抗鹽堿玫瑰引種篩選與抗鹽機理試驗研究

姜 磊，劉美玲，趙文剛，姚國勝，于桂鳳，王桂英，王俊山，朱自平

（廊坊市農(nóng)林科學院，河北 廊坊 065000）

鹽堿地是重要的土地資源，篩選開發(fā)抗鹽堿適生植物資源是鹽堿地利用的重要途徑[1]。玫瑰作為水土保持植物，具有耐鹽堿潛力，如果加以有效利用，可以解決鹽堿地、荒山荒坡地的土地利用問題，實現(xiàn)荒山荒坡治理與玫瑰產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的有機結(jié)合[2～3]。本試驗研究目的是為廊坊市及河北省鹽堿地的治理和開發(fā)提供新的樹種資源，并為城市園林景觀建設(shè)服務(wù)，實現(xiàn)城市的綠化、美化和香化。本次試驗研究引進了苦水玫瑰、森林玫瑰和中天玫瑰，進行了耐鹽堿試驗，篩選出了抗鹽堿玫瑰品種，并對耐鹽機理進行了初步研究。

1 試驗材料和方法

1.1 試驗材料

1.1.1 抗鹽堿玫瑰引種篩選材料?？嗨倒濉⑸置倒?、中天玫瑰由國家林業(yè)和草原局鹽堿地研究中心提供，栽植于廊坊市農(nóng)林科學院實驗基地院內(nèi)。

在引種3 種玫瑰大田的不同位置取土樣，測定土壤pH 值。根據(jù)林業(yè)行業(yè)標準LY/T1239-1999《森林土壤pH 值的測定》，稱取通過2 mm 篩孔的風干土樣10 g，放置在50 mL 燒杯中，加入25 mL 無二氧化碳水，用玻璃棒劇烈攪動1～2 min，靜置30 min，用pH 計測定數(shù)值。每個濃度3 次重復，取平均值。地塊1pH 值8.8，地塊2pH 值9.1，地塊3pH 值9.6，由此可知栽植玫瑰的土壤均為堿性土，地塊3 屬于強堿性土。

1.1.2 抗鹽機理試驗材料。玫瑰幼苗在溫室內(nèi)培育，基質(zhì)為體積比5:1 的草炭土與珍珠巖，多菌靈1000 倍液消毒處理。選擇直徑20 cm、高18 cm 的塑料花盆，加入基質(zhì)500 g。3 月初分別選取粗度、高度相同的1 年生3 種玫瑰，栽植于花盆中央，每天進行常規(guī)養(yǎng)護管理。

1.2 試驗方法

1.2.1 引種試驗設(shè)計。測量玫瑰生長量、調(diào)查能否正常開花等指標，篩選出抗鹽堿品種。抽樣調(diào)查每個品種玫瑰3 年生植株30 株，測量分枝數(shù)量、高度和冠幅等生長量指標。

1.2.2 抗鹽機理試驗方法。從3 種玫瑰中選取長勢一致的苗木，7 月初試驗。采用隨機完全區(qū)組設(shè)計，共設(shè)4 個Na2CO3梯度處理進行試驗：0 mmol/L、50 mmol/L、100 mmol/L、150 mmol/L。每個梯度3 次重復，每個重復10 株。施鹽方式采取一次性施鹽，試驗期間視盆內(nèi)基質(zhì)含水率變化情況定期定量澆水，以防止苗木受到干旱脅迫。為防止鹽分流失，花盆底部放置塑料托盤，每次澆水后將流出的溶液及時倒回花盆內(nèi)。處理時間4 周，然后取樣測定生物量（根、莖、葉）、根系性狀、葉綠素含量、脯氨酸含量等指標。

1.3 測量方法

1.3.1 生物量測定。每種玫瑰每個處理隨機選取3 株，根、莖、葉分別取樣、測定。先用自來水輕輕沖洗掉表面雜質(zhì)，再用蒸餾水清洗，最后用吸水紙吸干表面水分，用電子天平稱質(zhì)量，精確到0.001 g。然后放在105℃烘箱中殺青10 min，再把溫度調(diào)至70℃烘干至質(zhì)量不變，在干燥器中冷卻后分別稱質(zhì)量，精確到0.001 g。

1.3.2 根系性狀測定。將苗木從盆中取出，用清水沖洗干凈，用根系分析儀掃描根系，用相關(guān)軟件對總根長、根總表面積等指標進行計算。

1.3.3 葉綠素含量測定。葉綠素是植物光合作用的主要色素，同時也能反映植物抗逆生理特性。取新鮮葉片，擦凈表面污物，去掉中脈，稱取0.2 g，放入研缽中，加少量液氮，研磨，準確加入體積分數(shù)95%乙醇8 mL 進行浸提，使組織變白。置暗處2 h，中間搖1 次，然后在649 nm 和665 nm 下比色，讀取吸光度（A）值。按下列公式計算提取液中葉綠素a、b、葉綠素a+b 含量：

式中：Ca-葉綠素a 的濃度；Cb-葉綠素b 的濃度。

1.3.4 脯氨酸含量測定。脯氨酸是植物在鹽脅迫下的主要滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)之一。許多研究表明，隨著外界鹽濃度增加，植物體內(nèi)脯氨酸的含量升高。采用試劑盒法進行測量，試劑盒購于北京索萊寶科技有限公司。按說明書稱取約0.1 g 組織，加入1 mL 提取液進行冰浴勻漿；之后置95℃水浴振蕩提取10 min；10000 g，25℃離心10 min，取上清液，冷卻后待測。取0.25 mL 樣本+0.25 mL 試劑Ⅰ+0.25 mL 試劑Ⅱ放入有蓋離心管中，蓋緊防止水分散失，置95℃水浴中保溫30 min，每10 min 振蕩1 次。冷卻后加入0.5 mL 試劑Ⅲ，振蕩30 s，靜置片刻，使色素轉(zhuǎn)至試劑Ⅲ中。吸取0.2 mL上層溶液放在96 孔板中，于520 nm 波長處比色，記錄吸光度值A(chǔ)。

式中：A-吸光度值；W-樣品鮮質(zhì)量（g）。

2 結(jié)果與分析

2.1 引種試驗調(diào)查結(jié)果

3 種玫瑰生長量詳見表1。結(jié)果顯示，苦水玫瑰的分枝數(shù)量、株高、冠幅等明顯高于森林玫瑰和中天玫瑰，森林玫瑰和中天玫瑰的生長量相近。

表1 3 種3 年生玫瑰的生長量

觀察可知，3 種玫瑰都能正常生長、開花；中天玫瑰種植當年可以開花，苦水玫瑰和森林玫瑰第2 年開始開花。

2.2 不同鹽濃度對生物量的影響

試驗結(jié)果詳見表2。由表2 可知，Na2CO3對苗木生長產(chǎn)生了不利影響，其中苦水玫瑰Na2CO3處理后，葉片的生物量在不同濃度鹽脅迫下差異達到顯著；中天玫瑰莖的生物量在不同濃度鹽脅迫下差異達到顯著；森林玫瑰隨著鹽濃度的增加，相對生長量也受到影響，但處理間未達到顯著水平。

表2 不同濃度Na2CO3 處理下3 種玫瑰生物量指標方差分析

隨著Na2CO3濃度的增加，生物量整體上呈現(xiàn)下降趨勢，詳見圖1。中天玫瑰耐鹽堿能力強，并且表現(xiàn)出喜鹽性，生物量在100 mmol/L Na2CO3處理下增長最大，當鹽濃度達到150 mmol/L 時生物量有所降低。試驗過程中發(fā)現(xiàn)，3 種玫瑰在150 mmol/L 處理時下部葉片均有不同程度的脫落。

圖1 不同Na2CO3 濃度處理對3 種玫瑰生物量的影響

由表3 可知，苦水玫瑰的根質(zhì)量、總質(zhì)量2 個指標與森林玫瑰和中天玫瑰均達到了顯著水平，森林玫瑰與中天玫瑰間差異不顯著?？嗨倒宓那o質(zhì)量與森林玫瑰達到顯著水平，與中天玫瑰差異不顯著?？嗨倒宓娜~質(zhì)量與中天玫瑰達到顯著水平，與森林玫瑰差異不顯著。

表3 不同濃度Na2CO3 處理對3 種玫瑰生長生理指標影響的多重比較

2.3 不同鹽濃度對根系性狀的影響

方差分析（表4）表明，隨著鹽脅迫程度的增加，總根長、根總表面積2 個指標中，中天玫瑰的根總長在不同濃度鹽脅迫之間存在顯著差異，另兩種玫瑰差異不顯著，3 種玫瑰間達到顯著水平，詳見表3。

苦水玫瑰和中天玫瑰的總根長和總表面積表現(xiàn)為先增加后減少的趨勢，說明這兩種玫瑰有一定的喜鹽性；森林玫瑰呈現(xiàn)隨鹽濃度增加而減少的趨勢，詳見表4、圖2。由此可知，堿性鹽脅迫對玫瑰根系生長有抑制作用，根系的生長量隨著鹽濃度的增加而減少。

表4 不同濃度Na2CO3 處理下3 種玫瑰根系指標方差分析

圖2 不同Na2CO3 濃度處理對3 種玫瑰根系的影響

2.4 不同鹽濃度對葉綠素含量的影響

不同濃度Na2CO3處理對苦水玫瑰葉片中葉綠素a、b 及總?cè)~綠素含量沒有顯著影響；對森林玫瑰葉片中葉綠素b 含量有顯著影響；對中天玫瑰的葉綠素a、總?cè)~綠素含量有顯著影響；3種玫瑰間的葉綠素b 含量達到顯著水平?？傮w來看，堿性鹽脅迫下，3 種玫瑰光合色素隨Na2CO3濃度的增加呈先上升后下降趨勢，苦水玫瑰在150 mmol/L Na2CO3處理時葉綠素出現(xiàn)顯著下降趨勢，詳見表5、圖3。

表5 不同濃度Na2CO3 處理下3 種玫瑰生理指標方差分析

圖3 不同Na2CO3 濃度處理對3 種玫瑰葉綠素含量的影響

2.5 不同鹽濃度對脯氨酸含量的影響

本試驗中，隨著鹽處理濃度的增加，3 種玫瑰葉片中的脯氨酸含量均比對照有不同程度的增加，森林玫瑰與中天玫瑰之間達到顯著水平，苦水玫瑰與森林玫瑰和中天玫瑰之間差異均不顯著?？嗨倒迦~片中脯氨酸含量隨著鹽處理濃度的增加而升高，森林玫瑰和中天玫瑰葉片中脯氨酸含量隨著鹽處理濃度的增加先升高后降低?？嗨倒逶谑艿禁}脅迫后，其脯氨酸含量急劇升高，當Na2CO3達到150 mmol/L 時脯氨酸含量為對照的3.0 倍，詳見表3、表5。

3 結(jié)論與討論

3.1 試驗結(jié)論

3 種玫瑰在堿性立地條件下長勢良好，能夠正常開花，說明3 種玫瑰的抗鹽堿性強，可以在pH 值9.0 左右的強堿性土壤中引種。

堿性鹽脅迫對玫瑰生長有一定抑制作用，其生物量和根系總體上隨著鹽濃度的增加而減少；堿性鹽脅迫對苗木體內(nèi)生理代謝有顯著影響，隨脅迫程度的增加，參試玫瑰葉片光合色素有先升后降的趨勢，體內(nèi)脯氨酸含量有不同程度的增加。鹽脅迫下玫瑰通過自身的滲透調(diào)節(jié)，以適應(yīng)高鹽堿生存環(huán)境，其調(diào)節(jié)能力高低可以部分反映植物的抗鹽堿能力。

3.2 討論

一般情況下，鹽堿脅迫對植物生長會造成不利影響，全球每年因土地鹽堿化導致農(nóng)業(yè)減產(chǎn)的經(jīng)濟損失超過12 億美元，并還在不斷上升[4]。張麗等[5～6]研究發(fā)現(xiàn)，鹽堿脅迫對平歐雜種榛的株高、新梢長度及地上生物量、總生物量均有抑制作用；枸杞幼苗在堿性鹽脅迫下其生物量隨處理濃度的增大呈現(xiàn)下降趨勢。本次試驗研究也得到類似結(jié)果，苦水玫瑰、森林玫瑰和中天玫瑰在堿性鹽脅迫下，其生物量隨處理濃度的增加均出現(xiàn)下降趨勢。

鹽脅迫下，植物通過合成和吸收積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，維持高的細胞質(zhì)滲透壓，以保證細胞的正常生理功能抵御鹽脅迫。脯氨酸作為植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，與植物耐鹽堿性密切相關(guān)[7]。本次試驗研究中，3 種玫瑰的脯氨酸含量隨鹽濃度增加均比對照有不同程度的增加，因此評判植物耐鹽能力的高低應(yīng)該結(jié)合植物生物學特性來分析，不能僅憑脯氨酸的濃度單一指標衡量。