園林綠化樹種耐鹽堿性評價

王曉燕

(南岔鎮(zhèn)人民政府，黑龍江 伊春 153100)

世界上約有10億hm2鹽堿地，近 20% 耕地和 50% 灌溉地遭受不同程度的鹽堿危害[1]。我國鹽堿地面積約有1億hm2，主要分布在沿海地區(qū)和北方干旱、半干旱區(qū)[2]。我國鹽堿地面積較大、分布較廣、類型多樣，進化出多種適宜鹽堿地生長的植物。土壤鹽漬化對植物的生長產(chǎn)生嚴重危害，限制植物的正常生長與發(fā)育[3]，造成鹽堿地區(qū)植物單調(diào)、綠化困難等諸多問題。在耐鹽堿性評價時，針對植物不同生長階段如胡枝子(Lespedezabicolors)芽期[4]、刺槐(Robiniapseudoacacia)幼苗期[5]、綠化樹種及苜蓿(Medicagosativa)萌發(fā)期[6-7]等進行耐鹽堿性評價研究。目前，耐鹽堿園林植物的評價還不夠系統(tǒng)，致使在應用中沒有可供園林綠化參考的耐鹽堿數(shù)據(jù)支撐。據(jù)現(xiàn)有文獻報道，我國應用于鹽堿地綠化的園林植物有343種，其中包括強耐鹽植物80種、較強耐鹽植物103種、中度耐鹽植物93種、輕度耐鹽植物55種、非耐鹽植物12種，從植物的形態(tài)習性角度分析，耐鹽堿灌木數(shù)量>喬木數(shù)量>草本數(shù)量，可粗略判斷出灌木的耐鹽能力大于喬木和草本[8]。

我國園林植物種類豐富，分布廣泛，不同地區(qū)外部環(huán)境條件不盡一致，使得不同品種的形態(tài)特征反應也較為復雜。國內(nèi)尚缺乏統(tǒng)一的評價方法來鑒定不同樹種的耐鹽性。因此，采用合理的評價體系對我國北方園林綠化樹種耐鹽堿性進行評價，可有利于擴增我國園林綠化樹種耐鹽堿數(shù)據(jù)庫。耐鹽堿評價體系還不夠完善，本研究提出了相對合理的適用于園林樹種耐鹽堿性的評價方法，可有效保證植物耐鹽堿評價的高效性、準確性，為耐鹽堿園林綠化樹種篩選提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗中的園林植物分別為白榆(Ulmuspumila)、刺槐、銀杏(Ginkgobiloba)，所有植物種子購于中國林木種子公司(表1)。

表1 供試樹種Tab.1 Testing tree species

1.2 試驗設計

試驗在黑龍江省鐵力市馬永順林場進行。2020年7月進行育苗，并對幼苗進行定植，定植時所用基質(zhì)以V泥炭∶V蛭石=1∶1混合，稱取等量的基質(zhì)裝于口徑26 cm、高 25 cm的花盆中，定期進行常規(guī)養(yǎng)護。選取長勢一致的苗木進行鹽堿脅迫，采用隨機區(qū)組設計，分別設置4個鹽梯度和堿梯度，鹽堿梯度為NaCl和NaHCO3濃度為50 mmol·L-1、100 mmol·L-1、200 mmol·L-1、300 mmol·L-1，以無鹽堿脅迫為對照(CK)，3次重復，每個重復10株苗木，當達到設定鹽濃度后，每天加入等量的水，以平衡蒸發(fā)量。測定指標與方法如下：

株高：鹽堿脅迫40 d時，每個處理隨機選取5株，用測量尺(精確 0.01 cm)測定株高。

地徑：鹽堿脅迫40 d時，每個處理隨機選取5株，測定地徑部位為高于基質(zhì)1 cm處，用游標卡尺測定，求平均值。

生物量：鹽堿脅迫第0 天和第40 天分別取每一梯度下5株苗木，用蒸餾水洗凈根系，之后吸干根系上的水分，用電子天平稱量植物的整株鮮重，再置于85 ℃下烘干至恒重，最后稱取植物的干重。

根冠比：鹽堿脅迫第0 天和第40 天，重復上述操作，分別測定植物的莖鮮重、根鮮重，然后進行烘干處理，之后稱取植物的莖干重、根干重。根冠比=根系干重/(葉+莖)干重

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2010進行數(shù)據(jù)處理，用SAS 9.0軟件進行方差分析和相關性分析。

2 結果與分析

2.1 株高

鹽堿脅迫對苗木的生長發(fā)育狀況有一定影響，抑制植株的生長高度。白榆和銀杏在鹽濃度50～200 mmol·L-1時，與對照相比，株高未達到顯著水平，而鹽濃度300 mmol·L-1時，白榆和銀杏株高顯著低于對照(P<0.05)，分別降低 13.32%、22.45%。在鹽濃度200～300 mmol·L-1時，刺槐的株高顯著低于對照(P<0.05)。堿濃度300 mmol·L-1時，與對照相比，銀杏、白榆和刺槐的株高增加值(21.16%、33.02%、16.07%)低于對照(圖1)。

注：不同字母表示同樹種不同濃度差異顯著(P<0.05)，下同。

2.2 根冠比

由圖2可知，3種植物根冠比隨鹽濃度升高整體呈降低的變化，在鹽濃度50 mmol·L-1時，白榆和銀杏的根冠比顯著低于對照(P<0.05)，分別降低 12.10%、52.24%，而刺槐的根冠比顯著高于對照(P<0.05)，說明輕度鹽脅迫對刺槐根系生長起到促進作用。在堿濃度50～200 mmol·L-1時，與對照相比，3種植物根冠比顯著降低(P<0.05)，堿濃度300 mmol·L-1時，白榆和刺槐的根冠比有所上升，但仍顯著低于對照(P<0.05)。

2.3 地徑

由圖3可知，不同鹽濃度下，脅迫對植物地徑的影響存在顯著差異，在鹽濃度50 mmol·L-1時，銀杏、白榆和刺槐的地徑稍高于對照，但未達到顯著水平，說明低濃度鹽對植物生長有促進作用。當鹽濃度高于100 mmol·L-1時，3種植物的地徑低于對照。白榆和刺槐的地徑隨堿濃度增加呈降低的變化，在堿濃度50～300 mmol·L-1時，2種植物的地徑顯著低于對照(P<0.05)；堿濃度100 mmol·L-1時，銀杏的地徑顯著高于對照(P<0.05)。

圖2 不同鹽堿濃度下植物根冠比的變化Fig.2 Changes of root-shoot ratio of plants with different saline-alkali concentrations

圖3 不同鹽堿濃度下植物地徑的變化Fig.3 Changes of ground diameter of plants with different saline-alkali concentrations

2.4 生物量

當植物受鹽脅迫時，植物的生長狀況能直接反映植株耐鹽能力強弱，而植物對鹽漬響應最直觀表現(xiàn)為對生長的抑制作用。由圖4可知，在 50 mmol·L-1鹽濃度下，白榆和刺槐的生物量與對照相比略有增高；隨鹽濃度的持續(xù)增加，各植物的生物量均呈下降趨勢。植物生長在含堿量高的環(huán)境下，因土壤水勢降低，引起植物光合作用生成有機物的含量減少，進而導致生物量的降低。植物在不同堿脅迫下生物量均呈現(xiàn)下降變化，在50 mmol·L-1堿濃度下，3種植物生物量與對照相比未達到顯著水平；隨堿濃度的持續(xù)增加，200～300 mmol·L-1時3種植物的生物量顯著低于對照(P<0.05)。

2.5 相關性分析

通過對所測指標相關性分析發(fā)現(xiàn)，株高與地徑、生物量之間存在極顯著正相關(P<0.01)，與根冠比存在顯著正相關(P<0.05)；地徑與生物量之間存在極顯著正相關(P<0.01)，說明植物株高越高，植株越粗，生物量越大(表2)。

2.6 隸屬函數(shù)評價

運用模糊數(shù)學隸屬函數(shù)法對供試材料的株高、根冠比、地徑和生物量進行綜合評價(表3)，求得耐鹽堿指標隸屬值，計算方程如下：

(1)若測定指標與耐鹽堿性呈正相關，則

Fij= [Xij-Ximin]/[Ximax-Ximin]

(1)

(2)若測定指標與耐鹽堿性呈負相關，則

Fij=1-[Xij-Ximin]/[Ximax-Ximin]

(2)

式中：Fij為i樹種j性狀值；Xij為鑒定i樹種j性狀測定值；Ximax為所鑒定i樹種j性狀最大值；Ximin為所鑒定i樹種j性狀最小值。計算i樹種各指標耐鹽堿隸屬值平均值，均值越大，則表明該樹種耐鹽堿性越強[8]，最終得出白榆耐鹽堿性強于刺槐和銀杏。

圖4 不同鹽堿濃度下植物生物量的變化Fig.4 Changes of plant biomass with different saline-alkali concentrations

表2 相關性分析Tab.2 Correlation analysis of indexes

表3 隸屬函數(shù)比較Tab.3 Comparison membership function

3 結論

目前，通過某一指標還無法準確鑒定不同樹種的耐鹽堿性強弱。鑒定與評價的指標越相關，則準確度就越高，傳統(tǒng)試驗僅針對某一生長指標評價植物的耐鹽堿性，并不能對植物的耐鹽堿性進行全面評價。如一些報道的鹽脅迫方法采用混合鹽脅迫處理，而有些研究則采用單一鹽脅迫處理來評價植物的耐鹽性[8-9]。本研究采用我國面積分布較廣的NaCl和NaHCO3[1]，試驗中鹽脅迫對白榆地下部分的影響大于地上部分，低濃度鹽分促進刺槐地下部分生長，高濃度鹽分抑制白榆和刺槐的地下部分生長。堿脅迫中刺槐、銀杏、白榆地下部分的影響大于地上部分。在綜合評價過程中，由于選擇耐鹽相關系數(shù)大的關鍵指標非常重要，為提高準確性，用生長形態(tài)指標對植物耐鹽堿性進行評價。同時本研究還采用模糊隸屬函數(shù)法對3種園林樹種耐鹽性及耐堿性強弱進行了評價，得出供試材料的耐鹽堿能力為白榆>刺槐>銀杏，說明白榆和刺槐更適用于鹽堿地園林實際應用。此研究為耐鹽堿材料評價、鹽堿地園林綠化提供了理論參考。