七種華南園林植物對水淹脅迫的生理響應(yīng)分析

宮彥章,毛君竹

(深圳文科園林股份有限公司，廣東 深圳 518000)

1 引言

低影響開發(fā)(Lowimpacedevelopment, LID)[1]是當(dāng)今世界對城市水環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的雨洪管理新策略，其基本思路是通過有效的水文設(shè)計使城市開發(fā)區(qū)域的水文功能盡量接近開發(fā)之前的狀況，模仿自然生態(tài)過程來管理雨水。根據(jù)低影響開發(fā)在城市綠地建設(shè)方面的需求，所栽植的城市綠地植物即能在暴雨時維持自身正常的生命活動，又能作為集雨型綠地對雨水進行有效的蓄存和吸收[2，3]，因此篩選耐澇能力強的植物就成了低影響開發(fā)建設(shè)最重要的內(nèi)容之一。

園林植物在旱澇脅迫下會產(chǎn)生一系列生理生化響應(yīng)，比較這些生理響應(yīng)在不同植物之間的差異可以有效反映植物各自的耐澇程度[4]。本試驗采用溫室防雨盆栽方法，選取7種具有旱、澇耐性差異的園林植物品種，包括梔子花(Gardeniajasminoides)、黃嬋(Allemandaneriifolia)、銅錢草(Hydrocotylechinensis)、變?nèi)~木(Codiaeumvariegatum)、鴨腳木(Scheffleraoctophylla)、龍船花(Ixorachinensis)和朱槿(Hibiscusrosa-sinensis)，這7種植物均為華南地區(qū)常見的園林綠化植物，具有很高的觀賞價值和生態(tài)功能。本研究通過人工模擬水淹脅迫條件，測定植株葉綠素、電導(dǎo)率、丙二醛(MDA)、過氧化物酶(POD)以及游離脯氨酸等生理特征的變化情況，比較其耐澇性差異及生長適應(yīng)性，以期為亞熱帶華南區(qū)域低影響開發(fā)園林綠化規(guī)劃、抵御高頻度澇災(zāi)自然災(zāi)害綠化規(guī)劃提供理論依據(jù)，為華南地區(qū)低影響開發(fā)規(guī)劃建設(shè)園林植物的選擇提供參考。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

試驗于2019～2020年在深圳龍崗達成工業(yè)區(qū)進行。試驗材料為7種具有旱、澇耐性差異的園林植物品種：梔子花、黃蟬、銅錢草、變?nèi)~木、鴨腳木、龍船花和朱槿。從苗圃幼苗中精選生長健壯、高度冠幅差異不大的苗木，在2020年春季上盆，栽培基質(zhì)為赤紅壤園土，每個處理5個重復(fù)，放在光照條件一致的溫室大棚養(yǎng)護培育，供測試。

2.2 研究方法

選擇生長一致的梔子花、黃蟬、銅錢草、變?nèi)~木、鴨腳木、龍船花和朱槿盆栽苗各5盆，在2020年5月16日上午，將實驗盆栽苗放入盛水的大塑料箱內(nèi)，大塑料箱水位浸至盆栽苗土壤表面3cm，并設(shè)置5盆正常養(yǎng)護作對照。2020年5月16日至6月6日，進行耐澇性比較試驗。主要測定植株葉綠素、丙二醛(MDA)以及過氧化物酶(POD)等隨淹水時間延長而產(chǎn)生的生理動態(tài)變化，直至受淹植株有葉片受損脫落現(xiàn)象停止測試。然后，將其從水箱中取出，觀察受澇植株的恢復(fù)情況。

2.3 試驗數(shù)據(jù)處理

運用Excel2013、Spss10.0軟件進行數(shù)據(jù)的整理和作圖，采用LSD法進行差異顯著性檢驗(α=0.05)。

3 結(jié)果分析

3.1 水淹脅迫對7種園林植物葉綠素含量的影響

圖1表示的是7種華南園林植物葉綠素含量隨淹水時間的變化情況，可以看出，銅錢草、朱槿的葉綠素含量變化呈現(xiàn)出先升后降的趨勢，變?nèi)~木、梔子花、鴨腳木、黃蟬、龍船花的葉綠素含量變化是下降的趨勢。在水淹第20 d，龍船花、梔子花、朱槿、鴨腳木和變?nèi)~木的葉綠素發(fā)生顯著下降，水淹結(jié)束時與初始值存在顯著性差異，分別比初始值降低62.73%、20.95%、20.83%、19.45%、15.37%；黃蟬的葉綠素?zé)o顯著下降，僅僅降低8.57%；而銅錢草的葉綠素含量與初始值無明顯差異，升高3.17%。

圖1 水淹脅迫下7種園林植物葉綠素含量的變化

3.2 水淹脅迫對7種園林植物丙二醛含量的影響

由圖2可知，水淹脅迫下7種園林植物丙二醛含量，隨淹水加深、延時而不同程度地增加。黃蟬和銅錢草在第0 d、第4 d和第13 d丙二醛含量無顯著差異，說明這2種植物在淹水過程中，脂質(zhì)過氧化的程度較輕，沒有產(chǎn)生大量丙二醛；梔子花、變?nèi)~木和朱槿在第0天和第4 d丙二醛含量無明顯差異，在4 d和第13 d丙二醛含量有顯著性差異，說明這3種植物在淹水初期具有一定的耐澇性；鴨腳木在第0 d和第4 d丙二醛含量有明顯差異，在4 d和第13 d丙二醛含量無顯著性差異；龍船花在第0 d、第4 d和第13 d丙二醛含量均有顯著差異，說明鴨腳木和龍船花在淹水初期表現(xiàn)出較差的耐澇性。

圖2 水淹脅迫下7種園林植物丙二醛含量的變化

3.3 水淹脅迫對7種園林植物過氧化物酶含量的影響

由圖3可知，隨著淹水時間的延長，梔子花、黃蟬、銅錢草、龍船花和朱槿的過氧化物酶活性呈現(xiàn)先升后降的趨勢；變?nèi)~木和鴨腳木的過氧化物酶活性呈現(xiàn)下降的趨勢。梔子花、黃蟬和銅錢草在第0 d、第4 d和第13 d過氧化物酶含量無顯著差異，說明這3種園林植物具有一定的耐澇性；變?nèi)~木、鴨腳木、龍船花和朱槿均表現(xiàn)出在第0 d和第4 d過氧化物酶活性無明顯差異，在第4 d和第13 d過氧化物酶活性有顯著性差異。

圖3 水淹脅迫下7種園林植物過氧化物酶活性的變化

4 討論

4.1 園林植物耐澇性與葉綠素含量

葉綠素的分解與合成始終保持動態(tài)平衡，但水淹脅迫常常會打破這種平衡[5]。原因主要是葉綠體合成途徑中的限速反應(yīng)-5-氨基酮戊酸(5-ALA)的合成受到抑制[6]。從本試驗結(jié)果來看，水淹處理使銅錢草的葉綠素含量上升3.17%，說明其隨水淹脅迫時間的延長，銅錢草表現(xiàn)出較強的抗?jié)承?。Ye et al[7]認(rèn)為水淹處理使葉綠素含量上升，是植物在水淹時加強了葉綠素的合成，表明植物對水淹有較強的反應(yīng)能力，是園林植物抗?jié)承詮姷谋憩F(xiàn)。水淹處理使黃蟬的葉綠素含量降低8.57%，說明其隨水淹脅迫時間的延長，黃嬋的葉綠素的分解與合成基本維持原來的平衡，表明黃蟬具有較強的抗?jié)承?。水淹處理使龍船花的葉綠素含量降低62.73%，說明其光合系統(tǒng)已受到嚴(yán)重破壞，無法進行正常的光合作用，這是耐淹性弱的表現(xiàn)，這與李陽生等[8]對小麥、張玉瓊等[9]對水稻的研究結(jié)果一致。梔子花、朱槿、鴨腳木和變?nèi)~木的葉綠素水平收到的影響明顯大于銅錢草和黃蟬，且明顯小于龍船花，說明這4種園林植物耐淹性弱于銅錢草和黃蟬，強于龍船花。

3.2 園林植物耐澇性與保護酶活性和丙二醛含量

過氧化物酶和丙二醛已經(jīng)被廣泛作為衡量植物耐淹性的生理指標(biāo)。水淹脅迫對葉綠素的影響會使園林植物的光合作用減弱，耐淹性強的園林植物的過氧化物酶明顯高于不耐淹的植物[10]。丙二醛(MDA)是園林植物膜脂過氧化的最終分解產(chǎn)物，MDA的積累量可以反應(yīng)植物體內(nèi)自由基的狀況以及它們瘦到脅迫后的損傷程度[11，12]。從本試驗結(jié)果來看，黃蟬和銅錢草的過氧化物酶在第0 d、第4 d和第13 d無顯著差異，其丙二醛含量也呈現(xiàn)出在第0 d、第4 d和第13 d無顯著差異，說明這2種植物的耐淹性強。龍船花的過氧化物酶在第4 d和第13 d過氧化物酶活性有顯著性差異，其丙二醛含量在第0 d、第4 d和第13 d均有顯著差異，說明這種園林植物的耐淹性較弱，當(dāng)水淹脅迫時間超出忍耐范圍，時間越長，酶活性越低，膜脂破壞程度越嚴(yán)重，推測這可能是導(dǎo)致龍船花在水淹后期大量死亡的主要原因，這與高琦等[4]的研究結(jié)果一致。

5 結(jié)論

黃嬋和銅錢草在水淹條件下其葉綠素含量變化較小，過氧化物酶活性和丙二醛含量在水淹初期和水淹后期均無明顯差異，說明這2種植物有足夠能力抵御水淹脅迫的影響，耐淹性較強；而龍船花在水淹條件下其葉綠素下降最為明顯，過氧化物酶在水淹后期明顯低于水淹初期，丙二醛也在植物細胞內(nèi)大量積累，說明龍船花耐淹性最弱，該試驗結(jié)果可為亞熱帶華南區(qū)域低影響開發(fā)園林綠化規(guī)劃、抵御高頻度澇災(zāi)自然災(zāi)害綠化規(guī)劃提供理論依據(jù)，為華南區(qū)低影響開發(fā)規(guī)劃建設(shè)園林植物的選擇提供參考。