSD和Duncans進行多重比較，Excel進行作圖。表格中數(shù)據(jù)采用平均值±標準差的方式表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 NaCl脅迫對金銀花成活率和生長量的影響

從表1可以看出，鹽脅迫對金銀花的存活率有一定的影響，NaCl濃度小于等于0.4%時，苗木全部存活，NaCl濃度為0.6%時，存活率有所下降，為83.33%，但與對照差異不顯著，隨著NaCl濃度進一步升高至0.8%時，苗木存活率顯著下降為33.33%，再進一步升高NaCl濃度到1.0%時，苗木全部死亡，存活率下降為0。由此可見，較低濃度的NaCl脅迫對金銀花苗木的存活率影響不大，但較高濃度的NaCl脅迫可以顯著降低其存活率。

同時由表1可知，鹽脅迫對金銀花的生長有一定的抑制作用，隨著NaCl濃度的增加，不論是株高增長量還是植株地上部鮮質(zhì)量都有不同程度的下降，當鹽濃度為0.2%時，株高增長量和植株地上部鮮質(zhì)量分別較對照顯著降低40.48%和 20.13%;當鹽濃度進一步升至0.6%時，株高增長量和植株地上部鮮質(zhì)量分別較對照顯著降低87.56%和87.01%。因此可知，鹽脅迫可顯著抑制金銀花的生長。

2.2 金銀花耐鹽閾值的確定

耐鹽閾值是指植株生長量為對照植株生長量1/2時的鹽濃度，以植株地上部鮮質(zhì)量為因變量（y），NaCl濃度為自變量（x），通過曲線估計，建立回歸方程，結(jié)果（圖1）表明，植株地上部鮮質(zhì)量與NaCl濃度符合線性模型，方程為y=56.411x2-111.450x+57.305，r2=0.963 7，以植株地上部鮮質(zhì)量較對照下降50%為準，計算得到金銀花的耐鹽閾值為 0.33%。

2.2 NaCl脅迫對金銀花光合生理特性指標的影響

由圖2可知，鹽脅迫對金銀花的凈光合速率（Pn）有明顯影響，各鹽分處理的Pn較對照均有所下降，其中當NaCl濃度為0.2%時，Pn有所下降，但與對照差異不顯著;當NaCl濃度為0.4%時，Pn下降為10.78 μmol/（m2·s），較對照顯著下降30.11%，隨著NaCl濃度的進一步升高，凈光合速率逐步降低。

在鹽脅迫下，金銀花氣孔導(dǎo)度（Gs）呈現(xiàn)出與Pn類似的變化規(guī)律，隨著NaCl濃度的增加，呈現(xiàn)下降趨勢，其中當NaCl濃度為0.2%時，Gs為0.29 mol/（m2·s），與對照相比有所下降，但與對照差異不顯著;當NaCl濃度為0.4%時，Gs下降為0.18 mol/（m2·s），較對照顯著下降43.75%，隨著NaCl濃度的進一步增加，Gs進一步下降。由此可知，0.2%的低濃度鹽脅迫對金銀花Pn和Gs有所抑制，但影響不大，當NaCl濃度進一步升高為0.4%時，抑制程度顯著增強（圖2）。

由圖3可知，鹽脅迫對金銀花胞間CO2濃度（Ci）有一定影響，但影響不大，隨著NaCl濃度的增加，Ci整體呈現(xiàn)出緩慢降低的趨勢，但各處理Ci與對照差異均不顯著。

隨著NaCl濃度的增加，金銀花蒸騰速率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，當鹽濃度為0.2%時，蒸騰速率（Tr）較對照升高10.35%，但與對照差異不顯著。之后隨著NaCl濃度的增加，蒸騰速率逐漸降低，當NaCl濃度為0.6%時，蒸騰速率較對照顯著下降33.01%（圖3）。

由圖4可知，NaCl濃度小于等于0.4%時，氣孔限制（Ls）保持在一個較低的水平，各處理Ls與對照差異不顯著;當NaCl濃度大于0.4%時，隨著NaCl濃度的增加，Ls逐漸升高，當NaCl濃度為0.6%時，Ls比對照顯著增加41.67%;當NaCl濃度為0.8%時，Ls進一步提高，比對照增加79.17%。

在鹽脅迫下，各處理金銀花的水分利用率（WUE）隨著NaCl濃度的增加呈現(xiàn)先降低后升高的變化趨勢，但各處理間差異不顯著，說明鹽脅迫對金銀花WUE的影響不大（圖4）。

3 討論與結(jié)論

植株的生長量和生物量是對鹽脅迫的綜合表現(xiàn)，也是最直觀的耐鹽性指標。一般耐鹽性強的植物，在各濃度鹽脅迫下植株的相對株高和鮮質(zhì)量變化較小，反之，變化較大[14-15]。本試驗結(jié)果表明，當鹽濃度小于等于0.4%時，植株的存活率與對照無差異，全部存活，但各處理的株高增長量和地上部鮮質(zhì)量與對照差異顯著，說明較低濃度的鹽脅迫，不影響其成活率，但會顯著抑制金銀花的生長。當鹽濃度達到0.8%后，株高增長量和地上部鮮質(zhì)量僅為對照的3.98%和11.74%，植株生長極緩，存活率也僅為33.33%，說明在鹽分質(zhì)量分數(shù)高于0.8%時，金銀花幾乎停止生長，很難生存。不同的土壤條件、氣候條件，該臨界點可能有所調(diào)動。

光合作用是一個很復(fù)雜的生理過程。凈光合速率直接反映了植物單位葉面積的同化能力，是衡量植物光合能力的重要指標。一些學(xué)者認為，低鹽脅迫不會抑制植物的光合作用，反而會對光合作用起到促進作用[16-17]。但本試驗結(jié)果顯示，在較低濃度（0.2%）的鹽脅迫時，Pn較對照就有所降低，說明低鹽脅迫抑制金銀花的光合作用，這與鹽脅迫對臺灣榿木[18]和葡萄[19]的影響相似，但與上述觀點不同，其原因可能是由于鹽脅迫的植物物種不同，或低濃度鹽分的濃度不同。

影響Pn大小的因素主要有Gs、Ci、Tr、Ls等，它們在植物光合作用過程中協(xié)同發(fā)揮作用，使光合作用順利進行。一般認為，鹽脅迫使Pn下降的原因主要有2個方面，（1）氣孔限制。Pn降低的同時伴隨著Gs、Ci的下降，Ls的上升;（2）非氣孔限制。Pn降低時，Ci升高，Gs、Ls下降[20]。本試驗中，伴隨著Pn的降低，Gs、Tr、Ci總體下降，Ls緩慢上升，說明限制光合速率的主要原因是氣孔限制，可能是由于鹽脅迫導(dǎo)致了滲透脅迫，使得氣孔導(dǎo)度下降，CO2由外界向細胞內(nèi)擴散的阻力增強，最終導(dǎo)致光合作用受阻。

NaCl脅迫對金銀花的生長以及光合生理特性具有抑制作用，隨著NaCl濃度的升高，其對植株的生長和光合生理抑制現(xiàn)象愈加明顯。本試驗僅涉及到鹽脅迫對金銀花幼苗生長和光合生理指標的影響，但鹽脅迫對植物的危害是多方面的，鹽脅迫對金銀花葉片生理生化等方面的影響還有待于進一步研究。

參考文獻：

[1]王遵親，祝壽泉，俞仁培，等. 中國鹽漬土[M]. 北京：科學(xué)出版社，1993：400-515.

[2]王 臣，虞木奎，張 翠，等. 鹽脅迫下3個楸樹無性系光合特征研究[J]. 林業(yè)科學(xué)研究，2010，23（4）：537-543.

[3]楊勁松. 中國鹽漬土研究的發(fā)展歷程與展望[J]. 土壤學(xué)報，2008，45（5）：837-845.

[4]金雅琴，李冬林，丁雨龍，等. 鹽脅迫對烏桕幼苗光合特性及葉綠素含量的影響[J]. 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2011，35（1）：29-33.

[5]邴旭文. 中國漁業(yè)生態(tài)環(huán)境研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[C]// 全國農(nóng)業(yè)面源污染與綜合防治學(xué)術(shù)研討會. 2004.

[6]單奇華，張建鋒，阮偉建，等. 濱海鹽堿地土壤質(zhì)量指標對生態(tài)改良的響應(yīng)[J]. 生態(tài)學(xué)報，2011，31（20）：6072-6079.

[7]彭素琴，劉郁林，謝雙喜. 干旱脅迫對不同金銀花水分利用效率及細胞膜透性的影響[J]. 北方園藝，2011（10）：156-158.

[8]王玲娜，蘇 征，劉星劼，等. 金銀花活性成分與生態(tài)因子相關(guān)性研究[J]. 中國實驗方劑學(xué)雜志，2016，22（17）：27-31.

[9]王玲娜，張永清，霍立群，等. 不同產(chǎn)地金銀花形態(tài)特征及其與地理氣候因子相關(guān)性研究[J]. 時珍國醫(yī)國藥，2016，27（3）：711-714.

[10]鮑雅靜，季 靜，王 迪，等. 不同品種金銀花葉片中脯氨酸對鹽脅迫的響應(yīng)[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（8）：4502-4503.

[11]蔡金桓，都成林，薛 立，等. 鹽脅迫對4種園林植物光合特性的影響[J]. 西南林業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)），2017，37（2）：30-34.

[12]王 雨，馬立敏，周睿穎，等. 鹽脅迫對5個產(chǎn)地菘藍幼苗光合特性及抗逆指標的影響[J]. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2017，40（3）：416-424.

[13]周丹丹，劉德璽，李存華，等. 鹽脅迫對樸樹和速生白榆幼苗光合特性及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響[J]. 西北植物學(xué)報，2016，36（5）：1004-1011.

[14]夏 陽，林 杉，張福鎖，等. 淋洗對鹽脅迫下大豆生長和礦質(zhì)營養(yǎng)基因型差異的研究[J]. 土壤學(xué)報，2003，40（1）：155-159.

[15]王玉祥，劉 靜，喬來秋，等. 41個引種樹種的耐鹽性評定與選擇[J]. 西北林學(xué)院學(xué)報，2004，19（4）：55-58，128.

[16]陳松河，黃全能，鄭逢中，等. NaCl脅迫對3種竹類植物葉片光合作用的影響[J]. 熱帶作物學(xué)報，2013，34（5）：910-914.

[17]王 丹，萬春陽，侯俊玲，等. 鹽脅迫對甘草葉片光合色素含量和光合生理特性的影響[J]. 熱帶作物學(xué)報，2014，35（5）：957-961.

[18]張璐穎，文 笑，林勇明，等. 鹽脅迫對臺灣榿木幼苗光合作用和熒光特性的影響[J]. 福建林學(xué)院學(xué)報，2013，33（3）：193-199.

[19]邢慶振，郁松林，牛雅萍，等. 鹽脅迫對葡萄幼苗光合及葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊慬J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2011，29（3）：96-100.

[20]王素平，李 娟，郭世榮，等. NaCl脅迫對黃瓜幼苗植株生長和光合特性的影響[J]. 西北植物學(xué)報，2006，26（3）：455-461.