鹽脅迫對平歐雜種榛幼苗生長及光合生理的影響

高海哲，賈志國，張 麗

（河北北方學(xué)院,河北 張家口 075000）

平歐雜種榛是我國重點推廣的栽培種，其生態(tài)適應(yīng)性強，具有抗寒、抗旱、耐鹽堿、耐瘠薄等特性。結(jié)合我國土壤鹽堿面積較大［1］的現(xiàn)狀，栽種平歐雜種榛具有一定的生態(tài)與經(jīng)濟效應(yīng)。

本研究以平歐雜種榛優(yōu)良品種達維為試材［2］，通過設(shè)置不同的NaCl濃度梯度，分析其幼苗在不同濃度鹽脅迫生長過程中各項生長指標、總生物量、葉綠素含量、光合作用能力以及呼吸強度的變化趨勢，探究達維水培幼苗在加鹽處理條件下，其幼苗生長與光合生理指標的變化規(guī)律，對推進其產(chǎn)業(yè)栽培發(fā)展及鹽堿地的利用具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試驗設(shè)計

本試驗在河北北方學(xué)院南校區(qū)溫室中進行，以平歐雜種榛達維水培幼苗為試材。首先將組培室培養(yǎng)的達維幼苗栽種到育苗杯中，培養(yǎng)液濃度參考張麗［3］的研究方法，然后等幼苗在營養(yǎng)液中正常生長30 d左右后，選取大小一致、粗細均勻約25 cm的小苗，進行水培試驗。本試驗設(shè)置了4個NaCl脅迫濃度（30、60、90、120 mmol/L)和1個空白對照(CK)，共5個處理，每個處理18株，6株為1組，3次重復(fù)。

1.2 測定項目與方法

1.2.1 根系長度的測定 鹽脅迫35 d后，用直尺測定每株達維幼苗5條相對較長的根，鹽脅迫前后各測定1次，計算根系相對生長量，在鹽脅迫后測定各處理達維幼苗的最長根長和總根長（5條根長度之和）。

1.2.2 苗木生物量的測定 鹽脅迫40 d后，各處理分別取葉、莖、根稱取其鮮重，然后在恒溫箱中烘至恒重，再稱取其干重，進而得到葉、莖、根的含水量，從而計算生物量，3次重復(fù)。

1.2.3 葉綠素含量的測定 在不同濃度鹽脅迫處理35 d 后，測定每組葉片的葉綠素含量。參考張憲政［4］的“丙酮乙醇混合法”進行測定，將丙酮乙醇混合液調(diào)零后，分別在663、645 nm波長下比色，記錄其OD值。首先計算色素提取液的濃度：葉綠素a=12.70OD663-2.59OD645，葉綠素b= 22.90OD645-4.67OD663，總?cè)~綠素=Ca+Cb=20.30OD645+8.04OD663，再根據(jù)公式計算出各處理的葉綠素含量，每個處理重復(fù)測定3 次，計算公式為：

式中：Chl表示葉綠素含量(mg/g)；C表示葉綠素濃度(mg/L)；V表示提取液總體積(mL)；W表示葉片鮮重(g)。

1.2.4 光合指標的測定 鹽脅迫30 d后，使用Li-Cor6400便攜式光合儀在天氣晴朗的條件下測定光合指標。測定方法參考高俊鳳［5］的研究方法。

1.2.5 呼吸速率的測定 將鹽脅迫處理10 d的水培苗取出，測定其呼吸速率。測定方法參考張麗［3］的研究方法。

1.2.6 數(shù)據(jù)處理 利用Excel與 SPSS 17.0軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度鹽脅迫對達維幼苗根系生長的影響

通過測量不同濃度鹽脅迫下根系的生長指標，可反映鹽脅迫對達維幼苗生長的影響。由表1可知，隨著NaCl脅迫濃度的增高，總根長與相對增長量均顯著降低。當空白對照的總根長為118.60 cm時，其他4個NaCl脅迫濃度的總根長分別為101.97、92.17、88.97、86.47 cm，分別降為空白對照的85.98%、77.72%、75.02%、72.91%，且當NaCl脅迫濃度為90 mmol/L時，表現(xiàn)為極顯著降低，當NaCl脅迫濃度為120 mmol/L時，降為最低。相對增長量在NaCl脅迫濃度為120 mmol/L時，表現(xiàn)為極顯著降低，僅為空白對照的30.29%。本試驗表明，不同濃度水培加鹽處理對達維幼苗根系生長并無促進作用，相反，對根系生長起到了抑制作用。

表1 不同濃度鹽脅迫下達維根長指標的分析 cm

2.2 不同濃度鹽脅迫對達維幼苗各器官生物量的影響

在不同濃度鹽脅迫處理下，達維水培幼苗葉、莖、根的干重、鮮重以及總生物量整體均呈下降趨勢。由表2可知，隨著NaCl脅迫濃度的增高，葉片的干重與鮮重下降趨勢最為明顯，當NaCl脅迫濃度為30 mmol/L 時，葉片鮮重與空白對照達到顯著水平；當 NaCl脅迫濃度為120 mmol/L時，葉片鮮重僅為空白對照的3.06%；當 NaCl脅迫濃度為90 mmol/L時，葉片干重與空白對照達到顯著水平,且在NaCl脅迫濃度為120 mmol/L時，葉片干重僅為空白對照的5.03%。葉片的干重與鮮重下降趨勢明顯的主要原因是隨著鹽濃度的增高，葉片失水萎蔫造成的，此外，葉片脫落嚴重也會造成葉片干、鮮重明顯降低。莖的鮮重與干重下降趨勢在NaCl脅迫濃度為120 mmol/L時與空白對照達到顯著水平,且鮮重與干重分別為空白對照的83.19%與79.12%。與空白對照相比，隨著NaCl脅迫濃度的升高，根的鮮重與干重呈明顯降低的趨勢，且根的鮮重與干重在120 mmol/L時分別降為31.51和6.65g。在不同鹽脅迫處理下，達維水培幼苗總生物量明顯降低，且在120 mmol/L時降為對照的44.98%。

表2 不同濃度鹽脅迫下達維幼苗各器官及總生物量的分析 g

2.3 不同濃度鹽脅迫對達維幼苗葉綠素含量的影響

由圖1可知，隨著NaCl脅迫濃度的增加，葉綠素a、葉綠素b及總?cè)~綠素的變化趨勢基本一致。當NaCl脅迫濃度為90 mmol/L時,3個葉綠素指標均顯著增加，當NaCl脅迫濃度為120 mmol/L時，3個葉綠素指標均略有下降，但仍高于空白對照。在試驗過程中發(fā)現(xiàn)，隨著NaCl脅迫濃度的增加，達維幼苗生長受到了抑制，出現(xiàn)了過早封頂?shù)默F(xiàn)象。與空白處理繼續(xù)生長出嫩綠的葉片相比，受鹽脅迫過早封頂幼苗生長出的葉片是深綠色的，故推測過早封頂是受鹽脅迫幼苗葉片葉綠素含量增加的主要原因。

圖1 不同濃度鹽脅迫下達維幼苗葉片葉綠素含量的變化趨勢

2.4 不同濃度鹽脅迫對達維幼苗光合指標的影響

由表3可知，隨著NaCl脅迫濃度的增加，達維幼苗光合能力受到抑制。且隨著鹽濃度的增加，達維幼苗的光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率、氣孔限制值、水分利用效率等指標整體上均呈降低的趨勢，而胞間二氧化碳濃度則呈明顯增加的趨勢。光合速率在不同鹽濃度處理下，與空白對照相比，均達到極顯著水平，且隨著NaCl脅迫濃度的增加，光合速率呈極顯著降低的趨勢，當NaCl脅迫濃度為120 mmol/L時，光合速率降為空白對照的21.47%。在不同NaCl脅迫濃度處理下，氣孔導(dǎo)度隨著鹽濃度的增高而逐漸降低，且當NaCl脅迫濃度為120 mmol/L 時，氣孔導(dǎo)度降為空白對照的42.53%。水分利用效率與氣孔限制值均隨著NaCl脅迫濃度的升高而顯著降低，且當NaCl脅迫濃度為120 mmol/L時，分別降為0.7692 μmol/mmol和0.1688。蒸騰速率在NaCl脅迫濃度為120 mmol/L時極顯著降低,而胞間二氧化碳濃度在鹽濃度120 mmol/L時極顯著增加。當NaCl脅迫濃度為120 mmol/L時，光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率、氣孔限制值、水分利用效率分別降為空白對照的21.47%、42.53%、52.42%、48.12%、36.40%；胞間二氧化碳濃度為空白對照的127.26%。故此可推斷出光合能力顯著降低是由非氣孔限制因素引起的。

表3 不同濃度鹽脅迫下達維幼苗光合指標的分析

2.5 不同濃度鹽脅迫對達維幼苗呼吸強度的影響

由圖2可知，達維幼苗的呼吸強度隨NaCl脅迫濃度的升高而顯著降低。當NaCl脅迫濃度為60 mmol/L時，達維幼苗的呼吸強度與空白對照相比顯著降低了81.25%；當NaCl脅迫濃度為120 mmol/L時，達維幼苗的呼吸強度與空白對照相比極顯著降低了60.84%。故此可推斷出高濃度的鹽脅迫使達維幼苗的線粒體受到了破壞，從而導(dǎo)致幼苗失去了修復(fù)能力。

圖2 不同濃度鹽脅迫下達維幼苗呼吸強度的變化

3 結(jié)論與討論

本試驗通過設(shè)置4個NaCl脅迫濃度（30、60、90、120 mmol/L)和1個空白對照(CK)，對達維水培幼苗進行了鹽脅迫處理。結(jié)果表明，隨著NaCl脅迫濃度的增加，達維幼苗的生長指標、總生物量、光合作用能力、呼吸作用強度整體均呈降低的趨勢，而葉綠素含量整體上呈增加的趨勢。

王學(xué)琴等［6-10］通過對達維幼苗的根長、總生物量等指標的測定發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫會造成植物發(fā)育受抑，造成此現(xiàn)象的原因與植株自身的滲透調(diào)節(jié)密不可分；楊少輝等［11］研究認為，NaCl中的Na+對植物鹽脅迫的危害最大,隨著NaCl鹽濃度的增高，其對植物自身滲透調(diào)節(jié)造成的破壞程度愈深，植物的生長受抑越明顯。同時Na+的濃度愈高，對植物葉片的尖端和葉緣越容易造成灼傷，會引起植株對鈣吸收量的減少，從而導(dǎo)致植物的生長發(fā)育遲緩。

李時雨等［12-13］研究認為，葉綠素含量隨著NaCl脅迫濃度的增加顯著減少，但在高鹽濃度時出現(xiàn)了短暫上升的現(xiàn)象。張麗［3］在試驗進行過程中觀測到達維幼苗在高鹽濃度下出現(xiàn)了過早封頂?shù)默F(xiàn)象，與本研究結(jié)果一致，本試驗中也觀測到植株葉片是深綠色的，故推測葉綠素含量短暫升高是植株過早封頂造成的。但章建紅等［14］研究證實，隨著NaCl脅迫濃度的升高，植株葉綠體的類囊體會受到破壞,故在高鹽濃度脅迫下，植株的葉綠素含量會逐漸降低。

劉美岑等［15-18］研究認為，隨著鹽濃度的增加，氣孔限制值降低，胞間二氧化碳濃度增加，與本研究結(jié)果一致，故可推斷本試驗鹽脅迫通過非氣孔限制來阻礙耐鹽植物的光合作用。隨著鹽濃度的增加，葉綠體超微結(jié)構(gòu)遭到破壞，尤其是類囊體遭到破壞，直接導(dǎo)致光反應(yīng)過程減弱，光合效率下降，該因素會導(dǎo)致細胞間二氧化碳濃度升高。

程然然等［19-20］研究認為，隨著NaCl脅迫濃度的增加，達維幼苗的呼吸強度顯著降低。與本研究結(jié)論一致，故推測出高鹽濃度會使達維幼苗的線粒體遭到破壞，所以呼吸強度顯著降低。

綜合上述分析可知，水培幼苗對 NaCl 脅迫較為敏感，呼吸作用與光合作用會顯著受到抑制，所以幼苗的生長也會隨著NaCl脅迫濃度的增高，而導(dǎo)致發(fā)育緩慢。因此水培平歐雜種榛達維幼苗只能維持幼苗基本的生長條件，營養(yǎng)液添加鹽的濃度要適量，若濃度過高則會影響植株的生長發(fā)育。通過本試驗展現(xiàn)出水培平歐雜種榛達維幼苗生長與生理指標的變化規(guī)律，關(guān)于水培平歐雜種榛達維幼苗的生長方式仍需進一步研究探討。